以科學探究能力培養為導向的高中物理逆向教學設計探究

摘要：傳統的教學設計遵循“目標—活動—評價”流程，但在課堂教學實施過程中存在一定缺陷。文章針對傳統教學設計的不足，踐行“目標—評價—活動”的逆向教學設計理念，以“法拉第電磁感應定律”為例，提供具體的高中物理課堂教學范式，以期推進學生科學探究能力的發展。

關鍵詞：科學探究能力；高中物理；逆向教學設計

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A文章編號：1673-8918（2025）08-0129-04

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）將物理學科核心素養劃分為“物理觀念”“科學思維”“科學探究”“科學態度與責任”四個方面。其中，科學探究是學生獲取知識的基本方式，是在復雜的情境中“像一個科學家一樣”發現問題、尋求證據、解決問題的過程。

傳統的教學設計流程為“目標—活動—評價”，將活動置于評價之前，容易使活動的設計偏離評價目標，不利于實現“教—學—評”一致性。UbD（Understanding by Design）是一種基于理解的教學設計，也稱逆向教學設計。逆向教學設計主張“目標—評價—活動”的教學理念，將評價貫穿于整個教學過程。基于評價目標來設計教學活動，真正發揮評價對教學的導向與診斷作用，確保教學活動設計的針對性與高效性。

如今，一線高中物理教師意識到了培養學生科學探究能力的重要性，但受限于傳統的教學設計理念，真實課堂中對學生科學探究能力的培養效果不盡如人意。文章基于UbD理論，對“探究電磁感應的產生條件”這一課時進行逆向設計，以期促進學生科學探究能力發展，培育物理學科核心素養。

一、 基于UbD理論的“科學探究”逆向設計框架

課程標準中指出“科學探究”四要素包含：問題、證據、解釋和交流。科學探究能力培養導向的教學設計以四要素為目標，按照UbD的三個階段（明確預期學習結果—確定合適的評估證據—設計學習活動和體驗）逆向設計教學。

（一）明確預期的學習結果

預期的學習結果即教學目標，是教學設計的出發點和歸宿。課程標準對各章節應達到的培養目標有整體描述，教學設計時應在課程標準的統攝下，結合各章節的學業要求、教科書的內容、學生的實際學情和教學資源的支持分解為具體、進階式的表現性描述。科學探究能力培養導向的教學目標應從問題、證據、解釋和交流四個維度具體展開。

（二）確定合適的評估證據

傳統的教學設計流程為“確定教學目標—設計教學活動—對學習成果進行評價”。與傳統教學邏輯不同，UbD逆向教學設計將評價置于活動之前，使每個活動任務的設置都能與評價目標適切，解決了活動設計失效的傳統教學困境。在設計評估證據時，需要回答“評價什么”及“如何評價”的問題，即確定評價目標和評價方式。其中，評價目標需結合第一階段的“預期學習結果”展開，評價設計應體現新課程“關注學習過程，倡導形成性評價與總結性評價相結合，評價主體多元化，評價方式多樣化”的評價理念。因此，科學探究能力培養導向的評價設計將以學業質量水平作為評估標準，聚焦科學探究四要素。評價主體可以是教師、同伴和自身，除了課堂評價，評價方式可設置課外實踐活動評價。基于UbD理論的科學探究評價量表如表1所示。

（三）設計學習活動和體驗

為推進學生科學探究能力的發展，依據分解后的教學目標和評價目標設計相應的探究任務。利用科學探究評價量表對學生探究過程的表現進行評價，檢驗學生的探究能力是否達到目標水平，若評價結果未達到預期的學業質量水平，則需對學習活動調整后再進行教學實踐，真正發揮評價對教學的診斷作用，實現“教—學—評”一體化。

二、 基于UbD理論的“科學探究”逆向設計案例

（一）明確預期學習結果

“探究電磁感應產生的條件”選自魯科版（2019）必修第三冊第五章第二節“電磁感應現象及其應用”。

課程標準中對“電磁感應產生條件”的具體要求為：通過實驗，了解電磁感應現象，了解產生感應電流的條件。魯科版教材對該節的學業要求為：能了解電磁感應的內涵，知道產生感應電流的條件；具有與電磁場相關的初步的物質觀與能量觀；能解釋電磁感應現象。依據學情將教學目標細化為“初步探究電磁感應現象的產生條件—進階探究電磁感應現象的產生條件—電磁感應的應用”三個階層，本節課預期學習結果的整合與細化如表2所示。

（二）確定評估證據，設計學習活動和體驗

以表2中的分目標為導向，以學業質量水平為評估標準，以探究過程的四要素“問題、證據、解釋、交流”為評價指標，將表1進一步具體化為可落地、易操作的科學探究評價量表，以期評價并促進學生科學探究能力發展。分目標一對應的評價量表如表3所示。

三、 結論

“科學探究”是物理學科核心素養的重要組成部分，是創新型人才需要具備的關鍵能力之一。基于UbD理論的科學探究逆向設計，克服了傳統的教學設計弊端，為一線高中物理教師提供了新的設計思路。其將評價置于活動之前，提升了活動設計的有效性；將評價貫穿整個教學過程，以評促教，發揮評價的反饋與指導功能，真正實現“教—學—評”的一致性，助力學生科學探究能力的發展，厚植物理學科核心素養。

參考文獻：

［1］中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

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