UbD理论下初中科学教学路径分析

张菊华 申屠英军

科学课程是初中阶段的重要内容，主要是以提升学生科学素养为最终落脚点的综合性课程，特别是初中这个特殊的阶段，是培养学生科学素养的黄金时期。但是传统的教学理念和教学模式所表现出来的滞后性、落后性，难以达到预期的教学目标。所以当前对初中科学教学推进了系统性地创新，创新改革的主要方向则是将UbD(understanding by design，UbD)理论运用于学科教学当中，体现初中科学教学的意义和价值。借助UbD理念的指引，通过预期学习结果为导向、预设评估证据、设计学习活动这三个核心阶段，让学生历经整个学习过程，继而切实贯彻落实科学核心概念的深度理解这一学习目标，促进学生思维的发展，提升学生的科学素养。

一、UbD理论的相关概述

UbD理论主张意义学习，理解为先，这一理论是由威金斯和麦克泰格合作而研究形成的。UbD模式作为一种具有极强实用性和运用价值的教学设计模式，它与传统的课程设计思考方式不同的地方在于UbD理论主要指的是当教学的最终落脚点在于促进学生理解可迁移的概念和过程，那么就可以创设有意义的情境，快速实现消化吸收、内化和迁移。UbD理论通过多元评量与生活情境相结合、衔接，创设实践任务，以问题解决为导向，切实凸显学生的学习主体地位，培养学生适应未来的生活能力。UbD理论所强调的理解主要是让学生通过说明、诠释、应用、转换、自我评量等进行学习检验。这个理论更注重学生在这个过程当中形成整体性、系统性的逻辑思维。此外，UbD理论也在不断发展过程当中变得更加完善、科学、系统，将其运用在初中科学教育当中，能够让学生通过运用更高层次的思维技能，加强对学科知识的总结、比较、假设等，获取更有用的信息，实现有效检索，深化记忆，灵活迁移运用，以此内化成学生自身的素养和技能，为学生的终身发展学习奠定坚实、良好的基础。

二、UbD理论的基本内容

就UbD理论的概念而言，它主要指的是追求理解的教学设计。与传统的教学设计模式相比较，UbD理论所追求的教学设计主要是将活动设计和评价进行翻转，即从预期的结果展开思考，然后以学生的学习需求为导向，确定学习目标，而达成目标的过程当中，聚集多样化的评价证据，继而确定评价标准，以此推进教学活动的优化设计。所以在UbD理念下，所推进的教学设计具体应该划分为三个阶段。其一，确定预期学习目标。这一环节需要立足于整体，形成大局观念，从大概念出发，然后对相关问题进行细致划分，组织教学内容，推进教学活动，历经这一过程，学生应该真正达到“理解什么、知道什么、能够做什么”的学习效果。而第二阶段则是理清评价证据。这主要是基于第一阶段的过程，围绕着知识迁移与应用的目标，结合学生的实际学习情况和综合表现，多层次、多维度探究评价学生整体表现的方式，以此整合分析学生达到预期目标的证据。第三个阶段则是设计课程与教学活动，具体立足于学生的兴趣，推进环环相扣、层层递进的教学活动，引导学生深度学习，达到预期的教学目标。

三、初中科学教学存在的问题

(一)教学目标不够清晰

科学这门学科是初中教学当中培养学生核心素养的主要载体之一。但是当前初中科学教学的实际效果却并不理想，很大一部分原因则在于老师所确立的教学目标不够清晰，而缺乏教学目标的指引，难以立足于学生的实际学习需求，落实教学活动，以此导致教学的形式大过于内容，老师的教过于表面化、浅显化、形式化，学生难以实现对科学知识的深度理解和探究。

(二)教学形式过于落后

教学是一个动态的、持续的过程，老师在这一环节所选择的教学方法和教学手段会整体上影响教学效果。部分初中科学老师本身受到应试教育的影响，教育思维比较固化、僵硬，在落实教学活动的过程当中，所采用的教学方法教学手段往往比较单调，缺乏多样性、灵活性。科学这一学科本身具有极强的实践性，但是仍然有部分老师采用传统的灌输式、填鸭式方法进行教学，所以导致学生的课堂参与度比较低，他们对科学学习的兴趣逐渐被枯燥的学习氛围所消磨，对科学知识的探究欲望也逐渐消减。老师刻板、固化的教法与教学内容的衔接度不高，与学生的实际学习需求并不契合。

(三)静态单一的评价

在初中科学教学过程当中，老师除了课堂教学之外，还应该注重对学生的学习评价，这是非常重要的一个环节。科学的评价能够带给学生良好的方向指引，让学生能够基于自身存在的不足进行针对性的改善。但是在传统的教学模式之下，老师的评价更多的是关注学生的学习结果，而忽视了学生的学习过程，评价过于单一化、静态化，缺乏对学生学习过程的动态跟踪，同时也没有切实落实对评价的预设和对教学的整体评价。

四、在初中科学教学中渗透UbD理论的重要意义

(一)有助于实现深度理解

在初中科学教学当中，整体的教学内容相对单一、贫瘠，老师更多的是局限于教材内容的讲解，而缺乏对课外教学知识的拓展和延伸，同时很多学生也往往只会通过死记硬背的方式去学习基本概念和既定事实，难以实现实质性的、深度的、弹性的学科知识探究。而在初中科学教学当中运用UbD理念，能够实现课程的转化，让课程教学转化成为促使学生专注学习的重要工具。UbD这一理念的融合渗透，切实加强对生活情境的创设，为学生构建更自主的探究实践平台，凸显学生的主体地位，激活学生的自主学习意识，强化学习优势，引领学生反思自身存在的不足。从知识、素养、技能等方面着手，引领学生深度理解科学知识，解读科学概念，继而使学生的理解能力、思辨能力、探究与实践能力得到新的发展和突破。一定程度而言，将UbD理论运用于初中科学教学当中，是构建高效课堂的关键手段，突破传统教学模式桎梏的重要举措，有助于摆脱工具主义的烦恼，让学生能够将对抽象知识的理解转移到现实的实际生活中。

(二)有助于提升学生的核心素养

在初中科学教学当中，运用UbD理论推进教学设计的持续性改进和优化，能够从不同的维度促进学生的核心素养发展。UbD理论作为一种有效的课程设计，老师在“促进学生真正理解”这一目标的导向之下，具体可以让学生在“问”与“答”的真实情境互动基础之上，实现对科学概念的深度学习，引导学生积极参与到实践探究的过程当中，通过合作互动等形式，然后借助多元的评量，激发学生内在的潜能，引领学生进一步探索课程大概念和理解核心素养，不断强化举一反三的能力。UbD理念的渗透运用能够使得整个教学过程朝着科学化的方向发展，而不仅仅是拘泥于传统的教学模式，以此有助于激发学生的创造性思维，拓展学生的思维空间，引领学生展开自主学习、深度学习，拓宽学生的学习渠道，拓展学生的学习空间，发展学生的核心素养。

五、UbD理论下初中科学教学路径

(一)基于课标的学习目标确立，促进科学本质理解

老师在具体的教学过程当中，应该立足于具体的教学内容，依据初中科学课程标准所提出的要求，确定具体教学阶段的核心概念，然后基于核心概念，以问题为切入点，梳理出以关键问题表述的理解学习目标，以此从意义构建、迁移运用、洞察反思等多个维度，让学生探究科学学习的本质，完成预设的学习目标。UbD理论属于认知性的载体，在这一理念的导向之下，学生展开系统性的学习，能够通过探究学科的本质，揭示学科背后所隐喻的深层含义，深刻认知到课程的学习目标，朝着这一方向展开深度的学习，奠定学生的学习主体地位。学生们能够基于总目标的指引，推进分目标、子目标的落实，拓展学习深度，整体提升学习的有效性。

比如以浙江版初中“物质的特性”这一模块知识为例，将UbD理论应用在这一阶段的教学环节，老师首先则可以基于具体的教学内容，结合课本的要求，让学生切实理解和知道这一学习阶段主要是学习晶体和非晶体在熔化以及凝固的时候所表现出来的特点，具体需要通过对比实验的过程，借助实验操作得出具体的实验数据，然后根据核心数据作出熔化图像，立足于这一基础，使晶体凝固的图像得以成形。历经这一个过程，能够让学生切实地探究实验数据的变化规律，培养学生的知识迁移应用能力。通过具体的科学学习，让学生能够通过类比迁移的运用，去解决实际生活当中存在的问题。

又或者以“观察生物”这一模块知识为例，在课程标准的指导下，通过系统性的学习，主要是让学生能够知道生物的基本特征是什么；了解细胞的基本结构和具体的功能，能够基于这一基础知识，解释生命当中的具体现象。基于细胞分裂、生长、分化的学习，探究其具体的意义；学习细胞分化后形成的不同组织，进一步关注器官和系统的形成。然后老师具体可以结合三重元模式，对三个学习目标的层次关系进行有效梳理。就学习迁移这一目标而言，主要是让学生在系统性的学习过程当中，能够达到知识迁移的效果，可以借助细胞结构的模型，反映具体事物原本的形态特征，了解事物本来的特质，然后运用已学的知识，形成有效的知识储备，完善认知结构，发展学生的认知思维，适当地选择观察工具，进一步了解各类生物。而就意义构建这一次学习目标而言，主要是在学的基础之上，让学生形成尊重科学的意识，认识到提升对科学世界认识的重要性；能够对生物的生命系统构成形成层次化的认识，明确形成生命系统的构成层次的核心概念；通过有效梳理细胞各个结构和功能之间的联系，优化对细胞知识的认知结构，逐渐确立结构功能相匹配的核心观念；养成保护生物多样性的意识。而就知识掌握这一目标层次而言，学生应该相应掌握的知识主要是能够有效对生物与非生物的类别进行区分；对细胞学说的具体内容形成系统化的构建；了解常见动植物的分类情况；学习常见的单细胞生物。而有关于学生应该掌握的技能则是通过具体的实践学习，培养信息筛选能力和搜索能力，快速实现对细胞学说发展资料的整合；学会借助显微镜、放大镜等观察工具了解细胞的结构模式；学会用检索表去辨别生物的种类。

(二)指导知识的理解方式，明确评估证据

学生加强对科学知识的理解，需要老师落实有效指导。初中阶段的学生本身的思维模式、逻辑思维结构并没有形成系统性的体系，对基本概念的理解、核心知识的解读不够全面，这导致部分学生的课程学习陷入到了困局当中。“理解”可以说是学生科学学习当中非常关键的一个挑战，而UbD理论当中强调“理解”是复杂的，也是多形式的，形成有效的理解需要学生具有极强的逻辑思维能力、知识迁移能力。所以在具体的教学指导环节，老师要切实考虑要怎样引导学生进行有效学习。通常情况下，老师主要可以通过提问的方式带给学生思维的启迪和智慧的启发，而问题的设计也需要讲究艺术、技巧。问题的设计应该与教学内容相互关联，并具有一定的开放性、启发性，能够让学生立足于问题线索，实现深度的探究，在探究过程当中激活学生已有的知识经验，激活学生探究知识的好奇心，让学生在合作学习等环节，深度挖掘、深入思考，以此形成更深刻的知识解读，学会从独特的视角用极强的洞察力理解科学知识。

比如在“天气与气候”这一模块的教学过程当中，这一模块主要是有关于天气和气候这两个不同概念的区分，让学生能够正确运用天气和气候的核心概念，且在实际的生活当中学会识别常用的天气符号，看懂简单的天气图。在推进教学的过程当中，老师可以借助现代化信息技术的使用，给学生播放一段有关于二战时期德国和苏联两国交战的视频，让学生通过对这一历史事件的了解，充分意识到天气和气候与人们的生活息息相关。通过情景导入的方式，让学生立足于具体的情境问题，展开深度的思考。具体的问题如下：什么是天气？通常会用什么样的语言描述天气？天气具体有哪些特征？要怎样知道每一天的天气状况？什么是气候？影响气候的因素有哪些？气候和天气有什么样的区别？怎样对两者进行有效区分？

通过提出课堂问题，然后让学生在互动探讨的交流当中，思考问题、探究问题，最后解决问题。而老师则在这一环节加强对学生课堂表现的观察，然后通过自评、互评等多样化的评估形式，对学生的预期学习结果进行判定。同时老师还可以通过设置问题的方式，让学生加强反思，同时也通过对问题的解答，整体上掌握自身的学习情况，也能够让老师切实把握学生的学习整体情况。

(三)设计学习活动体验，实现探究与迁移

在清晰的教学目标指导之下，老师所推进的学习体验活动才能够得以聚焦。初中科学这一学科本身具有极强的实践性，因此，在具体的教学过程当中，老师应该积极引导学生展开科学探究，实现知识的消化吸收。科学探究是让学生走进科学本质、探究科学规律的重要方式，而迁移则是让学生将复杂的问题简单化，培养学生解决问题的能力、提升学生学科素养的关键。

比如老师在教学初中科学“电路探秘”这一模块知识时，这一部分的内容是初中电学知识的入门，整体的内容比较抽象，所以在教学当中，老师通过运用UbD理论的指导，形成结果性的导向、预测评估的证据，以此使得整体的探究活动变得更加有趣，也更能够切合学生的实际需求。这一课程具有极强的实践性，老师在设计活动时要做到前后呼应，层层深入，从学生的兴趣点出发，让学生能够立足于已有的知识储备和思维逻辑的支撑，加强对电路知识的学习和探究。并且老师可以组织学生展开电路探究的实践活动，搭建合作实践的平台，为学生提供具体的实验工具，让他们真正地参与到电路组装的过程中。很多的电路图虽然看起来简单，但是在实际操作上却有一定的难度，基于此，学生通过深度的实践和探究，在动手、动口、动脑的过程当中，展开具体的实践操作，感受电路的奇妙，能够有效强化动手实践能力。老师在这一过程当中，则可以基于学生在实践探索过程当中的参与度、表现度进行针对性的评价和指导，引导学生自主构建以“核心概念”为中心的知识结构和知识体系。

六、结语

总而言之，在UbD理论的背景之下，初中科学教育工作者具体可以从“基于课标的学习目标确立，促进科学本质理解”“指导知识的理解方式，明确评估证据”“设计学习活动体验，实现探究与迁移”等多方面着手，发展学生的科学思维，提升学生的科学学科素养。