郭芳俠 何琳

摘? ?要：教師的教學(xué)設(shè)計(jì)水平直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和綜合能力，文章通過剖析4C/ID模型的內(nèi)涵并引入到物理教學(xué)活動中，將整體性目標(biāo)植根于整體性的實(shí)際任務(wù)中，解決了當(dāng)前物理教學(xué)中存在的情境抽象化、內(nèi)容碎片化、技能孤立化的問題。以 “力的分解”一節(jié)為例，基于4C/ID模型進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，以期改善教學(xué)效果，提升學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

關(guān)鍵詞：4C/ID模型;教學(xué)設(shè)計(jì);力的分解

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）6-0030-5

隨著科技的進(jìn)步，我國越來越重視培養(yǎng)綜合性人才，以適應(yīng)未來社會發(fā)展的需要?；谏鐣θ瞬诺囊螅镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中明確提出應(yīng)用物理知識解決具體問題應(yīng)該結(jié)合具體的實(shí)際情境，通過物理教學(xué)中所獲得的大量經(jīng)驗(yàn)，形成把情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力[1]。目前國內(nèi)大多數(shù)教師是根據(jù)教育學(xué)家羅伯特·加涅的學(xué)習(xí)層級劃分和學(xué)習(xí)條件理論設(shè)計(jì)教學(xué)，將整體分解為部分，采取由局部到整體的碎片化學(xué)習(xí)，導(dǎo)致學(xué)生的各要素學(xué)習(xí)情況雖良好，可面對真實(shí)情境時(shí)，綜合技能的遷移表現(xiàn)較差[2]。 “綜合學(xué)習(xí)”由范梅里恩伯爾等人在20世紀(jì)90年代提出，是一種面向“整體目標(biāo)”的學(xué)習(xí)形式，其特征是將整體性目標(biāo)植根于整體性的任務(wù)中，促使學(xué)習(xí)者圖式建構(gòu)、圖式熟練和態(tài)度的同時(shí)形成。4C/ID（A Four-Component Instructional Design，四要素教學(xué)設(shè)計(jì)）模型就是面向綜合學(xué)習(xí)的一種教學(xué)設(shè)計(jì)方式。目前的研究有：Li Guochen等人說明如何基于4C/ID設(shè)計(jì)教學(xué)提高學(xué)生工程制圖能力[3];Mário Melo基于4C/ID模型以九年級“電路”為主題進(jìn)行物理教學(xué)設(shè)計(jì)，來研究數(shù)字環(huán)境對學(xué)生學(xué)習(xí)方式的影響[4];Frederick K. Sarfo Jan Elen研究表明4C/ID模型下的技能表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)[5]。類似研究如徐顯龍[2]、Charlotte L[6]、李爽[7]等人研究得出采用4C/ID教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)組的學(xué)業(yè)表現(xiàn)、興趣、能力均優(yōu)于控制組;Jung Lim等人研究4C/ID全任務(wù)訓(xùn)練和部分任務(wù)訓(xùn)練對學(xué)習(xí)者復(fù)雜認(rèn)知技能習(xí)得和遷移的影響，得出整體任務(wù)訓(xùn)練時(shí)學(xué)習(xí)者的任務(wù)表現(xiàn)和遷移表現(xiàn)都更好[8]?；?C/ID模型進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)有利于學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的提高。目前國內(nèi)尚無4C/ID模型在物理教學(xué)中的應(yīng)用研究，本文將“面向各種實(shí)際情境完成力的分解”看作一項(xiàng)綜合能力，基于4C/ID模型對其進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，以期提高實(shí)際教學(xué)效果。

1? ? 4C/ID模型

4C/ID是面向綜合學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)模型，旨在培養(yǎng)解決問題的綜合能力 [9]。它將復(fù)雜學(xué)習(xí)中的技能分為創(chuàng)生性技能和再生性技能。其中，創(chuàng)生性技能指向任務(wù)中的非常規(guī)技能，即技能隨著具體任務(wù)的改變而改變;再生性技能指向任務(wù)中的常規(guī)技能，即隨著任務(wù)的變化顯示出高度相似性。模型由四個基本元素構(gòu)成，并對應(yīng)四種基本的學(xué)習(xí)類型：

（1）學(xué)習(xí)任務(wù)，指向歸納學(xué)習(xí)。給學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)多個真實(shí)的綜合性任務(wù)，通過高度變式的任務(wù)學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)習(xí)者達(dá)成豐富的圖式建構(gòu)。

（2）相關(guān)知能，指向精細(xì)加工。在學(xué)習(xí)者已有知識和需要達(dá)成的知識之間搭建橋梁，通過精細(xì)加工聯(lián)系新舊知識，幫助學(xué)習(xí)者完成學(xué)習(xí)任務(wù)中的非常規(guī)知識。

（3）支持程序，指向知識編輯。通過知識編輯中“程序化”和“合成”兩個子過程，將新信息嵌入到能夠直接操控行為的認(rèn)知圖式中，幫助學(xué)習(xí)者完成任務(wù)學(xué)習(xí)中的常規(guī)知識。

（4）專項(xiàng)操練，指向強(qiáng)化所選定的常規(guī)任務(wù)。通過專項(xiàng)練習(xí)，幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)一步熟練地運(yùn)用常規(guī)知識解決問題。

其中，學(xué)習(xí)任務(wù)是4C/ID模型的核心，其他三元素圍繞學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行組織，如圖1所示。劃分學(xué)習(xí)任務(wù)中所包含的創(chuàng)生性技能和再生性技能，分析、呈現(xiàn)相關(guān)知能和支持程序并指向兩種技能的學(xué)習(xí)。同時(shí)，為了綜合技能的熟練化，設(shè)計(jì)專項(xiàng)操練進(jìn)行強(qiáng)化。

2? ? 基于4C/ID模型的教學(xué)活動設(shè)計(jì)

2.1? ? “力的分解”教學(xué)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

學(xué)好“力的分解”不僅有助于學(xué)生對力的理解，更為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)向心力、回復(fù)力、牛頓運(yùn)動定律等內(nèi)容打好基礎(chǔ)。傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)范式下“力的分解”教學(xué)流程如圖2所示，采取由局部到整體的碎片化設(shè)計(jì)，存在以下問題[10]：

（1）教學(xué)設(shè)計(jì)理念滯后。教師把復(fù)雜的學(xué)習(xí)分解成一個個小的知識點(diǎn)，預(yù)設(shè)通過簡單知識的教授可以達(dá)成系統(tǒng)化的效果。這種設(shè)計(jì)使得學(xué)生學(xué)習(xí)的各要素知識處于孤立狀態(tài)，不能進(jìn)行有效整合，學(xué)生將已有物理知識遷移到實(shí)際問題中比較困難。

（2）活動設(shè)計(jì)缺乏“生態(tài)化”問題?！吧鷳B(tài)化”問題是學(xué)習(xí)的最好導(dǎo)師，能很好地驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，幫助學(xué)生理解物理意圖。“力的作用效果”的物理意義不僅包括力作用的現(xiàn)象、力作用的分解，還包括充分體現(xiàn)人主觀能動性的物理意圖與物理信念，以及三者如何連結(jié)和統(tǒng)一，因此理解“力的作用效果”的物理意義需要一個真正生態(tài)化的“問題”[11]。

2.2? ? 4C/ID模型“力的分解”教學(xué)活動設(shè)計(jì)

4C/ID模型通過實(shí)踐性、綜合性的學(xué)習(xí)任務(wù)，以整體性原則進(jìn)行學(xué)習(xí)活動設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生解決實(shí)際問題?！傲Φ姆纸狻弊鳛榛A(chǔ)課程內(nèi)容，其綜合任務(wù)的確定應(yīng)該符合物理學(xué)科核心素養(yǎng)的要求。因此，應(yīng)從教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，指向教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，教學(xué)流程如圖3所示。根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)綜合任務(wù)，把整體目標(biāo)融入其中，并對綜合任務(wù)中的組成技能進(jìn)行劃分。然后，以學(xué)習(xí)任務(wù)為中心，組織相關(guān)知能、支持程序、專項(xiàng)操練達(dá)成綜合技能的建構(gòu)與應(yīng)用?，F(xiàn)實(shí)中，學(xué)生常常無法較快地從已有圖式直接到達(dá)完成綜合學(xué)習(xí)任務(wù)的層次，所以依據(jù)支持力度的大小或數(shù)量對綜合任務(wù)進(jìn)行劃分設(shè)計(jì)。同時(shí)，為了更好地完成任務(wù)，在呈現(xiàn)支持程序和相關(guān)知能時(shí)應(yīng)對所包含的信息進(jìn)行分析。支持程序的信息包括前提知識、規(guī)則程序和矯正性反饋，矯正性反饋是對學(xué)生的再生性技能予以評價(jià)并及時(shí)反饋;相關(guān)知能的信息包括心理模式、認(rèn)知策略和認(rèn)知反饋。其中，認(rèn)知反饋評價(jià)的是對綜合任務(wù)執(zhí)行的有效性評價(jià)。

2.2.1? ? 教學(xué)目標(biāo)分析

根據(jù)4C/ID模型的任務(wù)達(dá)成要求，結(jié)合物理學(xué)科的獨(dú)特性，從物理學(xué)科素養(yǎng)四個層面來分析，并且每個素養(yǎng)應(yīng)該達(dá)到水平5的要求，如表1所示。根據(jù)所確定的目標(biāo)，學(xué)習(xí)者將面對實(shí)際情境，解決情境中力的分解問題，并判斷解決方案的合理性。

2.2.2? ? 組成技能劃分

基于教學(xué)目標(biāo)要求，根據(jù)設(shè)計(jì)的綜合學(xué)習(xí)任務(wù)對技能進(jìn)行描述和分類。對于組成技能的分類，先要考慮這些復(fù)雜任務(wù)中哪些不需要教，哪些需要教，再把需要教的技能劃分為創(chuàng)生性技能和再生性技能，如表2所示。

2.2.3? ? 分析心理模式和認(rèn)知策略

心理模式是指以事實(shí)、原理、概念或計(jì)劃為節(jié)點(diǎn)，通過呈現(xiàn)知識的整體結(jié)構(gòu)使學(xué)習(xí)者能夠有效地提高綜合認(rèn)知能力;認(rèn)知策略主要是專家遇到該領(lǐng)域問題時(shí)使用的啟發(fā)式和系統(tǒng)性問題解決方法，幫助學(xué)習(xí)者有條不紊地處理情境中的問題。在運(yùn)用力的分解相關(guān)知識解決實(shí)際問題過程中，需要呈現(xiàn)的心理模式與認(rèn)知策略如表3所示。

2.2.4? ? 分析前提知識和規(guī)則程序

規(guī)則程序是指特定情境中的具體操作步驟。通過分析說明專家是如何完成某一任務(wù)的，幫助學(xué)習(xí)者解決特定問題。前提知識是指關(guān)于正確掌握并操作再生性技能的必需知識。在力的分解運(yùn)算中所需要的前提知識和規(guī)則程序如表4所示。

2.2.5? ? 任務(wù)設(shè)計(jì)排定

根據(jù)核心素養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)綜合任務(wù)，基于認(rèn)知負(fù)荷理論和學(xué)生難點(diǎn)分析，進(jìn)行學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)排定。將“力的分解”分為四個任務(wù)學(xué)習(xí)，如圖4所示。任務(wù)一為案例學(xué)習(xí)，呈現(xiàn)力的分解完整問題解決方案、學(xué)生分析評價(jià)方案，引入力的分解實(shí)際應(yīng)用學(xué)習(xí);任務(wù)二為模擬任務(wù)，學(xué)習(xí)者模擬樣例解決問題，完成圖式建構(gòu);任務(wù)三是對任務(wù)二的補(bǔ)全學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者歸納總結(jié)如何更簡潔地解決該類問題，即完成圖式熟練;任務(wù)四是常規(guī)練習(xí)，即在無任何支持下學(xué)習(xí)者完成力的分解綜合性問題，此任務(wù)常被當(dāng)成認(rèn)知反饋的素材，評價(jià)學(xué)生綜合技能的整合與遷移情況。整體任務(wù)都為實(shí)際性、綜合性的任務(wù)，與生活密切相關(guān)，學(xué)生更易感受到學(xué)習(xí)任務(wù)的價(jià)值與意義。同時(shí)，任務(wù)驅(qū)動式的學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生在支持度高的任務(wù)中較易獲得成功，樹立自信心;隨著支持度減少和任務(wù)難度升級，學(xué)生在已獲得成功的基礎(chǔ)上也更容易獲得解決新任務(wù)的斗志。

2.2.6? ? 任務(wù)活動設(shè)計(jì)

結(jié)合具體內(nèi)容，共呈現(xiàn)四個教學(xué)任務(wù)，如表5所示。

3? ? 總? 結(jié)

4C/ID教學(xué)模型關(guān)注整體目標(biāo)、實(shí)際任務(wù)以及學(xué)生綜合能力的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)知識在實(shí)際情境下的有效遷移。它的設(shè)計(jì)理念符合核心素養(yǎng)下的育人要求：實(shí)際任務(wù)的完成需要學(xué)生建構(gòu)模型、科學(xué)推理，并對結(jié)論提出質(zhì)疑和批判，進(jìn)行檢驗(yàn)和修正;整體性目標(biāo)的達(dá)成需要學(xué)生認(rèn)識科學(xué)本質(zhì)，主動與他人合作，從物理視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題;綜合能力的發(fā)展需要學(xué)生形成科學(xué)思維品質(zhì)，增強(qiáng)科學(xué)探究能力和問題解決能力，為終身發(fā)展打下基礎(chǔ)。引入4C/ID模型設(shè)計(jì)“力的分解”，以實(shí)際任務(wù)為教學(xué)小單元，學(xué)生綜合運(yùn)用具體問題分析、轉(zhuǎn)化物理模型、簡化數(shù)學(xué)運(yùn)算等多個方面解決新問題的水平會得到很大提高;通過小組合作的形式，學(xué)生交流合作、自學(xué)自評、社會意識等素養(yǎng)也有一個新的高度。基于4C/ID模型設(shè)計(jì)物理學(xué)科內(nèi)容，讓學(xué)生不再做知識的容納盒，而是成為積極解決實(shí)際問題的物理學(xué)習(xí)者。

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（欄目編輯? ? 鄧? ?磊）