申屠英軍 張菊華

隨著我國新課改的深入，提升教育質(zhì)量是我國目前的重要教育任務(wù)。在現(xiàn)代教育中，發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)是重要教育目標(biāo)，對教師來說要基于培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)、提高自身的專業(yè)水平以提升教學(xué)設(shè)計(jì)質(zhì)量。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師是把自己對知識的理解傳授給學(xué)生，學(xué)生很少根據(jù)自己的理解來構(gòu)建知識體系，這樣不僅教師教得費(fèi)勁，學(xué)生學(xué)習(xí)得也十分吃力。因此，為了幫助學(xué)生更好地理解學(xué)科知識，教師要根據(jù)初中科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，用UbD理論設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)。

一、 UbD理論概述

UbD理論的全稱是“Understanding by Design”，又可以理解為是“理解為先”模式。在UbD理論下教師要引導(dǎo)學(xué)生理解知識并在新的情境中實(shí)現(xiàn)知識遷移，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識、進(jìn)行知識遷移的過程中對知識的理解更加深入持久。UbD理論為教師設(shè)計(jì)教學(xué)課程提供了一種新方向或者說是新思維，理解為先體現(xiàn)的是兩個(gè)觀念之間的聯(lián)系：一是通過學(xué)習(xí)以及大量的研究認(rèn)為理解是教學(xué)的核心，這也是學(xué)習(xí)的意義觀念；二是UbD理論的教學(xué)理念是為了學(xué)生的理解而教授，主要核心是為了讓學(xué)生對知識有發(fā)展性、深入性、持久性的理解，這對教師展開教學(xué)設(shè)計(jì)有重要意義。

二、 利用UbD理論開展科學(xué)教學(xué)的理論基礎(chǔ)

(一)有意義學(xué)習(xí)理論

奧蘇貝爾認(rèn)為機(jī)械性的學(xué)習(xí)不僅要學(xué)生花費(fèi)大量的時(shí)間，并且這種學(xué)習(xí)方式的效率較為低下，學(xué)生很難有意義地建構(gòu)新知識，為了凸顯出機(jī)械性學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)之間的差距，并幫助學(xué)生進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)，奧蘇貝爾對新知識的同化過程進(jìn)行了分析。奧蘇貝爾指出新知識與學(xué)習(xí)者原有的知識結(jié)構(gòu)建立聯(lián)系的過程就是有意義學(xué)習(xí)。判斷學(xué)生是否在進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)是，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)者有沒有把原有的知識觀念與新知識觀念建立實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系或者邏輯性聯(lián)系。

而有意義學(xué)習(xí)的外部條件包含學(xué)習(xí)材料的性質(zhì)、學(xué)習(xí)者自身的情況，有意義學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)材料必須具有邏輯性、學(xué)生自身的情況包括學(xué)生的原有知識儲(chǔ)備量以及學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。不管是學(xué)習(xí)材料還是學(xué)生自身情況，都會(huì)對有意義的學(xué)習(xí)造成直接影響。有意義學(xué)習(xí)的核心概念是同化，而同化的核心是學(xué)生原本的知識結(jié)構(gòu)。在有意義學(xué)習(xí)中，新知識和舊知識會(huì)發(fā)生相互作用，正是這種相互作用才催生了同化過程的產(chǎn)生。知識同化的結(jié)果是新知識被學(xué)生吸收，而學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

(二)建構(gòu)主義理論

從20世紀(jì)80年代以后，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論就在科學(xué)教學(xué)中受到了重點(diǎn)關(guān)注，并對科學(xué)教學(xué)產(chǎn)生了影響。從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論來說，它更加強(qiáng)調(diào)知識是個(gè)體建構(gòu)的。個(gè)體理解事物時(shí)，除了要掌握事物本身的特點(diǎn)，個(gè)體的知識經(jīng)驗(yàn)也與理解程度有關(guān)。個(gè)體的知識經(jīng)驗(yàn)必然存在一定的差異，那么在面對同一事物時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同程度的理解。這就表示雖然通過特定的知識加工可以讓知識具備外在形式，但是不能讓每個(gè)學(xué)習(xí)者都能夠?qū)χR獲得同樣的認(rèn)識。學(xué)習(xí)者對知識的理解，是基于特定的學(xué)習(xí)環(huán)境和原有的知識經(jīng)驗(yàn)決定的。

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論中學(xué)生是建構(gòu)知識經(jīng)驗(yàn)的主體，它指出學(xué)習(xí)者不要被動(dòng)地接受知識，也不要簡單地發(fā)生知識遷移，而要讓學(xué)習(xí)者主動(dòng)地建構(gòu)知識。基于這一點(diǎn)，教師在教學(xué)過程中不能只對學(xué)生傳遞知識，而是要讓學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)知識、吸收知識、有意識地自主建構(gòu)知識體系?？茖W(xué)的學(xué)習(xí)不只是知識的導(dǎo)入，還有知識的重組、加工，而這一過程都要依靠學(xué)生自身對知識的理解。在建構(gòu)主義理論下教學(xué)要落實(shí)學(xué)生主體地位，通過情境促進(jìn)學(xué)習(xí)者建構(gòu)知識并培養(yǎng)學(xué)生的高階思維。

(三)理解為先理論

在理解為先理論中有兩個(gè)重點(diǎn)核心概念——“理解”和“設(shè)計(jì)”。理解與知道有較大的差異，有些人認(rèn)為理解就是在新的情境中運(yùn)用所學(xué)的知識技能，還有些學(xué)者認(rèn)為理解是建立觀點(diǎn)與事實(shí)的聯(lián)系，并形成自身的知識結(jié)構(gòu)。通過上述兩種觀點(diǎn)可以總結(jié)，理解的條件既包含新的情境，又包含知識遷移，它具有完整的陳述和抽象的特點(diǎn)。

設(shè)計(jì)是指逆向教學(xué)設(shè)計(jì)。在逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中有三個(gè)階段，分別是明確學(xué)習(xí)結(jié)果、確定可接受的證據(jù)、規(guī)劃相應(yīng)的學(xué)習(xí)過程。在明確學(xué)習(xí)結(jié)果這一階段，教師要思考：怎樣讓學(xué)生思考核心問題？學(xué)生應(yīng)該怎樣進(jìn)行持久深入的理解？學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)是什么？在確定可接受的證據(jù)階段，教師要思考：評估學(xué)生的表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有哪些？在規(guī)劃相應(yīng)的學(xué)習(xí)過程階段，教師要思考：怎樣規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容？怎樣制定科學(xué)的學(xué)習(xí)計(jì)劃？這三個(gè)階段從整體上來說要保持一致性，這樣才能夠構(gòu)建系統(tǒng)的學(xué)習(xí)模式。

三、 利用UbD理論構(gòu)建初中科學(xué)教學(xué)課堂的策略

(一)初步設(shè)計(jì)理念

教師在利用UbD理論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要運(yùn)用逆向設(shè)計(jì)原則的三個(gè)階段進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。在開始時(shí)教師首先要思考在本學(xué)期的教學(xué)中，學(xué)生的短期學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么？長期學(xué)習(xí)目標(biāo)是什么？怎么證明學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)定的學(xué)習(xí)成效？如何設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)才能夠更好地達(dá)到計(jì)劃效果？這些問題當(dāng)中基本蘊(yùn)含了逆向設(shè)計(jì)的三個(gè)階段。

第一階段明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果：在這一階段教師要從學(xué)生的角度來進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)。通過問題幫助教師明晰在科學(xué)教學(xué)中需要解決的問題：本堂課學(xué)生要學(xué)習(xí)哪些內(nèi)容？學(xué)完本節(jié)課的內(nèi)容學(xué)生可以獲得哪些理解？學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識有什么作用？學(xué)生學(xué)習(xí)這些知識的預(yù)期結(jié)果是什么？在這一階段預(yù)期結(jié)果主要體現(xiàn)的是學(xué)生在進(jìn)行了本節(jié)知識的學(xué)習(xí)后，可以運(yùn)用這些知識做什么、通過這些知識能夠獲得什么理解。

第二階段確定可接受的證據(jù)：這一階段主要是為了驗(yàn)證學(xué)生是否完成了學(xué)習(xí)預(yù)期結(jié)果。那么教師就要對評估產(chǎn)生以下思考：通過什么方法可以讓教學(xué)評估更加科學(xué)有效？教學(xué)評估的量化標(biāo)準(zhǔn)是什么？通過哪些證據(jù)可以證明學(xué)生達(dá)到了預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)？什么證據(jù)可以表明學(xué)生對知識產(chǎn)生了真正的理解？

第三階段設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃：這一階段對學(xué)生進(jìn)行高效學(xué)習(xí)有重要作用。教師要思考：通過什么學(xué)習(xí)活動(dòng)可以幫助學(xué)生達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)？在本節(jié)課知識學(xué)習(xí)中最主要的學(xué)習(xí)活動(dòng)是什么？學(xué)習(xí)計(jì)劃怎么才能和前兩個(gè)階段保持一致性？怎么合理地優(yōu)化學(xué)習(xí)資源？學(xué)習(xí)活動(dòng)有哪些環(huán)節(jié)？教師要在活動(dòng)中發(fā)揮什么作用？

在第一階段，教師要根據(jù)初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，來分析學(xué)生的學(xué)習(xí)指標(biāo)、預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果，還要根據(jù)教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)情況來制定預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果。在制定目標(biāo)前教師要對學(xué)生已經(jīng)具備了哪些知識結(jié)構(gòu)、學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展、學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可能遇到的困難進(jìn)行深入了解，同時(shí)還要深入研讀教學(xué)內(nèi)容。

在第二階段，教師可以通過診斷性評價(jià)、形成性評價(jià)、終結(jié)性評價(jià)來驗(yàn)證學(xué)生是否達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。在這三種評價(jià)方式中，教師要注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)情境、評價(jià)方式要多元化且結(jié)構(gòu)合理，同時(shí)要關(guān)注學(xué)生的理解證據(jù)。在規(guī)劃學(xué)習(xí)計(jì)劃時(shí)教師要注意根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)學(xué)生理解知識的最終目標(biāo)。在這一過程中，教師要注意學(xué)習(xí)計(jì)劃不能與學(xué)習(xí)目標(biāo)相脫離，要與教材進(jìn)行結(jié)合但同時(shí)要避免思維固化，要靈活地設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)。

(二)基于《微粒的模型與符號》教學(xué)設(shè)計(jì)

以浙教版八年級下冊《微粒的模型與符號》一課為例，本單元主要體現(xiàn)建模思想，重點(diǎn)在于通過模型與符號讓學(xué)生科學(xué)地認(rèn)識微觀世界、研究微觀世界。

第一階段明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果：

根據(jù)初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)可以制定為：掌握物質(zhì)是由哪些具體的微粒子構(gòu)成的(如原子、分子、離子)、能夠理解微觀模型，并運(yùn)用模型闡述物質(zhì)的三態(tài)變化、掌握建立微觀模型的方法、探索原子結(jié)構(gòu)知識。

基于此，學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移目標(biāo)：對物質(zhì)微觀模型進(jìn)行靈活運(yùn)用，如：區(qū)分混合物和純凈物、掌握區(qū)分化學(xué)變化與物理變化之間區(qū)別的方法、根據(jù)物質(zhì)微觀模型解釋物質(zhì)結(jié)構(gòu)差異和性質(zhì)差異特征、掌握“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的概念。

深入持久理解：學(xué)生根據(jù)原子結(jié)構(gòu)知識深入體會(huì)物質(zhì)微觀模型建構(gòu)過程，并充分理解這個(gè)過程是需要不斷完善的；物質(zhì)是由原子、分子、離子等不同微粒構(gòu)成的；元素與原子之間的關(guān)系；元素是核電荷數(shù)相同的原子總稱。

核心問題：科學(xué)家在探索原子結(jié)構(gòu)的過程中有什么發(fā)現(xiàn)？而這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致它們在原子結(jié)構(gòu)的建立上做了哪些假設(shè)？這些假設(shè)可以用微觀模型來解釋嗎？如何解釋？如何用微觀模型解釋金剛石的構(gòu)成？氯化鈉是用什么微觀粒子組成的？水是用什么微觀粒子組成的？不同元素之間是否具有差異性？如何從原子角度來解釋同位素原子？

學(xué)生需要掌握的知識：利用模型反映事物的特征和本質(zhì)；掌握原子的結(jié)構(gòu)；掌握原子、分子的定義；掌握原子的大小、質(zhì)量概念；掌握物質(zhì)可以由分子、原子、離子構(gòu)成的概念；掌握元素概念和同位素的含義。

技能：在學(xué)習(xí)過程中，自主尋找與原子結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建相關(guān)的課外資料，并整理成系統(tǒng)的文件。能夠制作簡單的分子模型。

第二階段證明學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)預(yù)期的證據(jù)：

評估標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)生是否能合理地反映客觀事實(shí)、學(xué)生的邏輯是否清晰可靠、是否能用具有邏輯性清晰的語言闡述結(jié)論。

具體衡量標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)生在闡述盧瑟福的α粒子轟擊實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象時(shí)思維清晰、用詞嚴(yán)謹(jǐn)且具有較強(qiáng)的邏輯性。學(xué)生還可以在闡述后講述自己收獲的知識經(jīng)驗(yàn)；能夠解釋原子為什么不帶電；能夠分別舉出由分子、離子、原子構(gòu)成的物質(zhì)，并闡述微觀粒子和宏觀粒子之間的聯(lián)系；能夠制作水、二氧化碳、氧氣的分子模型，并且從原子的角度、大小、位置等細(xì)節(jié)進(jìn)行充分的考慮；能夠利用微觀模型闡述化學(xué)變化和物理變化的區(qū)別。

第三階段設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃：

①運(yùn)用多媒體給學(xué)生展示原子結(jié)構(gòu)的科學(xué)材料，讓學(xué)生初步掌握與原子模型相關(guān)的知識。②利用微課視頻形象地展現(xiàn)α粒子轟擊實(shí)驗(yàn)，并讓學(xué)生對盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析。③在學(xué)生進(jìn)行了初步學(xué)習(xí)之后，讓學(xué)生自主畫出氦原子核式結(jié)構(gòu)模型，并通過自主探究理解元素概念。④通過小組合作，制作物質(zhì)的分子模型，并以此來分析化學(xué)變化、物理變化的區(qū)別，從而實(shí)現(xiàn)知識遷移。

(三)基于《物質(zhì)的特性》教學(xué)設(shè)計(jì)

以浙教版七年級上冊的《物質(zhì)的特性》一課為例

第一階段明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果：

根據(jù)初中科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生要學(xué)習(xí)分子概念、分子運(yùn)動(dòng)、擴(kuò)散現(xiàn)象、質(zhì)量、密度、熱傳遞、固體密度和液體密度的測量、比熱容、熔化、蒸發(fā)、沸騰等知識。

深入持久理解：通過對分子、分子運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)掌握分子的特征以及作用，并且能夠舉出具體的例子驗(yàn)證分子運(yùn)動(dòng)；通過課堂學(xué)習(xí)體驗(yàn)密度以及質(zhì)量的測量步驟，并制定實(shí)驗(yàn)方案。在這一過程中理解誤差是不可避免的，但只要規(guī)范操作就可以減少誤差的概念；理解物質(zhì)比熱的意義；解釋水的分子原理；了解物質(zhì)三態(tài)的變化特點(diǎn)；知道物態(tài)變化是伴隨著熱量變化而改變的。

學(xué)習(xí)遷移目標(biāo)：能夠應(yīng)用分子運(yùn)動(dòng)解釋生活中的某些現(xiàn)象；學(xué)會(huì)制定實(shí)驗(yàn)方案；學(xué)會(huì)應(yīng)用比熱解決生活中的某些問題；學(xué)會(huì)運(yùn)用圖像描述物質(zhì)三態(tài)的特點(diǎn)；學(xué)會(huì)運(yùn)用儀器和科學(xué)的方法來測量物體的密度，以及制定實(shí)驗(yàn)方案來探究液體蒸發(fā)快慢的影響元素；通過學(xué)習(xí)解釋自然現(xiàn)象當(dāng)中的云、雪是如何形成的。

思維以及情感價(jià)值結(jié)果：體會(huì)建立分子模型的思想；感受探究科學(xué)知識的樂趣；培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注大自然、熱愛大自然的意識。

第二階段證明學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)預(yù)期的證據(jù)：

診斷性評價(jià)：通過課后作業(yè)和課堂測試，以書面的形式檢驗(yàn)學(xué)生是否掌握了與物質(zhì)特性相關(guān)的知識概念。

形成性評價(jià)：讓學(xué)生用分子運(yùn)動(dòng)來解釋宏觀現(xiàn)象；通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)檢測學(xué)生是否能規(guī)范地操作儀器、能否在合理的誤差內(nèi)計(jì)算出正確的密度值和質(zhì)量值，并進(jìn)行分析；學(xué)生能否正確地畫出熔化曲線以及物質(zhì)三態(tài)變化的轉(zhuǎn)化圖；學(xué)生能否用具有邏輯性的語言闡述比熱在生活中的應(yīng)用例子；學(xué)生是否能自主設(shè)計(jì)出本章節(jié)的知識思維導(dǎo)圖。

第三階段設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃：

①利用導(dǎo)學(xué)案讓學(xué)生初步學(xué)習(xí)物質(zhì)特性的基礎(chǔ)知識，并記憶與物質(zhì)特性相關(guān)的知識概念。②通過信息技術(shù)給學(xué)生播放液體擴(kuò)散、水的混合視頻并讓學(xué)生觀看聞氣味的實(shí)驗(yàn)，從而探究分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。③通過小組合作，制作測量物體密度以及質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案。④在課后自主構(gòu)建系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖并調(diào)查物質(zhì)特性在生活中的應(yīng)用。

(四)基于《生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次》

以七年級上冊《生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次》為例

第一階段明確預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果：

依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)生需要掌握的學(xué)習(xí)目標(biāo)有：生物、細(xì)胞的基本特征；運(yùn)用細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能解釋生命現(xiàn)象；學(xué)會(huì)使用顯微鏡、放大鏡等觀察儀器；掌握細(xì)胞分裂、生長的意義；掌握細(xì)胞分化的相關(guān)知識。

學(xué)生的深入持久理解：掌握生命系統(tǒng)的構(gòu)成、動(dòng)植物的分類標(biāo)準(zhǔn)以及特征；掌握細(xì)胞結(jié)構(gòu)與細(xì)胞功能之間的關(guān)系；掌握生物結(jié)構(gòu)與生物功能之間的關(guān)系；對細(xì)胞功能相關(guān)知識進(jìn)行探究；分析細(xì)胞模型；理解保護(hù)生物多樣性的意義。

學(xué)習(xí)遷移：能夠運(yùn)用理論知識自主構(gòu)建細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)模型；利用模型探究知識本質(zhì)；能夠用適當(dāng)?shù)墓ぞ哂^察生物；能夠根據(jù)細(xì)胞、器官、組織等知識，歸納生命系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律；感受生命的特點(diǎn)(如生命具有復(fù)雜性、生命具有層次性)。

學(xué)生掌握的技能：利用與細(xì)胞發(fā)展相關(guān)的課外資料進(jìn)行課內(nèi)學(xué)習(xí)，并提高提取關(guān)鍵資料的能力；學(xué)會(huì)使用觀察工具；繪制簡單的細(xì)胞模式圖。

第二階段證明學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)預(yù)期的證據(jù)：

學(xué)生可以規(guī)范地操作顯微鏡；學(xué)生可以運(yùn)用科學(xué)的方法處理實(shí)驗(yàn)中的問題；學(xué)生能夠理解生命的特點(diǎn)并進(jìn)行系統(tǒng)的闡述；學(xué)生能夠運(yùn)用邏輯性語言闡述細(xì)胞形態(tài)和功能之間的關(guān)系；學(xué)生可以自主構(gòu)建簡單的細(xì)胞模型；學(xué)生可以對保護(hù)生物多樣性提出相應(yīng)的策略。

第三階段設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃：

①創(chuàng)設(shè)情境展現(xiàn)多種多樣的生物。②給學(xué)生播放科學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生自主觀察研究。③讓學(xué)生自主動(dòng)手構(gòu)建生物模型。④通過小組合作構(gòu)建知識思維導(dǎo)圖。

綜上所述，初中科學(xué)教師基于UbD理論逆向設(shè)計(jì)原則展開教學(xué)設(shè)計(jì)，可以構(gòu)建更加科學(xué)、高效的教學(xué)模式，不僅可以提高教學(xué)水平，還對培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)有積極作用。