UbD理论在抽象概念实验教学中的应用初探

摘要：抽象难懂的地理概念会给教学目标落实增加难度。UbD理论意为“追求理解的教学设计”，通过逆向教学设计帮助学生深入理解知识，建构学习方法。本文以“海水的运动”为例，应用UbD理论进行逆向教学设计和实施，实践表明有利于促进地理抽象概念实验教学的有效开展。关键词：UbD理论；概念理解；模拟实验；核心素养一、UbD理论及其应用思路1.UbD理论UbD理论的英文全称是“UnderstandingbyDesign”，中文常翻译为“追求理解的教学设计”，有时也称为“逆向教学设计”。这种新型教学模式体现“以学习者为中心”的实践智慧，强调为学生提供理解概念的框架，将追求理解与对学习的认知研究相结合，有助于提升学生的思维品质，增强学生对目标的感知。［1］因此，UbD模式是一种立足于让学生理解知识并能自己建构学习模式，从而能够终身运用的教学模式。［2］2.UbD理论应用思路不同于传统教学模式，基于UbD理论的教学模式流程一般为：确定预期结果—确定合适的评估证据—设计学习体验和教学。［3］笔者根据课程标准、教材、学情制定教学目标和重难点，确定本节课的预期结果；根据预期结果设计表现性任务及评价标准，有效评估目标是否达成；最后根据此前预期结果与评估证据，设计围绕核心素养的教学过程，以达到强化重点、突破难点的目的。图1为基于UbD理论的备课流程。二、UbD理论下抽象概念实验教学实践本文以“海水的运动”为例，探讨基于UbD理论的抽象概念实验教学过程。1.确定预期结果（1）课程标准《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）要求“运用图表等资料，说明海水的运动对人类活动的影响。”（2）教材分析本节为地理必修一第三章“地球上的水”第三节内容。“水”作为重要的自然地理要素，是学生形成自然地理整体性思维不可缺少的部分。该内容的设置表明地理学具有自然科学的性质，在现代科学体系中占有重要地位。“海水的运动”是本章节中位于“水循环”“海水的性质”之后的学习内容。宏观了解“水”要素在海陆空的循环与运动后，再学习海水的运动，有助于学生从空间变化中感知地理现象。“海水的性质”一节介绍了海水的温度、盐度和密度，为海水运动的成因做了铺垫。本节内容围绕海水运动展开，分“海浪”“潮汐”和“洋流”三个标题。教材对三种海水运动的编排思路是“概念—成因或分类—影响”。“海水运动的概念”教材表述简单，但实际理解很抽象；“成因或分类”以帮助学生理解概念和拓展知识为主，难度不大；“影响”则暗含人地协调观。选择性必修一第四章“水的运动”中“洋流”“海—气相互作用”都要用到海水运动的相关知识，而且在本章知识基础上增加了思维容量。因此，本章节具有承上启下的作用，理解海水运动的概念显得尤为重要。（3）学情分析此时学生进入高中学习已有一个半月，对地理学科有一定的认识和了解，但并不深入和全面。从知识体系看，学生已经学习了“宇宙中的地球”和“地球上的大气”，建立了自然地理从整体到要素的学习思路。从知识衔接方面看，学生已经学习了“水循环”和“海水的性质”，对海水这个要素不陌生，结合日常观察和积累，具备学习“海水运动”的能力，但是要动态理解、区分海水运动并不容易。从地理核心素养的角度看，学生的区域认知能力较弱，学科体系和综合思维尚未建立，人地协调观只是初步体会，地理实践力尚未得到培养。（4）目标设定教学目标：通過模拟实验，能够区分海浪、潮汐和洋流，培养地理实践兴趣；结合材料，合作探究海水的运动对人类活动的影响，初步形成人地协调观。教学重点：说明海水运动对人类活动的影响。教学难点：理解海浪、潮汐和洋流的概念。2.确定评估证据课标强调学习评价体系由过程性评价和终结性评价相结合，提倡发展性的评价观念。过程性评价方面，笔者结合课堂表现性任务（表1）观察学生的表现来发现问题，及时引导学生主动解决问题。学生在理解海水运动概念的同时提高了地理实践能力和综合思维。课后表现性任务（表2）侧重迁移应用，符合发展性评价观念，学生可以做出完全不同的方案，开放性问题有利于实现学生个性化发展，践行教学的育人价值。3.设计学习体验和教学过程本节课采用UbD教学模式，以教学目标为导向，用小黄鸭散落的历史事件贯穿课堂，基于小黄鸭散落位置培养区域认知；基于材料分析、解决问题培养综合思维；基于海水运动实验设计和模拟培养地理实践力；基于海水运动与人类活动关系的合作探究培养人地协调观，从而实现学生内部驱动追求概念的深入理解，外部升华感悟人地协调理念（图2）。笔者将从四个方面介绍教学流程。（1）创设真实情境，培养区域认知本节课一开始，PPT将展示小黄鸭散落地在世界地图上的位置，复习回顾初中区域地理知识。在潮汐和洋流讲解过程中，结合时间轴，动态展示小黄鸭的移动与海水运动之间的关系（图3）。这个过程学生可以加深区域认知，同时动态理解海水的运动，形成海水交换的空间联系。（2）建立知识框架，发展综合思维在介绍海浪时利用“无风不起浪”与“无风也有三尺浪”两句话设置认知冲突，激发学生兴趣，为突破难点铺设思维基础。课堂中及时回顾整理能够帮助学生梳理知识，建立知识框架，掌握形成综合思维的知识基础。最后借助合作探究任务突出本节课重点，基于图、文、表等材料，学生通过小组合作，辩证地思考海水的运动对人类活动产生的有利和不利影响。这个问题对思维综合性、全面性有比较高的要求，因此，学案中设计了表格，学生能够根据表格提示完善答题思路。（3）设计模拟实验，提升地理实践力海水运动的概念表述简单，但实际理解很抽象。为了突破这个难点，笔者设置了一个合作任务，让学生自己设计并实施海水运动的模拟实验，从而明确三种海水运动的差异。教师准备脸盆、吹风机、扇子、水、沙土、鱼饲料、颜料等物品。学生以六人为一组，设计模拟海水运动的实验，完成表格填写（表3），具体要求如下：①列出实验所需材料和工具；②介绍模拟海水运动的思路；③展示本组模拟实验的过程；④反思实验不足并完善实验。首先，借助动态的实验模拟，有助于学生将抽象概念具象化。学生对三种海水运动的理解不仅停留在文字描述，而且能够动态具象理解，用直观的模拟现象突破概念之难，也为下一阶段学习海水运动成因做铺垫。其次，学生自己设计实验的过程可以提升地理实践力，同时可以构建“抽象→具象”的思维过程。地理核心素养要求高中学生应当具备活动策划、实施等行动能力。学生在设计实验时要先思考实验材料、工具和方法，再反复实践模拟和展示，这能够切实有效提升学生的地理实践力。事实上笔者设计模拟实验不仅是为了让学生参与实践过程，更重要的是让学生形成地理实践可以促进地理概念理解的思维意识，为学生理解抽象概念提供新的思路和方法。（4）认识自然力量，树立人地协调观高一学生对人地关系的认识较浅。在课堂开始前，播放海水运动的视频，创造沉浸式体验的氛围，学生通过视觉和听觉欣赏自然。针对学生人地关系理解不深入的问题，笔者给学生提供较多素材，学生通过材料阅读与分析，探究海水运动对人类产生的影响，认识大自然的力量，理解人类应当欣赏、尊重和顺应大自然，形成人与自然和谐共生的人地协调观。4.学生模拟实验与反思学生选择吹风机模拟海风和波浪（图4）。但是实际操作时“海水”波动过大，实验现象与课本中有规则的“波峰”“波谷”的波浪不同。学生反思原因有两方面：其一是吹风机风力太大；其二是吹风机出风口对着“海水”，导致深层“海水”搅动。另有一个小组用扇子模拟出较小风速，但因煽动方向不恰当，水面波动杂乱无章。关于海啸的模拟，各小组都采用振动脸盆的方式，效果较为明显。学生通过稳定加水模拟涨潮、稳定排水模拟退潮，实验现象比较明显。各组通过头脑风暴给出多种模拟洋流的方案。第一组学生沿脸盆外围搅动“海水”，待“海水”稳定运动后再放入鱼饲料，通过鱼饲料的运动反映“海水”的大规模运动，实验现象明显。第二组学生用嘴吹出稳定强度的风，然后放入乒乓球，通过乒乓球的移动反映表层“海水”运动，学生认为模拟实验现象明显。此时，笔者提醒学生“如果把场景中的水體换成桌面，现象是否一样？”学生意识到实验设计不够严谨，将乒乓球换成颜料，通过表层颜料的位置变化反映表层海水的运动（图5），实验现象较明显。海水的运动作为普通的地理现象要通过实验模拟出来并非一件容易的事情，有很多细节需要学生关注和思考。从课堂反馈来看，学生结合概念能够自己设计模拟实验，对比实验现象，思考实验的改进措施，用行动验证自己对地理概念的理解，用行动建构、完善自己的思维，符合目标预期。总体而言，本次课堂模拟实验让学生在行动中学习地理概念，切实提升了学生的地理实践力和综合思维能力。三、结语1.学习抽象地理概念有方法笔者一改教学常规思路，用模拟实验加深抽象概念理解的教学模式，在达成预定目标的情况下，为学生提供了学习地理概念的新方法。当教师为学生提供具体可行的方法时，学生不再惧怕地理抽象概念的学习，而是更积极主动地去发现、探索和学习，实现在探索中学习、在学习中反思、在反思中成长。2.逆向教学设计注重目标达成利用UbD理论，从确定预期结果，到思考评价标准，再到设计教学过程，逆向的备课过程是一种全新的体验，也让教学流程的推进更为流畅和有目的性。逆向备课根据目标达成的要求，确定教学表现性任务及评价标准，再设计学习体验和教学情境，能缩短搜集素材的时间，做到精准化选材。3.评价注重课后迁移和应用学习迁移是预期学习结果的最高层次要求，也是学生对教学内容深入持久理解