初中科學(xué)“教—學(xué)—評”一體化逆向教學(xué)實踐

《義務(wù)教育科學(xué)課程標準（2022年版）》在闡述課程理念時明確指出：強化過程評價，重視“教—學(xué)—評”一體化?！敖獭獙W(xué)—評”是一個不可分割的整體，課程評價的依據(jù)是學(xué)業(yè)質(zhì)量標準。教師的教學(xué)宗旨在于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，教學(xué)過程中必須深入了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，實行“依據(jù)學(xué)習(xí)情況來指導(dǎo)教學(xué)”的策略。在教學(xué)實踐中，學(xué)生學(xué)習(xí)效果如何等問題，需要通過評價來解答，即“以評價改進和優(yōu)化教學(xué)”。逆向教學(xué)設(shè)計遵循“從結(jié)果出發(fā)”的原則，將評價前置，用評價證據(jù)反饋教學(xué)目標，用可測量的評價任務(wù)指導(dǎo)和調(diào)整教學(xué)活動?？梢?，逆向教學(xué)設(shè)計對促成 “教—學(xué)—評”一體化的落實具有實質(zhì)性的作用。

教師首先依據(jù)課程標準、學(xué)生實際情況和教材內(nèi)容設(shè)定教學(xué)目標，這些目標涵蓋知識（知道什么）、理解（理解什么）、技能（能做什么）和品性（成為什么）四個維度，即所謂的KUDB目標描述結(jié)構(gòu)。確定目標之后，教師接著設(shè)計目標達成的評估證據(jù)，即在具體的學(xué)習(xí)任務(wù)中，通過學(xué)生的理解層次和能力表現(xiàn)判斷目標是否已經(jīng)實現(xiàn)，這使得目標變得可衡量。最后，教師要開發(fā)具體的學(xué)習(xí)活動來嵌入評價任務(wù)和實現(xiàn)教學(xué)目標。這些學(xué)習(xí)活動包括挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)和能動性的學(xué)習(xí)活動，在活動中收集評價反饋，指導(dǎo)、優(yōu)化教學(xué)。本文提升“教—學(xué)—評”一體化逆向設(shè)計框架（見圖1）。

接下來以“空氣與氧氣（1）”為例，筆者探索促成“教—學(xué)—評”一體化的逆向教學(xué)。

一、確立適切的教學(xué)目標

新課標對本課的學(xué)業(yè)要求：（1）了解空氣的主要成分及其體積分數(shù)；知道證明空氣中存在二氧化碳、氧氣和水蒸氣的方法。（2）設(shè)計測量空氣中氧氣含量的實驗過程中，學(xué)會運用抽象分析、建模、轉(zhuǎn)換等思維方法，利用化學(xué)變化定量測定氧氣含量。比較并思考實驗結(jié)果和理論結(jié)果的差異，提升分析實驗誤差的能力。

根據(jù)我國學(xué)者陳倩的KUDB目標描述結(jié)構(gòu)，即：知道什么（K）、理解什么（U）、能做什么（D）與成為什么（B）。本節(jié)課確定的教學(xué)目標（見表1）。

二、設(shè)計匹配目標層次的評價方式與任務(wù)

基于KUDB目標層次，教師設(shè)計符合各個層次的可測量的評價方式和評價任務(wù)，完成評價任務(wù)的同時也是對教學(xué)過程的階段反饋。這樣教學(xué)目標的達成程度變得可測量，學(xué)生的學(xué)習(xí)情況得以跟蹤和定位。評價的得分和結(jié)果用于指導(dǎo)和調(diào)整課堂活動和目標的進一步落實。本節(jié)課各層次教學(xué)目標所對應(yīng)的評價方式和相應(yīng)的評價任務(wù)（見表2）。

三、設(shè)計挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)

挑戰(zhàn)性任務(wù)是教師精心設(shè)計，既為完成較高層次的教學(xué)目標，又為評價學(xué)生學(xué)習(xí)程度的較為復(fù)雜的學(xué)習(xí)任務(wù)。由于八年級學(xué)生的化學(xué)知識還處于初級階段，為了讓學(xué)生完成挑戰(zhàn)性任務(wù)，教師還要提供一定的教學(xué)情境和資料鏈接，難度上，可以控制在學(xué)生能力的“最近發(fā)展區(qū)內(nèi)”。為將學(xué)習(xí)任務(wù)細化和具體化，教師在某個任務(wù)中可以設(shè)計一些直接指向教學(xué)目標的核心問題，讓學(xué)生在解決問題的過程中表現(xiàn)出對核心知識的理解程度和思維能力。教師則在觀察學(xué)生解決問題的過程中收集學(xué)生的表現(xiàn)證據(jù)，并加以評價和量化。對學(xué)生而言，解決問題的過程就是學(xué)習(xí)的過程，對教師而言，設(shè)計任務(wù)是抓手，觀察學(xué)生完成程度是評價指標。所以，設(shè)計挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)對促進“教—學(xué)—評”一體化有重要的作用，同時，也是逆向教學(xué)設(shè)計的重點環(huán)節(jié)。本節(jié)課安排了6個不同難度層次的挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，表述如下：

情境：太空艙內(nèi)的宇航員不需要穿宇航服也能正常生活。

提供資料：純氧環(huán)境非常容易爆炸，非常危險。1967年美國阿波羅1號的三位宇航員在地面測試純氧艙時，因為火災(zāi)而意外身亡。

提出問題：如果你是太空艙的設(shè)計師，你會如何設(shè)計太空艙內(nèi)的空氣成分？

任務(wù)1：借用太空艙背景，引導(dǎo)學(xué)生思考空氣的成分是什么。

（設(shè)計意圖：學(xué)生對每天呼吸的空氣司空見慣，基于太空艙內(nèi)的空氣成分和地球空氣成分是相似的，用宇航員生活的情景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)任務(wù)。）

任務(wù)2：分別用實驗證明空氣中有二氧化碳、氧氣和水蒸氣。

提供資料：二氧化碳可以使澄清石灰水變渾濁；木條在純氧氣中燃燒比在空氣中燃燒更旺盛；無水硫酸銅遇水會變藍色。

提供器材：錐形瓶、橡皮塞、打氣筒、注射器、純二氧化碳、純氧、澄清石灰水、木條、集氣瓶、無水硫酸銅等。

每個小組根據(jù)課本的活動任務(wù)，合作討論，根據(jù)資料和器材設(shè)計具體的實驗操作并進行驗證。

（設(shè)計意圖：以上活動是教材中的小實驗，但是，八年級的學(xué)生剛接觸化學(xué)，對于這三種氣體的實驗室驗證還需以資料的形式提供，在實驗設(shè)計上還不能完全放開，需要教師提供器材和適當?shù)囊龑?dǎo)才能設(shè)計成型。教師可對各小組提供的各種不成熟方案進行點評，肯定學(xué)生的設(shè)計亮點，同時指出不足，適當給予改進建議，幫助學(xué)生完善實驗。）

任務(wù)3：觀看視頻，總結(jié)拉瓦錫測量空氣中氧氣含量的實驗思路。

播放視頻：拉瓦錫測量空氣中氧氣的體積分數(shù)實驗。

引導(dǎo)學(xué)生思考以下問題：

1.氧化汞是哪兩種物質(zhì)反應(yīng)的產(chǎn)物？

2.氧氣被消耗后，鐘罩內(nèi)的水銀面為什么會上升？

3.氧化汞是固體還是氣體？

基于以上問題鏈，學(xué)生總結(jié)出拉瓦錫實驗的思路：

加熱水銀，消耗完曲頸瓶內(nèi)密閉空氣中的氧氣，曲頸瓶和玻璃鐘罩內(nèi)氣壓減小，小于外界大氣壓，在大氣壓作用下汞槽中的水銀被壓入玻璃鐘罩內(nèi)。

（設(shè)計意圖：播放拉瓦錫測量空氣中氧氣含量的視頻，讓學(xué)生了解科學(xué)家探究空氣成分的歷程，緊接著給出三個問題作為思考實驗原理的臺階，通過師生的互動、交流、討論改進，學(xué)生能夠總結(jié)出拉瓦錫測量空氣中氧氣含量的實驗原理。這個實驗原理正是整堂課探究實驗設(shè)計的主線，為接下來設(shè)計改進的探究實驗做好思維支架。）

任務(wù)4：小組合作，改進拉瓦錫的實驗，設(shè)計改進版測空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗方案。

提出問題：根據(jù)拉瓦錫的實驗思路，氧氣體積減小，在大氣壓的作用下，水銀被壓入密閉容器，那么被壓入密閉容器的水銀的體積是否等于減少的氧氣體積呢？

教師提供圖2所示實驗演示裝置，學(xué)生操作，經(jīng)小組討論，得出結(jié)論：減少的空氣體積與被壓入的水銀體積相等。

進一步提問：空氣中的氧氣無法單獨被注射器抽走，有什么辦法解決這個問題呢？

提供資料：

（1）木炭在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成二氧化碳氣體。

（2）硫磺在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成二氧化硫氣體。

（3）紅磷在空氣中燃燒，消耗氧氣，生成五氧化二磷固體（體積忽略不計）。

教師引導(dǎo)學(xué)生思考通過化學(xué)變化消耗空氣中氧氣的方法。學(xué)生進行小組討論，選取最合適的藥品消耗氧氣。

進一步追問：水銀槽中的水銀可以用什么來替代？

（設(shè)計意圖：八年級學(xué)生的化學(xué)基礎(chǔ)較為薄弱，因此教師可以提供知識鏈接、器材提示等作為引導(dǎo)手段，幫助學(xué)生攻克思維障礙。教師及時予以肯定評價，在后續(xù)追問中，憑借對拉瓦錫實驗原理的理解，學(xué)生能夠討論得出可以用水替代拉瓦錫實驗中的水銀。在學(xué)生回答挑戰(zhàn)性問題和執(zhí)行任務(wù)的時候，教師可以收集學(xué)生的表現(xiàn)證據(jù)，適時評價，調(diào)整后續(xù)教學(xué)活動的難度和任務(wù)，及時進行改進，讓教學(xué)目標得以最大化的實現(xiàn)。）

任務(wù)5：改進版測空氣中氧氣體積分數(shù)實驗裝置的設(shè)計。

在順利完成前四個任務(wù)后，學(xué)生對等體積替換、抽象分析、轉(zhuǎn)換等思考方法已經(jīng)初步入門，教師更多在于提問、引導(dǎo)、評價、追問。

課堂預(yù)期（1）：小組討論，并結(jié)合全班建議修正，確定實驗裝置（見圖3）。

課堂預(yù)期（2）：學(xué)生歸納出實驗原理：集氣瓶內(nèi)紅磷燃燒，消耗了集氣瓶密閉空氣中的氧氣，生成五氧化二磷是固體，并未占據(jù)瓶內(nèi)多少體積。由于氧氣消耗，集氣瓶內(nèi)壓強減小，大氣壓將右側(cè)大燒杯中的水壓入集氣瓶中，進入的水的體積正好填補消耗掉的氧氣的體積，從而確定空氣中氧氣的體積分數(shù)。

教師引導(dǎo)：如何利用這套裝置探究空氣的成分，實驗操作的步驟應(yīng)該是怎樣的？

課堂預(yù)期（3）：小組討論初步確定本實驗的操作步驟，教師可根據(jù)實況補充檢查裝置氣密性操作。

教師提問：

（1）紅磷燃燒起來為什么要“立即”塞入廣口瓶？

（2）為什么要等裝置冷卻后才能打開止水夾？

（3）集氣瓶底部為什么需要加入少量水？

教師通過提問引導(dǎo)學(xué)生對操作上的細節(jié)進行思考，根據(jù)學(xué)生的回答情況給予評價和鼓勵并繼續(xù)引導(dǎo)，力求達成實驗設(shè)計理解的目標。

任務(wù)6：實驗實施及誤差分析

小組合作：根據(jù)實驗裝置圖（見圖3）搭建實驗裝置，根據(jù)實驗步驟實施實驗，并記錄實驗現(xiàn)象。

實驗中，有的小組測量出氧氣占空氣的體積分數(shù)未到1/5，有的小組超過1/5。

教師在學(xué)生實驗時拍攝具有代表性的一些學(xué)生操作，如有的同學(xué)燃燒匙裝的紅磷很少；有的學(xué)生點燃紅磷后，插入燃燒匙時，瓶塞塞得很慢；實驗開始時，有幾組沒有夾或沒夾緊止水夾……

教師通過播放視頻幫助學(xué)生尋找本組實驗產(chǎn)生誤差的原因，引導(dǎo)學(xué)生思考錯誤操作和導(dǎo)致結(jié)果偏差之間的內(nèi)在邏輯。學(xué)生在反思、改動實驗操作的同時鍛煉了對化學(xué)推理的思維能力。

四、開發(fā)能動性的學(xué)習(xí)活動

“教—學(xué)—評”一體化的課堂需要維護學(xué)生的主體地位，讓學(xué)生主動地參與到學(xué)習(xí)活動中去。逆向教學(xué)設(shè)計中開發(fā)的課堂活動具有很強的靶向性和教學(xué)意圖。教師要基于教學(xué)目標的完成設(shè)計開發(fā)能動性的學(xué)習(xí)活動，讓師生、生生可以做到有效互動，讓教師愉快地教，學(xué)生高興地學(xué)。本課中教師基于學(xué)習(xí)任務(wù)開發(fā)的學(xué)習(xí)活動（見表3）。

綜上所述，在具體落實到課堂教學(xué)上的流程大致是：確定多層次教學(xué)目標—設(shè)計多元化評價任務(wù)—設(shè)計挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)—收集目標達成的證據(jù)—調(diào)整策略，設(shè)計能動的學(xué)習(xí)活動。可見，在這樣的課堂教學(xué)設(shè)計中，學(xué)生是主體和主角，他們在執(zhí)行學(xué)習(xí)任務(wù)時的表現(xiàn)可以被量化成評價的證據(jù)。教師是觀察員和調(diào)度人，為實現(xiàn)教學(xué)目標需要根據(jù)嵌入式的評價結(jié)果實時、靈活地調(diào)整教學(xué)策略和路徑，真正做到“教—學(xué)—評”一體化。

總之，重視和強化評價作用的逆向教學(xué)設(shè)計思路與實現(xiàn)“教—學(xué)—評”一體化的目標思想是一致的，兩者的共同目標是為更好地落實新課程理念，真正提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。

（作者單位：浙江省杭州市蕭山區(qū)瓜瀝二中）

編輯：孫守春