上海师范大学黎家厚教授提出，深度学习是在理解的基础上，批判性的学习新的知识和新的思想，并将其和谐地融入已有的知识结构中，与众多知识和思想建立密切的相互关系，还能将新知识迁移到新的情境中，做出正确的决策和判断。
深度学习是相对于浅层学习的而言的，要求学生为理解而学习，能对知识进行正确的审辩和批判，能够在不同的情境中进行迁移和应用，能够与已有的知识建立密切的联系。深度学习的目标是培养学生的核心关键能力，培养学生的高阶思维，并利用这些能力和思维去解决实际问题。
面向深度学习的教学应该重新审视“为什么教”“教什么”“怎么教”“教得怎么样”这四大问题。深度学习的教学应该为了培养学生的核心素养而教学，教学的内容紧贴课程标准的要求，利用多样的教学策略帮助学生理解、审辩、迁移和应用。还要求学生正确表达自己的学习成果以进行教学的评价和反思。
深度学习对理解、审辩、迁移和应用的高标准要求与科学探究能力的培养的要求不谋而合。一方面，利用科学探究过程实现对生物现象规律的理解、审辩、迁移和应用，实现深度学习；另一方面运用体现深度学习的教学策略加深对科学探究过程的理解，强化对科学探究思路的审辩，在多种情境下应用探究思维等方式可以提高学生的科学探究能力。
因此，在课堂教学中可以通过以下的教学路径提高学生的科学探究能力，实现深度学习：①还原生物科学探究的背景，来激发学生主动学习探究的热情，加深对科学探究问题和科学探究过程的理解；②以表格框架的形式对科学探究过程进行审辩，挖掘科学科学探究的思路和方法，培养批判性思维；③创设多种类似的科学探究情境，让学生及时学以致用，在新的探究情境中解决问题，提高迁移能力；④将探究过程的体会进行归纳和总结，并与同伴表达而而内化，建立知识联系，形成有机的知识整体。