基于UbD理論的化學(xué)逆向教學(xué)設(shè)計
——以“鐵及其化合物”單元教學(xué)為例

闕僖倩，李 暢，周小平，郭喬輝

(江西師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江西 南昌 330022)

1 問題的提出

《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》 (以下簡稱新課標(biāo))提出了“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，強調(diào)核心觀念建構(gòu)，聚焦學(xué)科大概念；要求基于知識關(guān)聯(lián)、認(rèn)識思路和核心觀念進行結(jié)構(gòu)化教學(xué)；提倡樹立“素養(yǎng)為本”的化學(xué)學(xué)習(xí)評價觀，實施“教、學(xué)、評”一體化，單元與模塊學(xué)習(xí)圍繞化學(xué)核心概念和觀念的結(jié)構(gòu)化來進行[1]。然而，傳統(tǒng)教學(xué)存在兩種誤區(qū)：即沒有明確學(xué)習(xí)目標(biāo)的“聚焦活動”的教學(xué)以及缺乏有效教學(xué)設(shè)計的“聚焦灌輸”的教學(xué)。

針對“聚焦活動”和“聚焦灌輸”的兩種教學(xué)誤區(qū)，美國教育家格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格提出“Understanding by Design”(簡稱UbD理論)，即“追求理解的教學(xué)設(shè)計”[2]。UbD理論強調(diào)“以始為終”的逆向教學(xué)設(shè)計；注重大概念教學(xué)，提供概念框架；追求能夠進行遷移的理解，界定理解六側(cè)面。基于UbD理論進行的教學(xué)設(shè)計，評價先行，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)體驗，以大概念為導(dǎo)向，進行結(jié)構(gòu)化教學(xué)，與新課標(biāo)的理念不謀而合。

2 UbD理論概述

2.1 逆向教學(xué)設(shè)計

逆向設(shè)計是指“以始為終”，即從學(xué)習(xí)結(jié)果開始的逆向思考[2]。只有當(dāng)我們明確學(xué)生需要達到的特定理解，即學(xué)習(xí)目標(biāo)，才能選用合適的教學(xué)策略、擇取適宜的教學(xué)內(nèi)容、組織恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)活動，從而有目的的促進學(xué)生朝向特定理解發(fā)展。然而，在我們的傳統(tǒng)教學(xué)中，教師更習(xí)慣于從輸入端而非輸出端思考教學(xué)，更擅長于從研讀課標(biāo)、鉆研教材、選擇熟悉教法而非從預(yù)期結(jié)果設(shè)計教學(xué)。因此，傳統(tǒng)教學(xué)面臨缺乏引導(dǎo)性的智力目標(biāo)或沒有清晰明了的優(yōu)先次序來架構(gòu)學(xué)習(xí)體驗的問題[2]。

而UbD理論將這種習(xí)慣做法進行“翻轉(zhuǎn)”，進行逆向設(shè)計，即從闡明預(yù)期結(jié)果出發(fā)，設(shè)計能夠體現(xiàn)特定理解所要求或暗含的表現(xiàn)性行為的課程。逆向設(shè)計具有三個階段，即：“確定預(yù)期理解”“確定合適的評估證據(jù)”“設(shè)計學(xué)習(xí)體驗的教學(xué)”。這三個階段層層遞進、環(huán)環(huán)相扣。UbD理論的教學(xué)過程如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)教學(xué)與逆向教學(xué)設(shè)計三階段

2.2 WHERETO要素

如何設(shè)計一個有效且參與性強的教學(xué)設(shè)計，從而引領(lǐng)學(xué)生更大程度的參與學(xué)習(xí)，教師更準(zhǔn)確的評估學(xué)生。UbD理論提出了教學(xué)設(shè)計中的WHERETO要素，如表1所示。

表1 WHERETO要素及其含義

3 基于UbD理論下的教學(xué)設(shè)計——以“鐵及其化合物”單元教學(xué)為例

鐵及其化合物屬于元素化合物知識，其主題大概念應(yīng)為元素觀。在必修階段，發(fā)展元素觀需要：“認(rèn)識元素可以組成不同種類的物質(zhì)，依據(jù)物質(zhì)的組成、性質(zhì)能夠?qū)ξ镔|(zhì)分類；認(rèn)識同類物質(zhì)具有相似的性質(zhì)并在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化；認(rèn)識元素在不同物質(zhì)中可以具有不同價態(tài)，能夠通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)含有不同價態(tài)同種元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化”[3]。簡言之，即基于價-類二維的元素觀，其內(nèi)涵包括物質(zhì)分類、物質(zhì)的一般性質(zhì)、電離與離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等核心概念。價-類二維分析模型的構(gòu)建有利于推進情境、模型、認(rèn)識、素養(yǎng)的多元同步發(fā)展[4]。鐵及其化合物的學(xué)習(xí)就是在元素觀大概念引領(lǐng)下的含鐵物質(zhì)的分類、轉(zhuǎn)化以及不同價態(tài)鐵元素通過氧化還原反應(yīng)的相互轉(zhuǎn)化，從而構(gòu)建分類觀-轉(zhuǎn)化觀-元素觀的元素化合物分析模型。鐵及其化合物的價-類二維圖如圖2所示。

圖2 鐵及其化合物價-類二維圖

3.1 確定預(yù)期理解

UbD理論認(rèn)為，該階段教師需研讀課標(biāo)，思考教學(xué)目標(biāo)，以明確：學(xué)生應(yīng)該知道、理解什么，能夠做什么，哪些內(nèi)容值得理解，什么是期望的持久理解[5]。鐵及其化合物屬于元素化合物知識，內(nèi)容繁雜，僅僅進行知識的灌輸會使學(xué)生獲得的知識呈現(xiàn)為一個個孤立的點，難以連成線、形成面、構(gòu)成體，因此確定預(yù)期理解不只是確定具體的知識點，而是要基于核心概念進行知識輻射，讓學(xué)生在掌握化學(xué)的認(rèn)識思路和方法的同時不斷地吸收新知識，對已有圖式進行同化、順應(yīng)，從而達到新的平衡。鐵及其化合物單元教學(xué)的核心目標(biāo)是學(xué)生初步形成研究元素化合物性質(zhì)的思路和方法[6]，因此鐵及其化合物的預(yù)期理解要求學(xué)生能夠從物質(zhì)類別及元素價態(tài)的視角展開分析、預(yù)測、設(shè)計物質(zhì)間轉(zhuǎn)化的途徑，建立元素觀、分類觀和轉(zhuǎn)化觀，如表2所示。

表2 確定預(yù)期理解

3.2 確定合適評估任務(wù)

在階段1確定預(yù)期理解的基礎(chǔ)上，階段2要對評估學(xué)生是否達到預(yù)期理解提供證據(jù)線索支持，評價學(xué)生理解了什么、理解到什么程度、需要什么證據(jù)、哪些證據(jù)能夠說明。UbD理論注重評價的過程性和多樣性，不僅使用傳統(tǒng)測驗檢測學(xué)生知能，還增設(shè)表現(xiàn)性任務(wù)，讓學(xué)生置身于真實問題情境，通過學(xué)生解決問題的過程以及最終呈現(xiàn)的產(chǎn)品結(jié)果對學(xué)生進行多維度評估。鐵及其化合物的學(xué)習(xí)中，需要通過物質(zhì)類別和元素價態(tài)相結(jié)合的視角將各板塊知識串聯(lián)起來，涉及元素觀、分類觀和轉(zhuǎn)化觀的建立，要求學(xué)生通過實驗探究收集證據(jù)，建立認(rèn)知模型，需要評估學(xué)生整合知識、分析推理、預(yù)測性質(zhì)、科學(xué)探究的能力。如表3所示。

表3 確定合適評估任務(wù)

在確定預(yù)期結(jié)果和合適評估任務(wù)之后，需要進一步思考各項任務(wù)中學(xué)生應(yīng)該具有怎樣的行為、需要提供什么樣的證據(jù)，從而表明他們能夠達到預(yù)期結(jié)果，教師又應(yīng)該如何評估。因此設(shè)計評估任務(wù)計劃表，如表4所示。

表4 評估任務(wù)計劃表

3.3 設(shè)計學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)

在確定預(yù)期結(jié)果和評估任務(wù)之后，即逆向設(shè)計的第3階段，需要進一步考慮為了促進學(xué)生高效學(xué)習(xí)，達到預(yù)期目標(biāo)，學(xué)生需要哪些知能，什么樣的活動可以使學(xué)生獲得所需知能，怎樣選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，需要使用哪些材料和教學(xué)資源[5]。此時在單元教學(xué)面前，大概念的錨點作用就發(fā)揮出來了，在鐵及其化合物的教學(xué)中以元素觀為大概念，它既是一切知識獲得的基點，又是獲得知識后所形成的一般思路，具體知識的獲得需要有一定的元素觀為導(dǎo)向，而元素觀的形成需要具體知識的累積，這是一個相輔相成的過程。因此，在鐵及其化合物的教學(xué)過程中要始終以元素觀為導(dǎo)向，同時具化出分類觀和轉(zhuǎn)化觀，在整合知識的同時構(gòu)建模型，在解決問題的時候形成一般思路，在情境教學(xué)的過程中融入評價。將鐵及其化合物的主要教學(xué)活動提取出來，進行問題、核心概念、評價的三重進階，如圖3所示。

圖3 主要教學(xué)過程

同時以大概念為導(dǎo)向的教學(xué)，要明確學(xué)習(xí)內(nèi)容的優(yōu)先次序，將教學(xué)內(nèi)容分為大概念和核心任務(wù)、需要掌握和完成的重要內(nèi)容、需要熟悉的知識三個部分，如圖4所示。

圖4 學(xué)習(xí)優(yōu)先次序

在明確學(xué)習(xí)優(yōu)先次序和主要學(xué)習(xí)活動進階過程之后，就可以進行細化處理，對教學(xué)環(huán)節(jié)進行具化設(shè)計。鐵及其化合物與學(xué)生日常生活息息相關(guān)，教學(xué)內(nèi)容豐富、教學(xué)資源易得、教法選擇多樣，在設(shè)計教學(xué)活動的過程中要凸顯核心概念、合理構(gòu)建情境、進階設(shè)計問題、評價融入教學(xué)，因此融合WHERETO要素、理解六側(cè)面和學(xué)科素養(yǎng)進行教學(xué)設(shè)計，深度融合教與評，使課堂成為一個教、學(xué)、評相互促進的環(huán)形結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中評價，在評價中反思，在反思中改進，及時、合理利用課程生成，不斷優(yōu)化教學(xué)。如表5所示。

表5 設(shè)計學(xué)習(xí)體驗和教學(xué)

4 基于UbD理論的教學(xué)設(shè)計啟示

1)聚焦核心大概念，建立認(rèn)知模型

高中化學(xué)元素化合物的特點之一就是繁雜，知識點多且碎，學(xué)生難以整體記憶、形成知識框架。學(xué)科大概念位于學(xué)科結(jié)構(gòu)的中心、表征學(xué)科本質(zhì)的意涵、指向?qū)W科觀念的形成[7]。聚焦核心大概念，能夠引導(dǎo)學(xué)生明確問題本質(zhì)，建立認(rèn)知模型，有利于學(xué)生自覺收集、歸納證據(jù)，不斷完善模型，形成結(jié)構(gòu)化知識，能夠在陌生問題情境中進行遠遷移，從不同視角分析、解決問題。在鐵及其化合物的單元教學(xué)設(shè)計中，以元素觀為大概念，聚焦物質(zhì)的分類和轉(zhuǎn)化，構(gòu)建分類觀-轉(zhuǎn)化觀-元素觀的元素化合物分析模型，不僅將鐵及其化合物的單元內(nèi)容結(jié)構(gòu)化、整體化，同時也為學(xué)生分析、預(yù)測其它元素化合物的性質(zhì)提供了一般思路和方法。

2)注重理解多維度，培育高階思維

理解具有不同側(cè)面，獲得理解不是簡單的闡述概念，還要能夠從不同視角認(rèn)識問題，從既定事實中產(chǎn)生自己的見解?；瘜W(xué)高階思維是綜合運用化學(xué)表征、證據(jù)推理、模型建構(gòu)、質(zhì)疑批判、評價與反思等思維方法解決化學(xué)問題的一種高級認(rèn)知活動[8]。鐵及其化合物的單元教學(xué)設(shè)計中設(shè)置表現(xiàn)性任務(wù)，并從理解六側(cè)面分別考察學(xué)生，不僅關(guān)注學(xué)生對鐵及其化合物相關(guān)性質(zhì)的解釋分析，同時要求學(xué)生能夠結(jié)合物質(zhì)分類、氧化還原和離子反應(yīng)三個視角認(rèn)識問題，能夠應(yīng)用知識、自主設(shè)計，反思問題、敢于質(zhì)疑。注重理解多維度，有利于培育學(xué)生發(fā)散思維、換位思維，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)，實現(xiàn)知識可視化，有利于學(xué)生高階思維的形成。

3)評價融入教與學(xué)，落實“教、學(xué)、評”一體化

新課標(biāo)倡導(dǎo)樹立“素養(yǎng)為本”的化學(xué)學(xué)習(xí)評價觀，注重過程性評價、結(jié)果性評價相結(jié)合，定量評價、定性評價相協(xié)調(diào)，評價方式多樣化，評價角度多維化。UbD理論將評價前置，在學(xué)習(xí)活動之前確定評價任務(wù)和評價標(biāo)準(zhǔn)，鐵及其化合物的單元教學(xué)過程中設(shè)計WHERETO要素，將評價深度融入教學(xué)過程；評價任務(wù)包括傳統(tǒng)測驗、表現(xiàn)性任務(wù)，有機結(jié)合量性、質(zhì)性評價；設(shè)置教師評價、學(xué)生自評和學(xué)生互評，評價方式多元?？梢奤bD理論的設(shè)計理念與新課標(biāo)所倡導(dǎo)的“素養(yǎng)為本”的教學(xué)理念不謀而合，基于UbD理論進行教學(xué)設(shè)計，有利于落實“教、學(xué)、評”一體化，實現(xiàn)化學(xué)日常學(xué)習(xí)評價與化學(xué)教與學(xué)活動有機融合。