指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計

洪清娟 張賢金

摘要： 指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計應該如何操作和把握，以高中化學必修第二冊“化學反應與能量變化”的教學為例進行實踐探索。厘清高中化學必修與選擇性必修模塊“化學反應與能量變化”課程標準內容要求的差異，比較現行高中化學三種版本必修教材“化學反應與能量變化”編排的異同。基于教師的學科理解，根據逆向教學設計范式，提煉“教、學、評”一體化的逆向教學設計框架的三個維度，為指向學科核心素養培育的“教、學、評”一體化教學提供參考。

關鍵詞： “教、學、評”一體化; 學科理解; 逆向教學設計; 化學反應與能量變化

文章編號： 10056629（2022）06003406

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

《普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）》（簡稱“課程標準”）提出教師應積極探索“教、學、評”活動有機結合的有效途徑、方式和策略[1]。這對習慣了重視“教什么”“怎么教”，而鮮少關注“學得如何”“如何學得更有效”的中學教師而言，在理念和實踐上都面臨很多挑戰。如何才能更好地實施“教、學、評”一體化？為此，教師進行教學設計時首先要思考學習所要達到的目的是什么，提供什么樣的活動和評估可以使學生更容易達到預期結果，這樣才有可能產生適合的教學行為。此即“以終為始”的逆向設計[2]。指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計應該如何操作和把握，需要進一步研究。本文以高中化學必修第二冊“化學反應與能量變化”的教學為例進行相關實踐探索。

1 逆向教學設計和“教、學、評”一體化

逆向教學設計是由教師先確定預期學習結果（目標），再確定合適的評估證據，最后設計教學和學習體驗的一種教學設計范式[3]。課程標準倡導實施“教、學、評”一體化，評價不僅是為了診斷，更要促進教學質量的提升和實現學生的深度學習，最后達成學生學科核心素養的全面發展。因此教師要強化教學的過程性評價以及健全綜合評價，注意評價的多元化和全面性，把評價融入教和學的全過程。素養為本的“教、學、評”一體化教學，是圍繞學生展開的，“教”和“評”的主體雖然是教師，但“教”是引導學生實施學習活動，“評”則是根據對學生的評價來反思與促進教師的“教”，二者的根本目的都是為以學生為主體的“學”服務的。因此逆向教學設計與“教、學、評”一體化的理念非常契合，逆向設計使預期結果、關鍵表現以及教與學體驗之間產生更大的一致性[4]。從學習預期結果出發，確定評價任務與依據，再進行教學內容、學習情境、策略的選取與組織和學習任務活動的設計。這些都需要教師增進學科理解，準確把握課程標準與教材內容預期學習結果的要求。

2 指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計準備

基于逆向教學設計，落實“教、學、評”一體化的關鍵是對課程標準的準確理解與教材的深入研讀。為加深對課程標準的理解，更好地把握課程標準的要求，整合了三套現行高中化學教材，對不同版本教材進行比較，分析不同版本教材對情境的選擇、核心活動設計、化學觀念方法的呈現方式等，博采眾長以優化單元教學設計[5]，這樣更有利于對學生預期學習結果和學習體驗活動設計的精準把握。根據課程標準相關內容的要求[6]（見表1），對三種版本教材必修第二冊“化學反應與能量變化”的相關內容進行橫向比較（見表2），以期發現教材編寫的特點以便更好地理解編寫意圖。

從表2中相關教材內容的比較可知，魯科版的實驗內容開放度較大，探究味更濃。人教版和蘇教版的實驗內容基本一致，均提供八水合氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體混合的實驗來呈現吸熱反應。為減少實驗產生氨氣帶來的污染和消除學生對“分解反應是吸熱反應”的迷思概念，基于讓實驗從定性走向定量、從經驗走向理性的理念，筆者進行了一些實驗改進，增加了運用溫度傳感器測量H2O2溶液分解過程中能量變化的演示實驗。同時參考了魯科版的實驗，提供檸檬酸、稀鹽酸、碳酸氫鈉、鐵粉、鋅粉等藥品，選擇讓學生進行多樣化實驗方案設計并分組實驗，充分感知化學反應的吸、放熱現象;三版教材都從宏微結合角度分析化學反應中的熱量變化產生的原因，但蘇教版呈現順序與方式卻不同于其他兩個版本。蘇教版通過圖示從宏觀反應物與生成物的總能量相對高低出發，逐漸深入到微觀角度，即從化學鍵的斷裂與形成解釋化學反應中能量變化的本質原因。人教版和魯科版卻剛好相反，是從微觀到宏觀來呈現化學反應中能量變化的原因，其中人教版只用文字未用圖示來闡述能量變化的微觀原因。筆者認為從宏觀到微觀并結合直觀的圖示進行分析解釋更符合學生的認知規律，所以教學綜合采用了蘇教版和魯科版的圖示，從宏觀到微觀的順序進行化學反應中的能量變化產生原因的剖析;蘇教版還介紹了熱化學方程式的書寫，而人教版和魯科版則沒有出現對化學反應的熱的符號表征。根據課程標準必修部分不要求學生掌握熱化學方程式的書寫，放到選擇性必修1中再學習。

根據對三版教材的編寫對比，綜合考慮學生的認知邏輯，確定了單元教學課時與教學環節，如圖1所示。

3 指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計框架

在認真研讀課程標準、梳理教材相關內容、精準學科理解的基礎上，進行實踐探索，提煉出指向“教、學、評”一體化的逆向教學設計框架： 確定預期的“教、學、評”一體化的教學目標與關鍵問題;選擇適恰的評價依據，以便精準診斷和調控教學過程;設計包含評價的學習任務及體驗活動，以促進“教、學、評”一體化的目標的達成。

3.1 確定預期的教學目標與關鍵問題

3.1.1 提煉統攝教學單元的“教、學、評”一體化目標

教學、學習、評價三者融為一體，共享著同一教學目標[7]，目標統攝和指引著教、學、評，教與評皆是為了達成學習目標。學習結果是“教、學、評”一體化目標的“靈魂”，它回答了“學什么”“學后能做什么”“學得怎么樣”和“如何知道學得怎么樣”的問題。2A5557D3-3083-457D-90CF-68450D631CFE

本單元的核心內容是認識吸熱反應與放熱反應，了解化學反應體系能量變化的本質。基于課程標準的學業要求、單元內容所隱含的學科核心素養教學要求的水平層次及教材編寫的學科邏輯，再結合學生的認知水平和邏輯，提煉出適切的能統攝單元教學（2個課時）的教學目標： （1）從生產生活實例和相關實驗認識到化學反應中不僅有物質變化還有能量變化。能判斷具體化學反應中能量的主要轉化形式。（2）能選擇合適藥品進行吸熱和放熱反應的實驗方案設計與驗證。（3）能初步從反應物與生成物能量高低不同、化學鍵的斷裂所吸收熱量與鍵的形成所放出熱量不相等來解釋能量變化的原因。通過畫示意圖的方式分析化學反應能量變化的原因，發展宏觀辨識與微觀探析素養。通過繪制能量變化曲線，提升證據推理素養。（4）通過分析熱值的大小，學會從環保與綠色化學以及來源、運輸、保存等成本方面綜合考慮燃料的選擇與利用，發展創新意識、科學態度與社會責任感等素養。

3.1.2 學生需要解決的關鍵問題

學生從生活經驗和初中化學學習中已經知道燃燒會發光放熱、蓄電池能充放電等事實，但主要還是關注化學反應中的物質變化，對于化學反應伴隨能量變化的現象只有簡單了解。為了使學生對化學反應的認識更全面，在“化學反應與能量變化”教學中，學生需要解決以下關鍵問題： （1）化學反應都會伴隨能量變化嗎？常見能量的轉化形式有哪些？（2）提供的藥品哪些可以證明反應是放熱或吸熱，預測的依據是什么？（3）化學反應中能量變化的原因是什么？（4）化學反應的能量變化在生產生活中有什么應用？

3.2 精選適恰的評價依據

“教、學、評”一體化的評價注重表現性學習評價[8]。在教學過程中教師要對學生完成任務的表現進行即時性評價。即時性評價的基本功能是教學功能，即交流、診斷、反饋、引導管理、推進課堂教學進程等，同時，它還具有素養發展功能，即提供給學生的表現機會和激發學生的反思功能。因此教學過程中主要設置的表現性任務和預估可能的表現行為及對應的水平來作為評估證據。“化學反應與能量變化”單元的評估證據有以下五點：

（1） 判斷一個化學變化是吸熱或放熱的實驗方案設計（依據是學生設計方案的多少、優劣和嚴謹程度）、實驗現象的闡述與解釋、方案的交流與分享。

（2） 能否積極回答教師的提問或提出問題，能否與同學分工協作，積極參與到實驗方案的設計、實驗的操作及現象的記錄。

（3） 圖線繪制。標注生成物的能量位置，解釋相應位置的意義并據此判斷化學反應過程是吸熱還是放熱。

（4） 習題的完成。說明答案的依據，同學間互相評價。

（5） 關于化學變化認知的思維導圖繪制。診斷學生知識的結構化水平是否從物質變化進一步提升到物質與能量變化兼具考慮的水平。

3.3 設計包含評價的學習任務及體驗活動

根據預期的學習目標和適恰的評價依據，教師要設計能持續激發學生學習興趣和動力的體驗活動以更好地完成學習任務;創設真實情境和更多即時性評價機會如給出分析問題、完成練習或繪制圖示等;結合微觀探析的活動，促進學生掌握宏微彼此相互印證的思維方式，獲得認知發展，實現深度學習。

3.3.1 創設多樣化的學習情境與任務

任務一： 了解化學反應中的能量變化。

[生產生活情境]展示燃氣灶燃燒、電動車充電、自熱米飯、鎂條的燃燒、古法煅燒石灰石、電解水等的圖片。

[問題]圖片中涉及的化學反應中存在什么樣的能量變化？

[評價依據]通過學生對圖片中涉及的能量變化的判斷，診斷學生是否具備對“化學反應中伴隨能量的變化，化學能可以與熱能、光能、電能相互轉化”等有關能量的初步認知。

設計意圖： 通過創設學生熟悉的生活情境和實驗情境，讓學生體會化學變化中除了有新物質生成外，還伴隨有能量的變化，感受生活中無處不在的利用化學反應所釋放的能量;降低對新知識陌生感和認知坡度，完善認知角度，讓學生知道學習化學不僅關注物質的變化，還要關注能量的變化，激發學生的學習興趣，凸顯化學學科的價值。

任務二： 通過實驗感受化學反應中的能量變化。

[實驗探索情境]提供實驗用品： 鎂條、氫氧化鈉溶液、碳酸氫鈉、稀鹽酸、飽和檸檬酸溶液、蒸餾水;試管、試管夾、100mL小燒杯、膠頭滴管、藥匙、砂紙。學生先進行實驗方案的設計、實驗現象的預測，在討論基礎上分組實施實驗。實驗記錄見表3。

[評價依據]學生設計的實驗方案是否多樣且科學;實驗操作是否規范;實驗過程小組能否合理分工。

設計意圖： 自主進行開放式的實驗方案設計，讓學生有了實驗的真正參與感，增進對實驗目的的理解;分組實驗還能充分體驗化學反應中存在放熱與吸熱的現象，感知化學反應不僅有物質變化還伴隨能量變化，且 不同的反應能量變化也不同。這為后續熱化學方程式的學習埋下伏筆。

[實驗探索情境]教師采用圖2裝置演示實驗： 5g NH4Cl固體與10g Ba（OH）2·8H2O反應;10mL 25%的H2O2溶液（加入MnO2做催化劑）的分解反應。實時得到溫度與時間變化曲線，見圖3。

設計意圖： 上述兩個實驗幫助學生認識當吸、放熱不明顯或需要連續測定溫度變化時可使用溫度傳感器，拓寬學生的視野，了解手持技術對學科發展的意義;實驗也為后面的理論分析提供事實證據，讓學生充分感受到化學反應常伴隨能量變化、能量變化通常以熱等形式表現出來、不同的反應能量變化的差異性較大等。

[問題]為什么化學反應中會有能量變化？

任務三和任務四： 宏微結合探尋化學反應中的能量變化的原因。

[繪制圖示]提供只標出反應物能量位置的能量變化示意圖（見圖4），讓學生嘗試畫出生成物的能量位置（可能有圖中a和b兩種情況），并分析解釋處在該位置的反應屬于吸熱還是放熱反應。2A5557D3-3083-457D-90CF-68450D631CFE

[圖示分析]提供H2+Cl22HCl反應的微觀示意圖，教師結合標注每1mol共價鍵斷鍵吸熱、成鍵放熱的能量數值進行適當的講解，從化學變化的微觀本質去加深對化學反應中的能量變化的理解。引導學生思考，并畫出斷鍵與成鍵過程中能量變化曲線示意圖，見圖5。

[評價依據]以學生能否準確繪制吸熱、放熱反應所對應的生成物、反應物能量的相對位置，診斷他們對化學反應吸、放熱現象是取決于微觀的生成物和反應物的總能量相對高低的理解水平;學生能否學會從宏觀證據入手，進行微觀探析和推理，進而理解能量變化的本質，并對化學反應中的能量變化原因進行相關的解釋與判斷。

3.3.2 繪制“對物質變化認識”的思維導圖

[評價依據]通過交流討論，形成“對物質變化認識”的思維導圖，見圖6。診斷出本節課的學習是否豐富了學生對物質變化的認識，學生的認知發展是否達到了相應的學業質量水平。

3.3.3 展示化學反應熱的應用，厚植學科價值教育

任務五： 認識化學反應中的熱的應用與學習價值。

[圖片情境]工業上以硫鐵礦（FeS2）為原料制備硫酸的主要設備與流程[9]，見圖7。回顧熱交換器的作用，體現化學反應中的熱在工業生產上的應用。

[學以致用]閱讀蘇教版必修第二冊第12頁，判斷分別完全燃燒等物質的量和1g H2、 CO、 CH4放出的熱的大小順序。

[課后任務]閱讀蘇教版必修第二冊第1～17頁和調查社區當前生活中燃料使用情況，歸納燃料的選擇依據;預測未來能源技術的發展與突破，想象有可能開發的新能源。小組合作完成一篇小論文，下節課交流。

[評價依據]通過讓學生參與社會性議題的討論，診斷學生是否能綜合考慮燃料的選擇除了考慮熱值要高以外，還要考慮易得、來源廣、易保存和運輸、綠色、價格等因素。

設計意圖： 通過閱讀、調查、資料收集及小組討論，培養學生的社會責任意識，提升他們對化學學科價值的認識，感受學習化學反應中的能量變化的重要意義。

4 教學反思

“教、學、評”一體化的教學設計是從預期學生可能出現的學習結果為教學起點，充分把握學情，預想教學過程可能碰到的問題，反向確定教學目標，選擇匹配的教學順序與方法，確定合適的評價依據，設計學習體驗及任務。評價形式可以多樣化，設置的評價任務最好既有動手、動口還要動腦，如可以通過分組實驗的方案設計來診斷學生思維的寬泛性、實驗操作的準確性與規范性;繪制和解釋能量變化曲線、習題分析講解發展分析推理與整理歸納的能力，力求落實化學課程教學的新理念。

教學實施應緊緊依據“教、學、評”一體化的目標，創設真實的有意義的學習情境，依托學習情境生成不同層次、引發高階思維的學習任務，通過設置核心問題以及驅動性任務的開展，以發展學生的關鍵能力;在教學過程中實施多元評價，根據監測結果反饋目標的達成情況并及時進行教學調整，才能有效地為“教、學、評”一體化策略的實施提供支撐。

參考文獻：

[1][6]中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（2017年版2020年修訂）[S]. 北京： 人民教育出版社， 2020.

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[4][美]格蘭特·威金斯， 杰伊·麥克泰格，著. 閆寒冰， 宋雪蓮， 賴平譯. 追求理解的教學設計[M]. 上海： 華東師范大學出版社， 2017.

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[9]王祖浩主編. 普通高中教科書·化學必修第一冊[M]. 南京： 江蘇鳳凰教育出版社， 2020： 93.2A5557D3-3083-457D-90CF-68450D631CFE