基于UbD理論的化學逆向教學設計
——以“鐵及其化合物”單元教學為例

闕僖倩，李 暢，周小平，郭喬輝

(江西師范大學 化學化工學院，江西 南昌 330022)

1 問題的提出

《普通高中化學課程標準(2017年版)》 (以下簡稱新課標)提出了“素養為本”的教學，強調核心觀念建構，聚焦學科大概念；要求基于知識關聯、認識思路和核心觀念進行結構化教學；提倡樹立“素養為本”的化學學習評價觀，實施“教、學、評”一體化，單元與模塊學習圍繞化學核心概念和觀念的結構化來進行[1]。然而，傳統教學存在兩種誤區：即沒有明確學習目標的“聚焦活動”的教學以及缺乏有效教學設計的“聚焦灌輸”的教學。

針對“聚焦活動”和“聚焦灌輸”的兩種教學誤區，美國教育家格蘭特·威金斯和杰伊·麥克泰格提出“Understanding by Design”(簡稱UbD理論)，即“追求理解的教學設計”[2]。UbD理論強調“以始為終”的逆向教學設計；注重大概念教學，提供概念框架；追求能夠進行遷移的理解，界定理解六側面。基于UbD理論進行的教學設計，評價先行，明確學習目標及實現學習目標的學習體驗，以大概念為導向，進行結構化教學，與新課標的理念不謀而合。

2 UbD理論概述

2.1 逆向教學設計

逆向設計是指“以始為終”，即從學習結果開始的逆向思考[2]。只有當我們明確學生需要達到的特定理解，即學習目標，才能選用合適的教學策略、擇取適宜的教學內容、組織恰當的教學活動，從而有目的的促進學生朝向特定理解發展。然而，在我們的傳統教學中，教師更習慣于從輸入端而非輸出端思考教學，更擅長于從研讀課標、鉆研教材、選擇熟悉教法而非從預期結果設計教學。因此，傳統教學面臨缺乏引導性的智力目標或沒有清晰明了的優先次序來架構學習體驗的問題[2]。

而UbD理論將這種習慣做法進行“翻轉”，進行逆向設計，即從闡明預期結果出發，設計能夠體現特定理解所要求或暗含的表現性行為的課程。逆向設計具有三個階段，即：“確定預期理解”“確定合適的評估證據”“設計學習體驗的教學”。這三個階段層層遞進、環環相扣。UbD理論的教學過程如圖1所示。

圖1 傳統教學與逆向教學設計三階段

2.2 WHERETO要素

如何設計一個有效且參與性強的教學設計，從而引領學生更大程度的參與學習，教師更準確的評估學生。UbD理論提出了教學設計中的WHERETO要素，如表1所示。

表1 WHERETO要素及其含義

3 基于UbD理論下的教學設計——以“鐵及其化合物”單元教學為例

鐵及其化合物屬于元素化合物知識，其主題大概念應為元素觀。在必修階段，發展元素觀需要：“認識元素可以組成不同種類的物質，依據物質的組成、性質能夠對物質分類；認識同類物質具有相似的性質并在一定條件下可以相互轉化；認識元素在不同物質中可以具有不同價態，能夠通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質的相互轉化”[3]。簡言之，即基于價-類二維的元素觀，其內涵包括物質分類、物質的一般性質、電離與離子反應、氧化還原反應等核心概念。價-類二維分析模型的構建有利于推進情境、模型、認識、素養的多元同步發展[4]。鐵及其化合物的學習就是在元素觀大概念引領下的含鐵物質的分類、轉化以及不同價態鐵元素通過氧化還原反應的相互轉化，從而構建分類觀-轉化觀-元素觀的元素化合物分析模型。鐵及其化合物的價-類二維圖如圖2所示。

圖2 鐵及其化合物價-類二維圖

3.1 確定預期理解

UbD理論認為，該階段教師需研讀課標，思考教學目標，以明確：學生應該知道、理解什么，能夠做什么，哪些內容值得理解，什么是期望的持久理解[5]。鐵及其化合物屬于元素化合物知識，內容繁雜，僅僅進行知識的灌輸會使學生獲得的知識呈現為一個個孤立的點，難以連成線、形成面、構成體，因此確定預期理解不只是確定具體的知識點，而是要基于核心概念進行知識輻射，讓學生在掌握化學的認識思路和方法的同時不斷地吸收新知識，對已有圖式進行同化、順應，從而達到新的平衡。鐵及其化合物單元教學的核心目標是學生初步形成研究元素化合物性質的思路和方法[6]，因此鐵及其化合物的預期理解要求學生能夠從物質類別及元素價態的視角展開分析、預測、設計物質間轉化的途徑，建立元素觀、分類觀和轉化觀，如表2所示。

表2 確定預期理解

3.2 確定合適評估任務

在階段1確定預期理解的基礎上，階段2要對評估學生是否達到預期理解提供證據線索支持，評價學生理解了什么、理解到什么程度、需要什么證據、哪些證據能夠說明。UbD理論注重評價的過程性和多樣性，不僅使用傳統測驗檢測學生知能，還增設表現性任務，讓學生置身于真實問題情境，通過學生解決問題的過程以及最終呈現的產品結果對學生進行多維度評估。鐵及其化合物的學習中，需要通過物質類別和元素價態相結合的視角將各板塊知識串聯起來，涉及元素觀、分類觀和轉化觀的建立，要求學生通過實驗探究收集證據，建立認知模型，需要評估學生整合知識、分析推理、預測性質、科學探究的能力。如表3所示。

表3 確定合適評估任務

在確定預期結果和合適評估任務之后，需要進一步思考各項任務中學生應該具有怎樣的行為、需要提供什么樣的證據，從而表明他們能夠達到預期結果，教師又應該如何評估。因此設計評估任務計劃表，如表4所示。

表4 評估任務計劃表

3.3 設計學習體驗和教學

在確定預期結果和評估任務之后，即逆向設計的第3階段，需要進一步考慮為了促進學生高效學習，達到預期目標，學生需要哪些知能，什么樣的活動可以使學生獲得所需知能，怎樣選擇教學內容和教學方法，需要使用哪些材料和教學資源[5]。此時在單元教學面前，大概念的錨點作用就發揮出來了，在鐵及其化合物的教學中以元素觀為大概念，它既是一切知識獲得的基點，又是獲得知識后所形成的一般思路，具體知識的獲得需要有一定的元素觀為導向，而元素觀的形成需要具體知識的累積，這是一個相輔相成的過程。因此，在鐵及其化合物的教學過程中要始終以元素觀為導向，同時具化出分類觀和轉化觀，在整合知識的同時構建模型，在解決問題的時候形成一般思路，在情境教學的過程中融入評價。將鐵及其化合物的主要教學活動提取出來，進行問題、核心概念、評價的三重進階，如圖3所示。

圖3 主要教學過程

同時以大概念為導向的教學，要明確學習內容的優先次序，將教學內容分為大概念和核心任務、需要掌握和完成的重要內容、需要熟悉的知識三個部分，如圖4所示。

圖4 學習優先次序

在明確學習優先次序和主要學習活動進階過程之后，就可以進行細化處理，對教學環節進行具化設計。鐵及其化合物與學生日常生活息息相關，教學內容豐富、教學資源易得、教法選擇多樣，在設計教學活動的過程中要凸顯核心概念、合理構建情境、進階設計問題、評價融入教學，因此融合WHERETO要素、理解六側面和學科素養進行教學設計，深度融合教與評，使課堂成為一個教、學、評相互促進的環形結構。在教學中評價，在評價中反思，在反思中改進，及時、合理利用課程生成，不斷優化教學。如表5所示。

表5 設計學習體驗和教學

4 基于UbD理論的教學設計啟示

1)聚焦核心大概念，建立認知模型

高中化學元素化合物的特點之一就是繁雜，知識點多且碎，學生難以整體記憶、形成知識框架。學科大概念位于學科結構的中心、表征學科本質的意涵、指向學科觀念的形成[7]。聚焦核心大概念，能夠引導學生明確問題本質，建立認知模型，有利于學生自覺收集、歸納證據，不斷完善模型，形成結構化知識，能夠在陌生問題情境中進行遠遷移，從不同視角分析、解決問題。在鐵及其化合物的單元教學設計中，以元素觀為大概念，聚焦物質的分類和轉化，構建分類觀-轉化觀-元素觀的元素化合物分析模型，不僅將鐵及其化合物的單元內容結構化、整體化，同時也為學生分析、預測其它元素化合物的性質提供了一般思路和方法。

2)注重理解多維度，培育高階思維

理解具有不同側面，獲得理解不是簡單的闡述概念，還要能夠從不同視角認識問題，從既定事實中產生自己的見解。化學高階思維是綜合運用化學表征、證據推理、模型建構、質疑批判、評價與反思等思維方法解決化學問題的一種高級認知活動[8]。鐵及其化合物的單元教學設計中設置表現性任務，并從理解六側面分別考察學生，不僅關注學生對鐵及其化合物相關性質的解釋分析，同時要求學生能夠結合物質分類、氧化還原和離子反應三個視角認識問題，能夠應用知識、自主設計，反思問題、敢于質疑。注重理解多維度，有利于培育學生發散思維、換位思維，促進學生深度學習，實現知識可視化，有利于學生高階思維的形成。

3)評價融入教與學，落實“教、學、評”一體化

新課標倡導樹立“素養為本”的化學學習評價觀，注重過程性評價、結果性評價相結合，定量評價、定性評價相協調，評價方式多樣化，評價角度多維化。UbD理論將評價前置，在學習活動之前確定評價任務和評價標準，鐵及其化合物的單元教學過程中設計WHERETO要素，將評價深度融入教學過程；評價任務包括傳統測驗、表現性任務，有機結合量性、質性評價；設置教師評價、學生自評和學生互評，評價方式多元。可見UbD理論的設計理念與新課標所倡導的“素養為本”的教學理念不謀而合，基于UbD理論進行教學設計，有利于落實“教、學、評”一體化，實現化學日常學習評價與化學教與學活動有機融合。