基于UbD模式視域下的初中科學單元教學設計對策探究

陶林

摘 要：單元教學是教師把握教學進度、落實核心素養(yǎng)的有效途徑。初中科學是一門綜合性學科，強調概念和原理的統一，通過單元教學可以幫助學生建立對科學的整體認知。基于此，文章以初中科學單元教學為研究方向，積極引入“UbD”模式，為科學教學提供新的思路。首先，從核心問題入手，以單元教學設計原則為切入點，闡述UbD視域下初中科學單元教學設計理論基礎；再分析基于UbD的初中科學單元教學設計過程，在全面了解相關信息基礎上，結合案例分析法，對基于UbD的初中科學單元教學設計進行實踐驗證；最后提出教學反思，為后續(xù)研究提供參考價值。

關鍵詞：UbD；初中科學；單元教學；設計分析

中圖分類號：G632? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1673-8918（2023）16-0001-05

人工智能背景下，知識資源成為社會發(fā)展的依托。為適應時代發(fā)展需求，教育領域積極尋求新的教育教學目標，在原有“記憶型”人才培養(yǎng)基礎上提出“創(chuàng)新型”人才培養(yǎng)目標，倡導以核心素養(yǎng)為導向的教學改革。UbD模式運用逆向教學三個階段來組織單元教學設計，是一種促進學生深度探究、發(fā)展思維的教學模式，在提高學生綜合素養(yǎng)、教師教學能力方面發(fā)揮著重要作用。因此，初中科學教師應該積極轉變教學觀念，將UbD模式應用于單元整體教學中，實現學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

一、 基于UbD的初中科學單元教學設計基礎

（一）UbD模式

UbD指的是理解為先模式，旨在理解基礎上，實現知識在新環(huán)境中的遷移和應用。本質而言，UbD是單元設計框架，為教師提供課程設計的思路和方法，主要包括三個階段：一是制訂單元學習目標，由目標推斷學生應該達到的預期結果。內容包括：①如何深度理解知識？②深入理解后的意義是什么？③學生應該思考的關鍵問題是什么？④學生必備的知識基礎和技能是什么？⑤目標達成的標準是什么？二是編制評估方式，確定實現目標的證據，教師需要思考的問題是：①學生哪種表現可以直接或者間接證明已經理解所學內容？②學生評價標準是什么？③評價標準和階段一的目標是否相契合？三是規(guī)劃單元學習過程，需要明確的任務有：①為實現階段一的目標應該開展哪些活動？②為幫助學生理解知識需要制定怎樣的學習計劃？③如何全方位呈現教學內容？④如何確保活動過程與階段一和階段二一致？三個階段，即“目標—評價—活動”逆向教學設計，需要從整體上保持關聯度，目的性鮮明，不僅實現教學評一致性，還全面推進深度學習。教師可以根據實際情況，從解釋、釋義、應用、洞察、移情、自知等方面選擇相應的維度。

（二）單元教學設計原則

1. 整體關聯性原則

整體關聯性原則主要體現在三個層面：一是教學安排整體性。教師設計教學項目時，需要以單元目標為導向，將項目實施過程每一個環(huán)節(jié)都放在大單元系統中考量，避免片面性的教學安排。二是學生認知把握的整體性。單元教學是將知識作為整體研究對象，對學生學習能力、認知能力有較高要求，所以教師需要綜合評估學生實際學情，從整體上了解學習主體的認知規(guī)律和心理特征。同時教師也會考量學生間的差異性，用整體標準作參考，幫助學生取得進步，確保每一名學生都能在項目中找到自己的位置，實現學習價值。三是整體與部分的關聯性。項目化學習不僅要重視整體內容，還要強調整體與部分間的緊密聯系，將教學過程劃分為不同的階段，確保單元教學在大單元指導之下完成。總之，教師在設計項目時既要從整體角度入手，又要注意階段間的銜接。

2. 動態(tài)發(fā)展性原則

單元學習的特點是動態(tài)發(fā)展性，因為學生的學習情況是不可控的，需要教師不斷開發(fā)利用課堂生成性資源，改進、完善動態(tài)發(fā)展過程。一方面，在項目設計階段留有充足的調整空間，為新想法、新手段的提出奠定基礎；另一方面，在項目實施階段進行總結和反思，總結單元教學中可以深入挖掘的地方，反思需要調節(jié)、改進的內容。通過動態(tài)發(fā)展研究，促使單元學習始終處于完善狀態(tài)。

3. 以生為本原則

單元教學是以學生為主的教學方法，教師在運用UbD模式時應該轉變教學理念，堅持以生為本原則。一方面，以學生為本，立足學生身心發(fā)展規(guī)律，用簡潔、明了的語言描述科學要素關系，積極引導學生思考科學知識背后的內涵和規(guī)律；另一方面，以生活為本，科學學習無法與社會實踐脫軌，不能忽視學科創(chuàng)造美好生活的特質，教師應該充分融合實際生活，以生活化視角觀察、落實教學活動，促使校內小社會與校外大社會發(fā)揮聯動作用。

二、 基于UbD的初中科學單元教學設計過程

（一）確定單元切入點

1. 界定

單元切入點是結合新課標、學生學情、學科知識邏輯等，確立的單元教學開端。受到教材內容、個人風格、學生興趣點、時政新聞等要素的影響，單元切入點可以是主題、概念、問題或者活動。教師通過創(chuàng)設激發(fā)學生學習興趣的情境，為單元設計提供著力點，幫助學生按照邏輯主線完成既定目標。

2. 依據

單元切入點不是單一的，而是依據不同角度動態(tài)進行的。初中科學單元教學需要依據的內容有三個層面：首先，依據課程標準。新課標從內容上將科學課程分為“科學探究”“生命科學”“物質科學”“地球和宇宙”“技術、社會、環(huán)境”五個部分，每個部分都以專題、整合的方式呈現知識，為單元學習提供了活動建議。其次，依據科學教材。浙教版初中科學教材以單元主題為核心，重視知識的關聯性，有效落實新課標理念。教師選擇切入點時可以從探究欲望、科學本質、跨學科融合、STEAM項目化學習入手，反映科學進步。最后，依據學科知識結構。科學知識呈現順序是“存在的自然—演化的自然—人與自然”，重點關注體驗探究的過程，教師切入時需要講究知識、邏輯和方法。

（二）階段一：明確學習結果

教師根據核心問題挖掘核心內容，對目標層次進行劃分，總結對應的界定行為，促進學生在多個維度拓展思維、發(fā)展智力水平。如表1所示。

（三）階段二：確定評估方法

形成性評價是一種過程性評價，有助于捕捉學生的動態(tài)學習情況；表現型評價是對課程質量進行整體判斷和研究，有助于判斷預設目標的達成度。初中科學課程評價需要將二者結合起來，關注學生的學習過程，通過分析和判斷為評價結果增加資料證據，同時對評價結果進行反思，為后續(xù)開展科學活動提供參考價值。如表2、表3所示。

（四）階段三：規(guī)劃學習過程

UbD模式為幫助學生加深對知識的理解，將學習過程分為A（知能掌握）、M（意義建構）、T（遷移應用），教師設計教學活動時應該確保活動內容與類型相一致，從而選擇恰當的教學方式。如表4所示。

三、 基于UbD的初中科學單元教學設計案例

文章以浙教版七上《物質的特性》單元為例，對基于UbD的初中科學單元教學設計進行實踐分析。

（一）《物質的特性》單元內容結構

《物質的特性》單元，概念知識多，第一部分是分子運動、質量、密度、比熱等抽象的物理概念。第二部分是“物態(tài)變化”從宏觀的角度解釋，熔化、升華、汽化、凝華等現象，也可以利用微觀分子運動的知識解釋物態(tài)現象，加深學生對科學本質的理解。本章涉及的現象都是與學生生活息息相關的物理現象，與人類生產實踐有緊密聯系。綜上，教師將單元學習結構定位為“大問題——物質由什么構成，與生活的聯系”“科學能力——實驗探究、模型建構”“核心概念——物態(tài)變化、質量、分子運動、比熱”。

（二）《物質的特性》單元學習結果

新課標對《物質的特性》提出的學習要求是：學生能夠區(qū)分物質的物理變化、化學變化；了解物質的導熱性、顏色、狀態(tài)、熔點等特征，知道物質會因為不同性質而產生不同的現象；理解物質與外界條件的關系，會受到溫度、氣壓等影響；了解物體有質量，理解密度的意義；可以準確說出物質三態(tài)變化及其對應的生活現象；理解分子結構。在此基礎上，教師明確《物質的特性》單元預期學習結果。

1. 遷移應用

學生可以從大自然和生活中列舉分子運動的證據，并且用相關知識解釋生活現象；學生可以自主制訂實驗方案，運用天平測量物體質量和密度；學生學會應用密度公式，鑒別實心球和空心球；學生通過實驗研究知道如何鑒別同等體積的鐵和銀；學生可以用比熱概念解釋自然現象；學生可以區(qū)分物理變化與化學變化，解釋物質三態(tài)變化。

2. 意義建構

學生理解分子是物質的微粒之一；理解物質三態(tài)變化的本質是分子運動；理解物態(tài)變化會伴隨熱量變化；理解誤差和錯誤的區(qū)別，誤差不可避免，但是錯誤可以；理解物質在生活中的作用，可以讓生活變得便利；理解物質變化分為物理變化和化學變化。

3. 知能掌握

學生了解分子運動的規(guī)律和特點；了解物質有質量；了解比熱概念、特點、影響因素；了解熔化、凝固、晶體、非晶體的概念以及凝固和熔化的條件；了解升華、凝華的概念和變化；了解物質的物理性質和化學性質。

（三）《物質的特性》單元評估方法

按照階段二設計流程，《物質的特性》單元評估方法分為形成性單元測試和表現型評價兩種，兩種方法相互補充，為教師提供真實有效的反饋結果。單元形成性測試中，教師為知能掌握目標設計選擇題、填空題；針對意義構建和遷移應用設計了綜合題和實驗探究題，以此考查學生學習結果。表現型評價中，教師主要以實驗過程為主，設計“天平使用表現型評價量表”，如表5所示。

（四）《物質的特性》單元學習過程片段展示

1. 以情境為切入點激發(fā)學生學習熱情——以《物質的構成》為例

教師利用交互式電子白板播放“分子”視頻，引導學生觀察水和酒精溶液混合的現象，感受分子運動過程。隨后，教師鼓勵學生上臺進行“盲盒猜猜看”游戲，學生將鼻子貼到盒子開口處，認真辨別味道的源頭，通過香水、豆腐、芝麻糖等物質積累學生聞氣味的學習體驗，進一步了解擴散現象和分子力概念。最后，教師鼓勵學生在練習冊上畫出分子世界的模型，并嘗試用分子運動知識解釋桂花飄香與水結冰現象。該活動主要針對A、M知識的掌握，為后續(xù)探究活動奠定基礎。

2. 以小組活動為載體展開探究學習——以《質量的測量》為例

小組合作是探究學習的一種方式，學生在觀點沖突、方法沖突過程中迸發(fā)新的知識增長點，有助于發(fā)展思維、開發(fā)智力水平。為此，教師利用小組合作的形式對物質的質量進行探索。首先，教師將學生分成5人單位小組，根據“1+2+1+1”模式，一人負責組織協調，收集質量測量工具的資料，查閱質量單位的發(fā)展過程；二人負責整理實驗器材，了解天平結構信息，設計測量固體和液體的實驗步驟；一人負責實施實驗方案，觀察實驗現象，記錄實驗數據，形成實驗報告；一人負責記錄問題，用語言描述實驗過程，為接下來的交流與展示做好準備工作。其次，小組成員在教師指導下完成科學探究任務：A組調整天平刻度，確保天平橫梁平衡，將鐵塊放在左托盤，右托盤適當加減砝碼，將讀數記錄在表格中；B組用天平測量空燒杯的質量m1，將水倒入燒杯中，測量總質量m2，隨后計算m2-m1填寫水的質量。需要注意的是，教師進行巡視，指導學生如何規(guī)避潛在風險，把握并調整探究進度，為學生提供針對性幫助。最后，教師收集學生的實驗報告，利用交互式電子白板將報告內容投影到大屏幕上，鼓勵小組成員上臺講解自己的實驗過程，教師及時記錄學生提出的觀點，引導學生思考實驗結果準確或者偏差的原因，指導學生全方位分析，理解誤差和錯誤的區(qū)別，形成縝密的思維習慣。

3. 以信息技術為媒介組織拓展活動——以單元拓展課為例

學完整個單元的內容后，如何把碎片化的知識進行整合，讓學生能夠運用所學知識對生活生產中的一些現象進行科學的解釋。通過設計指向性明確，學生樂于接受的形式對學生進行評估和評價。教師設計組織單元拓展活動，采取小組合作的形式進行拓展，小組內部相互配合，小組間良性競爭。拓展活動主題是，根據視頻中展示的現象，說明背后蘊含的科學知識，用通俗易懂、清晰流暢的語言解釋出來。電子白板上隨機播放自然現象，小組喊停抽取自己的選題。A組抽到的是“沙灘、海上、內陸、沿海等溫度不同的現象”，組員設計探究過程，利用比熱知識解釋現象；B組抽到的是“海波和松香熔化的現象”，運用熔化知識解釋現象發(fā)生的過程；C組抽到的是“大自然中的雨、霧”，利用分子運動知識解釋現象。針對學生的回答，教師給予充分肯定，并提出對應的要求，要求A組進一步分析水做冷凍劑是原因，從生活中選擇比熱的例子，制作簡報；要求B組繪制熔化曲線，收集生活中的晶體與非晶體物質，解釋“下雪不冷，化雪冷”現象；要求C組制作物質形態(tài)轉化圖，收集更多生活實例。

四、 基于UbD的初中科學單元教學設計反思

案例設計的核心思想是運用“UbD模式”進行單元教學實踐研究，為初中科學教學提供參考價值。通過案例反思可知：①單元教學是將碎片化知識進行整合的過程，UbD模式依據的是逆向教學設計，二者的結合應該以學生為主體，圍繞學生學習目標完善教學過程。②良好的開端是成功的一半，學生只有對科學知識產生興趣，才能調動學習積極性，所以單元角度應該多樣化切入。本案例采取游戲、視頻等手段為學生創(chuàng)設活動情境，極大地激發(fā)了學生探究熱情，迅速進入科學的世界，同時明確分子運動的核心概念。③階段一的設計體現了層次性，教師先梳理新課標對《物質的特性》的要求，再依據要求詳細劃分預期目標，從A—M—T三個角度幫助學生明確學習方向，幫助教師把握教學進度。④階段二中，形成性評價是對階段一的考查，根據目標要求設計相符合的題型，引導學生在做題中檢驗知識，彌補知識漏洞，拓展學習能力；表現型評價是針對課堂活動中學生的實際參與情況、參與質量進行評估，本案例中，學生參與度最高的活動是使用天平測量物質質量，所以針對該部分活動展開詳細的評價研究。后續(xù)教學時，教師也可以從學生興趣點、喜愛度、評價活動、作品展示等角度進行表現型分析。⑤階段三中，教師為實現預期目標，精心設計了三個活動內容，活動之間整體關聯，層層遞進，既滿足理論—實踐—拓展的學習思維，又符合UbD模式單元設計需要。活動中，教師選擇生活化素材，結合小組合作、信息技術等教學方法，將知能掌握、建構意義、遷移應用融合一起，發(fā)揮聯動作用，實現單元教學目標。未來教學中，教師需要把握單元知識內涵，在內容合理取舍，在形式上多樣發(fā)展，在活動中重視意義的構建，幫助學生搭起理解的支架。

五、 結語

綜上所述，UbD模式在初中科學單元整體教學中的運用有利于突破傳統教學手段的局限，變靜態(tài)教學為動態(tài)教學，重視學生在教學中的主體地位。它直接提高了學生的課堂參與率，成為培養(yǎng)核心素養(yǎng)的有效方式。為此，教師應該提升自己的學習能力，加強UbD模式與單元教學的結合，積極轉變教育教學模式，構建初中科學單元教學設計框架，讓單元學習真正為教育服務，為教學效率和效益服務，進而培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)，推動學生全面、健康、個性化成長和發(fā)展。

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