初中科學“教—學—評”一體化逆向教學實踐

《義務教育科學課程標準（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—評”一體化。“教—學—評”是一個不可分割的整體，課程評價的依據是學業質量標準。教師的教學宗旨在于激發學生的學習動力，教學過程中必須深入了解學生的學習狀況，實行“依據學習情況來指導教學”的策略。在教學實踐中，學生學習效果如何等問題，需要通過評價來解答，即“以評價改進和優化教學”。逆向教學設計遵循“從結果出發”的原則，將評價前置，用評價證據反饋教學目標，用可測量的評價任務指導和調整教學活動。可見，逆向教學設計對促成 “教—學—評”一體化的落實具有實質性的作用。

教師首先依據課程標準、學生實際情況和教材內容設定教學目標，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目標描述結構。確定目標之后，教師接著設計目標達成的評估證據，即在具體的學習任務中，通過學生的理解層次和能力表現判斷目標是否已經實現，這使得目標變得可衡量。最后，教師要開發具體的學習活動來嵌入評價任務和實現教學目標。這些學習活動包括挑戰性的學習任務和能動性的學習活動，在活動中收集評價反饋，指導、優化教學。本文提升“教—學—評”一體化逆向設計框架（見圖1）。

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

一、確立適切的教學目標

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

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

二、設計匹配目標層次的評價方式與任務

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

三、設計挑戰性的學習任務

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

情境：太空艙內的宇航員不需要穿宇航服也能正常生活。

提供資料：純氧環境非常容易爆炸，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，因為火災而意外身亡。

提出問題：如果你是太空艙的設計師，你會如何設計太空艙內的空氣成分？

任務1：借用太空艙背景，引導學生思考空氣的成分是什么。

（設計意圖：學生對每天呼吸的空氣司空見慣，基于太空艙內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，激發學生的學習興趣。明確本節課的學習任務。）

任務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。

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

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

任務3：觀看視頻，總結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實驗。

引導學生思考以下問題：

1.氧化汞是哪兩種物質反應的產物？

2.氧氣被消耗后，鐘罩內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，學生總結出拉瓦錫實驗的思路：

加熱水銀，消耗完曲頸瓶內密閉空氣中的氧氣，曲頸瓶和玻璃鐘罩內氣壓減小，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。

（設計意圖：播放拉瓦錫測量空氣中氧氣含量的視頻，讓學生了解科學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，學生能夠總結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計的主線，為接下來設計改進的探究實驗做好思維支架。）

任務4：小組合作，改進拉瓦錫的實驗，設計改進版測空氣中氧氣體積分數的實驗方案。

提出問題：根據拉瓦錫的實驗思路，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，學生操作，經小組討論，得出結論：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）。

教師引導學生思考通過化學變化消耗空氣中氧氣的方法。學生進行小組討論，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？

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

任務5：改進版測空氣中氧氣體積分數實驗裝置的設計。

在順利完成前四個任務后，學生對等體積替換、抽象分析、轉換等思考方法已經初步入門，教師更多在于提問、引導、評價、追問。

課堂預期（1）：小組討論，并結合全班建議修正，確定實驗裝置（見圖3）。

課堂預期（2）：學生歸納出實驗原理：集氣瓶內紅磷燃燒，消耗了集氣瓶密閉空氣中的氧氣，生成五氧化二磷是固體，并未占據瓶內多少體積。由于氧氣消耗，集氣瓶內壓強減小，大氣壓將右側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。

教師引導：如何利用這套裝置探究空氣的成分，實驗操作的步驟應該是怎樣的？

課堂預期（3）：小組討論初步確定本實驗的操作步驟，教師可根據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？

教師通過提問引導學生對操作上的細節進行思考，根據學生的回答情況給予評價和鼓勵并繼續引導，力求達成實驗設計理解的目標。

任務6：實驗實施及誤差分析

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

實驗中，有的小組測量出氧氣占空氣的體積分數未到1/5，有的小組超過1/5。

教師在學生實驗時拍攝具有代表性的一些學生操作，如有的同學燃燒匙裝的紅磷很少；有的學生點燃紅磷后，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生尋找本組實驗產生誤差的原因，引導學生思考錯誤操作和導致結果偏差之間的內在邏輯。學生在反思、改動實驗操作的同時鍛煉了對化學推理的思維能力。

四、開發能動性的學習活動

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

綜上所述，在具體落實到課堂教學上的流程大致是：確定多層次教學目標—設計多元化評價任務—設計挑戰性的學習任務—收集目標達成的證據—調整策略，設計能動的學習活動。可見，在這樣的課堂教學設計中，學生是主體和主角，他們在執行學習任務時的表現可以被量化成評價的證據。教師是觀察員和調度人，為實現教學目標需要根據嵌入式的評價結果實時、靈活地調整教學策略和路徑，真正做到“教—學—評”一體化。

總之，重視和強化評價作用的逆向教學設計思路與實現“教—學—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，真正提升學生的科學素養，培養學生的科學思維能力。

（作者單位：浙江省杭州市蕭山區瓜瀝二中）

編輯：孫守春