基于UbD理論的STEAM課程“三段式”設計研究

［摘 要］基于UbD理論的教學設計分為三個階段，即“確定預期結果—確定合適的評估證據—設計學習體驗活動”。在STEAM教育本土化過程中出現了知識缺失、創新匱乏等問題。教師可嘗試運用UbD理論來解決問題，通過概念分層與高階認知策略來明確理解維度，預測學習結果；通過逆推教學目標，確立評估證據，以評價機制引導實踐創新；利用WHERETO要素細化學習活動，統整技能與知識的關聯。以自編STEAM課程“超級造船師”的項目化學習為例，探索STEAM教育的逆向“三段式”設計路徑。

［關鍵詞］UbD理論；逆向設計；STEAM教育；核心概念

［中圖分類號］ G623.6 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1007-9068（2024）24-0065-04

STEAM教育是集科學、技術、工程、藝術、數學多學科融合的綜合性教育。STEAM教育在我國存在不少發展問題：在課程設計時，部分教師重點關注活動設計過程，導致學生“只動手不動腦”；有時STEAM教育僅停留在技能模仿層面，知識、技能的深度關聯被限制，創新精神被弱化；部分教師在評價活動中更聚焦產品，對學生的表現性活動缺乏客觀評價……

UbD理論是以追求學生理解為本位的逆向教學設計理論，強調在學生理解的前提下，對學生習得的知識、素養與技能等學習結果進行預判，確定評估手段，再反向設計教學。“超級造船師”課程是對教科版科學教材四年級上冊第三單元“運動和力”的項目化改編，本文以其為例，基于UbD理論進一步探究STEAM教育的逆向“三段式”設計路徑。

一、借助核心概念，確定預期學習效果

1.拆分概念層級，明確目標設置

核心概念是反映學科核心內容、本質、思想方法的關鍵概念。在逆向設計STEAM教育的初始階段，教師應基于學情分析將核心概念拆分成不同層級的重要概念。如在項目化學習“超級造船師”的概念設置（見圖1）中，外層為學生熟悉的內容；中層為學生應掌握的二級重要概念，包括必備知識、技能等；內層為學生應深入理解的核心概念。

2.結合認知策略，明確理解維度

設置驅動性問題有助于推動STEAM教育中學習任務的開展，激發學生的學習興趣。圍繞核心概念和驅動性問題來組織項目化學習，為每個關鍵問題設計具體的探究活動，教學內容便成為問題的答案。教師應按重要程度和邏輯順序組織單元問題序列，使其從一個問題自然過渡到另一問題，引導學生主動參與實踐和思考。在“超級造船師”項目化學習中，教師以學習任務設置驅動性問題（見圖2），指向不同性質的力。

認知策略可提高學生的學習深度。低階認知策略可提供基礎性的知識與技能，高階認知策略能觸發深層次的思維碰撞，因此我們常用低、高階認知策略組合的方式來推進教學。在“超級造船師”項目化學習中，低階認知策略指向力學知識、工具技能的應用；高階認知策略指向系統分析，以期通過綜合分析船只系統的動力與結構，實現運動效果的改進，如圖3所示。

對驅動性問題、概念設置與認知策略的把握，為學生對項目的理解指明了具體方向。在UbD理論中，常用理解六側面來確定理解維度框架，即教師應明確教學過程中的６個維度，分別是解釋、闡明、應用、洞察、移情和自知，這也是目標具象化與評估手段設立的依據。“超級造船師”項目化學習理解維度框架如表1所示。

3.解讀理解維度，完成預設結果

通過核心概念的逐步分層，教師先用認知策略引領學生實現對概念由淺入深的理解，再用理解維度細化學生在技能、知識層面應達到的各個目標，最終預測學生的學習結果。“超級造船師”項目化學習結果預設如表2所示。

二、逆推教學目標，確定合適的評估證據

評估作為逆向教學設計的重要環節，既能有效反饋實際的教學效果，又能落實具體的教學目標。在STEAM教育中，評估要以表現性、形成性評價為主，注重評估的連續與真實，便于動態調整教學策略。

在“超級造船師”項目化學習中，評價應采取過程和結果并重的態度，采用自評、互評等多種手段，囊括學習態度、產品質量等多維度標準。其評估證據如表3所示。

教學中的工程設計應開發實用性產品，其實用性應符合學生的日常認知，切合學生實際生活需要。因此，評價最終應著眼于小船的完成度；評價因素應有主次之分，如先保障小船運行安全與平穩，再考慮速度與行程等；評價手段應包括自評、互評等。

三、利用WHERETO要素細化活動，關聯知識技能

豐富的學習體驗是助力學生融入STEAM教育情境的重要載體。UbD理論認為，教學的重要作用就是讓學生獲得良好的學習體驗，幫助學生在教師引導、自主探究中深入理解抽象概念，獲取技能。

1.依據工程設計流程，架構項目體系

在STEAM教育中，各子項目按工程設計流程推進，包括多類活動，如設計、制作等，借助學習圈、支架，用綜合性任務豐富學生的學習體驗，實現學生的深入探究。本項目以大概念“力”的理解為核心，依據結果預期和評估證據，指向所需的科學與技術素養，架構學習框架，如圖4所示。

2.依據WHERETO要素，細化學習活動

活動細化設計一般以問題串和任務群的形式來連接各重要概念與基本問題，實現知識的關聯與遷移。在UbD理論指導下的活動設計，常用WHERETO要素來優化學習活動，如圖5所示。

參考上述WHERETO要素，教師在逆向設計項目時應注意以下問題。

一是基于真實且明確的挑戰任務。從學生角度看，學習任務必須目標明確，教師應結合預期結果來搭建思維性的支架，注重用表現型的挑戰任務和基本問題來明確單元導向，實現活動的螺旋式上升。在本項目的逆向設計階段1中已提煉出驅動性問題，能給予學生明確的學習任務指向，指導活動細節。

二是提供個性且可選的多元空間。活動內容設計應給學生提供可選空間，即存在不止一種完成任務的方法，設計多種類型的學習實踐，以滿足學生的多元需求，包括活動、個性、成果三個方面。本項目預留了學生自主探索的空間：活動層面，包括設計、制作等多項活動；個性層面，尊重學生對學習內容的自主完善；成果層面，鼓勵學生形成多樣化的學習成果。

三是內置覆蓋全過程的評價體系。STEAM教育強調學習過程中的知識和技能獲得，因而在逆向設計視角下，STEAM教育的反思重點在于對活動過程的檢測和診斷。教師應設置覆蓋全過程的評價體系，并配置相應的評價工具、評價途徑和評價主體。

在本項目中，教師以活動評價表作為導向，讓學生實時對小組成果開展監控，內嵌競速評價、講演評價等多時段、多主體的評價活動，促使學習成果往評價標準上靠攏，在反思中實現小船的改良、更新與迭代。

將“超級造船師”項目化學習活動框架細化，設計項目化學習計劃，具體如表4所示。

利用WHERETO要素建構活動，確保用核心概念架構學習，通過豐富的體驗活動實現各子項目間知識與技能的學習遷移。活動細化后，最終生成項目化教材，完成教學設計。

四、實踐反思

UbD理論以學生對核心概念的理解為前提，采取評價先置的逆向教學設計方式，貫穿教學各環節，為STEAM教育的本土化、原創化設計提供了全新的實踐路徑。在實踐中，本文提出以下建議。

1.以核心概念為橋梁，搭建結構化知識體系

UbD理論將單元教學作為核心概念的基本單位，從宏觀視角審視單元內活動與活動、問題與問題、知識與知識之間的聯動關系，并通過核心概念來甄別、確定具有統攝性和遷移價值的重要概念，結合STEAM教育的情境與驅動性問題，幫助學生完整建構體系化的知識與技能，實現核心概念和重要概念之間的遷移。

2.以評價反饋為工具，促進教學評共生發展

逆向教學設計的三個階段緊密相連，形成了有機的整體，著眼于學生學習力的深度發展，倡導評價設計先于教學活動設計，提倡將評價嵌入教學過程，成為診斷和驅動教學的工具，注重施與量化多元評價，最終構建“教—學—評”一體化的共生系統，教學儼然成為發現證據的過程。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 格蘭特·威金斯，杰伊·麥克泰格.追求理解的教學設計[M].2版.閆寒冰，宋雪蓮，賴平，譯.上海：華東師范大學出版社，2017.

[2] 夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M].北京：教育科學出版社，2018.

[3] 劉清鋒.例談逆向教學設計在生物學教學中的應用[J].中學生物教學，2017（11）：13-15.