高中物理“教—學(xué)—評”一致性逆向教學(xué)設(shè)計(jì)探索

任虎虎 汪明

“教—學(xué)—評”三個(gè)要素是相互影響、相互支撐和相互耦合的一個(gè)整體，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)對促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性具有特殊的優(yōu)勢。逆向教學(xué)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)以終為始、目標(biāo)導(dǎo)向和評價(jià)先行，即從教學(xué)最終輸出倒推輸入內(nèi)容和方式，并將評價(jià)嵌入教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施的全過程，尋求達(dá)成目標(biāo)的最佳路徑與策略。據(jù)此構(gòu)建了促進(jìn)“教—學(xué)—評”的一致性的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)框架：基于KUDB確定教學(xué)目標(biāo)；設(shè)計(jì)與目標(biāo)切合的評價(jià)證據(jù)；設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)與問題；開發(fā)能動(dòng)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

“教—學(xué)—評”一致性；逆向教學(xué)設(shè)計(jì)；高中物理；深度學(xué)習(xí)

任虎虎，汪明.高中物理“教—學(xué)—評”一致性逆向教學(xué)設(shè)計(jì)探索[J].教學(xué)與管理，2024（13）：55-58.

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確提出“以評價(jià)促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展”，倡導(dǎo)“教—學(xué)—評”的一致性。“教—學(xué)—評”本身是一個(gè)有機(jī)整體，而學(xué)生的學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)就是實(shí)施評價(jià)的重要依據(jù)。教師教的根本目的是促進(jìn)學(xué)生的學(xué)，所以教學(xué)中要充分了解學(xué)情，需要“以學(xué)定教”，但在教學(xué)實(shí)施過程中學(xué)生究竟學(xué)的怎么樣等問題都需要基于評價(jià)來回答，需要“以評促學(xué)”。可見，教學(xué)是觸發(fā)條件、學(xué)習(xí)是核心目的、評價(jià)是落實(shí)路徑[1] 。如何在教學(xué)中避免“教—學(xué)—評”相互割裂、顧此失彼？如何實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評”的充分融合以有效落實(shí)物理學(xué)科核心素養(yǎng)？要解決諸如此類的問題，逆向教學(xué)設(shè)計(jì)是一條行之有效的路徑，循此能將預(yù)期目標(biāo)、評價(jià)任務(wù)和教學(xué)活動(dòng)加以有效整合，實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評”相互融通。

一、促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)思路

逆向設(shè)計(jì)是“以終為始”的設(shè)計(jì)，即從教學(xué)最終輸出倒推輸入內(nèi)容和方式，尋求達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)的最佳進(jìn)階路徑與策略[2] 。逆向設(shè)計(jì)作為一種重要的教學(xué)思維方式和設(shè)計(jì)框架，回答了教學(xué)中三個(gè)基本問題：“我要帶領(lǐng)學(xué)生去哪里（目標(biāo)）？我的學(xué)生現(xiàn)在到哪里了（評價(jià)）？接下來怎么走（活動(dòng)）？”威金斯和麥克泰格將其分為三個(gè)階段：首先從課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生學(xué)情出發(fā)確定合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)，其次設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性任務(wù)作為評估目標(biāo)達(dá)成的證據(jù)，最后開發(fā)促進(jìn)體驗(yàn)、探究、論證、遷移和反思的學(xué)習(xí)活動(dòng)[3] 。

在逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中，評價(jià)目標(biāo)就是教學(xué)目標(biāo)，學(xué)習(xí)活動(dòng)是為實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而服務(wù)的，因而有效避免了活動(dòng)的形式化、盲目化和低效化。另外，將評價(jià)嵌入教學(xué)的全過程，充分發(fā)揮評價(jià)的診斷、促進(jìn)、激勵(lì)和反饋?zhàn)饔?，是真正“以學(xué)生為中心”和“以學(xué)定教”的教學(xué)設(shè)計(jì)模式。促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性的高中物理逆向教學(xué)設(shè)計(jì)框架如圖1所示。

按照喬納森的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)理論，“教—學(xué)—評”三個(gè)過程都會受學(xué)習(xí)境脈（外在）和學(xué)習(xí)者認(rèn)知基礎(chǔ)（內(nèi)在）的影響。上述教學(xué)模式中，首先基于課程標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)生學(xué)情和教材內(nèi)容確定教學(xué)目標(biāo)，主要包括知道什么、理解什么、能做什么和成為什么四個(gè)方面，即KUDB目標(biāo)描述結(jié)構(gòu)[4] 。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評”一致性的關(guān)鍵。在目標(biāo)確定后，要設(shè)計(jì)相應(yīng)的目標(biāo)評價(jià)證據(jù)，即在具體的學(xué)習(xí)任務(wù)中，若學(xué)生理解到什么層次和能做什么，就說明目標(biāo)達(dá)到了。在明確評價(jià)方式、評價(jià)任務(wù)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，可以通過評價(jià)任務(wù)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)使得目標(biāo)可測量，然后開發(fā)具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)來落實(shí)教學(xué)目標(biāo)。在這個(gè)過程中，評價(jià)任務(wù)本身就是學(xué)習(xí)活動(dòng)，可以有效地實(shí)現(xiàn)評價(jià)嵌入學(xué)習(xí)活動(dòng)，并且開發(fā)的學(xué)習(xí)活動(dòng)是為目標(biāo)服務(wù)的，具有很強(qiáng)的靶向性，這就避免了威金斯和麥克泰格所說的“活動(dòng)導(dǎo)向性學(xué)習(xí)”。在學(xué)習(xí)活動(dòng)后，根據(jù)互動(dòng)過程中學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)評估學(xué)習(xí)的實(shí)際效果，分析其與目標(biāo)之間的距離。如果目標(biāo)沒有達(dá)成，需要及時(shí)地調(diào)整、改進(jìn)和優(yōu)化教學(xué)策略[5] ，這個(gè)反饋過程是在課中、課后不斷持續(xù)進(jìn)行的，也就是促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程。

二、促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性的逆向教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施

下面，以人教版高中物理新教材選擇性必修第三冊第一章“實(shí)驗(yàn)：用油膜法估測油酸分子的大小”教學(xué)為例進(jìn)行具體分析。本實(shí)驗(yàn)是高中物理21個(gè)必做實(shí)驗(yàn)之一，蘊(yùn)含著化零為整、類比、理想化模型和轉(zhuǎn)化等物理思想，對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)有重要的作用。

1.確定合理的教學(xué)目標(biāo)

學(xué)習(xí)目標(biāo)的確定要基于課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)生學(xué)情。新課標(biāo)對本實(shí)驗(yàn)的學(xué)業(yè)要求是：（1）知道測量微觀物理量的思想和方法，能通過科學(xué)、合理的操作獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并能在實(shí)驗(yàn)中體現(xiàn)減小誤差的方法；（2）能運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆绞教幚頂?shù)據(jù)并得出正確結(jié)論。學(xué)生通過教材前面一節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)已經(jīng)理解了分子動(dòng)理論的相關(guān)知識，雖然學(xué)生知道分子很小，但究竟在什么數(shù)量級，需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。

埃里克森和蘭寧提出了KUD目標(biāo)描述結(jié)構(gòu)，即知道什么（K）、理解什么（U）與能做什么（D），我國學(xué)者陳倩將其擴(kuò)展為 KUDB目標(biāo)描述結(jié)構(gòu)，即知道什么（K）、理解什么（U）、能做什么（D）與成為什么（B）。本節(jié)課確定的教學(xué)目標(biāo)見表1。

2.設(shè)計(jì)切合目標(biāo)的評價(jià)證據(jù)

評價(jià)的方式對教與學(xué)的過程評估和反饋非常重要，要基于教學(xué)目標(biāo)類型，設(shè)計(jì)切合目標(biāo)的評價(jià)任務(wù)，收集相關(guān)證據(jù)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行“定位”[6] 。新課標(biāo)在“評價(jià)建議”中專門對于評價(jià)方式進(jìn)行了說明，不同的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該對應(yīng)不同的評價(jià)方式。知道層次（K）的目標(biāo)采用傳統(tǒng)的測試方法就可以，對于部分需要深度理解（U）、遷移應(yīng)用（D）和價(jià)值觀念層次的目標(biāo)需要基于表現(xiàn)性任務(wù)來評價(jià)。本節(jié)課對應(yīng)的評價(jià)方式和評價(jià)任務(wù)見表2。

3.設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)與問題

挑戰(zhàn)性任務(wù)是落在學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，承載著教學(xué)目標(biāo)的、較復(fù)雜的問題、實(shí)踐活動(dòng)或項(xiàng)目，它向上承接教學(xué)目標(biāo)與評價(jià)任務(wù)，向下統(tǒng)領(lǐng)著學(xué)習(xí)活動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、評價(jià)和活動(dòng)聯(lián)通的有效抓手。問題是對任務(wù)的細(xì)化和具體化，尤其是一些核心問題，直接指向教學(xué)目標(biāo)，在問題解決的過程中收集學(xué)生的表現(xiàn)證據(jù)，并對核心知識理解和思維發(fā)展情況進(jìn)行評價(jià)，問題解決過程本身就是學(xué)習(xí)過程。由此可見，任務(wù)和問題對促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性都有重要的作用，是逆向教學(xué)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)節(jié)。本節(jié)課的主要任務(wù)和關(guān)鍵問題如圖2所示。

情境1：一個(gè)直徑為10-3 mm 左右的水霧，它的大小與細(xì)菌差不多，用肉眼無法觀察，就是在這樣小的水珠里，水分子的個(gè)數(shù)竟然比地球上人口的總數(shù)還多好幾倍！

提出問題：分子都很小，采用什么方法估測分子的大小呢？

任務(wù)1：借助“曹沖稱象”的故事，明確實(shí)驗(yàn)思想方法。

設(shè)計(jì)意圖：基于“曹沖稱象”的故事，融入中國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，受這個(gè)故事啟發(fā)，明確“化零為整”的思想，將微觀量轉(zhuǎn)化為宏觀量進(jìn)行測量。這些思想方法能將高中物理很多知識整合在一起，形成結(jié)構(gòu)化的意義網(wǎng)絡(luò)。

情境2：在前一節(jié)課的學(xué)習(xí)中，通常將液體和固體分子近似為球狀模型。為了幫助學(xué)生提出實(shí)驗(yàn)方案，給每個(gè)小組提供一個(gè)用量筒裝的若干綠豆。

任務(wù)2：建立物理模型，對學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行科學(xué)論證。

每個(gè)小組根據(jù)所給的綠豆，合作討論，提出一些測量綠豆直徑的實(shí)驗(yàn)方案。

預(yù)期方案1：拿出n個(gè)綠豆來，排成一條直線，測出n個(gè)綠豆的總長度L，再除以n.

預(yù)期方案2：測出這些綠豆的總體積V，然后數(shù)一數(shù)綠豆的總個(gè)數(shù)N，用V除以N得到每一個(gè)綠豆的體積，根據(jù)球體的體積公式得出綠豆的直徑。

預(yù)期方案3：測出這些綠豆的總體積V，除以量筒的底面積，得到綠豆的總高度，然后數(shù)一數(shù)綠豆的層數(shù)m，用總高度除以m.

引導(dǎo)學(xué)生對所得到的3個(gè)方案進(jìn)行科學(xué)論證，分析哪種方案適合用來測量分子的直徑。其中，方案1和方案2都需要知道個(gè)數(shù)，對于測量肉眼看不見的分子不可行，方案3也要知道分子總層數(shù)，如何進(jìn)行改進(jìn)呢？如果是單分子層就可以了，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，油飄在水面上會形成油膜，為了便于測量，選用分子直徑較大的油酸（C17H33-COOH）作為被測對象。

模型建構(gòu)：油酸的羧基（-COOH）為親水基，和水分子之間存在引力，另一部分為憎水基，和水分子之間存在斥力，將其加入水中很容易形成單分子油膜。

設(shè)計(jì)意圖：通過用綠豆類比，打開學(xué)生的思維，發(fā)揮學(xué)生的想象力，提出多種可能的方案，然后從微觀分子角度對不同方案進(jìn)行科學(xué)論證和改進(jìn)，并通過構(gòu)建物理模型，提出本實(shí)驗(yàn)可用的實(shí)驗(yàn)方案。

在具體操作中引導(dǎo)學(xué)生提出關(guān)鍵問題：（1）如何形成單分子油層？（2）如何測量油酸的體積？（3）如何測量油膜的面積？

任務(wù)3：小組合作，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄與處理。

引導(dǎo)學(xué)生四人一組，利用所提供的實(shí)驗(yàn)器材，完成油酸分子直徑的測量，并將所得到的數(shù)據(jù)和全班同學(xué)一起分享。這里需要留給學(xué)生充足的時(shí)間，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)一些操作環(huán)節(jié)需要慢慢來。

為了便于分享數(shù)據(jù)，每一組同學(xué)將得到的數(shù)據(jù)直接寫在黑板上，并與其他小組的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

設(shè)計(jì)意圖：實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作、溝通表達(dá)的很好載體，也是發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性和對學(xué)生進(jìn)行表現(xiàn)性評價(jià)的好機(jī)會，教師要在這個(gè)過程中做好觀察、記錄、引領(lǐng)和及時(shí)反饋。

任務(wù)4：進(jìn)行理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)誤差分析

根據(jù)前面一節(jié)所學(xué)的阿伏伽德羅常數(shù)和微觀量的估算方法，將油酸分子作為球體模型，可以從理論上估算油酸分子的直徑大小。已知油酸的摩爾質(zhì)量為282g/mol，常溫下油酸的密度為0.89 g/cm3，結(jié)合阿伏伽德羅常數(shù)得到油酸的直徑約為1.0×10-9m，而實(shí)驗(yàn)測量的結(jié)果大多在1.5×10-9m左右，引導(dǎo)學(xué)生分析兩者有差距的原因。

設(shè)計(jì)意圖：通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果的比較，引導(dǎo)學(xué)生對建立的微觀理論模型進(jìn)行批判性反思，另一方面促進(jìn)學(xué)生對引起實(shí)驗(yàn)誤差的原因進(jìn)行多維分析，提升學(xué)生的推理能力。

4.開發(fā)能動(dòng)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)

學(xué)習(xí)活動(dòng)是教師、學(xué)生和環(huán)境互動(dòng)的表現(xiàn)，開發(fā)的學(xué)習(xí)活動(dòng)要突出學(xué)生的主體地位，激發(fā)和喚醒學(xué)生的主體意識，讓學(xué)生充分投入和沉浸其中，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性[8] 。也就是學(xué)生在開發(fā)的活動(dòng)場域中是主動(dòng)和愉悅的，而不是被動(dòng)和消極的。逆向教學(xué)設(shè)計(jì)視域下的活動(dòng)具有很強(qiáng)的靶向性和教學(xué)意圖[9] ?；诮虒W(xué)中的核心任務(wù)和關(guān)鍵問題，本節(jié)課開發(fā)的學(xué)習(xí)活動(dòng)見表3。

綜上，促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性的根本目的是落實(shí)新課程理念，真正提升學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“教—學(xué)—評”一致性的關(guān)鍵，首先，基于課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)情教情確定：知道什么、理解什么、能做什么和成為什么四個(gè)維度的教學(xué)目標(biāo)；其次，基于教學(xué)目標(biāo)類型，設(shè)計(jì)多元化的評價(jià)任務(wù)，收集目標(biāo)達(dá)成的證據(jù)；再次，開發(fā)感知與體驗(yàn)、理解和批判、聯(lián)系與建構(gòu)、遷移和應(yīng)用、評價(jià)與反思等能動(dòng)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)；最后，在教學(xué)中要時(shí)時(shí)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)，判斷其與目標(biāo)之間的差距，不斷調(diào)整教學(xué)路徑與策略，在動(dòng)態(tài)變化中促進(jìn)“教—學(xué)—評”的一致。不僅在一個(gè)課時(shí)中，在一個(gè)單元、一個(gè)主題、一個(gè)學(xué)期的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施中，都需要做到促進(jìn)“教—學(xué)—評”一致性。

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