基于4C教学设计模式提升学科核心素养的实证研究

王蕾

摘要：信息科技学科关注教学设计过程的创新，运用4C教学设计模式可以引发多层次的学习思考。本文以三年级《用好数字设备》一课为例，展开相应的实践研究，通过基于4C教学设计模式的设计，呈现了有效引发学生学习兴趣、保持学习动力的教学方法。

关键词：4C教学设计模式；信息科技；核心素养

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）10-0023-04

基于4C教学设计模式的理论解析

4C教学设计模式由荷兰开放大学教育技术研究中心教授J.Vail Merrienboer创建于20世纪80年代，主要用于基于信息核心能力的仿真教学，适用于较为复杂的认知内容，如计算思维的教学等。该模式的核心是设计整体任务，旨在让复杂认知不断得到阶段性解析，将认知过程分解成层次序列，将可反复应用的任务归为一类，在不同的问题情境中运用，将不可反复应用的认识点归为另一类，随着问题情境的改变做出灵活调整。随着学生从简单到复杂地探究整体任务，采取促进即时信息呈现的教学方法，支持整体任务中的认识点的学习，同时采取精细的教学方法来支持应用认识点的升华。整个过程包括四个层面：有规律的认识点分解、分析认识点成分和相关知识、选择教学策略、组合教学策略。

信息科技学习中基于4C教学设计模式的可行性分析

信息科技学科关注核心素养的培养，关注方法和视野的扩展。在认知目标体系中，教学设计内容的驱动问题并不是单一领域内知识性的、能够直接得出结论的具体问题，需要师生对学习流程中的要素建立相互关联，通过与各知识点相关的学习活动，使学生将学科经验建立成一个完整的架构。因此，4C教学设计模式可适用于信息学科的学习活动。

在信息科技学科中落实4C教学设计模式包括“Connections（有效联系）、Construct（认知建构）、Challenge（批判）、Create（创新）”四个环节，通过有效的任务达成形成前后关联的循环体系，体现了学生个体与学习内容、他人及自我的多维交互、发散开放的思维碰撞过程，变被动接受为自主探究，达成信息科技学科核心素养的教学目标，引领学生深度学习，培养学思能力。

基于4C教学设计模式的实施过程

1.C1（Connections）有效联系

基于4C教学设计模式的首要实施环节是Connections（有效联系），即通过激活与项目目标相关的背景性知识来推动学生积极思考和主动介入，建构指向主题意义的各种图式，进而发散思维，大胆想象，助力新旧信息的交互串联，获取相关主题知识。

（1）原设计

《用好数字设备》一课是义务教育阶段第二学段的内容，核心要义为通过了解常见数字设备的使用方式，能够根据具体的场景寻找合适的数字设备。在导入部分的学习中，教师常规会复习原有数字设备的使用方式，然后讨论不同设备的异同，再让学生对数字设备进行选择。在此种情况下，教学缺少对数字设备应用场景的分析，原本较为热烈的话题变得兴味索然，有待改进。

（2）思考焦点

三年级学生所处的认知发展阶段为具体运算阶段，学生对数字设备并非十分熟悉，缺少已有经验的基础。在常规的学习中，学习过程类似于认识点练习，容易进入选择焦灼境地。因此，学生对选择数字设备的学习动机未能有效激发，可能会出现核心要义掌握偏移的情况。

（3）改进型设计

在基于4C教学设计模式的《用好数字设备》一课的导入设计中，先将数字设备进行规划和理解，再深入规划学习路径。有趣的议题介入的学习目标具有吸引力，让原本枯燥的认识数字设备实践活动变得生动有趣。教学建议如下。

过程目标：C1有效关联。

任务主题：保温杯探秘真奇妙。

吸引主题：生活中的场景。

活动目标1：我想了解保温杯的——①结构特点，②形态特征，

③保温原理，④其他（请举例）。

活动目标2：如何了解水杯的保温原理？我可以借助     查找有关保温杯的资料；我可以使用     观看有关保温杯的视频。

备选设备：①计算机；②智能音箱；③智能手机；④其他（请举例）。

活动目标3：利用数字设备，探究保温杯的秘密。

联想任务：学生选取喜欢的探究主题，汇报研究情况。

汇报举例：①我选择的探究主题是什么样的水杯能保温；②我选择的数字设备是智能音箱；③它幫助我们了解了目前保温杯的材质是食用级的不锈钢。

教学评析：在以上学习过程中，数字设备的选用是具有有效关联性的，教师通过对学生已有经验的唤起，让学生了解不同类型的数字设备和使用之间的关联，以帮助学生形成必要的知识串接，从而对认知本身进行有效的协同，课堂学习效果较好。

2.C2（Construct）认知建构

第二个实施环节是Construct（认知建构），即设计层次鲜明、思维含量高的问题链，内容概括，创建线性结构图等项目任务，诱发学生深层思考，感知项目内涵内容，建构逻辑关联，探究潜在意义，借鉴任务推进深层思维。

（1）原设计

在传统的任务环节中，学习的第二阶段为根据任务单实操具体过程，如教师演示、学生模仿等。这样，学生只是通过机械模仿，完成了说明书式的操作，缺少思维构建的有效过程。

（2）思考焦点

意义建构是信息科技学科核心素养提升的要求之一。只有当学习内容形成有效的知识结构之后，才能够对学生的深层思维起到促进作用。在以上过程中，学生更多的是去选择具体的设备，缺少思考的过程，技能锻炼比重大，导致缺少必要的学习和提升自己思维的有效过程。

（3）改进型设计

在基于4C教学设计模式的第二部分中，教师要提供充分的学习支架、适宜的教学环境及学习工具，即为学生提供多项引导资源，开拓学生新学习模式空间。

过程目标：C2认知建构。

任务主题：推荐水杯我能行。

认知导语：除了借助数字设备通过网络了解有关水杯保温的知识，当天气不冷的时候，我们还会选择带一些不带保温功能的水杯。那么，什么样的水杯适合小朋友呢？

活动内容：我想为______________ 推荐适合的水杯。

认知支架：在推荐选择适合的水杯的过程中，你遇到了什么困难？你能够使用数字设备帮助自己解决问题吗？

任务列举：低年级的小朋友说，他们喜欢带有卡通图案的水杯，我使用智能手机进行图案搜索帮助我解決问题。

解决方案：我使用______________ 帮助我解决问题。

……

教学评析：在以上设计过程中，每次水杯选择过程都是动态的选择，它所完成的是对不同类型的意义建构的有效形成，在过程的选择中，教师帮助学生去解决生活中的实际问题，因此任务的结构点是有效的，符合学生认知发展水平，确保了良好的学习效能。

3.C3（Challenge）认知批判

第三个实施环节是Challenge（认知批判），引导学生在整体理解任务项目的过程基础上深度解析学习过程中的设计意图。同时，融入学生自我的精神世界和情感经历，通过赞同、否定、推理、质疑、批判、评价、赏析等活动，体悟活动背后承载的精神内涵与价值追求，提出个人见解与思考，训练批判性思维认识点。

（1）原设计

在《用好数字设备》一课的第三部分教学中，常规的教学过程是让学生使用数字工具进行合成，如借助某一款软件生成数字化作品。在实际授课中，传统素材虽然也较为丰富，但学生更多地会将注意力放在收集的素材上，关注点不在认知过程，而是对作品生成的期盼，因此未能达到理想的教学效果。

（2）思考焦点

在以上的教学过程中，创新元素无法介入，学生更多地是在对技能本身进行模仿，这样的制作过程违背了学科核心素养培养的目标。因此，此处的学习只是技能的单纯训练，并没有认知过程的有效构建，缺少挑战性反思和迭代过程。

（3）改进型设计

在4C教学设计模式中，关注学习者对认知内容的有效解释，在本课的第三阶段中，关注对已有素材的解析、对自我积累数字作品的剖析，引导学生依据已有的生活经验和学习体会，对数字设备的使用建立良好的、适宜的自我解析，促进学生思考。建议设计思路如下。

过程目标：C3认知建构。

任务主题：数字设备我擅用。

认知导语：随着校园里设施的完善，为小朋友提供饮用水的方式越来越多。如果你是生活的小主人，你会向学校的总务老师提出什么建议？你会向同学们发出什么倡议？

活动内容：选择一种数字设备，录制一段水杯宝宝的心里话或视频。

备用选择：数码相机、数码摄像机、数字一体机、智能手机、快拍仪。

我们组的选择是（       ）。

我选择的理由是（       ）。

使用中的效果是（       ）。

使用后的反思是（       ）。

教学评析：通过以上的学习过程，学生不断地进行自我挑战、自我迭代和自我反思，在思考的过程中对已有的学习过程进行有效的二次加工，形成了有效的多方向的思考，完成了高阶思维的锻炼。

4.C4（Create）有效创新

第四个实施环节是Create（有效创新），开展模仿生活实践过程的项目输出，设计从课内向课外拓展延伸的任务，运用有效的组织策略，引导学生利用所学的数字设备进行创意表达，在项目活动产出中培养学生创新思维能力，推动多维度学科核心素养的综合提升。

（1）原设计

在《用好数字设备》一课的第四部分一般安排综合性任务，如综合任务一、二学习内容的练习。此学习方式看似严谨，但课堂教学情况受前两个任务的影响，当部分学生未能有效达成任务一、二的内容时，此阶段会出现游离现象，学习效能无法保障。

（2）思考焦点

小结阶段对于信息科技课具有十分重要的意义，它不仅对现有知识进行总结，还承载了一定的前瞻性的扩展作用，让学生能够知其然并知其所以然，只有通过有效的创新过程，才能够设计出具有个性化色彩的项目作品，达成数字化作品创作的核心素养要求。

（3）改进型设计

在4C教学设计模式中，通过有效的创新可以形成对学生深层思维的促发，帮助学生采用多种形式进行创新实践，通过过程和支架的有效连接，给学生更多的有效创新的空间和机会，帮助学生能够在具体的实践基础之上进行探索。教学建议如下。

过程目标：C4有效创新设计。

任务主题：交流分享有新意。

认知导语：同学们，相信通过之前的研究，你们对水杯的保温原理和外型特征有了一些了解，也一定有一些成果想要和大家交流分享。就请你选用合适的数字设备制作一份数字作品，来和大家分享你的研究成果吧！

活动内容1：请选择一种分享形式。备选设备：□图片 □视频 □电子小报 □演示文稿 □其他

活动内容2：请选择一种数字设备。备选设备：□（台式/笔记本）电脑 □平板电脑 □录音笔 □其他

活动创新：

我选择的是（       ）。

奇思妙想是（       ）。

达成目标是（       ）。

我的反思是（       ）。

创新反思：同学们，在“水杯小研究”中，数字设备给我们带来了很多便利，同时我们也了解到，数字设备在丰富校园生活方面也发挥着至关重要的作用！请你阅读以下材料，想一想在未来的校园生活中，还有可能出现怎样的数字设备的应用呢？请描述你的猜想。

创想1：数字设备在教室环境监测方面的应用。

我们可以借助传感器和互联网设备，实现对教室中的空气、PM数值等环境要素的实时监测和数据采集，为及时调整新风系统提供准确可靠的数据支持。

创想2：数字设备在校园生活方面的应用。

我们可以通过音乐类的数字设备，实现对学校铃声的有序管理，让同学们既能享受美妙的音乐，也能及时了解作息时间的情况。

创想3：数字设备在校园宣传和教育方面的应用。

我们可以通过网络设备，将身心健康的信息和知识以形式多样、生动有趣的方式传播给更多的同学，鼓励大家争做生活的小主人。

创想4：數字设备在学校活动方面的应用。

我们可以通过导航设备和定位设备，为来校访问的客人提供更准确、便捷的游学线路和信息，宣传学校的特色和美景。

教学评析：有效的创新是打开学生学科计算思维核心素养的重要手段。在以上有趣的活动过程中，学生突破思维的桎梏，以个性化的方式阐述作品的意蕴。此处的创新点涵盖小结反思建构以及应用等多个层面，所以学生可以获取更多的生成性的学习估值。

基于4C教学设计模式的关注点

基于4C教学设计模式的教学设计聚焦主题，通过思维形式和意义层面帮助学生去感知信息科技的独特魅力，通过具体的项目活动去了解核心素养落地之后的多种方式。在具体的实施过程中，应关注以下几个核心问题。

首先，围绕思维主线，设计指向发展逻辑思维、批判思维和创新思维的理解、运用、创新的实践活动，在活动中提升学生综合能力，不能脱离任务本身只谈思维过程。

其次，教师要精准把握和筛选出要点，如果是复杂知识则应将其切割成几部分，分别运用4C教学设计模式逐个击破，使学生在有效的任务推进中感受信息科技的魅力。

最后，基于4C教学设计模式的教学策略，让学生全员参与、多维互动、讨论与互教，全方位激发学习动机。