基于UbD理論的化學(xué)逆向教學(xué)設(shè)計(jì)
——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(qiáng)調(diào)核心觀念建構(gòu)，聚焦學(xué)科大概念；要求基于知識(shí)關(guān)聯(lián)、認(rèn)識(shí)思路和核心觀念進(jìn)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(píng)價(jià)觀，實(shí)施“教、學(xué)、評(píng)”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(jìn)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(dòng)”的教學(xué)以及缺乏有效教學(xué)設(shè)計(jì)的“聚焦灌輸”的教學(xué)。

針對(duì)“聚焦活動(dòng)”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(jì)”[2]。UbD理論強(qiáng)調(diào)“以始為終”的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)；注重大概念教學(xué)，提供概念框架；追求能夠進(jìn)行遷移的理解，界定理解六側(cè)面。基于UbD理論進(jìn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)先行，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)及實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以大概念為導(dǎo)向，進(jìn)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(jì)

逆向設(shè)計(jì)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(dá)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(dòng)，從而有目的的促進(jìn)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(jì)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(yàn)的問題[2]。

而UbD理論將這種習(xí)慣做法進(jìn)行“翻轉(zhuǎn)”，進(jìn)行逆向設(shè)計(jì)，即從闡明預(yù)期結(jié)果出發(fā)，設(shè)計(jì)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(jì)具有三個(gè)階段，即：“確定預(yù)期理解”“確定合適的評(píng)估證據(jù)”“設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)的教學(xué)”。這三個(gè)階段層層遞進(jìn)、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(jì)三階段

2.2 WHERETO要素

如何設(shè)計(jì)一個(gè)有效且參與性強(qiáng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，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(píng)估學(xué)生。UbD理論提出了教學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)——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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)元素在不同物質(zhì)中可以具有不同價(jià)態(tài)，能夠通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化”[3]。簡言之，即基于價(jià)-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(jià)-類二維分析模型的構(gòu)建有利于推進(jìn)情境、模型、認(rèn)識(shí)、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(jià)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(jià)-類二維圖如圖2所示。

圖2 鐵及其化合物價(jià)-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(shí)，內(nèi)容繁雜，僅僅進(jìn)行知識(shí)的灌輸會(huì)使學(xué)生獲得的知識(shí)呈現(xiàn)為一個(gè)個(gè)孤立的點(diǎn)，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(shí)點(diǎn)，而是要基于核心概念進(jìn)行知識(shí)輻射，讓學(xué)生在掌握化學(xué)的認(rèn)識(shí)思路和方法的同時(shí)不斷地吸收新知識(shí)，對(duì)已有圖式進(jìn)行同化、順應(yīng)，從而達(dá)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(jià)態(tài)的視角展開分析、預(yù)測(cè)、設(shè)計(jì)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(píng)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(duì)評(píng)估學(xué)生是否達(dá)到預(yù)期理解提供證據(jù)線索支持，評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)的過程性和多樣性，不僅使用傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)檢測(cè)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(shí)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(duì)學(xué)生進(jìn)行多維度評(píng)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(jià)態(tài)相結(jié)合的視角將各板塊知識(shí)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(shí)驗(yàn)探究收集證據(jù)，建立認(rèn)知模型，需要評(píng)估學(xué)生整合知識(shí)、分析推理、預(yù)測(cè)性質(zhì)、科學(xué)探究的能力。如表3所示。

表3 確定合適評(píng)估任務(wù)

在確定預(yù)期結(jié)果和合適評(píng)估任務(wù)之后，需要進(jìn)一步思考各項(xiàng)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(dá)到預(yù)期結(jié)果，教師又應(yīng)該如何評(píng)估。因此設(shè)計(jì)評(píng)估任務(wù)計(jì)劃表，如表4所示。

表4 評(píng)估任務(wù)計(jì)劃表

3.3 設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)

在確定預(yù)期結(jié)果和評(píng)估任務(wù)之后，即逆向設(shè)計(jì)的第3階段，需要進(jìn)一步考慮為了促進(jìn)學(xué)生高效學(xué)習(xí)，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，學(xué)生需要哪些知能，什么樣的活動(dòng)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(shí)在單元教學(xué)面前，大概念的錨點(diǎn)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(shí)獲得的基點(diǎn)，又是獲得知識(shí)后所形成的一般思路，具體知識(shí)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(shí)的累積，這是一個(gè)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(shí)具化出分類觀和轉(zhuǎn)化觀，在整合知識(shí)的同時(shí)構(gòu)建模型，在解決問題的時(shí)候形成一般思路，在情境教學(xué)的過程中融入評(píng)價(jià)。將鐵及其化合物的主要教學(xué)活動(dòng)提取出來，進(jìn)行問題、核心概念、評(píng)價(jià)的三重進(jìn)階，如圖3所示。

圖3 主要教學(xué)過程

同時(shí)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(shí)三個(gè)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(dòng)進(jìn)階過程之后，就可以進(jìn)行細(xì)化處理，對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行具化設(shè)計(jì)。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(jì)教學(xué)活動(dòng)的過程中要凸顯核心概念、合理構(gòu)建情境、進(jìn)階設(shè)計(jì)問題、評(píng)價(jià)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(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，深度融合教與評(píng)，使課堂成為一個(gè)教、學(xué)、評(píng)相互促進(jìn)的環(huán)形結(jié)構(gòu)。在教學(xué)中評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)中反思，在反思中改進(jìn)，及時(shí)、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(jì)學(xué)習(xí)體驗(yàn)和教學(xué)

4 基于UbD理論的教學(xué)設(shè)計(jì)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(diǎn)之一就是繁雜，知識(shí)點(diǎn)多且碎，學(xué)生難以整體記憶、形成知識(shí)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(shí)，能夠在陌生問題情境中進(jìn)行遠(yuǎn)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(jì)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(shí)也為學(xué)生分析、預(yù)測(cè)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(shí)問題，從既定事實(shí)中產(chǎn)生自己的見解。化學(xué)高階思維是綜合運(yùn)用化學(xué)表征、證據(jù)推理、模型建構(gòu)、質(zhì)疑批判、評(píng)價(jià)與反思等思維方法解決化學(xué)問題的一種高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)[8]。鐵及其化合物的單元教學(xué)設(shè)計(jì)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(duì)鐵及其化合物相關(guān)性質(zhì)的解釋分析，同時(shí)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(gè)視角認(rèn)識(shí)問題，能夠應(yīng)用知識(shí)、自主設(shè)計(jì)，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(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)可視化，有利于學(xué)生高階思維的形成。

3)評(píng)價(jià)融入教與學(xué)，落實(shí)“教、學(xué)、評(píng)”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(píng)價(jià)觀，注重過程性評(píng)價(jià)、結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，定量評(píng)價(jià)、定性評(píng)價(jià)相協(xié)調(diào)，評(píng)價(jià)方式多樣化，評(píng)價(jià)角度多維化。UbD理論將評(píng)價(jià)前置，在學(xué)習(xí)活動(dòng)之前確定評(píng)價(jià)任務(wù)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，鐵及其化合物的單元教學(xué)過程中設(shè)計(jì)WHERETO要素，將評(píng)價(jià)深度融入教學(xué)過程；評(píng)價(jià)任務(wù)包括傳統(tǒng)測(cè)驗(yàn)、表現(xiàn)性任務(wù)，有機(jī)結(jié)合量性、質(zhì)性評(píng)價(jià)；設(shè)置教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)和學(xué)生互評(píng)，評(píng)價(jià)方式多元。可見UbD理論的設(shè)計(jì)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(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，有利于落實(shí)“教、學(xué)、評(píng)”一體化，實(shí)現(xiàn)化學(xué)日常學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與化學(xué)教與學(xué)活動(dòng)有機(jī)融合。