基于UbD模式视域下的初中科学单元教学设计对策探究

2023-05-30陶林

考试周刊 2023年16期

陶林

摘要：单元教学是教师把握教学进度、落实核心素养的有效途径。初中科学是一门综合性学科，强调概念和原理的统一，通过单元教学可以帮助学生建立对科学的整体认知。基于此，文章以初中科学单元教学为研究方向，积极引入“UbD”模式，为科学教学提供新的思路。首先，从核心问题入手，以单元教学设计原则为切入点，阐述UbD视域下初中科学单元教学设计理论基础；再分析基于UbD的初中科学单元教学设计过程，在全面了解相关信息基础上，结合案例分析法，对基于UbD的初中科学单元教学设计进行实践验证；最后提出教学反思，为后续研究提供参考价值。

关键词：UbD；初中科学；单元教学；设计分析

中图分类号：G632 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2023）16-0001-05

人工智能背景下，知识资源成为社会发展的依托。为适应时代发展需求，教育领域积极寻求新的教育教学目标，在原有“记忆型”人才培养基础上提出“创新型”人才培养目标，倡导以核心素养为导向的教学改革。UbD模式运用逆向教学三个阶段来组织单元教学设计，是一种促进学生深度探究、发展思维的教学模式，在提高学生综合素养、教师教学能力方面发挥着重要作用。因此，初中科学教师应该积极转变教学观念，将UbD模式应用于单元整体教學中，实现学生核心素养的培养。

一、基于UbD的初中科学单元教学设计基础

（一）UbD模式

UbD指的是理解为先模式，旨在理解基础上，实现知识在新环境中的迁移和应用。本质而言，UbD是单元设计框架，为教师提供课程设计的思路和方法，主要包括三个阶段：一是制订单元学习目标，由目标推断学生应该达到的预期结果。内容包括：①如何深度理解知识？②深入理解后的意义是什么？③学生应该思考的关键问题是什么？④学生必备的知识基础和技能是什么？⑤目标达成的标准是什么？二是编制评估方式，确定实现目标的证据，教师需要思考的问题是：①学生哪种表现可以直接或者间接证明已经理解所学内容？②学生评价标准是什么？③评价标准和阶段一的目标是否相契合？三是规划单元学习过程，需要明确的任务有：①为实现阶段一的目标应该开展哪些活动？②为帮助学生理解知识需要制定怎样的学习计划？③如何全方位呈现教学内容？④如何确保活动过程与阶段一和阶段二一致？三个阶段，即“目标—评价—活动”逆向教学设计，需要从整体上保持关联度，目的性鲜明，不仅实现教学评一致性，还全面推进深度学习。教师可以根据实际情况，从解释、释义、应用、洞察、移情、自知等方面选择相应的维度。

（二）单元教学设计原则

1. 整体关联性原则

整体关联性原则主要体现在三个层面：一是教学安排整体性。教师设计教学项目时，需要以单元目标为导向，将项目实施过程每一个环节都放在大单元系统中考量，避免片面性的教学安排。二是学生认知把握的整体性。单元教学是将知识作为整体研究对象，对学生学习能力、认知能力有较高要求，所以教师需要综合评估学生实际学情，从整体上了解学习主体的认知规律和心理特征。同时教师也会考量学生间的差异性，用整体标准作参考，帮助学生取得进步，确保每一名学生都能在项目中找到自己的位置，实现学习价值。三是整体与部分的关联性。项目化学习不仅要重视整体内容，还要强调整体与部分间的紧密联系，将教学过程划分为不同的阶段，确保单元教学在大单元指导之下完成。总之，教师在设计项目时既要从整体角度入手，又要注意阶段间的衔接。

2. 动态发展性原则

单元学习的特点是动态发展性，因为学生的学习情况是不可控的，需要教师不断开发利用课堂生成性资源，改进、完善动态发展过程。一方面，在项目设计阶段留有充足的调整空间，为新想法、新手段的提出奠定基础；另一方面，在项目实施阶段进行总结和反思，总结单元教学中可以深入挖掘的地方，反思需要调节、改进的内容。通过动态发展研究，促使单元学习始终处于完善状态。

3. 以生为本原则

单元教学是以学生为主的教学方法，教师在运用UbD模式时应该转变教学理念，坚持以生为本原则。一方面，以学生为本，立足学生身心发展规律，用简洁、明了的语言描述科学要素关系，积极引导学生思考科学知识背后的内涵和规律；另一方面，以生活为本，科学学习无法与社会实践脱轨，不能忽视学科创造美好生活的特质，教师应该充分融合实际生活，以生活化视角观察、落实教学活动，促使校内小社会与校外大社会发挥联动作用。

二、基于UbD的初中科学单元教学设计过程

（一）确定单元切入点

1. 界定

单元切入点是结合新课标、学生学情、学科知识逻辑等，确立的单元教学开端。受到教材内容、个人风格、学生兴趣点、时政新闻等要素的影响，单元切入点可以是主题、概念、问题或者活动。教师通过创设激发学生学习兴趣的情境，为单元设计提供着力点，帮助学生按照逻辑主线完成既定目标。

2. 依据

单元切入点不是单一的，而是依据不同角度动态进行的。初中科学单元教学需要依据的内容有三个层面：首先，依据课程标准。新课标从内容上将科学课程分为“科学探究”“生命科学”“物质科学”“地球和宇宙”“技术、社会、环境”五个部分，每个部分都以专题、整合的方式呈现知识，为单元学习提供了活动建议。其次，依据科学教材。浙教版初中科学教材以单元主题为核心，重视知识的关联性，有效落实新课标理念。教师选择切入点时可以从探究欲望、科学本质、跨学科融合、STEAM项目化学习入手，反映科学进步。最后，依据学科知识结构。科学知识呈现顺序是“存在的自然—演化的自然—人与自然”，重点关注体验探究的过程，教师切入时需要讲究知识、逻辑和方法。

（二）阶段一：明确学习结果

教师根据核心问题挖掘核心内容，对目标层次进行划分，总结对应的界定行为，促进学生在多个维度拓展思维、发展智力水平。如表1所示。

（三）阶段二：确定评估方法

形成性评价是一种过程性评价，有助于捕捉学生的动态学习情况；表现型评价是对课程质量进行整体判断和研究，有助于判断预设目标的达成度。初中科学课程评價需要将二者结合起来，关注学生的学习过程，通过分析和判断为评价结果增加资料证据，同时对评价结果进行反思，为后续开展科学活动提供参考价值。如表2、表3所示。

（四）阶段三：规划学习过程

UbD模式为帮助学生加深对知识的理解，将学习过程分为A（知能掌握）、M（意义建构）、T（迁移应用），教师设计教学活动时应该确保活动内容与类型相一致，从而选择恰当的教学方式。如表4所示。

三、基于UbD的初中科学单元教学设计案例

文章以浙教版七上《物质的特性》单元为例，对基于UbD的初中科学单元教学设计进行实践分析。

（一）《物质的特性》单元内容结构

《物质的特性》单元，概念知识多，第一部分是分子运动、质量、密度、比热等抽象的物理概念。第二部分是“物态变化”从宏观的角度解释，熔化、升华、汽化、凝华等现象，也可以利用微观分子运动的知识解释物态现象，加深学生对科学本质的理解。本章涉及的现象都是与学生生活息息相关的物理现象，与人类生产实践有紧密联系。综上，教师将单元学习结构定位为“大问题——物质由什么构成，与生活的联系”“科学能力——实验探究、模型建构”“核心概念——物态变化、质量、分子运动、比热”。

（二）《物质的特性》单元学习结果

新课标对《物质的特性》提出的学习要求是：学生能够区分物质的物理变化、化学变化；了解物质的导热性、颜色、状态、熔点等特征，知道物质会因为不同性质而产生不同的现象；理解物质与外界条件的关系，会受到温度、气压等影响；了解物体有质量，理解密度的意义；可以准确说出物质三态变化及其对应的生活现象；理解分子结构。在此基础上，教师明确《物质的特性》单元预期学习结果。

1. 迁移应用

学生可以从大自然和生活中列举分子运动的证据，并且用相关知识解释生活现象；学生可以自主制订实验方案，运用天平测量物体质量和密度；学生学会应用密度公式，鉴别实心球和空心球；学生通过实验研究知道如何鉴别同等体积的铁和银；学生可以用比热概念解释自然现象；学生可以区分物理变化与化学变化，解释物质三态变化。

2. 意义建构

学生理解分子是物质的微粒之一；理解物质三态变化的本质是分子运动；理解物态变化会伴随热量变化；理解误差和错误的区别，误差不可避免，但是错误可以；理解物质在生活中的作用，可以让生活变得便利；理解物质变化分为物理变化和化学变化。

3. 知能掌握

学生了解分子运动的规律和特点；了解物质有质量；了解比热概念、特点、影响因素；了解熔化、凝固、晶体、非晶体的概念以及凝固和熔化的条件；了解升华、凝华的概念和变化；了解物质的物理性质和化学性质。

（三）《物质的特性》单元评估方法

按照阶段二设计流程，《物质的特性》单元评估方法分为形成性单元测试和表现型评价两种，两种方法相互补充，为教师提供真实有效的反馈结果。单元形成性测试中，教师为知能掌握目标设计选择题、填空题；针对意义构建和迁移应用设计了综合题和实验探究题，以此考查学生学习结果。表现型评价中，教师主要以实验过程为主，设计“天平使用表现型评价量表”，如表5所示。

（四）《物质的特性》单元学习过程片段展示

1. 以情境为切入点激发学生学习热情——以《物质的构成》为例

教师利用交互式电子白板播放“分子”视频，引导学生观察水和酒精溶液混合的现象，感受分子运动过程。随后，教师鼓励学生上台进行“盲盒猜猜看”游戏，学生将鼻子贴到盒子开口处，认真辨别味道的源头，通过香水、豆腐、芝麻糖等物质积累学生闻气味的学习体验，进一步了解扩散现象和分子力概念。最后，教师鼓励学生在练习册上画出分子世界的模型，并尝试用分子运动知识解释桂花飘香与水结冰现象。该活动主要针对A、M知识的掌握，为后续探究活动奠定基础。

2. 以小组活动为载体展开探究学习——以《质量的测量》为例

小组合作是探究学习的一种方式，学生在观点冲突、方法冲突过程中迸发新的知识增长点，有助于发展思维、开发智力水平。为此，教师利用小组合作的形式对物质的质量进行探索。首先，教师将学生分成5人单位小组，根据“1+2+1+1”模式，一人负责组织协调，收集质量测量工具的资料，查阅质量单位的发展过程；二人负责整理实验器材，了解天平结构信息，设计测量固体和液体的实验步骤；一人负责实施实验方案，观察实验现象，记录实验数据，形成实验报告；一人负责记录问题，用语言描述实验过程，为接下来的交流与展示做好准备工作。其次，小组成员在教师指导下完成科学探究任务：A组调整天平刻度，确保天平横梁平衡，将铁块放在左托盘，右托盘适当加减砝码，将读数记录在表格中；B组用天平测量空烧杯的质量m1，将水倒入烧杯中，测量总质量m2，随后计算m2-m1填写水的质量。需要注意的是，教师进行巡视，指导学生如何规避潜在风险，把握并调整探究进度，为学生提供针对性帮助。最后，教师收集学生的实验报告，利用交互式电子白板将报告内容投影到大屏幕上，鼓励小组成员上台讲解自己的实验过程，教师及时记录学生提出的观点，引导学生思考实验结果准确或者偏差的原因，指导学生全方位分析，理解误差和错误的区别，形成缜密的思维习惯。

3. 以信息技术为媒介组织拓展活动——以单元拓展课为例

学完整个单元的内容后，如何把碎片化的知识进行整合，让学生能够运用所学知识对生活生产中的一些现象进行科学的解释。通过设计指向性明确，学生乐于接受的形式对学生进行评估和评价。教师设计组织单元拓展活动，采取小组合作的形式进行拓展，小组内部相互配合，小组间良性竞争。拓展活动主题是，根据视频中展示的现象，说明背后蕴含的科学知识，用通俗易懂、清晰流畅的语言解释出来。电子白板上随机播放自然现象，小组喊停抽取自己的选题。A组抽到的是“沙滩、海上、内陆、沿海等温度不同的现象”，组员设计探究过程，利用比热知识解释现象；B组抽到的是“海波和松香熔化的现象”，运用熔化知识解释现象发生的过程；C组抽到的是“大自然中的雨、雾”，利用分子运动知识解释现象。针对学生的回答，教师给予充分肯定，并提出对应的要求，要求A组进一步分析水做冷冻剂是原因，从生活中选择比热的例子，制作简报；要求B组绘制熔化曲线，收集生活中的晶体与非晶体物质，解释“下雪不冷，化雪冷”现象；要求C组制作物质形态转化图，收集更多生活实例。

四、基于UbD的初中科学单元教学设计反思

案例设计的核心思想是运用“UbD模式”进行单元教学实践研究，为初中科学教学提供参考价值。通过案例反思可知：①单元教学是将碎片化知识进行整合的过程，UbD模式依据的是逆向教学设计，二者的结合应该以学生为主体，围绕学生学习目标完善教学过程。②良好的开端是成功的一半，学生只有对科学知识产生兴趣，才能调动学习积极性，所以单元角度应该多样化切入。本案例采取游戏、视频等手段为学生创设活动情境，极大地激发了学生探究热情，迅速进入科学的世界，同时明确分子运动的核心概念。③阶段一的设计体现了层次性，教师先梳理新课标对《物质的特性》的要求，再依据要求详细划分预期目标，从A—M—T三个角度帮助学生明确学习方向，帮助教师把握教学进度。④阶段二中，形成性评价是对阶段一的考查，根据目标要求设计相符合的题型，引导学生在做题中检验知识，弥补知识漏洞，拓展学习能力；表现型评价是针对课堂活动中学生的实际参与情况、参与质量进行评估，本案例中，学生参与度最高的活动是使用天平测量物质质量，所以针对该部分活动展开详细的评价研究。后续教学时，教师也可以从学生兴趣点、喜爱度、评价活动、作品展示等角度进行表现型分析。⑤阶段三中，教师为实现预期目标，精心设计了三个活动内容，活动之间整体关联，层层递进，既满足理论—实践—拓展的学习思维，又符合UbD模式单元设计需要。活动中，教师选择生活化素材，结合小组合作、信息技术等教学方法，将知能掌握、建构意义、迁移应用融合一起，发挥联动作用，实现单元教学目标。未来教学中，教师需要把握单元知识内涵，在内容合理取舍，在形式上多样发展，在活动中重视意义的构建，帮助学生搭起理解的支架。

五、结语

综上所述，UbD模式在初中科学单元整体教学中的运用有利于突破传统教学手段的局限，变静态教学为动态教学，重视学生在教学中的主体地位。它直接提高了学生的课堂参与率，成为培养核心素养的有效方式。为此，教师应该提升自己的学习能力，加强UbD模式与单元教学的结合，积极转变教育教学模式，构建初中科学单元教学设计框架，让单元学习真正为教育服务，为教学效率和效益服务，进而培养学生核心素养，推动学生全面、健康、个性化成长和发展。

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