摘 "要：4C/ID模型是一種提供綜合學(xué)習(xí)方式的教學(xué)設(shè)計(jì)模型。當(dāng)代高職生對掌握復(fù)雜技能和深度知識的需求越來越高，該文基于4C/ID模型研究理工類高職生課程教學(xué)過程的設(shè)計(jì)。首先在掌握高職生深度學(xué)習(xí)的難點(diǎn)后，建立4C/ID模型應(yīng)用框架和綜合教學(xué)設(shè)計(jì)思路，然后選取機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用課程中的部分復(fù)雜內(nèi)容進(jìn)行任務(wù)拆分，融入相關(guān)知能、支持程序、專項(xiàng)訓(xùn)練元素后進(jìn)行教學(xué)整體設(shè)計(jì)，最后在教學(xué)具體步驟中實(shí)施體現(xiàn)，以期提升學(xué)生解決深層次問題的能力，同時能為深度學(xué)習(xí)提供教學(xué)設(shè)計(jì)方面的幫助和參考。

關(guān)鍵詞：4C/ID模型；高職生；深度學(xué)習(xí)；教學(xué)設(shè)計(jì)；復(fù)雜技能

中圖分類號：G642 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2096-000X（2025）S2-0109-04

Abstract： The 4C/ID model is an instructional design model that provides a comprehensive learning approach. The demand for mastering complex skills and deep knowledge among contemporary vocational college students is increasing. This paper studies the design of the teaching process for science and engineering vocational college courses based on the 4C/ID model. Firstly， we have grasped the difficulties of deep learning for vocational college students， established a 4C/ID model application framework and comprehensive teaching design ideas. Then， select some complex content from the course \"Mechanical Structure Analysis and Application\" for task splitting， integrate relevant knowledge and abilities， support programs， and specialized training elements， and carry out overall teaching design. Finally， it is reflected in the specific steps of teaching， in order to enhance students' ability to solve deep-seated problems and provide assistance and reference in teaching design for deep learning.

Keywords： 4C/ID model; vocational college students; deep learning; teaching design; complex skills

2020年出臺的《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動計(jì)劃（2020—2023年）》中突出強(qiáng)調(diào)了規(guī)范教學(xué)秩序、課堂教學(xué)日常管理的重要性。未來，推動職業(yè)學(xué)校完成“課堂革命”，將課程教學(xué)改革推向縱深將是重點(diǎn)[1]。隨著國家對即將投身于社會建設(shè)的大學(xué)生所必須掌握的知識和技能水平的要求越來越高，大學(xué)生在校期間掌握高效策略和方法，從而提高解決深層次問題的能力變得尤為重要。

一 "概念

（一） "4C/ID模型

20世紀(jì)90年代，荷蘭開放大學(xué)麥里恩伯爾教授主持研究和開發(fā)了面向復(fù)雜學(xué)習(xí)的4C/ID綜合學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模型，4C/ID（Four-component Instructional Design Model）模型是一種新型的應(yīng)對深度學(xué)習(xí)和復(fù)雜技能學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，在此模型中把“學(xué)習(xí)任務(wù)”“相關(guān)知能”“支持程序”“專項(xiàng)訓(xùn)練”作為訓(xùn)練復(fù)雜認(rèn)知技能、改進(jìn)學(xué)習(xí)表現(xiàn)的四個主要教學(xué)設(shè)計(jì)要素。4C/ID模型作為一種提供綜合學(xué)習(xí)方式的教學(xué)設(shè)計(jì)模型，能夠促使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)任務(wù)過程中，采用高效策略和方法提高解決深層次問題的能力[2-3]。經(jīng)過30年左右的發(fā)展，4C/ID模型經(jīng)過不斷完善，能夠?yàn)槊嫦蛘w任務(wù)的學(xué)習(xí)提供一整套教學(xué)設(shè)計(jì)方針。4C/ID模型在教學(xué)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用非常廣泛，在程序開發(fā)、信息獲取、混合學(xué)習(xí)、復(fù)雜技能掌握和物理原理理解等學(xué)習(xí)領(lǐng)域都有運(yùn)用4C/ID模型的案例[4]。

（二） "深度學(xué)習(xí)

深度學(xué)習(xí)是相對淺表學(xué)習(xí)而言的。深度學(xué)習(xí)是指學(xué)生調(diào)動自身主觀能動性去學(xué)習(xí)新知識、接受新概念的過程，與此同時建立自信心、提升思維能力、增強(qiáng)認(rèn)知負(fù)荷能力、解決問題的能力。大多數(shù)高職學(xué)生只通過淺表學(xué)習(xí)難以掌握復(fù)雜知識和技能，并且傳統(tǒng)的淺表式學(xué)習(xí)已然不能適用于學(xué)生的自身發(fā)展和社會需求，亟需的是掌握深度學(xué)習(xí)技能的人才。當(dāng)前教育發(fā)展方向不斷突出學(xué)生的中心地位，從老師的“教”向?qū)W生的“學(xué)”轉(zhuǎn)變，深度復(fù)雜學(xué)習(xí)實(shí)施的關(guān)鍵是以學(xué)生為主體[5-7]。通過查閱大量文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)，當(dāng)前我國很多大學(xué)生存在學(xué)習(xí)方法單一以致難以進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的問題。

近年來，國內(nèi)外許多研究者從多方面研究了促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的方法。例如，教師方面可以通過視頻演示、問題引導(dǎo)、知識回放和實(shí)驗(yàn)分組等方式設(shè)計(jì)學(xué)生活動；學(xué)生方面可以通過自建思維導(dǎo)圖、情境類比體驗(yàn)、問題討論反思等方式構(gòu)建思維整體架構(gòu)并提高思維活躍度；學(xué)校方面可以通過多媒體科技宣傳、技能知識競賽、腦力開發(fā)指導(dǎo)等方式普及深度學(xué)習(xí)知識、激發(fā)學(xué)習(xí)激情。對于大學(xué)生而言，掌握深度學(xué)習(xí)的途徑和方法能夠?yàn)閷W(xué)生的就業(yè)和長遠(yuǎn)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。

綜合以上所述，本文旨在結(jié)合4C/ID模型研究促進(jìn)大學(xué)生深度學(xué)習(xí)的綜合教學(xué)設(shè)計(jì)，所研究的途徑和方式能夠?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)提供很好的理論模型支撐。

二 "高職生深度學(xué)習(xí)突破要點(diǎn)

目前國內(nèi)外學(xué)者研究的趨勢和重點(diǎn)大多集中在復(fù)雜技能綜合學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境和具體的教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜技能或知識學(xué)習(xí)中付出更少的認(rèn)知負(fù)荷，掌握更多的知識和技能。傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境和技術(shù)為深度學(xué)習(xí)過程提供的支撐很少，學(xué)生在進(jìn)行深度學(xué)習(xí)過程中需要承擔(dān)較大的認(rèn)知負(fù)荷，而基于傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境下的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)不僅可能提高不了深度學(xué)習(xí)的效率，還有可能增大學(xué)習(xí)的額外認(rèn)知負(fù)荷。隨著多元化和信息化時代的發(fā)展，深度學(xué)習(xí)可以引入混合課程、VR技術(shù)、虛擬仿真等新技術(shù)的應(yīng)用[8-9]。深度學(xué)習(xí)是一種典型的主動學(xué)習(xí)行為，需要學(xué)生構(gòu)建復(fù)雜的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和具有更高階的思維能力，綜合學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)可以使學(xué)生提升這些能力。如何整合新技術(shù)應(yīng)用、4C/ID模型融入和綜合教學(xué)設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)低學(xué)習(xí)負(fù)荷進(jìn)行深度學(xué)習(xí)是待突破的重點(diǎn)[10]，本研究的思路如圖1所示。

三 "4C/ID模型教學(xué)設(shè)計(jì)

（一） "新技術(shù)的應(yīng)用

在研究新技術(shù)應(yīng)用于高校教學(xué)時，將新技術(shù)分為新管理、新領(lǐng)域、新方式三部分。新領(lǐng)域主要是在教學(xué)內(nèi)容層面的；新方式主要是為了提高教學(xué)和學(xué)習(xí)的便捷性以及調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；新管理旨在更全面地掌握老師的教學(xué)過程和學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，相較于傳統(tǒng)的督導(dǎo)、巡課等管理方式，更加全面和系統(tǒng)，并且更具有科學(xué)指導(dǎo)意義。研究新技術(shù)應(yīng)用于教育過程中的實(shí)踐案例，同時探究和挖掘其他新技術(shù)的應(yīng)用，新技術(shù)應(yīng)用分類分析如圖2所示。

作為人才系統(tǒng)化培養(yǎng)重要陣地，高校課堂承擔(dān)人才培養(yǎng)的責(zé)任更是重中之重，作為向社會發(fā)展輸送人才的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高校教學(xué)課堂也需要緊跟時代發(fā)展的步伐及時調(diào)整，做好課堂教學(xué)的轉(zhuǎn)型和升級，利用信息化時代下的新技術(shù)能夠幫助學(xué)生更輕松地完成深度學(xué)習(xí)，例如智能機(jī)器人、開源硬件技術(shù)、3D打印技術(shù)、學(xué)習(xí)分析技術(shù)、體感技術(shù)、虛擬世界、教育游戲、移動衛(wèi)星車、云計(jì)算和虛擬社區(qū)等。本文結(jié)合4C/ID模型對新技術(shù)的高校教學(xué)開發(fā)應(yīng)用展開研究。

（二） "4C/ID模型應(yīng)用

4C/ID模型分為“學(xué)習(xí)任務(wù)”“相關(guān)知能”“支持程序”“專項(xiàng)訓(xùn)練”四個基本要素。學(xué)習(xí)任務(wù)指的是理論知識、學(xué)習(xí)案例、實(shí)施項(xiàng)目和實(shí)操作業(yè)等；相關(guān)知能指的是自身分析問題、推理問題、決策問題和解決問題等非常規(guī)方面；支持程序指的是一般性規(guī)則、公式、訓(xùn)練等常規(guī)方面；專項(xiàng)訓(xùn)練指的是為提升某項(xiàng)能力或掌握某項(xiàng)技能時進(jìn)行的額外訓(xùn)練。4C/ID模型中將深度學(xué)習(xí)分為再生性學(xué)習(xí)和創(chuàng)生性學(xué)習(xí)，再生性學(xué)習(xí)是通過有規(guī)則的、有具體行為特征的常規(guī)化學(xué)習(xí)，創(chuàng)生性學(xué)習(xí)是需要付出努力構(gòu)建新認(rèn)知的學(xué)習(xí)。當(dāng)教師給學(xué)生布置深度學(xué)習(xí)任務(wù)時，學(xué)生可以利用4C/ID教學(xué)設(shè)計(jì)模型將學(xué)習(xí)任務(wù)分為創(chuàng)生性學(xué)習(xí)和再生性學(xué)習(xí)，并且在進(jìn)行學(xué)習(xí)過程中都有與之分別對應(yīng)的相關(guān)知能和支持程序作為學(xué)習(xí)的支撐和條件。教師對學(xué)習(xí)任務(wù)中涉及相關(guān)知能和支持程序的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)估劃分，并通過監(jiān)控學(xué)生實(shí)際的學(xué)習(xí)情況掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。部分創(chuàng)生性學(xué)習(xí)方式在經(jīng)過專項(xiàng)訓(xùn)練之后會規(guī)律化，從而轉(zhuǎn)變?yōu)樵偕詫W(xué)習(xí)。

本文主要對深度學(xué)習(xí)中的任務(wù)進(jìn)行分解，研究任務(wù)中需再生性或創(chuàng)生性學(xué)習(xí)，基于4C/ID模型進(jìn)行系統(tǒng)管理，模型的應(yīng)用分析如圖3所示。

（三） "綜合學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

圍繞4C/ID教學(xué)設(shè)計(jì)模型思想，當(dāng)學(xué)生分別進(jìn)行創(chuàng)生性學(xué)習(xí)和再生性學(xué)習(xí)時，教師和學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)中開展的工作不同，進(jìn)一步研究創(chuàng)生性學(xué)習(xí)和再生性學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)方案，分別研究具體的舉措和方法。大部分深度知識和技能的學(xué)習(xí)同時需要兼用創(chuàng)生性學(xué)習(xí)和再生性學(xué)習(xí)，為研究綜合任務(wù)下的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)，將新技術(shù)和4C/ID模型的應(yīng)用融入到綜合學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中。

四 "4C/ID模型在機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用中的教學(xué)設(shè)計(jì)

（一） "教學(xué)整體設(shè)計(jì)

目前，4C/ID模型主要應(yīng)用于深度學(xué)習(xí)和復(fù)雜技能掌握的研究，結(jié)合該模型的應(yīng)用能夠?yàn)橐恍┖瑥?fù)雜任務(wù)的課程教學(xué)設(shè)計(jì)提供有力的理論支撐。本項(xiàng)目以上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用為研究對象，機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用課程按學(xué)習(xí)方式可分為理論學(xué)習(xí)和實(shí)訓(xùn)操作兩部分，整體學(xué)習(xí)任務(wù)按照從簡單到復(fù)雜的順序循序漸進(jìn)。

選取課程中的“平面連桿機(jī)構(gòu)”章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，選取該部分內(nèi)容的原因是掌握“平面連桿機(jī)構(gòu)”知識與技能是一種需要投入深度學(xué)習(xí)為前提的典型案例，不僅需要學(xué)習(xí)經(jīng)典平面四桿機(jī)構(gòu)的類型、特性、運(yùn)動分析、力學(xué)分析的基本知識，還注重使學(xué)生掌握機(jī)構(gòu)類型搭建、運(yùn)動設(shè)計(jì)的實(shí)踐運(yùn)用，同時培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械機(jī)構(gòu)分析的綜合應(yīng)用技能。

下面就運(yùn)用4C/ID模型的設(shè)計(jì)架構(gòu)對課程中“平面連桿機(jī)構(gòu)”章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。該章節(jié)內(nèi)容包括兩個主要學(xué)習(xí)任務(wù)，分別是“四桿機(jī)構(gòu)的基本形式及演變”和“平面四桿機(jī)構(gòu)的基本特性”，教學(xué)整體設(shè)計(jì)見表1。

（二） "教學(xué)實(shí)施

步驟1：以任務(wù)1為例，通過視頻方式展示機(jī)械產(chǎn)品或裝置，分解機(jī)械結(jié)構(gòu)，引入平面連桿機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)原型的概念；以任務(wù)2為例，通過視頻或動畫方式展示不同連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動情形，讓學(xué)生觀察各連桿的運(yùn)動細(xì)節(jié)。

步驟2：以任務(wù)1為例，提出問題“平面連桿機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械和儀表中，起什么作用？”引出平面四桿機(jī)構(gòu)對機(jī)械運(yùn)動優(yōu)化上的重要性，由此給出“四桿機(jī)構(gòu)基本形式與演變”的學(xué)習(xí)任務(wù)；以任務(wù)2為例，提出問題“不同類型的平面四桿機(jī)構(gòu)，如何區(qū)分和判別類型？”

步驟3：學(xué)生以小組形式分析和討論問題，小組派出代表回答問題。

步驟4：教師對學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評，在該任務(wù)1中可同時增加可視化進(jìn)度展示學(xué)生分析推理結(jié)果的正確性和準(zhǔn)確性，引導(dǎo)學(xué)生在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)桿長的比例時從探索者的角度找出三種基本類型，向?qū)W生提示是否有類型重復(fù)或遺漏；在任務(wù)2中可增加判別曲柄存在數(shù)量和機(jī)構(gòu)類型的正確性和準(zhǔn)確性。

步驟5：在任務(wù)1中，教師結(jié)合圖文課件和動畫課件，對平面連桿機(jī)構(gòu)的概念和四桿機(jī)構(gòu)的三種基本類型進(jìn)行講解，并強(qiáng)調(diào)教學(xué)任務(wù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)；在任務(wù)2中，教師補(bǔ)充講解連桿機(jī)構(gòu)中的力學(xué)分析、急回特性、死點(diǎn)特性等知識內(nèi)容，并添加案例進(jìn)行說明。

步驟6：學(xué)生聆聽教師授課，完成后學(xué)生對該部分任務(wù)進(jìn)行反思和總結(jié)，增加學(xué)生自主繪制知識點(diǎn)流程圖環(huán)節(jié)，提升學(xué)生對已掌握知識的邏輯性和綜合組織能力，為前面所學(xué)知識扣上第一道“保險(xiǎn)”。

步驟7：理論與實(shí)訓(xùn)相結(jié)合，翻轉(zhuǎn)課堂至實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生按照指定的平面連桿機(jī)構(gòu)類型選取不同長度的零部件完成組裝，熟練掌握平面四桿機(jī)構(gòu)不同類型的判別，并通過實(shí)操訓(xùn)練對其幾項(xiàng)基本特性進(jìn)行驗(yàn)證，為知識扣上第二道“保險(xiǎn)”。

步驟8：教師對教學(xué)任務(wù)進(jìn)行總結(jié)，反饋同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中的參與情況和知識掌握程度。

步驟9：在下堂課開始前，安排知識問答環(huán)節(jié)，使用軟件提問、學(xué)生回答的方式對上節(jié)課的知識點(diǎn)進(jìn)行回顧，同時查閱此前的知識點(diǎn)流程圖查漏補(bǔ)缺，喚醒知識的同時也加深了記憶的牢固性，為知識扣上第三道“保險(xiǎn)”。

實(shí)施過程中涉及的一些場景和圖例如圖4所示。

（三） "教學(xué)效果

以上海電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)學(xué)生作為教學(xué)研究對象，為減少班級差異的影響，選擇其中一個教學(xué)班級共44名同學(xué)。為檢驗(yàn)4C/ID模型在機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與應(yīng)用課程教學(xué)中的應(yīng)用效果，通過前段章節(jié)的測試數(shù)據(jù)將學(xué)生調(diào)整劃分為基礎(chǔ)均衡的研究組22人和原始組22人。研究組接受基于4C/ID模型的教學(xué)活動，原始組另行安排時間按照傳統(tǒng)教學(xué)方法和步驟實(shí)施，如教師講課、學(xué)生聽課、課堂歸納、學(xué)習(xí)總結(jié)，為了減少其他變量的影響，兩個小組嚴(yán)格控制教學(xué)內(nèi)容、課時、素材等均相同。最終通過難易程度依次從易、中、難的三場測試對實(shí)施教學(xué)后的兩組學(xué)生進(jìn)行掌握程度測試，測試總體結(jié)果如圖5所示。

從測試總體結(jié)果可觀察，兩組基礎(chǔ)水平均衡的測試學(xué)生在三次測試中均發(fā)現(xiàn)有明顯差異，且在學(xué)習(xí)內(nèi)容難度較大時測試結(jié)果的差異越為顯著，該結(jié)果為在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施時初步融入4C/ID模型后對學(xué)生學(xué)習(xí)掌握程度的影響。

五 "結(jié)束語

研究結(jié)果表明4C/ID模型的融入對于高職學(xué)生在進(jìn)行深度學(xué)習(xí)、掌握較難知識與技能時有直接促進(jìn)作用，教學(xué)內(nèi)容中包含很多復(fù)雜的知識和技能，與傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)模式相比，4C/ID模型在融入教學(xué)設(shè)計(jì)時教師扮演著一個新的角色。不同于傳統(tǒng)以教師授課為主的模式，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施中承擔(dān)著更多的職責(zé)，教師是教學(xué)安排的規(guī)劃者、學(xué)習(xí)任務(wù)的發(fā)布者、課堂討論的引導(dǎo)者、知識內(nèi)容的講解者、相關(guān)知能的示范者、支持程序的點(diǎn)評者。高職學(xué)生通過常見淺表學(xué)習(xí)方法在掌握復(fù)雜知識和技能時取得的效果往往不佳，在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施時借鑒4C/ID模型能更好地引入當(dāng)下最新的教學(xué)新技術(shù)，在任務(wù)目標(biāo)難度不變的情況下減輕學(xué)生學(xué)習(xí)負(fù)荷，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率和課堂教學(xué)效果，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)能力，推動人才培養(yǎng)高質(zhì)量發(fā)展。

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