以任务为中心的四元教学设计模式在高等教育中的应用

吉米·弗雷里让 杰伦·范梅里恩伯尔 保罗·基尔希纳安·洛克斯 伯特·埃格特 马可·马塞里斯

（1.荷兰马斯特里赫特大学 健康、医疗与生命科学学院，荷兰 马斯特里赫特；2.荷兰马斯特里赫特大学 健康专业教育学院，荷兰 马斯特里赫特；3.荷兰开放大学，荷兰 海尔伦；4.芬兰奥卢大学，芬兰 奥卢；5.比利时布鲁塞尔自由大学 医学与药学学院，比利时 布鲁塞尔；6.比利时鲁汶大学 公共卫生和初级保健部，比利时 鲁汶；7.荷兰阿姆斯特丹应用科技大学 数字媒体与创意产业学院，荷兰 阿姆斯特丹）

周振宇 盛群力 译

一、引言

社会和技术的持续发展创新对教育领域提出了很高的要求，为了应对日益增长的全球化、多学科性、流动性趋势，以及当前和未来工作的复杂性，我们高度重视各级教育和培训的质量与效率（European Union, 2009；2018）。为了让学习者对不断发展的就业市场做好准备，教育项目必须为他们提供广泛的知识和技能基础，以便他们在应对日常实践中的新任务时能够灵活地运用这些知识和技能。越来越多的人开始呼吁教育内容要基于能力和结果来选择。自20世纪90年代以来，教育方法的天平已从“基于目标的教学设计方法”倾向于“以任务为中心的方法”，以期更好地解决学习复杂的认知技能和专业能力的问题（Gagné & Merrill，1990；Merrill，Li，& Jones，1990）。

为了解决以目标为基础的教学导致的碎片化和分割化的问题，以任务为中心的方法将学习重点放在真实的问题或专业任务上，以期更好地将学习环境与工作场景联系起来，培养必要的技能。这种方法所倡导的教育方案包含了以真实的专业任务为基础的学习任务序列。以任务为中心的教学模式有“认知学徒制”（Brown, Collins, & Duguid, 1989）、“精细加工论”（Reigeluth, 1999）、“首要教学原理”（Merrill, 2002）和“以任务为中心的四元教学设计模式（以下简称：4C/ID模式）”①（van Merriënboer, 1997）。在医学教育（Maggio, Cate, Irby, & O’Brien, 2015）、交流培训（Susilo, van Merriënboer, van Dalen, Claramita, & Scherpbier, 2013）、技术培训（Sarfo & Elen, 2007）、信息解决处理（Wopereis, Frerejean, & Brand-Gruwel, 2015）和师资培训（Kreutz, Leuders, & Hellmann, 2019）等各种场景应用4C/ID模式的相关文献的数量不断增加，证明该模式具有强大的研究基础和普及性。4C/ID模式中的十个步骤（van Merriënboer & Kirschner, 2018）提供了分析真实生活任务的指南，用以发现日常实践中所需的不同类型的知识和技能（认知任务分析），同时该模式还有一个由学习任务、相关知能、支持程序和专项操练四部分组成的教育方案设计蓝图。

本文从应用4C/ID模式设计的三个教育实践案例来说明4C/ID模式在高等教育中的应用前景。第一个案例介绍了荷兰阿姆斯特丹应用科技大学针对移动应用程序开发的课程设计，第二个案例说明了荷兰艾瑟林格教育大学教师培训学院如何在解决信息问题的技能方面进行整合，第三个案例来自比利时鲁汶大学的全科医学教育。本文的结尾简要回顾了已开发的教育方案，列出了实施以任务为中心的课程时需要考虑的重要因素，并对以任务为中心的学习的未来发展做了展望。

二、4C/ID模式应用于安卓应用程序开发课程

开发移动应用程序是一项典型的复杂技能，因为它需要广泛的编程语言、数据库和开发环境等知识，还需要操作开发软件、编写清晰正确的代码和进行用户界面设计等多种技能。用专业、批判和创新的态度将客户的愿望转化为可行的应用程序十分必要。因此，移动应用程序的开发非常适合用以任务为中心的方法进行教学。荷兰阿姆斯特丹应用科技大学使用4C/ID模式设计了有关安卓应用程序开发的课程②，是本文要介绍的第一个实践案例。

传统的教学设计要从讲解理论知识开始，然后将其与特定的实践项目结合起来。因此教师要先清楚地了解学习者应该知晓的信息，并设计一系列课堂讲解，将这一理论“传递”给学习者。此外，教师还要设计家庭作业以便在整个任务的各个环节进行操练。例如：这些任务可以聚焦在如何使用编程语言中的循环或如何在数据库中创建、读取、更新并删除信息。然后，教师将课堂讲授与各个环节的操练结合起来，直到涵盖所有教学主题为止。然而，4C/ID模式推翻了这种做法，先从具体的专业任务开始，将其转化为学习任务，然后再思考采用哪种“理论”，这样可以帮助学习者更好地完成学习任务。

在对课程设计的描述中，马塞里斯等人阐述了如何使用4C/ID模式和十个步骤实现由学习任务、相关知能、专项操练与支持程序四个组成部分的混合设计过程（Marcellis, Barendsen, & van Merriënboer, 2018）。“学习任务”构成了课程的脊骨，学习任务不是专注于任务的某个特定方面（即使用循环或更新数据库），而是基于专业实践的完整任务，按照其复杂程度分为几个类别。第一个任务类别是从最简单的任务开始。例如：第一个任务要求学习者开发一个模拟掷骰子的单屏应用程序，并要求用户猜测下一掷骰子的数字是更大还是更小。随后的任务类别包括其他学习任务，这些任务的复杂性不断提高，对用户界面、交互模式和数据处理提出了更高的要求。在课程结束时，要求学习者创建多屏幕应用程序，能从远程位置检索信息（如电影上映信息、食谱等），且允许用户查看、拖动和处理这些数据。

在这个过程中，学习者会得到强有力的支持和指导。设计者通过在每个任务的开头采用“示范实例”（Modelling Examples）和“模仿任务”（Imitation Tasks）来实现这一目标。教师一边讲解阐述，一边演示应用程序的开发，并要求学习者在计算机上构建相同的应用程序。在随后的任务中，学习者要完成一组部分的实际应用的任务，即“补全任务”（Completion Tasks），而任务中的最后一项则是“常见任务”（Conventional Tasks），即没有任何支持和指导的任务，请学习者独立完成。所以，随着学习者完成任务的能力越来越强，教师支持的力度逐渐减低。

通过提供领域知识（如数据库如何工作）和开发应用程序的系统方法（如教师的演示）来帮助学习者解决任务的创生性层面的学习。而“支持程序”则有助于习得任务的再生性层面学习（如使用开发环境或自动突出显示不正确的编程语法）。如果教学设计人员提供的相关知能和支持程序会经常且不可预测地进行更改，这对学生而言都是严峻的挑战。例如：开发软件经常因为功能调整而进行更新，并且编程语言也在不断发展，要求程序员学习新的语法，不能因循守旧。为了确保相关知能和支持程序能够反映该领域的最新约定和规则，课程设计者应减少依赖预先准备的讲座或视频，放手让学习者参考一系列外部资源，包括技术产品手册和安卓开发人员的文档。这不仅可以使链接列表保持最新，而且还可以创建一种更加真实的情境，让学习者可以像在工作实践中那样熟悉官方文件。

由于该课程面向全世界的全日制或非全日制的学习者，因此教学设计者选择了混合设计，将学习任务、相关知能和支持程序存储于在线学习环境中。学习者的课堂学习活动可以在线下进行，其中包括示范实例、小组模仿任务以及教师主持的反馈讲评等。其他学习任务可以在在线学习环境中呈现且由学习者独立完成。学习者评价反馈表明“学习任务”对学习如何开发安卓应用程序非常有帮助，且示范实例特别有助于理解如何应对安卓应用程序开发中的特定挑战，尤其是示范实例不仅显示了实际编码，而且明确说明每个步骤背后的原因。此外，学习者认为课堂上用引导性问题来开展讨论是大有益处的。安卓应用程序开发课程说明了4C/ID模式的基本教学原理得到了良好实施，课程设计工作得到了教育研究的支撑。

三、4C/ID模式应用于培养获取信息解决问题能力

第二个4C/ID模式应用案例来自荷兰的一家教师培训机构，该机构解决了课程中缺乏“通过获取信息解决问题”（Information Problem-Solving, IPS）的技能培训的问题。为了更好地学习，学习者需要IPS技能才能搜索和使用在线资源中的信息。当遇到必须在线收集信息的问题时，成功的IPS流程需要为问题创建清晰的定义，系统地搜索信息，评估和选择来源，批判性地读取和处理这些来源中的信息并将其综合起来，从而找到解决问题的方法（Brand-Gruwel, Wopereis, & Walraven, 2009）。这是一项复杂的技能，所有年龄段的学习者都在为此努力（Walraven, Brand-Gruwel, & Boshuizen, 2008）。尽管人们认识到需要掌握良好的IPS技能，但教育机构仍在努力寻找在其课程中整合IPS教学的最佳方法（Badke, 2011）。

基于目标的教学设计思维可能会倾向于由研究部门设置单独的IPS培训课程、模块或作业，通常着重于由大学图书馆来实施。尽管这样做可能会收到短期的效果，但往往是脱离了学习者的具体学科领域来教IPS技能。在没有足够的检索领域知识的情况下，学习者实际上难以有效地生成检索词并评估来源。这种脱离了具体的领域知识分割化地教授技能的做法，让学习者几乎没有机会在需要的地方练习其IPS技能，因而阻碍了开展复杂学习所必需的知识、技能和态度的“整合”。

还有一种方法可能会导致研究部门在不同的课程中解决不同的技能。如语言课程可能涉及如何批判性地阅读和评估资源，信息学课程可能涉及如何使用搜索引擎，研究性课程可能会教学习者如何定义问题并提出问题。但是，这样做也带来了“碎片化”的弊端，如无法同时开展IPS所需技能的教学，导致并未掌握所有IPS技能的学习者可能会遇到困难，因为他们只学会了单独执行某些技能，而从未练习过在复杂任务中协调不同技能。这说明了碎片化的方法确实也阻碍了开展复杂学习所必需的技能及其整合技能的“协调”策略应用。

取而代之的是运用4C/ID完整任务方法，其有望提供更好的方法来解决分割化和碎片化的弊端。研究人员决定将以任务为中心的IPS培训嵌入为期一学期的小学语言教学课程中。最初的课程包括一个为期20周的主题内容，重点涉及促进小学生词汇发展的语言教学，采用了基于项目的学习方式（Project-Based Approach），该课程强调小组合作学习。在小组中，学习者开展一个小实验，用来比较不同的干预措施对词汇发展的影响。学习者参加了六次面对面的授课，讨论有关语言学习、词汇发展和学习技能等具体领域的知识，例如：进行文献研究、设计干预措施、数据分析和撰写报告等。小组还会收到一份模板文件，其记录了教师给出反馈意见的学习建议。为了将额外的IPS技能培训纳入课程，研究人员还设计了第二张学习蓝图，该蓝图描述了一系列在线学习任务，包括相关知能和支持程序，以期在词汇发展的背景下教授IPS技能。此设计蓝图随后与最初的课程交织在一起，这样就形成了一门面授和在线学习任务交替的课程。在两次面授教学中解释了该研究项目并介绍了词汇教学理论之后，教师要求学习者开展一系列针对IPS技能的在线学习任务。这些任务包括了一个视频演示示例，该示例直接示证了有效的网络检索，涉及小学生的词汇发展对朗读能力发展的影响。另外还有两个任务是，学习者接受由某些教师指导的检索任务，必须完成这些任务才能找到问题的答案，即良好的词汇教学策略，以及掌握词汇量与学习成功之间的关系。之后，在接下来的面授学习中，小组讨论了这些问题的相关答案。在在线学习任务和面授学习之间交替运用这种方法，一直持续到课程结束，最终学习者完成了五项在线学习任务，并参加了另一场专门讨论有关IPS反馈技能的面授学习。

弗雷里让等人详细介绍了该课程，并将其与最初版未含有IPS培训内容的课程进行了比较（Frerejean, Velthorst, van Strien, Kirschner, & Brand-Gruwel, 2019）。结果表明，嵌入式教学对于培养学生系统地检索资源和选择资源的能力很有效，但是这些能力在课程修完后就消失了。这也并不奇怪，因为学习复杂的技能需要时间，并且需要更长的练习时间。传统的教学设计在选择教学方法时，尽可能有效地实现特定的孤立学习目标。然而，这种做法通常有别于那些有效实现整合、协调技能并将其迁移到新环境的方法，这种现象被称为“迁移悖论”（Helsdingen, van Gog, & van Merriënboer, 2011;van Merriënboer, de Croock, & Jelsma, 1997），它与“合理的难度”（Desirable Difficulties）概念紧密相关。这是指需要大量努力的学习任务，比简单的任务能带来更好的、长期的学业表现（Bjork, 1994）。总之，采用以任务为中心的方法进行综合学习在短时间内看似效率不高，因为与传统教学设计相比，它需要更多的学习活动和学习时间，但是如果实施正确，能更好地帮助学生把所习得的能力迁移到新的情境中。

四、4C/ID模式应用于医学混合学习模块

“加拿大专家医学教育指南”（CanMEDS）中描述了医师有效满足其服务对象的医疗保健需求所需要的能力（Frank & Danoff, 2007）。这些能力分为七个角色，即医学专家、沟通者、合作者、领导者、健康倡导者、学者和专业人员。称职的医师应整合CanMEDS的全部七种能力。这一医学能力教育框架描述了学习者应该达到的标准，学校应围绕基于能力的学习成果来组织课程。这是综合学习的一个典型示例，其中必须整合知识、技能和态度，因为期望学习者能够整合不同的能力并协调不同的CanMEDS角色。

比利时的鲁汶大学还将CanMEDS框架作为其医学教育课程的基础。范尼特维尔特尔等人在AMEE指南中描述了他们如何基于CanMEDS框架使用4C/ID模式设计了五个学习模块③（Vandewaetere et al., 2015）。与前面两个实例相似，教学设计人员为整体任务学习提供了必要的条件，以实现获得知识、技能和态度的综合效果。他们反复强调，根据4C/ID的基于证据的原则，整体任务模式为开展复杂学习提供了坚实的框架，这些学习活动促进了复杂学习并支持从课程到工作场所的迁移。

混合学习模块介绍了在课程中提出的学习任务以及学习者实习期间在工作场所中要完成的学习任务。课程任务反映全科医生日常工作的全部，有多种形式，例如：案例诊断、对科研论文发表评论、为患者编写信息表单、角色扮演、与患者讨论、现场诊断以及向同事演示等。学习者先在基于计算机的单独任务（如计算机化的自我评估测试）、小组任务（如模拟患者或在线演示研究病例）中进行相关陈述，然后再参加讨论该病例的小组会议和面授课程。这一过程中主讲教师负责提供反馈、回答问题或阐述复杂的主题。根据4C/ID模式，对学习任务按类别分组，从简单到复杂进行排序。在每个任务类别中，随着学习者的逐步完成，会逐渐减少支持和指导。基于工作场所的学习任务通常是与项目主管（Supervisors）和医学专家合作完成的，可以采取观察和反思历史记录、参加多学科团队会议或撰写处方的形式。

在这些模块中，“相关知能”包含了有助于获取领域知识（如疾病案例或治疗方案）和有助于形成认知策略（如用于系统推理的方法和经验）两方面内容。“支持程序”则表现为几种不同的方式。在任务开始时，学习者会收到一个实际案例，例如：专家会诊视频或激发学习动机的演示，鼓励学习者思考演示中用到了什么样的认知策略和领域知识。在案例之后，提供讲座、课程文档和研究论文等更多的学习资料。在完成学习任务后，“相关知能”也以认知反馈的形式呈现。例如：学习者会收到有关学业表现的反馈，这些反馈与先前引入的心理模式和认知策略有关，包括一些具体的反思提示，鼓励学习者针对专家或同伴的表现以及自我表现进行反思。这类反思提示可作为一种增强反馈并同时触发自我调节学习行为的机制。

对于完成任务的再生性层面而言，在完成学习任务过程中可以使用手册、清单、快速参考指南和岗位辅助用品等支持程序。当首次问询患者的健康记录时，将显示具体步骤，告诉学习者怎样点击课程页面以及需要提供哪些信息。随着学习者技能的提高，这些提示信息会逐渐撤除。此外，随着学习者逐步完成学习计划，日常任务教学设计所提供的纠正反馈也变得越来越复杂。教学设计人员还将“专项操练”纳入了教学设计程序。在医学教育中，这种重复练习对于熟练测量血压、缝合或进行心肺复苏等常规任务很有帮助。另外，“专项操练”也可以应用于专家会诊等。正确的现场诊断需要快速识别相关症状，排除无关症状并确定诊断推理过程的后续步骤（Vandewaetere et al., 2015）。例如：在某个模块中，该“专项操练”以在线测验的形式呈现，包含儿童皮疹的照片以及多个能即时反馈的多项选择题。

这些模块的设计体现了两种类型的混合学习。首先，它使用各种传统媒体和在线媒体。在模仿“翻转课堂”方法时（O'Flaherty & Phillips, 2015），传统课堂进行的大部分教学内容几乎都放在了课外学习，而传统意义上需要课后完成的学科内容的应用，则搬到了课堂上。换句话说，许多“相关知能”都是在课后学习的，而学习任务的实际应用则是面对面进行的。特别有趣的一点是，教学设计人员充分利用了在线测验或自我评估的方式，增强了这一混合学习相关实践的有效性和吸引力（Spanjers et al., 2015）。在第二种混合学习中，该程序将教育环境中的学习任务与工作场所中的学习任务结合在一起。从这个角度来看，范尼特维尔特尔等人的设计提供了一个有趣的“双重融合的学习计划”实例 （Vandewaetere et al., 2015）。

五、结论

上述三个案例展示了4C/ID模式在具体课程中的应用尝试，每个案例都显示出独特的功能。第一个案例说明了如何使用4C/ID模式创建一系列可靠的学习任务，并将其提供给在线学习环境，通过面授和在线来促进混合学习。第二个案例说明了如何通过设计查询和检索相关知能的学习任务，将通用技能的培训（即获取信息解决问题）嵌入到教育方案中。最后一个案例提供了一个双重混合程序的案例，该程序将在线学习和面授学习与学校和工作场所的学习任务融合在一起。不过，在所有案例中，共同的主题是从目标的孤立分割化和碎片化教学转变为知识、技能和态度的综合培育。

4C/ID模式有别于基于目标的设计方法，它采用以任务为中心的思维方式。这对于受过基于目标的教学设计训练且相关经验丰富的教学设计人员、教师和教职员来说可能更具挑战性。4C/ID模式与基于能力的教育的概念非常吻合，但它同时也强调，能力应始终与学习者要完成的专业任务明确相关。如果以能力框架为基础实施发展和评估教育方案中的学习活动，而不是落实到专业任务上，那么该教育方案仍可能阻碍学习向工作场所的迁移。因此，设计以任务为中心的学习环境一方面需要为任务分配相等的权重，另一方面需为完成这些任务所需的能力分配同等的权重。4C/ID模式的十个步骤通过指定专业任务作为设计学习任务的基础，将专业任务和学习任务直接链接到按照标准完成这些任务所需的能力，例如：生成一个矩阵，该矩阵的一端是任务，另一端是能力或标准。

关于以任务为中心的课程设计和实施，多尔曼斯等人确定了12个常见的陷阱和技巧（Dolmans, Wolfhagen, & van Merriënboer, 2013），可能有助于让此类设计工作正常进行。在设计和实施过程中要注意四个最重要的方面，即建设基础设施、多学科的教学团队、持续的进度监控以及让学习者参与。首先，在以任务为中心的设计中，一系列任务整体构成了计划的基础。因此，主要的教育活动由“小组研讨”（Group Meetings）组成，在这些“小组研讨”中，学习者可以共同完成这些学习任务。为此，应该有足够的小团体活动室，配备白板、投影仪和高速无线网络等必需品，而演讲厅、模拟实验室或个人阅读室和书房也是需要的，大多数学校都已经配置。通常缺乏足够的小组活动室会阻碍以任务为中心的学习的落实。

其次，以任务为中心的课程要求设计一系列学习任务以便综合获得知识、技能和态度。以前由不同教师分别教授的内容现在必须以整合的方式进行讲授。因此，教师应该在多学科团队中共同工作，团队最好还包括在该领域工作的其他领域专家。这些专家有助于让教育方案与实践保持一致，并确保任务、工具和所需知识具有相关性。教职员工也应准备好担任不同的角色，因为以任务为中心的课程教师通常扮演“辅导”或“指导”角色（Tutoring or Coaching Role），以促进小组学习或技能培训。他们也可能参与整个任务的设计和持续评估。如果教师不熟悉这些新角色，则学校可能需要在教师发展计划中为员工做好准备以便适应这种变化。

第三，在4C/ID模式的十个步骤中，评估程序与学习任务的设计同时开发，利用评估驱动学习。在以任务为中心的课程中，评估不应仅用于判定通过或不通过本门课程。同时，它应该在整个课程体系中监督每个学习者的进度。这可以通过使用结合了多个评估结果并提供仪表盘的电子发展档案袋来完成，该仪表盘可以向学习者和教师告知学习者的进度和进步。这种方法不再依赖于传统的学期评估和预先计划的考试周评估。

最后，学习者自己应该在整个课程设计和个人学习任务中发挥重要作用。让学习者参与设计过程可以吸收他们对课程优缺点的宝贵见解，因为他们是课程的体验者。让学习者体验有意义且有用的学习任务至关重要，因此他们的看法对教学设计人员很有帮助。全面地向学习者介绍以任务为中心的课程背后的理念也有利于课程实施，因为这些学习者可以成为改革的倡导者。此外，就像教师在以任务为中心的课程中扮演不同的角色一样，学习者也需要为自己的新角色做好准备。他们需要在小组研讨中发挥作用，并学习如何积极地为小组研讨做出贡献，如何担任小组负责人或抄写员，学习如何向同龄人提供有效的反馈。与教师发展的情况一样，这种学习者培训最好延长一段时期。

总而言之，当前和未来就业市场的发展，要求教育方案能够培养终身学习者，这些学习者必须具备知识、技能和态度，才能应对其领域中熟悉和不熟悉的复杂任务。因此，教学设计必须与创建能够将其知识从课堂迁移到专业环境的学习目标相匹配。4C/ID模式通过规定学习方法，催化了这一进程，这些学习方法带来了丰富的知识库，允许学习者在新的环境中创造性地应用知识。此外，4C/ID模式通过将教育环境中的学习与工作场所中的学习相结合，在教育与实践之间建立了牢固的一致性。在设计教育方案时鼓励跨机构或国际合作，如银行、航空或科技部门。对教育政策制定方面的启示是，必须加强雇主与高等教育机构之间的双向互动合作，教育机构不仅要为学习者进入就业市场做好准备，而且雇主也要向教育机构提供最先进的知识及未来工作的要求和任务。

资料来源

Frerejean， J.， van Merriënboer， J.J.G.， Kirschner， P.A.， Roex， A.， Aertgeerts， B.， Marcellis， M.(2019). Designing instruction for complex learning： 4C/ID in higher education[J]. Eur J Educ， 54：513-524. https：//doi.org/10.1111/ejed.12363.本文翻译经作者授权，翻译时有删节。

注释

①限于篇幅，翻译时对有关4C/ID的简要介绍已经删节，读者可以参见《开放学习研究》中《教学设计和学习科学背景下的“四元教学设计模式”》一文（2019年第3期）的有关内容。

②课程网址：www.android-development.app.

③该课程设计模板的中文介绍详见《数字教育》2017年第4期、第5期《如何设计面向整体任务的学习（上）（下）》两篇文章。