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从本质上看，教育学视野下的深度学习不同于人工智能视野下的深度学习，不是学生像机器一样对人脑进行孤独的模拟活动，而是学生在教师引导下，对知识进行的“层进式学习”和“沉浸式学习”。“层进”是指对知识内在结构的逐层深化的学习，“沉浸”是指对学习过程的深刻参与和学习投入。基于深度学习的内涵理解，可以发现指向深度学习的科学探究课堂具有以下特征。
深度参与是深度学习的前提和保障，深度学习者具有内在的学习动机、积极主动的学习态度和强烈的学习兴趣，愿意主动参与到探究活动中，能积极与同学和教师进行互动交流，是深度学习发生的第一保障。传统的科学教育思想往往过多强调科学的规范性和严肃性，科学家给人的印象总是单调的、刻板的。科学教学，把严谨性放第一，学生也将很快失去对科学课的好奇和期待。以深度学习为目标的课堂，力求让科学学习成为一件有趣的事，在深度学习的科学课堂中，学生是科学学习的主人，学生亲身经历有意义的学习经历。学生进入深度学习状态后，对学习有强烈的自我需要，他们有饱满的学习热情，乐于探究和发现，对学习思维、情感、社交等能全身心投入，学习给他们热切和振奋的感觉，能真正享受到学习带来的幸福感与成功感。
深度学习注重学生在把握学习意义、体验成长收获中实现自我效能感的提升，它把认知性信息加工活动转变为实践性建构活动。这种问题驱动的实践活动而非机械的重复性演绎，这些活动遵循学习者的学习起点、认知规律以及学习知识的基本历程，以学生发展为中心，以探究为导向，构建富有意义的科学活动。学生在经历提问、猜测、预测、假说、探究这些丰富的真实活动中锻炼科学思维，在动手实践中发现新问题，在交流研讨中寻求客观事物的本质属性和规律……在这里，学习活动不再是“颈部以上的”冷冰冰的理智活动，而是理智与情感共生的，鲜活的、有温度的活动，学生以全部的思想和情感去感受和体验学习活动的丰富性和复杂性，真切地去体验学习活动带来的痛苦或欣喜。学生在生活中发现问题，揭示规律，完善认知结构。学生学会把握从“是什么”的问题认知到“为什么”的逻辑推演，进而上升到“怎样使生活变得更美好”的理性运用。
快乐、和谐、平等、合作的课堂氛围是学生深度学习赖以发生的心理背景。深度学习的科学课堂呈现真实自然状态，是去功利化的，教师是学生的精神助产士，是学生学习的支持者，生生关系、师生关系非常和谐。学生没有精神压力，没有心理负担，在心境愉快，情绪饱满的状态下，能大胆、自信地在课堂上表达，他们既积极参与，又充分尊重他人，在讨论中敢于发表自己意见，又要善于倾听他人意见。在深度学习课堂中关系和谐，“一个生命对另一个生命的影响”，课堂在师生互动、生生互动中，不断奏出激荡回响的“交响乐”。深度学习的科学课堂能“震撼心灵、开启智慧、健全人格”，学生会自觉走向自然、走向社会、走向现实生活。
具体我们可以从以下几方面观察深度学习的科学探究课堂：
从本质上说，深度学习是一种高度沉浸、不断持续深化、不断扩展延伸的学习方式。深度学习的学习者沉浸其中、精神高度集中、内心愉悦充实，处于一种“迷恋”和“忘我”状态，因沉浸其中，所以深度学习者往往忘记了时间和自身的疲劳，能够持续下去，乃至终身学习。在深度学习的科学课堂，学习者是否进入深度学习状态是衡量深度学习重要的标记，而教师的教学行为又往往对学生的学习行为起到关键作用。
从教师个体来看，指向深度学习的教师教学行为有以下特征：
1.清晰性特征：科学教学过程目标明确，结构清晰、学生对教学内容及概念理解透彻。教师能运用多种材料以及清晰、恰当的例子或通俗明白的语言帮助学生展开自主学习。
2.互动性特征：教师不独霸课堂，科学课堂上特别强调课堂教学时空共有，内容共创，意义共生，成功共享，教学中师生间、学生间、小组间、个体与群体间、师生与教材间的沟通、对话畅通。
3、积极性特征：教师在课堂中对学生学习成果的期望明确，学生与学生，学生与老师之间的关系积极，学生处于积极的情绪状态，课堂教学环境安全、积极、忙碌。
4.适应性特征：教师课堂教学行为能指向学生丰富多彩的个性，支持学生的个性化发展以满足学生个性化需要为目标的。教师课堂教学行为是灵活的、多样的、富有弹性的，教师根据教学情境灵活多变地选择和组合教学。
从学生个体看，指向深度学习的学习行为有以下特征：
1.认知特征：深度学习状态的学生有强烈的自我需要，对学习是向往的，是积极的、主动的、自信而轻松的，能用自己擅长的学习方法展开学习，具备深入学习的动力。
2.思维特征：深度学习中的学生思维具有独立性、深刻性、灵活性。学生乐于提出问题并且力求探索自己解决的途径，在处理问题的过程中能够进行创造性地思考，善于揭示事物现象的本质及现象间的内在联系，能根据事物的变化，运用已有的经验，灵活地进行思维。
3.情感特征：深度学习的学生有饱满的学习热情，乐于探究和发现，对学习专注能全身心投入，学习给予他们热切和振奋的感觉，学生能乐在其中，课后能主动追求课程以外的知识。
4.人际关系特征：深度学习状态的学生乐于合作与交流，乐于表达、善于倾听，尊重他人，既敢于质疑又善于及时汲取他人意见，生生关系、师生关系积极、和谐。
1.学习过程是否深度投入
深度学习是以学生的主动参与为根本，让学生亲历探究的过程，在彰显学生主体地位的同时，发展学生的思维能力。因此，学生的主动参与是深度学习发生的前提，只有学生主动参与了，进行沉浸式教学，深度学习才有可能发生。主动参与特指学习主体的参与状态，主动参与的状态反映学生的情感、动机、思维都参与进来了，包括以下几个方面：（1）是否深度参与——从学生参与面的广度、深度以及长度三方面评定学生的参与度。广度是指学生有强烈的自我需要，大部分学生在课堂上都能积极参与到学习中。深度是指学生能积极地全身心投入到学习中，注意力集中，不会轻易被周围事物所吸引。长度是指学生没有被逼迫学习、兴致勃勃自愿参与学习的时间比较长久，且在整个课堂上表现为少教多学。（2）是否深度思维——在课堂上学生善于思考，能倾听、理解他人发言并有问题意识，敢于质疑问难、敢于发表意见，学生能层层深入，由表及里，不断深化认知、提升认知的探究过程。（3）是否深度拓展——学生具备深入学习的兴趣和动力，课后能主动追求课程以外的知识，我们从学生课后主动参与学习的时间和追求知识的广度来评定。
2.对科学知识是否深度理解
完整而深刻地处理和理解知识是深度学习的基础。艾根认为“学习深度”具有三个基本标准，即知识学习的充分广度、知识学习的充分深度和知识学习的充分关联度。这三个标准，也是深度学习的核心理念。（1）知识学习的充分广度。充分的广度与知识产生的背景相关、与知识对人生成的意义相关、与个体经验相关、也与学习者的学习情境相关。知识的充分广度为理解提供多样性的支架，为知识的意义达成创造了可能性和广阔性基础。（2）知识学习的充分深度。知识的充分深度与知识所表达的内在思想、认知方式和具体的思维逻辑相关，深度学习通过知识理解来建立认识方式，提升思维品质。深度学习强调学习过程是从符号理解、符号解码到意义建构的认知过程，这一过程是逐层深化的。（3）知识学习的充分关联度。知识的充分关联度，是指知识学习指向与多维度地理解知识的丰富内涵及其与文化、想象、经验的内在联系。知识学习不是单一的符号学习，而是通过与学生的想象、情感的紧密联系，达到对知识的意义建构。从知识的广度到深度再到关联度，学生认知的过程是逐层深化的。所谓意义建构，都需要建立在知识学习的深度和关联度之上。
3.与学习同伴是否深度合作
学生深度学习过程不仅是一个个体心理过程，还是一个社会文化过程。真实的学生在学校情境中的深度学习更多地发生在群体情境中，而不是在一个真空中展开。这样的学习场域中，学生是在群体互动中进行共同学习。学习具有个体和社会的双重性，包含两个非常不同的过程，一个是个体与其所处环境的互动过程，另一个是心理的获得过程。深度学习中这两个过程必须都是活跃的，学生从中都有所收获。
具体我们可以从以下量表观察学生是否进入到深度学习状态：
深度学习是一个自我唤醒、自我生成、自我创造、自我超越的过程。学生在指向深度学习的科学探究中所能学到的不能仅仅是知识或思维，抑或是解决问题等理智方面的能力，更应当是全面的发展，像情感、意志、精神、激情、卓越性、超越性等这些能够赋予学生的整体生活以意义乃至对于学生终身幸福至关重要的品质与价值。
当今的科学课堂不再单以传授知识为主，而是注重让学生亲自动手实践操作、亲身经历探究的过程，学生在科学课堂上动手的机会比以前增多了不少，课堂气氛也是“热闹非凡”。但我们往往会发现，很多探究忽视科学概念的领悟、忽视了科学思维的参与、忽视学生主体探究需求，它们是让探究流于形式的“伪”探究。
1.“真”探究的科学问题适合学生认知水平
科学探究始于探究问题。科学探究问题的关键在于是不是“科学问题”，是否跟学生的认知水平有关。科学问题是探讨自然界机理问题，是暗含着理论假说的问题，问题解决需要用观察、实验或推理等方法解决。并且，问题是适合学生认知结构。“超出”学生认知结构恰能激起其科学探究的主动性、积极性、创造性。“容易问题”学生不探就知，从而变成“伪”科学探究，结果是学生厌恶科学探究，不利于学生的发展。如教师让学生关注“吃食物”，然后让学生提问。学生可能会问：怎样让我国的食物更安全？今天吃了什么食物？吃下去的食物哪里去了？食物中的营养怎么变成长身体材料的？……显而易见，“怎样让我国的食物更安全”是个现实问题，但不是科学问题；而“今天吃了什么食物”是个容易问题，每个学生都能知道；而“食物中的营养怎么变成长身体材料的？”是一个超出小学生认知结构的问题；而只有“吃下去的食物到哪里去了”这问题是适合学生认知结构的科学真问题，有利于孩子们沿着目标开展“真”科学探究活动。
2.“真”探究的过程以科学思维为核心
科学探究是通过不断的科学思维获取科学知识、实践技能以及创新精神的过程，真正的科学探究是以科学思维为核心的。实验原则和逻辑原则是近代科学思维的两个主要特征，即科学思维是一种建立在实验和逻辑基础上的理性思考。因此，科学探究过程中学生是否进行科学思维，这是判别科学探究“真”与“伪”的最基本尺度。“问题→猜想→验证→反思”是科学思维的内在机制，这一机制本质上是强调科学探究过程中的学生思维活动。
指向深度学习的科学探究是有“品质”的，这品质体现在科学探究中对科学探究各要素的把握。当然每节科学课并不一定都体现科学探究各要素，也不一定严格按照“死”程序逐步执行。科学探究的时空安排也具有灵活性，可以根据需要选取适合探究的时空，不拘泥于课堂。
指向深度学习的科学探究是以学生为主的探究，学生是探究活动的主人，而教师只是活动的组织者、引导者和促进者。
综上所述，我们要判断科学探究是否指向深度学习，必须从三个方面判断：首先，要判别是否科学探究的“真”与“伪”，这两个要素即探究问题和探究过程中表现出的特征，二者缺一不可。其次，要看探究品质如何，即对“真”科学探究的综合评定，是基于科学探究各要素的特征描述，需要在案例分析基础上，最终确定的具体表现特征。最后，强调科学探究过程化，不仅重视最后结果的评价，而且特别重视整个探究过程的回顾和反思。我们可以从下面几点特征判断科学探究是否指向深度学习：
