逆向教学设计理论支撑下的线上线下混合式学习

李艳芝

摘要：为了促进课堂教学的线上线下融合，优势互补，构建更适合学生的新模式，教师以“蛋白质是生命活动的主要承担者”为例，依据逆向教学设计理论（UbD）分三阶段设计线上线下混合式学习活动，即“明确预期学习结果—确定恰当评估方法—规划相关学习活动”。测评结果表明，学生习得模型与建模、归纳与概括、分析与综合等科学思维能力，提升了对蛋白质与生命活动关系的认识，实现了预期目标。

关键词：逆向教学设计；线上线下混合式学习；高中生物学；蛋白质

线上教学可以突破传统课堂教学的时空局限性，有利于学生灵活自主学习。然而，线上教学也存在弊端，如教师无法及时有效地与学生互动并对学生进行监督和管理，难以开展真实实验和实践等。如何在传统课堂中融入在线教学的优势，探索线上线下混合式教学，使之优势互补，构建更加高效的学习模式，是值得教师探讨的问题。笔者依据逆向教学设计理论，以人教版《普通高中教科书 生物学 必修1 分子与细胞》第2章“组成细胞的分子”中的“蛋白质是生命活动的主要承担者”（2课时）为例，探索如何融合线上与线下教学的优势，设计和开展混合式教学活动，提升学生的科学思维能力。

逆向教学设计理论（UbD）是由美国课程专家格兰特·威金斯与杰伊·麦克泰共同提出的一种理解为先的教学设计模式。该教学理论以明确的学习目标为起点，以促进学生有意义地学习为宗旨，强调教学评价设计优先于课程设计和教学活动展示。笔者在UbD理论体系下，对于“蛋白质是生命活动的主要承担者”这节课的设计和学生参与线上线下混合式学习活动的组织，提出整体思路，即采用从“明确预期学习结果—确定恰当评估方法—规划相关学习活动”的教学模式，以教学的最终目标来驱动教师教学和学生活动的设计和实施。笔者基于UbD理论分三阶段，设计“蛋白质是生命活动的主要承担者”线上线下混合式学习活动，探索线上线下融合教学的具体方法。

一、明确预期学习结果

笔者研读《普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”），根据学业要求和学情，按照课程教学主线（思维逻辑），明确学生参与混合式学习活动的预期结果。

对于本节课程内容，课标给出的内容要求是：阐明蛋白质通常由氨基酸分子组成，它的功能取决于氨基酸序列及其形成的空間结构，细胞的功能主要由蛋白质完成。学业要求是：从结构与功能相适应这一视角，解释蛋白质分子参与组成细胞的结构，是生命活动的主要承担者。线上前测结果（实际学情）：学生知道蛋白质存在于食物中，能承担各种各样的生命活动，但是并不能真正地理解蛋白质是生命活动的主要承担者。本节课教学主线（思维逻辑）是“蛋白质功能—蛋白质形成过程—蛋白质结构多样性的原因—蛋白质功能多样性的原因”。基于以上分析，笔者确定学生活动预期学习结果，具体包括以下四点。

1.学生能够利用网络查阅文献，搜集资料，结合教材内容（生物科学史话）与生活经验，以多种形式（如课本剧、概念图）自主阐述蛋白质功能的多样性（）。

2.学生在模拟实验和构建氨基酸球棍模型等活动中，能够比较不同氨基酸的结构，归纳概括氨基酸的结构通式与特点，阐明氨基酸是蛋白质的基本组成单位，并说出氨基酸构成多肽链或蛋白质分子的过程（）。

3.学生能通过讨论蛋白质结构多样性与功能多样性的关系，举例说明蛋白质结构与功能相适应，认同细胞的功能主要由蛋白质完成（）。

4.学生能通过讨论“手术缝合线”“大头娃娃”等新闻事件及科技前沿的发展，认同蛋白质与人体的营养、健康等关系密切，关注营养与健康，关心科技发展，增强民族自豪感（）。

二、确定恰当评估方法

评估是逆向教学设计的重要阶段，有着积极的意义：一方面可以有效反馈教学效果，另一方面，评估是落实教学目标的具体手段。区别于以往的过程性评价或结果性评价，基于UbD理论的混合式学习活动评估证据是通过学生在真实情境任务中的实际表现来实现的，教师需要应用恰当的评估方法，让学生理解学习内容并学会迁移。

笔者依据第一阶段确定的混合式学生活动的预期结果，在第二阶段确定评估方法，根据UbD理论按6个维度设计用于评估学生的表现型任务，具体思路如下（见表1）。

对于以上6个维度，教师可以根据内容本质或理解需要选择一个或几个方面，不必将所有维度都体现出来。教师通过研读表1内容就可以看出线下线上融合的优势。

笔者在表1的基础上，设计了相关学习活动任务评价量表，例如氨基酸结构模型构建过程性评价量表（见表2）。

笔者依据前期设定的教学目标，分别从教师和学生的视角，开展小组自评、小组互评和教师总评。全班学生被分成6组。学生在线自评时，各组点击评价项目对应评价量规要求为本组评分一次，在线互评时再同样为其余各组各点击评分一次，各组取平均值计分。教师结合小组自评和互评及学生课堂表现进行总评给出最终分值。依据以上评价体系，教师根据学生线下线上学习活动的实际表现，动态灵活地调整课堂教学进度。在教学中，笔者发现部分小组建模出现错误，及时延长分享展示的互动时间，在学生对氨基酸的模型构建理解充分后，再给学生修正模型的时间，让他们最终完成模型的构建。

三、规划相关学习活动

在授课时，笔者从蛋白质功能入手，探索蛋白质结构的多样性，将教学的重点放在“氨基酸的结构特点”“蛋白质形成过程”“蛋白质分子具有结构和功能多样性”上，围绕教学主线（思维逻辑），遵循功能—结构—功能的逻辑线索，根据第一阶段明确的学习结果和第二阶段确定的评估方法，在第三阶段规划相关的学习活动。下面，以“蛋白质是生命活动的主要承担者”（第一课时）为例，具体介绍。

活动一：线上借助互联网查阅资料，线下使用PPT展示汇报

课前，笔者指导学生上网检索科学史上与蛋白质发现有关的获诺贝尔奖的科学家，选取相关成果按时间顺序整理。课堂上，笔者以学生整理的PPT资料作为真实情境引入，请学生展示介绍在蛋白质研究领域各国科学家获得诺贝尔科学奖的情况。

学生展示（介绍）后，发现都是国外学者获奖，没有看到中国科学家的名字，内心有些许失落。笔者借机引出教材中的生物科学史话“世界上第一个人工合成蛋白质的诞生”，让学生通过生物科学史的学习，了解我国科学家在胰岛素方面所取得的成就，以及为此而付出的艰辛努力。看到我国科学家所取得的伟大成就，学生增强了民族自信心和自豪感，并充分体会到科技强国、科技创新的重要性，激发出了不畏艰辛、顽强拼搏的科学精神。活动一也能激发学生学习蛋白质相关知识的兴趣，为学生后续学习酶、抗体、激素等作铺垫。

活动二：线下小组合作排练，线上视频展示课本剧

课前，笔者在线组织学生分组讨论，让他们阅读教材，自主选择角色，确定编剧、道具及录制等事项，并列出相应剧本完成时间、排练时间和视频录制及提交时间。

学生编写的《蛋白质的功能》课本剧片段如下。

旁白：人体细胞有40万亿—60万亿个，组成细胞的有机物中含量最多的就是蛋白质。那么，你知道组成我们身体的蛋白质都在做些什么吗？

学生1：我是结构蛋白，我的作用可不小，是构成细胞和生物体结构的重要物质。

学生2： 我不知道。都有哪些物质啊？

学生1：听我说啊。比如你的肌肉、头发，还有蛛丝和羽毛，主要成分都是蛋白质。

学生2：等等，我的身上怎么会有蛛丝和羽毛呢？

学生1：啊，我忘了说了，是蜘蛛吐的丝和鸟身上的羽毛。

学生2：哎，你是谁啊？

学生3：我是酶啊，也是蛋白质。有了我，细胞内的化学反应才能正常进行。我具有催化作用。

学生2：催化？是化学还是化肥？

学生3：不是，我是催化作用，是可以降低细胞内化学反应的活化能，比如呼吸酶可以使呼吸作用正常进行，胃蛋白酶可以分解蛋白质。

学生2：哎，你又是谁啊？

学生4：我是抗体啊，我有抵御病毒和病菌侵害的功能……

笔者任教6个班级，每个班级学生呈现的课本剧各有特色，既能将初中所学知识融合进来，又能结合自身生活及人体有关部位阐述相关蛋白质的组成和作用。视频录制完成后，学生在网络教学平台上投票评选最佳编剧和最佳演员及最佳展示，线下笔者为学生颁发奖状和奖品。

活动三：线下小组合作构建氨基酸模型，线上小组自评及互评

氨基酸的结构特点及其形成蛋白质的过程是教学重点，后者还是教学难点。

在教学过程中，笔者首先引导学生阅读教材并完成下列练习。

（1）用语言准确表述氨基酸的元素组成，并正确书写。

（2）氨基酸在结构上有什么共同特点？用笔圈出结构中相同的部分。不同氨基酸分子的区别体现在什么地方？

（3）尝试推导氨基酸的结构通式。

笔者让学生在课堂上进行板演与讨论。

为便于学生理解氨基酸分子的结构是立体的，而非平面的，笔者利用球棍模型设计了学生小组合作探究构建氨基酸结构模型的活动。

小组活动流程如下。

（1）课前，小组在线分组，明确组内成员分工——搭建模型、观察记录、汇报展示。

（2）课上，完成氨基酸结构模型的拼接及展示。

（3）两个小组合作完成氨基酸的脱水缩合模型构建。

学生交流展示后，笔者用动画演示两个氨基酸分子脱水缩合的过程，引出肽键、二肽等概念。之后，小组成员手拉手模拟多个氨基酸脱水缩合的过程，引出多肽、肽链及空间结构等概念。最后，笔者在学生思考和讨论的基础上，引导学生归纳蛋白质的结构层次及蛋白质结构，分析种类多样性的形成原因：在细胞内，组成一种蛋白质的氨基酸数目可能成千上万，氨基酸形成肽链时，不同种类氨基酸的排列顺序千变万化，肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构千差万别。因此，蛋白质分子的结构极其多样。这就是细胞中蛋白质种类繁多的原因（如图1）。由此，达成预期目标（）。各组登录网络学习平台，按建模量规进行自评和互评，提交后平台会统计结果。学生在构建模型、演示模型、評价模型过程中，表现出很高的学习热情，践行了“做中学”的理念，对氨基酸结构通式及蛋白质的形成过程理解较深入。

以上活动一到活动三为“蛋白质是生命活动主要承担者”的第一课时内容。第二课时，笔者将为学生讲解蛋白质结构多样性与功能多样性的关系，举例说明蛋白质结构与功能相适应。例如：上网检索血红蛋白及其分子病；线上查阅胰岛素的分子结构及其发现史，线下课堂讨论分析如何均衡膳食，探究熟鸡蛋、熟肉等蛋白质变性后，蛋白质结构与功能的关系。学生能认同细胞的功能主要由蛋白质完成，达成预期目标（）。

最后，学生绘制了完善的知识网络图（如图2），认识到蛋白质所承担的功能与结构相适应，结构改变可能影响功能。学生完成课后习题，进行拓展应用，进一步理解蛋白质分子的多样性、特异性等特点。笔者通过线上测试，评估学生的学习效果。

笔者应用网络学习平台进行在线测评（受测学生共200人），结果如下：有90%的学生能够辨别化合物是否为氨基酸，有95%的学生能正确书写氨基酸的结构通式（见表3）。可见，学生参与建模活动能很好地理解相关概念。

学生参与以上学习活动，提高了模型与建模、归纳与概括、分析与综合等科学思维能力，在搜集分析“大头娃娃”等新闻的活动中，加深了对蛋白质与生命活动关系的认识，更加关注自身健康，注意合理膳食，达成预期目标（）。

四、总结

笔者在设计混合式学习活动的过程中，借鉴UbD理论分3个阶段推进，按照6 个维度评估学生的表现，使线上线下活动的呈现更为具体，实现了优势融合。第一阶段，笔者依据课标，根据学业要求和学情，按照教学主线，明确学生参与混合式学习的预期结果，做到设计活动始终以学生理解为先。第二阶段，笔者设计恰当的评估任务，明确如何实现混合式学习活动的线上线下融合，按照学生理解的6个维度评估学生表现。第三阶段，笔者收集学生活动表现的反馈信息，评估教学目标是否达成。无论是课本剧编写与展示活动，还是氨基酸模型构建活动，学生都积极参与，在线讨论，互动合作。如此教学实现了优势融合。

在开展混合式学习活动的过程中，笔者使用线上线下相融合的量规进行评价，有利于动态反馈教学效果，科学诊断，促进学生发展。第一课时，在氨基酸结构模型构建的学习活动任务评价过程中，教师布置相关活动任务后，在线下要注意观察学生课堂表现，在线上根据小组的自评和互评的反馈情况发现问题，对课堂教学进度及重难点的讲解作出相应的调整。在教学中教师应鼓励学生大胆表述观点，科学评价，促进学生成长和发展。

混合式学习活动的实施过程中，教师充分利用线上线下混合教学的优势，可提高学生课前预习和课后复习的效率。第一课时的学习活动如果均安排在传统课堂进行，至少需要两课时才能完成。笔者实施线上线下混合式教学，大大提高了师生、生生之间交流互动的效率。例如，利用微信群组建小组、借助网络平台查阅资料、在线讨论课本剧的编写等，既调动了学生学习的积极性，又提高了学习效率。每个环节教师都能清晰地了解学生的表现，及时改进教学行为，根据学生的表现随时调整教学策略。

信息化环境下，教学理念与教学方式不断革新。教师开展线上线下混合式教学，构建高效的生物学课堂，有利于学生掌握知识、获得能力。营造良好的课堂氛围是有效提升生物学教学质量的关键。教师需要在未来线下线上混合式教学中不断探索，构建更加高效的生物学课堂，促进学生能力和素养的提升。

注：本文系北京市东城区教育科学“十四五”规划课题“基于UbD的初高中生物大概念教学实践研究”（编号：DCYB2022039）的成果。

参考文献

[1] 格兰特·威金斯，杰伊·麦克泰.理解为先模式[M].盛群力，等译.福州：福建教育出版社，2018.

[2] 顾家山，刘丽，汪丰云，等.蛋白质的研究历程与诺贝尔科学奖[J].大学化学，2013（1）：79-84.

（作者系北京市第六十五中學高级教师）

责任编辑：祝元志