深度學(xué)習(xí)背景下高中物理單元逆向設(shè)計探討

【摘要】通過“以終為始”的逆向教學(xué)設(shè)計，我們可以更好地推動深度學(xué)習(xí)。這種方法強調(diào)以學(xué)生為中心，通過評估來促進學(xué)習(xí)。我們基于深度學(xué)習(xí)的理念和逆向設(shè)計的原則，提出了四個方面的教學(xué)目標(biāo)：確定科學(xué)的預(yù)期目標(biāo)，提供適當(dāng)?shù)脑u估證據(jù)，開展有效的學(xué)習(xí)活動，設(shè)計分級的作業(yè)。我們以“運動的描述”單元為例進行了實踐。

【關(guān)鍵詞】深度學(xué)習(xí)、高中物理、單元逆向設(shè)計

【中圖分類號】G633.7 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2023）08-0184-03

深度學(xué)習(xí)是一種以教師為導(dǎo)向，讓學(xué)生以挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)主題為核心，全身心投入，體驗成功，獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程.為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，教學(xué)設(shè)計應(yīng)該采用單元整體建構(gòu)的方式，以消除課時主義的局限，使學(xué)生能夠更好地理解知識的條件、情境、結(jié)構(gòu)和本質(zhì)。

以整體主義教育理念為指導(dǎo)，單元整體教學(xué)設(shè)計旨在培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，在教師的指導(dǎo)下，通過創(chuàng)設(shè)真實有效的情境，讓學(xué)生在主動探究、協(xié)作交流、對話實踐和進階學(xué)習(xí)的過程中，發(fā)展高階思維能力，提升思維品質(zhì)。單元整體教學(xué)設(shè)計既可以繼承課程標(biāo)準(zhǔn)，又可以開啟課時學(xué)案，而逆向設(shè)計則可以為單元整體教學(xué)設(shè)計提供全新的視角和思路。

1.單元逆向教學(xué)設(shè)計

通過采用“以終為始”的單元逆向教學(xué)模式，我們可以更有效地實現(xiàn)課堂目標(biāo)和效果，即從單元最終輸出倒推輸入內(nèi)容和方式，尋找能夠幫助實現(xiàn)單元預(yù)期目標(biāo)的最佳策略和方法，努力理解它們的含義并進行靈活運用。包括四個維度：確立明確的單元目標(biāo)，構(gòu)建可靠的評估指標(biāo)，構(gòu)建有效的單元學(xué)習(xí)環(huán)境，制定分層次的單元學(xué)習(xí)任務(wù)。通過將目標(biāo)與實現(xiàn)結(jié)果結(jié)合起來，以更有效的方式進行評估，從而實現(xiàn)有效的激勵、診斷、反饋以及推動。

通過采用單元逆向教學(xué)設(shè)計，可以擺脫傳統(tǒng)的課時主義，建立起“登高望遠”的知識體系，以及更加系統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式；這種方法需要教師拋開傳統(tǒng)的教學(xué)模式，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)生的實際情況，以及反思的過程，來制定最佳的學(xué)習(xí)策略；此外，它還強調(diào)了“如果學(xué)生沒有學(xué)會該怎么辦”的重要性，以及將作業(yè)也納入其中，以此來提高學(xué)習(xí)效率。

通過單元逆向教學(xué)設(shè)計，學(xué)生可以實現(xiàn)四個轉(zhuǎn)向：從“課時教學(xué)”開始，深入學(xué)習(xí)“單元重構(gòu)”；從“經(jīng)驗設(shè)計”開始，深入探索“結(jié)果逆推”；從“終結(jié)評定”開始，深入探索“評價驅(qū)動”；從“統(tǒng)一作業(yè)”開始，深入探索“立體檢測”，從而促進真實發(fā)生。

2.面向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元逆向設(shè)計要解決的主要問題

路徑問題：物理學(xué)科如何培養(yǎng)核心素養(yǎng)，從學(xué)科知識到學(xué)生核心素養(yǎng)。既要將符號知識轉(zhuǎn)化為有意義的知識，又要將惰性知識轉(zhuǎn)化為可遷移的知識。這個轉(zhuǎn)化的實現(xiàn)需要學(xué)生從淺層學(xué)習(xí)走向深度學(xué)習(xí)， 深度學(xué)習(xí)是新課程的背景，2014年在新課程實施初期，教育部同步啟動了“深度學(xué)習(xí)”改進項目。事實證明，深度學(xué)習(xí)是發(fā)展該學(xué)科核心素養(yǎng)的重要途徑。

方法論問題：深度學(xué)習(xí)是一種質(zhì)性的學(xué)習(xí)狀態(tài)，其實現(xiàn)主要是圍繞學(xué)科大概念進行單元整體設(shè)計與實施，單元整體教學(xué)是一個復(fù)雜的、系統(tǒng)的過程，它不僅僅是幾個課時的簡單拼湊或粗暴組合，更重要的是要深入理解課時之間的聯(lián)系，把握整體的特點，使其超越部分，從而達到更高的效果。為了提高單元整體教學(xué)的效果，我們需要采用新的思維方式，從封閉的思維模式轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放的思維模式，從分析的思維模式轉(zhuǎn)變?yōu)檎w的思維模式，從線性的思維模式轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性的思維模式，以促進深度學(xué)習(xí)。

戰(zhàn)略問題：在單元教學(xué)設(shè)計中，“階梯型課程”模式—目標(biāo)·達成·評價—“登山型”課程模式—主題·探求·表現(xiàn)，雖然都是從理念上提出的指導(dǎo)，但它們的抽象性使得它們在實際操作中難以實施。因此，本文提出了一種逆向設(shè)計，它以逆向邏輯為基礎(chǔ)，具有明確的可操作性，能夠更好地滿足物理學(xué)科的特性，從而更有效地實施高中物理單元教學(xué)設(shè)計。

3.面向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元逆向教學(xué)設(shè)計模式

通過對高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)和新教材的深入剖析，圍繞物理領(lǐng)域的核心素養(yǎng)，引導(dǎo)高中物理教材的主要知識，建立結(jié)構(gòu)化、層次化的知識體系。結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知邏輯，確定具有系統(tǒng)性和挑戰(zhàn)性的高中物理單元學(xué)習(xí)課題。在此基礎(chǔ)上，首先綜合課程標(biāo)準(zhǔn)、教材知識和學(xué)生學(xué)習(xí)情況作為單元預(yù)期的目標(biāo)；其次，確定真實性、開放性和挑戰(zhàn)性的執(zhí)行任務(wù)作為目標(biāo)評價的證據(jù)；然后，開展經(jīng)驗探究、抽象概括和遷移應(yīng)用思維過程是本單元的學(xué)習(xí)活動；最后，基礎(chǔ)類、改進類和擴展類的階梯檢測是為本單元設(shè)計的先進任務(wù)，在這四個維度的指導(dǎo)下，構(gòu)建相應(yīng)的課堂教學(xué)模式和策略，并通過教學(xué)反思、及時反饋和完善逆向單元設(shè)計內(nèi)容，不斷迭代優(yōu)化，構(gòu)建面向深度學(xué)習(xí)的高中物理單元逆向設(shè)計教學(xué)模式。

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)設(shè)計，單元的逆向教學(xué)設(shè)計是面向目標(biāo)的設(shè)計，即根據(jù)單元的預(yù)期學(xué)習(xí)目標(biāo)來設(shè)計單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)體系，一是通過對課程標(biāo)準(zhǔn)、教材內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)情況的深入分析，結(jié)合學(xué)科的基本素養(yǎng)學(xué)習(xí)要求，突出教育素養(yǎng)的主導(dǎo)作用，即基礎(chǔ)學(xué)科素養(yǎng)—學(xué)科概念—單元學(xué)習(xí)目標(biāo)—課時學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)科大概念可以實現(xiàn)自上而下的銜接，起到橋梁作用，既能將學(xué)科基本素養(yǎng)與事實現(xiàn)象聯(lián)系起來，又能從中獲取學(xué)科基本素養(yǎng)。單元目標(biāo)自上而下分為三個層次：遷移應(yīng)用、理解意義和掌握知識與技能。課時的重點是在單元的總體目標(biāo)內(nèi)進行分解和細化。

在確定單元目標(biāo)后，我們需要思考如何通過證據(jù)和學(xué)生的行動來證明目標(biāo)已經(jīng)實現(xiàn)。這樣的評估方法可以幫助我們更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并為他們提供更有針對性的學(xué)習(xí)材料和活動。如果我們發(fā)現(xiàn)目標(biāo)沒有實現(xiàn)，就需要及時采取措施來幫助他們。因此，目標(biāo)評估證據(jù)的設(shè)計對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果至關(guān)重要。表現(xiàn)性任務(wù)應(yīng)該具有挑戰(zhàn)性、真實性和開放性，教師應(yīng)該密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時調(diào)整學(xué)習(xí)策略，以便更好地評估學(xué)習(xí)成果。

在單元活動中，我們旨在通過評估來幫助學(xué)生達成目標(biāo)，這些評估過程本質(zhì)上就是一種學(xué)習(xí)過程。通過反思，我們可以讓學(xué)生擺脫僅僅依靠經(jīng)驗來完成單元學(xué)習(xí)，這樣的學(xué)習(xí)過程才能真正幫助他們理解知識，并能夠?qū)⑵溥\用到實踐中。因此，我們的單元學(xué)習(xí)活動不僅僅局限于課堂教學(xué)，它還需要考慮學(xué)生的個人需求，注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力，提高他們的綜合素質(zhì)，讓他們能夠在實踐中運用知識，從而達成自己的目標(biāo)。重視在活動過程中及結(jié)束時的反省與深入理解，以培養(yǎng)更高層次的思考能力并達成有意義的結(jié)果。

單元學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計，單元逆向教學(xué)設(shè)計充分尊重學(xué)生的差異性，盡可能避免千篇一律、無差異化的任務(wù)，減輕學(xué)生負擔(dān)，真正發(fā)揮任務(wù)的教育功能。單元作業(yè)設(shè)計應(yīng)突出先進性，設(shè)計基礎(chǔ)課、高級課和擴展課的分階段作業(yè)，增強對單元目標(biāo)的深入理解，增加學(xué)科實踐作業(yè)的比重，實現(xiàn)“做中學(xué)”，設(shè)置促進單元核心知識整合和跨學(xué)科綜合的項目化作業(yè)，實現(xiàn)“用中學(xué)”。由于課堂教學(xué)的局限性，高級作業(yè)設(shè)計仍然是主體，實踐作業(yè)和項目作業(yè)是其“兩翼”，即“一個身體和兩個翅膀”的單元作業(yè)設(shè)計模式。

4.逆向單元設(shè)計案例

《逆向教學(xué)設(shè)計案例分析》以高中物理教材“靜電場中的能量”為例，構(gòu)建適合高中物理教學(xué)的逆向教學(xué)設(shè)計框架。

4.1確定預(yù)期成果

確定預(yù)期成果的操作過程如下：分析課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情，確定教學(xué)重點和難點，提煉本單元的大概念和基本問題，確定大單元的設(shè)計，從知識、理解和應(yīng)用三個層次出發(fā)，明確預(yù)期結(jié)果，最終形成單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

4.1.1 分析課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情，確定教學(xué)重點和難點

根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)生需要掌握電荷在靜電場中的勢能，以及電勢和電勢差的概念，并且要理解均勻電場中電位差與電場強度之間的關(guān)系，以便更好地分析帶電粒子在電場中的運動，從而更好地解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。通過觀察常見的電容器，我們可以了解它們的容量，并觀察它們的充放電現(xiàn)象。

教材分析和學(xué)情分析，本單元是電磁學(xué)的基礎(chǔ)，是承前（力學(xué)）啟后（電）的單元，電磁學(xué)與力學(xué)密切相關(guān)，研究靜電場。學(xué)生已經(jīng)了解了引力功的特點、功與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)系、用比值法定義電場強度、等高線等。本單元的基本概念較多且抽象，學(xué)生不易理解，在教學(xué)中需要用類比的方法將新舊知識聯(lián)系起來，舊知識向新知識的過渡比較容易讓學(xué)生理解和接受。例如，在研究“靜電力做功的特性”時，可以利用引力做功的特性，將處理引力做功特性的方法轉(zhuǎn)化為做功特性的分析方法。利用靜電力功與電力勢能功的關(guān)系來比較引力功與重力勢能的關(guān)系；在建構(gòu)電勢和電勢差概念時，也類推了電場強度概念的建立，使學(xué)生進一步理解用比值定義物理量的方法；使用等勢面比較等高線。本單元教學(xué)重點和難點是靜電場相關(guān)物理概念的構(gòu)建及其關(guān)系，帶電粒子在電場中的運動。

4.1.2細化單元概念和基本問題

單元概念屬于基礎(chǔ)素養(yǎng)中“物理概念”的范疇，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、教材和學(xué)情分析，可基于物質(zhì)概念、運動概念和相互作用概念、能量的概念，從這些概念中提取出統(tǒng)一的概念。在統(tǒng)一“靜電場中的能量”中，電場強度，電子在電場中的運動必須用動力學(xué)的方法來分析能量的運動和轉(zhuǎn)換，指出運動和相互作用的概念勢能，電勢和電勢差所做的功表示概念能量。提取的第一個概念是“靜電場中的能量”，提取的第二個概念是“帶電粒子的運動電場”。核心問題是指單元的核心概念和學(xué)習(xí)核心內(nèi)容需要解決的問題，只有解決了核心問題，學(xué)生才能更好地理解單元的核心內(nèi)容?！办o電場中的能量”單元的基本問題如下：與電場中的能量相關(guān)的物理量有哪些？這些物理量是如何定義的？這些物理量之間有什么關(guān)系？帶電粒子在電場中的運動是怎樣的？如何定量評估它的運動特性？

4.1.3 確定大尺度單元的設(shè)計

根據(jù)提取的大尺度概念和單元的基本問題，將“靜電場中的能量”分為兩個單元。第一單元3課時，內(nèi)容分別為“電勢能與電勢量”“電勢差”“電勢差與電場強度的關(guān)系”。

4.1.4 界定預(yù)期成果

在制定了單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)之后，老師應(yīng)該深入探究學(xué)生在完成這一課程之后可能出現(xiàn)的新的挑戰(zhàn)，以及他們的最終收獲將有何不同？通過“電勢”的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能夠掌握定義、公式和單位的基本概念。通過觀察電勢，人們可以清楚地看到，電勢隨著電場線的方向而逐漸減弱，從而可以準(zhǔn)確地判斷出電場中兩點之間的電勢差異。我們希望能夠通過了解、理解和運用三個方面來評估我們的預(yù)期成果。我們的學(xué)習(xí)對象是學(xué)生，我們將使用“通過……，學(xué)習(xí)者可以……”這個可視化的、可衡量的語言來描述我們的學(xué)習(xí)。我們的目標(biāo)是“靜電中的能量”。（1）通過探究，學(xué)生可以清楚地認(rèn)識到，當(dāng)靜電力施加于某個位置時，它的功就會改變該位置的能量，而且這種改變不受路徑的影響；此外，他們還可以從實例中探究靜電力施加的功與勢能之間的關(guān)系，以及電荷在電場中的位置，以及它們之間的電勢差。此外，他們還可以從實例中獲得有關(guān)比率的知識，從而更好地掌握物理量的定義。通過研究電位差和電場強度之間的相互作用，物理學(xué)可以更好地理解和應(yīng)用各種量的概念。（2）通過實際操作和實驗，學(xué)生不僅能夠熟悉常見的電容器，還能夠清楚地描述它們在充放電過程中的電流方向和能量轉(zhuǎn)換，并且能夠使用比值定義法來確定電容，同時還能夠深入研究影響平行板電容器電容量的尺寸因素，以及如何改變它們的大小。此外，通過引導(dǎo)和問題討論，學(xué)生還可以從動力學(xué)、能量等角度，分析帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)，并且能夠深入理解示波管的工作原理。

4.2 尋找評估證據(jù)

是否達到了教師設(shè)定的預(yù)期目標(biāo)？有什么證據(jù)表明學(xué)生已經(jīng)實現(xiàn)了它，它是如何實現(xiàn)的？教師應(yīng)該為此找到合適的能力測試。逆向教學(xué)設(shè)計的優(yōu)點是在學(xué)習(xí)活動設(shè)計中給予評價主導(dǎo)作用的空間。學(xué)習(xí)考核要達到“一課一考核”的水平。評估標(biāo)準(zhǔn)可分為課堂觀察、課后作業(yè)兩種。通過課堂觀察，我們可以制定一個量表來衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，這個量表可以從五個方面來評估：課堂參與度、合作學(xué)習(xí)能力、自主探究能力、表達能力和創(chuàng)新意識。

4.3 設(shè)計學(xué)習(xí)活動

“一課一個項目”可以有效地幫助我們更好地將其融入到日常教學(xué)當(dāng)中。問題設(shè)計應(yīng)與評估測試相結(jié)合，使問題具有情境化和遞進性。通過解決每一道題，學(xué)生可以獲得新知識，掌握新方法。

通過逆向教學(xué)設(shè)計，教師可以更好地利用評價證據(jù)，以更準(zhǔn)確的方式把握學(xué)習(xí)活動的預(yù)期結(jié)果與學(xué)生的實際水平之間的差異，并及時調(diào)整教學(xué)策略，以達到“教、學(xué)、評”的目標(biāo)，從而更有效地實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。逆向教學(xué)設(shè)計注重將教學(xué)內(nèi)容從宏觀的概念和基礎(chǔ)問題出發(fā)，進行細致的分析，以便學(xué)生能夠更好地掌握知識，并且能夠更好地發(fā)現(xiàn)知識之間的聯(lián)系。

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作者簡介：

李欣（1982年9月—），女，漢族，安徽宿州市人，本科學(xué)歷，中教一級職稱，研究方向：高中物理教學(xué)。