徐顯龍，周知恂，嵇 云，王敏紅，顧小清

(1.華東師范大學 教育信息技術學系，上海 200062；2.上海市商貿旅游學校 商貿財經專業(yè)組，上海 200001；3.香港大學 教育學院，香港 999077)

一、引言

美國21世紀技能聯盟提出“新平衡學習”預期學習結果指向21世紀不可或缺的三套技能，即學習與創(chuàng)新技能、數字素養(yǎng)技能和職業(yè)與生活技能；阿波羅(Apollo)集團通過調研得出對人才能力結構的要求包括專業(yè)技能、批判性思維、創(chuàng)造性問題解決、團隊協作精神和人際溝通[1]。這些都表明職業(yè)專業(yè)技能是人才培養(yǎng)的主要目標，在職業(yè)教育領域中尤為明顯，因為職業(yè)教育是以就業(yè)為導向，以職業(yè)能力發(fā)展為目標，強調學生專業(yè)技能的實際應用[2]。職業(yè)技能是學生將來需要從事特定工作崗位需具備的個人能力的基礎?！盎ヂ摼W+教育”時代的到來，使得學生的職業(yè)技能學習越來越依賴于學習環(huán)境、學生身體與大腦彼此之間的復雜的多維和多向互動，在這樣的互動中涌現出學生具備集知識、能力和態(tài)度為一身的復雜技能，正是職業(yè)院校培養(yǎng)學生綜合職業(yè)能力的根本出發(fā)點。

然而，復雜技能學習并不是孤立地學習各個不同技能的簡單累加，而是體現復雜學習的“整體大于部分之和”，溢出的這一部分正是協調和綜合這些“部分”能力。當前，國內大多數教師是根據美國著名教育心理學家羅伯特·加涅提出的學習層級劃分和學習條件理論來設計教學過程和活動，但其設計思路是將整體分解為部分，然后采取自下而上、由局部到整體的順序的碎片化學習，在培養(yǎng)學生復雜問題解決技能方面存在知識、理解力和技能等要素分離現象，導致雖各要素表現相對較好，但在解決問題時體現出來的復雜技能較差；而且，學生不能很好地將綜合認知能力應用到真實世界的各類情景之中，很難順利實現復雜技能學習的遷移[3][4]。同時，研究團隊通過訪談、問卷調查、課堂觀察等多種方法對上海商貿旅游學校、上海信息技術學校、上海電子信息職業(yè)技術學院等多所職業(yè)院校專業(yè)技能培養(yǎng)現狀的調查，發(fā)現造成復雜技能掌握較差且難以實現遷移的問題根源在于不合理的學習設計，即學習目標不夠明確、活動設計與組織不夠合理、學習評價效果不佳等，為此，需要重構復雜技能學習活動設計，以提升學生綜合應用知識和技能解決問題的能力。

綜合學習設計是對各個組成技能的協調，包括了知識、技能和態(tài)度的整合。近年來，綜合學習設計受到了國內外眾多學者的廣泛關注，探究學習、指導性發(fā)現學習、項目學習、案例學習、基于問題的學習等都體現了對綜合學習設計的關注。四要素教學設計(Four-Component Instructional Design Model，4C/ID)模型作為實現綜合學習設計的教學設計理論模式之一，采用構成性技能表示構成較為復雜認知技能的要素，有效地解決當前復雜技能學習中存在的分解和碎片化問題，實現復雜技能的順利遷移，能為復雜技能學習提供很好的理論支持[5]。為此，本文提出將4C/ID模型應用于復雜知識技能學習設計之中，通過設計創(chuàng)生性技能、再生性技能學習活動，幫助學生進一步明確學習目標、掌握適合的學習理念、創(chuàng)設情境化的學習環(huán)境和完成任務綜合表現的學習評價，提升學生完成較為復雜認知技能操作上的整體能力，以實現培養(yǎng)學生的職業(yè)專業(yè)技能的教育目標。

二、研究框架

(一)問題提出

當前，根據《教育信息化2.0行動計劃》要求，新時代職業(yè)教育應始終貫穿“工匠精神”主線，強化以突出技能型為先的人才培養(yǎng)理念，將教育信息化作為職業(yè)教育系統(tǒng)性變革的內生變量，推動職業(yè)教育的理念更新、模式變革和體系重構。為此，職業(yè)院校都積極嘗試利用信息技術手段來提升技能型人才培養(yǎng)的質量，重點從學習環(huán)境構建、學習資源建設、學習方式變革等方面變革課堂教學，以期提高學生解決實際問題的復雜技能，進而達到培養(yǎng)學生職業(yè)綜合能力的目的[6]。運用信息技術手段促進復雜技能學習是當前職業(yè)教育信息化領域的研究熱點之一，教師在信息化教學設計與實踐時，為激發(fā)學生學習興趣，大多采用以情景化形式來導入課程內容；接著，圍繞復雜技能所要完成的最終任務，教師進行知識與技能的學習任務布置，將課本的知識點和技能點以PPT的形式列出；再者，教師給學生操練的任務，讓學生自己嘗試建構復雜技能的解決方法；最后，通過學生表現做出相應的結果性評價，以此往復多次，達到熟練任務的目的。然而，這種復雜技能學習在課程的前面環(huán)節(jié)，教師是通過情景化引出問題，以此確定要學習的任務，并將任務分解為分項知識和技能，整個教學過程主要是以教師為中心；而在課程后面任務實踐環(huán)節(jié)則以學生為中心，學生在學習各個分項知識和技能之后，試圖建構出復雜技能的學習認知圖示，以解決完整情景下的實際問題。但當前這種復雜技能學習設計及實踐教學，仍存在一些亟待解決的問題。

一是通過復雜技能學習任務分解，將通過情景引出一個完整的任務問題分解成為相關的子技能學習任務，忽視了學生在學習各項子技能任務之前，需要讓其首先掌握這個完整的任務問題解決、推理與決策，幫助學生建構解決該任務問題的認知圖式；二是在復雜技能學習任務碎片化時，經常忽視了各子技能學習任務所呈現出問題的完整性，造成學習各項子技能時沒在完整情景之中，且對這些任務的類別和難度設計不合理；三是復雜技能學習難以實現遷移，即掌握的復雜技能難以在新的情境中應用，過分強調學習結果而忽略學生解決問題的思維過程，導致學生無法發(fā)現錯誤產生的認知圖式和規(guī)則生成方面的原因。

(二)綜合學習設計及其特點

4C/ID模型作為綜合學習的重要理論模型，是由荷蘭開放大學(Open University of the Netherlands)的麥里恩伯爾(Jeroen J.G.van Merrienboer)教授和特溫特大學(University of Twente)的戴克斯特拉(Sanne Dijkstra)教授等人主持研究和開發(fā)的一種教學設計模型[7]。其采用構成性技能來表示構成較為復雜認知技能的要素，為旨在培養(yǎng)學生綜合實踐能力的教學設計提供良好支持，實現學生在“做”真實的學習任務時，以一種協調和綜合的方式運用所有構成性技能，從而提高他們在較為復雜認知技能操作上的整體能力[8][9]。4C/ID模型將學習的復雜認知技能分解為兩類基本的構成性技能，即再生性技能(Recurrent Skills)與創(chuàng)生性技能(Nonrecurrent Skills)，兩者的區(qū)別如表1所示。

表1 再生性技能與創(chuàng)生性技能的本質區(qū)別

4C/ID模型以“學習任務”“相關知能”“支持程序”“專項訓練”四個基本要素。其中，學習任務指學習者要學習的案例、要實施的項目、要解決的問題等；相關知能指幫助學習者學會完成學習任務時的非常規(guī)方面，包含問題解決、決策與推理，以支持培養(yǎng)創(chuàng)生性技能；支持程序則針對再生性技能，讓學習者掌握任務的常規(guī)方面，例如學習任務中的公式、規(guī)則等，需要每次以相同方式使用；專項操練是指當學習者需要“熟練”地掌握學習任務中某些常規(guī)方面時所需的額外練習。各要素之間與兩類技能的關聯如圖1所示，學習任務通常要為復雜技能中的創(chuàng)生性方面和再生性方面提供足夠的練習機會。其中，支持程序主要是通過精制的編碼促進圖式的建構或重構，而相關知能則是通過有限制的編碼來推動程序或規(guī)則的編匯。專項訓練是支持編匯和強化所需的額外數量的練習，是對兩類技能的關聯與補充。整體來講，教師在進行學習任務的設計時，必須關注構成較為復雜認知技能的所有構成性技能的綜合和協調。

圖1 4C/ID要素對兩類技能的支持

(三)復雜技能綜合學習設計研究框架

當前國內外對基于4C/ID模型的復雜技能學習開展了一些研究，國外主要集中在醫(yī)學教育和物理教育領域中的教學設計和教學案例應用研究等方面。典型研究包括：Jeroen J.G.van Merri?nboer等研究面向復雜技能培訓計劃設計的4C/ID模型，討論復雜學習培訓藍圖的結構和相關教學設計方法，每個要素教學方法與復雜學習的基本學習過程相對應，并以“文獻檢索”培訓藍圖為例進行研究[10][11]。Mieke Vandewaetere等針對醫(yī)學學生需要掌握臨床推理與決策、溝通技巧和管理技巧的復雜技能學習，提出將4C/ID模型應用在醫(yī)學教育之中，通過設計從相對簡單但有意義且可靠的綜合任務到設計更為復雜任務，建立了包括高血糖病人、發(fā)燒年輕孩子、中軸骨骼患者、老年人照料和物理上不明癥狀患者等五個學習模塊，采用基于綜合任務學習的教育項目設計提升學生的知識、技能與態(tài)度的統(tǒng)一獲取[12]。Mário Melo以義務教育階段九年級學生“電路”為學習主題開展4C/ID模型在物理教育中的實踐應用，采用從原型到開發(fā)與實施兩階段，建立電路繪制和串并聯特點兩個學習模塊；并通過實驗組采用數字學習環(huán)境和控制組采用教師講授來研究學習環(huán)境對學生學習影響，結果表明控制組在重復性測試中成績略低于實驗組，但在遷移測試中成績顯著低于實驗組[13]。

而國內主要集中在4C/ID模型述評、復雜學習的4C/ID模式和平臺架構等方面。典型研究包括：何克抗教授介紹學習“四成分教學設計模型(4C/ID)”內容的心得和體會，并闡述了關于在各種不同條件下的貫徹實施方式與實施效果[14]。邱飛岳教授從4C/ID模式的屬性、原理和核心要素出發(fā)，探究了面向復雜學習的4C/ID模式，并以此為依據通過分析當前網絡學習平臺存在的不足，提出基于4C/ID模式的復雜學習平臺架構，設計平臺的體系結構和功能模塊以及基于平臺的學習流程[15]。

與國外對基于4C/ID模型的復雜技能學習研究相比，國內缺少相應的教學案例來表明4C/ID模型對復雜技能學習帶來受益的實踐應用研究[16][17]。為彌補這一領域的研究空白，在與上?！林新殞W校文物保護技術專業(yè)深度合作的基礎上，筆者所在研究團隊試圖從專業(yè)、課程和單元層次對復雜技能學習開展系統(tǒng)化的案例實踐研究，本文正是先從單元層次對復雜技能學習實踐應用研究開始，下頁圖2給出復雜技能綜合學習研究框架。通過基于4C/ID模型的綜合學習設計能有助于解決當前復雜技能學習中的存在的主要問題。一方面，為了解決當前復雜技能學習存在的任務分解化、任務碎片化和難以實現遷移的問題，相應地，綜合學習設計能夠實現構建問題解決圖式、熟練問題解決規(guī)則和問題解決綜合技能的學習目標。另一方面，以這些學習目標為核心，從學習理論、學習環(huán)境、學習活動和學習評價來設計綜合學習過程，以四要素教學設計理論為學習理論，在由物理環(huán)境、網絡環(huán)境和課堂教學環(huán)境構成的學習環(huán)境支持下，開展創(chuàng)生性學習活動、再生性學習活動和綜合應用學習活動，并通過圖式構建測試、規(guī)則形成測試和復雜技能綜合應用測試的學習評價來確保學習目標掌握[18]。

三、研究設計

(一)學習過程

本研究選取上?！林新殞W校文物保護技術專業(yè)核心課程“中國陶瓷”中“元代青花瓷鑒賞”單元為學習內容，選取該內容的原因是青花瓷鑒賞是一種典型的復雜技能，它不僅向學生傳授青花瓷的基本知識，更強調學生對青花瓷鑒賞的認知圖式和規(guī)則的理解與運用，目的在于培養(yǎng)學生利用圖式和規(guī)則鑒賞青花瓷的綜合應用技能。

首先，青花瓷鑒賞技能適合采用綜合學習方式開展，并通過歸納、精細加工、編輯和強化四個子學習過程的組織完成青花瓷鑒賞技能的圖式建構和圖式熟練兩個主過程；接著，四要素教學設計中的學習任務、相關知能、支持程序和專項操練四個要素分別支持青花瓷鑒賞技能的歸納、精細加工、編輯和強化四個子過程學習；最后，學校已有的智慧教室提供的教學資源、多媒體系統(tǒng)、無線網絡、“中國陶瓷”課程“格古問道古玩鑒定要素分析系統(tǒng)”實訓軟件等能較好地完成學習任務的呈現、相關知能的提供、支持程序的幫助和專項操練的完成，進而完成青花瓷鑒賞技能的圖式建構與圖式熟練目的，確保學生掌握青花瓷鑒賞技能?；?C/ID模型的青花瓷鑒賞技能綜合學習過程如圖3所示。

圖2 復雜技能綜合學習研究框架

圖3 青花瓷鑒賞技能綜合學習過程

(二)案例設計

圍繞培養(yǎng)學生青花瓷鑒賞這一綜合應用技能的學習目標，根據前面提出的智慧教室支持的青花瓷鑒賞技能綜合學習過程，本節(jié)課學習“元代青花瓷鑒賞”技能需要創(chuàng)生性技能學習、再生性技能學習兩類學習活動和五個學習任務，如表2所示。

(三)研究過程

為檢驗基于4C/ID模型的青花瓷鑒賞技能學習設計的應用效果，將研究對象上海×中職學校文物保護技術專業(yè)40名學生分為實驗組和控制組。首先，通過對班級的前測試題以了解學生先驗知識掌握情況，發(fā)現40人中沒有學生對青花瓷鑒定技能有深入了解，因此，將40名學生隨機分成實驗組20人和控制組20人，前測問卷統(tǒng)計測得兩組間沒有差異。接著，實驗組接受基于4C/ID模型的青花瓷鑒賞技能綜合學習活動；控制組則接受傳統(tǒng)教學，即教師講課、學生聽講、根據實物進行觀察、歸納，同時，為了減少其他變量對實驗的影響，實驗嚴格控制了教學內容、課時等其他因素，使用的實物、教材、視頻素材等均相同。最后，經過為期兩周、共計6學時的教學活動后，統(tǒng)一對實驗組和控制組進行了綜合測試：包括知識、問題解決方法、規(guī)則、技能應用四個方面。

表2 “元代青花瓷鑒賞”技能綜合學習設計

續(xù)表2

(四)研究假設

為檢驗綜合學習設計的應用成效，采用學生問卷調查和開放問題訪談相結合的方法，并利用SPSS獨立樣本t檢驗方法分析實驗組和控制組在學業(yè)表現、自信心和認知負荷是否存在顯著差異。研究假設主要包括：一是實驗組的學業(yè)表現優(yōu)于控制組；二是實驗組的自信心提升顯著高于控制組；三是實驗組的認知負荷顯著低于控制組。

四、數據處理與討論

(一)學業(yè)表現

課程單元結束后，對實驗組與控制組進行統(tǒng)一的綜合測試，其測試題結構模塊與分值明細如表3所示，共分為知識、規(guī)則、圖示、技能四個維度。

表3 青花瓷鑒賞技能學習測試題結構模塊

綜合測試的分數結果統(tǒng)計及獨立樣本t檢驗如表4所示，可看出，總體上實驗組的表現(M=65.53)要優(yōu)于控制組(M=59.87)，尤其是在技能應用上，實驗組的差異性十分顯著(p＜0.01)。然而，在知識技能上，傳統(tǒng)教學則給學生留下了更為深刻的印象，這也符合實驗的預期結果，即傳統(tǒng)的復雜技能學習更注重于知識的記憶，而基于4C/ID模型的綜合學習設計的優(yōu)勢立足于知識的應用。

表4 測試分數統(tǒng)計

圖4中的數據來自于實驗組(20人)，前測成績前10名的學生與前測成績后10名的學生分別組成實驗組1和實驗組2，在技能測試與總成績中的成績差異(均分差值的絕對值)如圖4所示，可看出，兩組在青花瓷基礎知識方面存在著明顯差異(p＜0.01)，但在經過綜合學習后，由技能測試及測試總成績可發(fā)現，實驗組中的組內之間差異被減少(p＞0.05)，同樣在控制組學習的過程中，綜合學習設計對基礎較差的學生有更好的學習效果。而對控制組進行同樣分析發(fā)現，組內之間的差異并沒有被減少；但實驗組通過教學設計可有效、且穩(wěn)定地減少了組間差異，而在技能方面效果更加顯著。

圖4 實驗組內前后測試結果分析

學習結束后，對學生進行開放式提問調查，下頁表5中是學習內容對青花瓷鑒賞技能培養(yǎng)的影響調查，學生們從鑒賞要素、知識、方法等因子中表達，從編碼的結果中發(fā)現，實驗組有4人認為鑒定方法是他們收獲最多的，其對應的正是旨在重點培養(yǎng)的創(chuàng)生性技能；而按照傳統(tǒng)教學方法的控制組則沒有學生提到這點，這與學業(yè)表現的數據分析結果是高度一致的。

表5 開放式提問質性分析

(二)自信心和認知負荷

除學業(yè)表現測試之外，在學習結束后還對學生的自信心和認知負荷狀況進行調查，問卷結構如表6所示，旨在反應學生在參與課堂學習及綜合學習測試過程中的心理情況，問卷采用五級李克特量表，包括自信心、焦慮情況、內部認知負荷和外部認知負荷四個板塊。

表6 問卷結構模塊

問卷數據處理結果如表7所示，可看出，實驗組在學習技能方面的自信心顯著低于控制組(p＜0.05)，其原因可能是是在實驗組，學生學習動手比較多，但老師的講解比較少，如果老師不給足夠的反饋，學生不知到自己做的是否正確；而在訓練中控制組的焦慮情緒要高于實驗組(p＜0.05)，由學業(yè)表現的數據分析可得知，控制組的技能掌握情況較弱，因此而感到焦慮；在認知負荷方面，實驗組在知識掌握、鏈接知識和技能所需付出時間、對教學的外部認知負荷三個方面都顯著高于控制組，其中后兩者的顯著水平更高(p＜0.01)，在總體認知負荷均值上也普遍高于對照組，可見在課時相等的情況下，基于4C/ID模型的復雜技能綜合學習由于緊湊的任務設計，對學生的要求也有所提高，讓學生在課堂中花費更多的時間來思考，特別是將知識與技能相關聯，需要學生付出比傳統(tǒng)教學更多的努力和時間達到內化。

表7 問卷結果統(tǒng)計

五、總結與展望

學習設計是直接影響學生綜合應用知識和技能解決實際問題能力培養(yǎng)的關鍵因素，本文以創(chuàng)造驅動學習理念為指導，提出利用4C/ID模型的綜合學習設計變革傳統(tǒng)復雜技能學習設計的新思路。通過對上海多所職業(yè)院校的實地調研，剖析當前復雜技能學習中主要存在的問題，這些問題的解決歸于重新構建新的學習活動。正是基于此，在分析4C/ID模型的內涵、理論基礎和構成要素的基礎上，提出了基于4C/ID模型的復雜技能學習設計整體框架，以上海市商貿旅游學校文物保護專業(yè)教學內容“青花瓷鑒賞”為目標技能，設計了青花瓷鑒賞技能學習過程，并以“元代青花瓷鑒賞”技能為學習內容，設計了其學習活動，并初步證實了在技能培養(yǎng)方面的有效性。

但在實驗的實施過程中，本研究仍然存在學習周期短、研究變量難以控制等問題。同時，從學業(yè)表現數據分析的結果可看出，學習設計還存在著一定的缺陷，雖然學生的技能掌握有較明顯的提升，但實驗組在知識的記憶和運用則明顯低于控制組。其次，學習設計還導致了實驗組學生較高的認知負荷，意味著以學生動手為主的綜合學習設計之中，在學生動手練習后，教師應給予反饋和評價，并及時糾正學生的問題，在實際課程教學中需要進一步優(yōu)化改善。最后，通過開放式問卷的質性分析可看出，學生們主要從教學內容、活動設計、課時安排和課件四個方面提出了各自的觀點，其中控制組對于教學內容的改善愿望更加強烈，說明了基于4C/ID模型的綜合學習設計能更使得學生熟悉和掌握所要求習得的復雜技能。

從整體上看，基于4C/ID模型的復雜技能綜合學習設計的應用研究無疑是積極且有效的。但是，本研究還存在值得進一步討論和完善之處，具體如下：

一是如何合理地規(guī)避綜合學習設計對學生帶來的認知負荷。在綜合學習設計的應用中，教師和學生往往脫離了陳舊的教學習慣，反而導致了心理上的不自信、焦慮等。因此，在學習設計變革的過程中，需要逐步地進行，需要對學生的學習心理模式做深入的斟酌，能做到使學生在學習高效的同時，對所學的知識產生興趣和自信，以此養(yǎng)成長期的良好學習心態(tài)。

二是將基于4C/ID模型的綜合學習設計如何常態(tài)化。研究面向任務的綜合學習活動的設計及成效，在實踐中發(fā)現基于4C/ID模型的綜合學習設計可以在各方面提升課堂效果。雖然一個單元的設計成效得以證實，但在實際教學活動中，需長期有效地實現教學設計的改善，系統(tǒng)地發(fā)揮4C/ID模型的優(yōu)勢。例如學習活動設計的多樣性、學習評價的過程性等，都需要依靠教師長期的教學經驗來調動學生在任務學習中的積極性，實現“做”中學。

三是如何將4C/ID模型與信息技術更好地結合起來。在設計學習活動的過程中，如何掌握信息技術的各方面技術、實現數字化學習環(huán)境的搭建；如何利用信息技術實現更便捷的師生交互、生生交互、以及學生與教學內容的人機交互、社會交互等；如何發(fā)揮數據智慧，更客觀地進行學習評價以及規(guī)避教師主觀性等，都是教師面臨的挑戰(zhàn)。技術豐富的信息化環(huán)境如智慧教室為綜合學習設計提供了便捷的平臺，也證實了其在教育領域中存在應用價值。

四是發(fā)現4C/ID模型驅動的綜合學習設計與實踐的普遍意義。綜合學習設計是面向復雜的認知技能，本實驗的職業(yè)學校教學內容就在其應用的普遍范圍之內。然而，并不是所有的課程內容都適合采用任務教學，比如實踐操作難以實現的、具有一定危險性的、受到教學空間限制等等。其次，一些較為簡單的知識技能，或其兩者或多種的組合應用，4C/ID模型是否也存在應用價值，來長期培養(yǎng)學生在創(chuàng)造和實踐中的綜合能力，還有待進一步的研究。