UbD理論下初中科學教學路徑分析

張菊華 申屠英軍

科學課程是初中階段的重要內(nèi)容，主要是以提升學生科學素養(yǎng)為最終落腳點的綜合性課程，特別是初中這個特殊的階段，是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的黃金時期。但是傳統(tǒng)的教學理念和教學模式所表現(xiàn)出來的滯后性、落后性，難以達到預期的教學目標。所以當前對初中科學教學推進了系統(tǒng)性地創(chuàng)新，創(chuàng)新改革的主要方向則是將UbD(understanding by design，UbD)理論運用于學科教學當中，體現(xiàn)初中科學教學的意義和價值。借助UbD理念的指引，通過預期學習結(jié)果為導向、預設(shè)評估證據(jù)、設(shè)計學習活動這三個核心階段，讓學生歷經(jīng)整個學習過程，繼而切實貫徹落實科學核心概念的深度理解這一學習目標，促進學生思維的發(fā)展，提升學生的科學素養(yǎng)。

一、UbD理論的相關(guān)概述

UbD理論主張意義學習，理解為先，這一理論是由威金斯和麥克泰格合作而研究形成的。UbD模式作為一種具有極強實用性和運用價值的教學設(shè)計模式，它與傳統(tǒng)的課程設(shè)計思考方式不同的地方在于UbD理論主要指的是當教學的最終落腳點在于促進學生理解可遷移的概念和過程，那么就可以創(chuàng)設(shè)有意義的情境，快速實現(xiàn)消化吸收、內(nèi)化和遷移。UbD理論通過多元評量與生活情境相結(jié)合、銜接，創(chuàng)設(shè)實踐任務(wù)，以問題解決為導向，切實凸顯學生的學習主體地位，培養(yǎng)學生適應(yīng)未來的生活能力。UbD理論所強調(diào)的理解主要是讓學生通過說明、詮釋、應(yīng)用、轉(zhuǎn)換、自我評量等進行學習檢驗。這個理論更注重學生在這個過程當中形成整體性、系統(tǒng)性的邏輯思維。此外，UbD理論也在不斷發(fā)展過程當中變得更加完善、科學、系統(tǒng)，將其運用在初中科學教育當中，能夠讓學生通過運用更高層次的思維技能，加強對學科知識的總結(jié)、比較、假設(shè)等，獲取更有用的信息，實現(xiàn)有效檢索，深化記憶，靈活遷移運用，以此內(nèi)化成學生自身的素養(yǎng)和技能，為學生的終身發(fā)展學習奠定堅實、良好的基礎(chǔ)。

二、UbD理論的基本內(nèi)容

就UbD理論的概念而言，它主要指的是追求理解的教學設(shè)計。與傳統(tǒng)的教學設(shè)計模式相比較，UbD理論所追求的教學設(shè)計主要是將活動設(shè)計和評價進行翻轉(zhuǎn)，即從預期的結(jié)果展開思考，然后以學生的學習需求為導向，確定學習目標，而達成目標的過程當中，聚集多樣化的評價證據(jù)，繼而確定評價標準，以此推進教學活動的優(yōu)化設(shè)計。所以在UbD理念下，所推進的教學設(shè)計具體應(yīng)該劃分為三個階段。其一，確定預期學習目標。這一環(huán)節(jié)需要立足于整體，形成大局觀念，從大概念出發(fā)，然后對相關(guān)問題進行細致劃分，組織教學內(nèi)容，推進教學活動，歷經(jīng)這一過程，學生應(yīng)該真正達到“理解什么、知道什么、能夠做什么”的學習效果。而第二階段則是理清評價證據(jù)。這主要是基于第一階段的過程，圍繞著知識遷移與應(yīng)用的目標，結(jié)合學生的實際學習情況和綜合表現(xiàn)，多層次、多維度探究評價學生整體表現(xiàn)的方式，以此整合分析學生達到預期目標的證據(jù)。第三個階段則是設(shè)計課程與教學活動，具體立足于學生的興趣，推進環(huán)環(huán)相扣、層層遞進的教學活動，引導學生深度學習，達到預期的教學目標。

三、初中科學教學存在的問題

(一)教學目標不夠清晰

科學這門學科是初中教學當中培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的主要載體之一。但是當前初中科學教學的實際效果卻并不理想，很大一部分原因則在于老師所確立的教學目標不夠清晰，而缺乏教學目標的指引，難以立足于學生的實際學習需求，落實教學活動，以此導致教學的形式大過于內(nèi)容，老師的教過于表面化、淺顯化、形式化，學生難以實現(xiàn)對科學知識的深度理解和探究。

(二)教學形式過于落后

教學是一個動態(tài)的、持續(xù)的過程，老師在這一環(huán)節(jié)所選擇的教學方法和教學手段會整體上影響教學效果。部分初中科學老師本身受到應(yīng)試教育的影響，教育思維比較固化、僵硬，在落實教學活動的過程當中，所采用的教學方法教學手段往往比較單調(diào)，缺乏多樣性、靈活性。科學這一學科本身具有極強的實踐性，但是仍然有部分老師采用傳統(tǒng)的灌輸式、填鴨式方法進行教學，所以導致學生的課堂參與度比較低，他們對科學學習的興趣逐漸被枯燥的學習氛圍所消磨，對科學知識的探究欲望也逐漸消減。老師刻板、固化的教法與教學內(nèi)容的銜接度不高，與學生的實際學習需求并不契合。

(三)靜態(tài)單一的評價

在初中科學教學過程當中，老師除了課堂教學之外，還應(yīng)該注重對學生的學習評價，這是非常重要的一個環(huán)節(jié)。科學的評價能夠帶給學生良好的方向指引，讓學生能夠基于自身存在的不足進行針對性的改善。但是在傳統(tǒng)的教學模式之下，老師的評價更多的是關(guān)注學生的學習結(jié)果，而忽視了學生的學習過程，評價過于單一化、靜態(tài)化，缺乏對學生學習過程的動態(tài)跟蹤，同時也沒有切實落實對評價的預設(shè)和對教學的整體評價。

四、在初中科學教學中滲透UbD理論的重要意義

(一)有助于實現(xiàn)深度理解

在初中科學教學當中，整體的教學內(nèi)容相對單一、貧瘠，老師更多的是局限于教材內(nèi)容的講解，而缺乏對課外教學知識的拓展和延伸，同時很多學生也往往只會通過死記硬背的方式去學習基本概念和既定事實，難以實現(xiàn)實質(zhì)性的、深度的、彈性的學科知識探究。而在初中科學教學當中運用UbD理念，能夠?qū)崿F(xiàn)課程的轉(zhuǎn)化，讓課程教學轉(zhuǎn)化成為促使學生專注學習的重要工具。UbD這一理念的融合滲透，切實加強對生活情境的創(chuàng)設(shè)，為學生構(gòu)建更自主的探究實踐平臺，凸顯學生的主體地位，激活學生的自主學習意識，強化學習優(yōu)勢，引領(lǐng)學生反思自身存在的不足。從知識、素養(yǎng)、技能等方面著手，引領(lǐng)學生深度理解科學知識，解讀科學概念，繼而使學生的理解能力、思辨能力、探究與實踐能力得到新的發(fā)展和突破。一定程度而言，將UbD理論運用于初中科學教學當中，是構(gòu)建高效課堂的關(guān)鍵手段，突破傳統(tǒng)教學模式桎梏的重要舉措，有助于擺脫工具主義的煩惱，讓學生能夠?qū)Τ橄笾R的理解轉(zhuǎn)移到現(xiàn)實的實際生活中。

(二)有助于提升學生的核心素養(yǎng)

在初中科學教學當中，運用UbD理論推進教學設(shè)計的持續(xù)性改進和優(yōu)化，能夠從不同的維度促進學生的核心素養(yǎng)發(fā)展。UbD理論作為一種有效的課程設(shè)計，老師在“促進學生真正理解”這一目標的導向之下，具體可以讓學生在“問”與“答”的真實情境互動基礎(chǔ)之上，實現(xiàn)對科學概念的深度學習，引導學生積極參與到實踐探究的過程當中，通過合作互動等形式，然后借助多元的評量，激發(fā)學生內(nèi)在的潛能，引領(lǐng)學生進一步探索課程大概念和理解核心素養(yǎng)，不斷強化舉一反三的能力。UbD理念的滲透運用能夠使得整個教學過程朝著科學化的方向發(fā)展，而不僅僅是拘泥于傳統(tǒng)的教學模式，以此有助于激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維，拓展學生的思維空間，引領(lǐng)學生展開自主學習、深度學習，拓寬學生的學習渠道，拓展學生的學習空間，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。

五、UbD理論下初中科學教學路徑

(一)基于課標的學習目標確立，促進科學本質(zhì)理解

老師在具體的教學過程當中，應(yīng)該立足于具體的教學內(nèi)容，依據(jù)初中科學課程標準所提出的要求，確定具體教學階段的核心概念，然后基于核心概念，以問題為切入點，梳理出以關(guān)鍵問題表述的理解學習目標，以此從意義構(gòu)建、遷移運用、洞察反思等多個維度，讓學生探究科學學習的本質(zhì)，完成預設(shè)的學習目標。UbD理論屬于認知性的載體，在這一理念的導向之下，學生展開系統(tǒng)性的學習，能夠通過探究學科的本質(zhì)，揭示學科背后所隱喻的深層含義，深刻認知到課程的學習目標，朝著這一方向展開深度的學習，奠定學生的學習主體地位。學生們能夠基于總目標的指引，推進分目標、子目標的落實，拓展學習深度，整體提升學習的有效性。

比如以浙江版初中“物質(zhì)的特性”這一模塊知識為例，將UbD理論應(yīng)用在這一階段的教學環(huán)節(jié)，老師首先則可以基于具體的教學內(nèi)容，結(jié)合課本的要求，讓學生切實理解和知道這一學習階段主要是學習晶體和非晶體在熔化以及凝固的時候所表現(xiàn)出來的特點，具體需要通過對比實驗的過程，借助實驗操作得出具體的實驗數(shù)據(jù)，然后根據(jù)核心數(shù)據(jù)作出熔化圖像，立足于這一基礎(chǔ)，使晶體凝固的圖像得以成形。歷經(jīng)這一個過程，能夠讓學生切實地探究實驗數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，培養(yǎng)學生的知識遷移應(yīng)用能力。通過具體的科學學習，讓學生能夠通過類比遷移的運用，去解決實際生活當中存在的問題。

又或者以“觀察生物”這一模塊知識為例，在課程標準的指導下，通過系統(tǒng)性的學習，主要是讓學生能夠知道生物的基本特征是什么；了解細胞的基本結(jié)構(gòu)和具體的功能，能夠基于這一基礎(chǔ)知識，解釋生命當中的具體現(xiàn)象。基于細胞分裂、生長、分化的學習，探究其具體的意義；學習細胞分化后形成的不同組織，進一步關(guān)注器官和系統(tǒng)的形成。然后老師具體可以結(jié)合三重元模式，對三個學習目標的層次關(guān)系進行有效梳理。就學習遷移這一目標而言，主要是讓學生在系統(tǒng)性的學習過程當中，能夠達到知識遷移的效果，可以借助細胞結(jié)構(gòu)的模型，反映具體事物原本的形態(tài)特征，了解事物本來的特質(zhì)，然后運用已學的知識，形成有效的知識儲備，完善認知結(jié)構(gòu)，發(fā)展學生的認知思維，適當?shù)剡x擇觀察工具，進一步了解各類生物。而就意義構(gòu)建這一次學習目標而言，主要是在學的基礎(chǔ)之上，讓學生形成尊重科學的意識，認識到提升對科學世界認識的重要性；能夠?qū)ι锏纳到y(tǒng)構(gòu)成形成層次化的認識，明確形成生命系統(tǒng)的構(gòu)成層次的核心概念；通過有效梳理細胞各個結(jié)構(gòu)和功能之間的聯(lián)系，優(yōu)化對細胞知識的認知結(jié)構(gòu)，逐漸確立結(jié)構(gòu)功能相匹配的核心觀念；養(yǎng)成保護生物多樣性的意識。而就知識掌握這一目標層次而言，學生應(yīng)該相應(yīng)掌握的知識主要是能夠有效對生物與非生物的類別進行區(qū)分；對細胞學說的具體內(nèi)容形成系統(tǒng)化的構(gòu)建；了解常見動植物的分類情況；學習常見的單細胞生物。而有關(guān)于學生應(yīng)該掌握的技能則是通過具體的實踐學習，培養(yǎng)信息篩選能力和搜索能力，快速實現(xiàn)對細胞學說發(fā)展資料的整合；學會借助顯微鏡、放大鏡等觀察工具了解細胞的結(jié)構(gòu)模式；學會用檢索表去辨別生物的種類。

(二)指導知識的理解方式，明確評估證據(jù)

學生加強對科學知識的理解，需要老師落實有效指導。初中階段的學生本身的思維模式、邏輯思維結(jié)構(gòu)并沒有形成系統(tǒng)性的體系，對基本概念的理解、核心知識的解讀不夠全面，這導致部分學生的課程學習陷入到了困局當中。“理解”可以說是學生科學學習當中非常關(guān)鍵的一個挑戰(zhàn)，而UbD理論當中強調(diào)“理解”是復雜的，也是多形式的，形成有效的理解需要學生具有極強的邏輯思維能力、知識遷移能力。所以在具體的教學指導環(huán)節(jié)，老師要切實考慮要怎樣引導學生進行有效學習。通常情況下，老師主要可以通過提問的方式帶給學生思維的啟迪和智慧的啟發(fā)，而問題的設(shè)計也需要講究藝術(shù)、技巧。問題的設(shè)計應(yīng)該與教學內(nèi)容相互關(guān)聯(lián)，并具有一定的開放性、啟發(fā)性，能夠讓學生立足于問題線索，實現(xiàn)深度的探究，在探究過程當中激活學生已有的知識經(jīng)驗，激活學生探究知識的好奇心，讓學生在合作學習等環(huán)節(jié)，深度挖掘、深入思考，以此形成更深刻的知識解讀，學會從獨特的視角用極強的洞察力理解科學知識。

比如在“天氣與氣候”這一模塊的教學過程當中，這一模塊主要是有關(guān)于天氣和氣候這兩個不同概念的區(qū)分，讓學生能夠正確運用天氣和氣候的核心概念，且在實際的生活當中學會識別常用的天氣符號，看懂簡單的天氣圖。在推進教學的過程當中，老師可以借助現(xiàn)代化信息技術(shù)的使用，給學生播放一段有關(guān)于二戰(zhàn)時期德國和蘇聯(lián)兩國交戰(zhàn)的視頻，讓學生通過對這一歷史事件的了解，充分意識到天氣和氣候與人們的生活息息相關(guān)。通過情景導入的方式，讓學生立足于具體的情境問題，展開深度的思考。具體的問題如下：什么是天氣？通常會用什么樣的語言描述天氣？天氣具體有哪些特征？要怎樣知道每一天的天氣狀況？什么是氣候？影響氣候的因素有哪些？氣候和天氣有什么樣的區(qū)別？怎樣對兩者進行有效區(qū)分？

通過提出課堂問題，然后讓學生在互動探討的交流當中，思考問題、探究問題，最后解決問題。而老師則在這一環(huán)節(jié)加強對學生課堂表現(xiàn)的觀察，然后通過自評、互評等多樣化的評估形式，對學生的預期學習結(jié)果進行判定。同時老師還可以通過設(shè)置問題的方式，讓學生加強反思，同時也通過對問題的解答，整體上掌握自身的學習情況，也能夠讓老師切實把握學生的學習整體情況。

(三)設(shè)計學習活動體驗，實現(xiàn)探究與遷移

在清晰的教學目標指導之下，老師所推進的學習體驗活動才能夠得以聚焦。初中科學這一學科本身具有極強的實踐性，因此，在具體的教學過程當中，老師應(yīng)該積極引導學生展開科學探究，實現(xiàn)知識的消化吸收?？茖W探究是讓學生走進科學本質(zhì)、探究科學規(guī)律的重要方式，而遷移則是讓學生將復雜的問題簡單化，培養(yǎng)學生解決問題的能力、提升學生學科素養(yǎng)的關(guān)鍵。

比如老師在教學初中科學“電路探秘”這一模塊知識時，這一部分的內(nèi)容是初中電學知識的入門，整體的內(nèi)容比較抽象，所以在教學當中，老師通過運用UbD理論的指導，形成結(jié)果性的導向、預測評估的證據(jù)，以此使得整體的探究活動變得更加有趣，也更能夠切合學生的實際需求。這一課程具有極強的實踐性，老師在設(shè)計活動時要做到前后呼應(yīng)，層層深入，從學生的興趣點出發(fā)，讓學生能夠立足于已有的知識儲備和思維邏輯的支撐，加強對電路知識的學習和探究。并且老師可以組織學生展開電路探究的實踐活動，搭建合作實踐的平臺，為學生提供具體的實驗工具，讓他們真正地參與到電路組裝的過程中。很多的電路圖雖然看起來簡單，但是在實際操作上卻有一定的難度，基于此，學生通過深度的實踐和探究，在動手、動口、動腦的過程當中，展開具體的實踐操作，感受電路的奇妙，能夠有效強化動手實踐能力。老師在這一過程當中，則可以基于學生在實踐探索過程當中的參與度、表現(xiàn)度進行針對性的評價和指導，引導學生自主構(gòu)建以“核心概念”為中心的知識結(jié)構(gòu)和知識體系。

六、結(jié)語

總而言之，在UbD理論的背景之下，初中科學教育工作者具體可以從“基于課標的學習目標確立，促進科學本質(zhì)理解”“指導知識的理解方式，明確評估證據(jù)”“設(shè)計學習活動體驗，實現(xiàn)探究與遷移”等多方面著手，發(fā)展學生的科學思維，提升學生的科學學科素養(yǎng)。