20世纪80年代以来，随着科学技术的快速发展，科技创新已经成为各国家和地区抢占经济战略制高点的核心内容。在此背景下，世界各国都致力于建设创新型国家。因此，大学生科技创新实验项目在这种情形下应运而生，大学生科技创新实验项目在全国、各省乃至各高校广泛开展。大学生科技创新实验项目往往是前沿的、跨学科的、劣构的、学生没有“经验”过的、特定情境下的综合问题，需要学生超越表层学习，进入到深层学习阶段，深层学习的实现需要学习者进入具体的复杂的真实活动中。因此，有必要研究大学生科技创新实验项目中的深层学习。文章首先介绍了研究的背景，梳理了国内外深层学习的研究现状；对研究相关概念和研究对象进行了界定，并对本研究理论基础的主要观点进行了阐述；提出了实现深层学习的一般过程，即动机、识记、领会与理解、迁移与应用、评价和创造六个阶段，提出相应的大学生的深层学习能力构成，包括迁移学习能力、问题解决能力、合作学习能力、评价与反思能力、批判性思维能力、创造能力。在此基础上，通过对大学生进行深层学习能力的问卷调查，尝试采用量化研究的方法分析比较参加科技创新实验项目的大学生和没有参加科技创新实验项目大学生的深层学习能力差异情况和大学生科技创新实验项目对深层学习能力的影响，发现大学生深层学习能力水平不高，仍有很大的提升空间，参与科技创新实验项目大学生的深层学习能力与没有参加过科技创新实验项目的大学生的深层学习能力具有显著性的差异，大学生是否参与科技创新实验项目与其深层学习能力有密切的正相关关系；再对参加科技创新实验项目的小组进行观察和访谈，试图采用质性研究发现大学生在参加科技创新实验项目前后的深层学习能力变化情况，通过概念图、Graasp等学习工具和平台分析大学生深层学习能力的提升情况；最后借鉴一些国内外先进的学习方法和工具，为我国大学生科技创新实验项目的开展提供一些建议，并对后续研究进行了展望。