单元设计的三大模式：从学科到超学科

/单元设计的三大模式：从学科到超学科【摘要】单元设计是指向核心素养培育的重要取径。从学科到超学科的视角看，国际上单元设计大致可归为三类模式：一是基于学科的单元设计，即用一个学科大观念组织成一个完整的单元，以培养学生的高阶理解能力和知识迁移能力；二是基于学科整合的单元设计，即以产品或作品为学习结果，组织来自相关学科的知识和方法的学习，以提高学生的学习兴趣，直面真实情境中的问题，培育学生的复杂问题解决能力；三是基于主题的超学科单元设计，旨在通过某一主题融合多学科的知识，打破学科之间的边界，以帮助学生习得对该主题的一般性、超越单一学科的认知。单元设计实践要义有三：一是形成名符其实的“单一”之元，二是“素养立意”是实施单元教学的灵魂，三是“总—分—总”是分课时实施单元教学的“整体”保障。【关键词】单元设计；单元教学；超学科设计；教学设计；综合主题

一、基于学科的单元设计 基于学科的单元设计是以学科本身为起点，在学科内以单元形式进行的教学设计，其目的是培养学生的高阶理解能力和知识迁移运用能力，即学生能在情境中有效地使用和迁移知能，使得学生能够进行有意义的学习(MeaningfulLearning)。这一单元设计模式通常是以学科“大观念”为线索，将学科内的知识联结起来。大观念是居于学科中心的、可以连接各基本要素的、统领整个学科的概念。[1]一方面，它作为学生理解知识的基础素材，能够帮助学生将零散的知识点连接起来形成知识网络；另一方面作为解决问题的工具，它能够帮助学生在真实情境中快速调用知识解决问题。其基本路径是由教师根据课程标准，确定以大观念为中心的学习目标，进而考虑使用何种证据来验证学生在学习后是否真正实现了目标，最后再结合学习目标与评价证据设计具体的教学活动。 此模式的代表人物是美国学者威金斯(WigginsG)和麦克泰格(McTigheJ)。他们提出的“为理解而设计”(UnderstandingbyDesign，以下简称UbD)阐释了基于学科大观念的单元设计实操方式。UbD是基于美国学者泰勒(TylerRW)在1949年提出的目标模式不断实践发展而成，同时也回答了泰勒提出的四个基本问题，即学校应最终达到何种教育目标?学生要经历怎样的学习经验才能达到这样的目标?怎样才能有效地组织学习经验?以及如何确定既定的教育目标已被达成?[2]UbD在教师明确预期的教学目标基础上构建学科大观念，确定恰当的评价方法以及规划相关教学过程，来协助学生获得“理解”而非“知道”的高阶思维，以培养学生在真实情境中解决问题的能力。UbD单元设计的一般流程如下： (一)明确预期教学目标，构建学科大观念 UbD单元设计从学习结果出发，根据预期想要达到的目标所需要的学习证据或学生表现，设计协助学生学习的教学活动。[3]在本阶段中，教师首先要明确教学目标，也就是根据课程标准，明确课程实施的期望，如明确学生应该理解什么?何种问题能够引导学生达到真正理解和学习迁移?哪些大观念是对学生理解至关重要的?从上述问题出发，设定明确的单元学习目标。其次教师需要从单元学习目标中获取学生需要理解的大观念，设置主要驱动性问题，明确学生经过大观念学习后能够获取的知识与技能。以美国科罗拉多州(Colorado)市郊的一所初中所采用的UbD单元设计模式为例，教师依据课程标准将数学学科内容划分为不同的大观念，并选取“形状、维度和几何关系”作为学生本阶段需要掌握的大观念[4]，并进一步将与大观念相关的主要问题(EssentialQuestion)设置为“如何找到三角形的边长和高?”通过这样的问题就可以保证学生能够真正理解大观念。同样的设计模式也体现在我国四川省一所中学的一堂地理课中，教师以我国高中地理课程标准为依据，提炼出学生的学习目标，即能够熟练地运用示意图说明地壳内部物质循环过程；能够结合示意图识别典型地质、地形、地貌类型及其主要特征；能够结合实例，分析内、外力作用对地表形态和地表构造的影响；能够结合实例分析地表形态对人类活动的影响。[5]基于这一明确的学习目标，教师结合教材中的学习内容归纳出“地表形态塑造”这一大观念。 (二)确定恰当的评价方法 在完成单元教学目标的界定后，教师需要收集能够评价学生对学习内容理解程度的证据，即需要教师设计出能够帮助评判学生是否达成学习目标的评价任务和评价工具。为收集这些证据，教师就需要找寻能够观察到学生学习全过程的评价方法，如表现性评价。阿特(ArterJ)和麦克泰格认为，表现性评价是需要学生建构一个答案，创作一件作品，或是进行一个论证。[6]4在构建答案、创作作品的过程中，教师通过观察学生的学习行为以获取学生对于知识和技能的掌握程度以及运用程度，进而给予学生适当的反馈。同时，评价任务需要尽可能发生在相对真实的情境中。基于真实情境的学习能够帮助学生将所学知识与技能与现实生活联系起来，进而完成知识与技能的运用和迁移。在上述美国中学的课例中，教师设计了要求学生“能够在相距50英尺的情况下使用两个角度来测量建筑物的高度”这一表现性评价任务，以评估学生是否能够使用几何关系来测量建筑物的高度。在这一评价任务中，教师可以通过观察学生使用何种工具以及使用何种测量方法来判断他们是否掌握了探索“三角形边长和高”的能力。同时，教师也可以结合随堂问答、课堂观察、学生自评以及同伴互评等评价方式收集能够证明学生是否真正理解并完成了知识迁移的全面性证据。 (三)规划教学内容与过程 教师需要结合明确的教学目标和恰当的评估方法，设计出有利于学生达到预期学习目标的教学活动。[7]64-65UbD通过协助学生完成知识的迁移，以达到学生最终理解课程内容的预期目标。知识的迁移是指能够将所学知识迁移至高阶复杂的情境中，创造性地、流畅地、灵活地使用先前所学知识，而不只是将之前学习的知识与技能简单地回忆出来。[8]9-15在美国中学的数学课中，教师所设计的学习经验和教学活动包括课前小测验、课堂指导、观看相关录像和完成课后作业。在形状、维度和几何关系这一单元设计中，课前测验可以获取学生对当前知识的掌握程度，课堂指导与观看录像可以促进学习过程中学生对知识的理解，课后作业则可以给学生提供完成知识迁移的机会。当学生理解了现阶段的学习内容后则可以将知识迁移至更高阶的学习中，如在航空航天的研究中，角度距离测量原理作为基础的数学知识是至关重要的，在学生理解此类知识后，可以在未来学习确定卫星距地球的最佳轨道距离的过程中实现知识的迁移。[4]在上述地理课堂中，除教材外，教师还选择了自主阅读文本资料、视频学习资料、课堂探究活动来协助学生，以达到预期的教学目标。 综上所述，在学科层面上，单元设计路径分为三个关键阶段：目标设计、评价设计与教学活动设计。在目标设计阶段，教师的设计标准除了依据课程标准，还应思考目标的确立是否基于“学生立场”，即站在学生何以学会的视角，思考学生经过这一学习过程应该达成什么样的目标。在确定目标后，评价活动的设计应优先于教学活动的设计，这就是通常所说的“逆向设计”。同时，围绕大观念所设计的学习目标亦是设计评价活动与教学活动的依据。基于学科的单元设计在组织学科内容时注重知识的有机联系，建构出的具有结构性、系统性的知识体系，可以将零散的知识点按照学习逻辑串联起来。这样的设计模式不仅可以体现学科知识的独特性，还有助于教师将学习内容设计成具有连贯性的课程，进而帮助学生实现学习迁移。 二、基于学科整合的单元设计 基于学科整合的单元设计是指将知识领域相近的学科所包含的知识内容，按照一定的内在逻辑进行重新编排，进而构建出包含不同学科内容的学习系统，并要求学生通过完成学习任务最终能够形成特定的作品或产品。在该单元设计模式下，学生得以在真实情境中进行学习活动和任务，并在完成产品或作品的过程中逐渐形成问题解决能力。该模式的典型代表是STEM单元设计，它从整合的角度使科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)与数学(Mathematics)各学科之间产生更加紧密的联系，以提高学生的学习兴趣[9]，促进学生的深度学习。[10] 基于学科整合的单元设计的一般流程如下： (一)构建学科整合的学习系统 首先，需要整合相关的背景资料、话题以及完成学习所需的知识等要素，以构建学习系统。在机器人单元设计中，其目标是要求学生通过单元学习设计出一款“多地形救援车”这一产品。在学生没有此领域背景知识的情况下，为了帮助学生明确学习目标，教师首先以现实生活中一则救援人员在山区营救一名受重伤游客的电视新闻为切入点，为学生提供关于设计救援车的背景资料。该新闻称山间道路崎岖多变，救援因缺少多地形救援车而浪费过多时间导致重伤游客死亡。这样贴近实际生活的情境不仅能够激发学生的学习兴趣，还赋予了学科整合学习的现实意义。其次，教师需要将零散琐碎的知识加以整合来构建学习系统。在这一过程中，教师要从完成学习目标所需要的知识入手，如学生在设计救援车时需要齿轮转速、速度和扭矩(科学)、传动比(数学)、传输与平衡(技术/工程)等基础知识。最后，教师还需找出在单元学习中所使用的知识之间的联系，如(1)如果在齿轮运动中，第一齿轮的齿数较少，而第二齿轮的齿数较多，则会增大扭矩，降低速度；(2)反之，如果第一齿轮的齿数较多，而第二齿轮的齿数较少，则会减小扭矩，提高速度。学生可以利用知识间的内在联系将它们进行不同程度地组合，来解决各类问题。教师在协助学生完成知识迁移的过程中，不应只是局限于知识点的讲授，而应帮助学生探索知识在实际情境下运用的可能性，如将物理中的速率与数学中的斜率相结合来解决多地形救援车在复杂地形中的行驶问题。 (二)规划合适的教学活动 在完成整合的学习系统构建后，教师需要规划合适的课堂活动，即课前活动、核心整合活动、学习系统构建活动以及总结活动。教师首先需要考虑完成整个单元设计需要的课时量。在机器人的例子中，单元学习一共需要三个课时。在第一课时中，学生需要组成团队，合力完成一个模型原型的团队设计计划(如模型比例图等)；在第二课时中，团队讨论并修改模型原型；在第三课时中，学生以小组为单位完善模型并提交设计。在课前活动中，教师需要结合背景材料为学生提供开展学习的相关信息，如在机器人课程单元设计中，教师会以救援人员的身份，给学生提供一份他们对救援车期望性能的清单，学生将带着清单中的问题查阅相关资料。通过课前活动，学生可以熟悉学习任务的背景资料，为后续的学习活动打下基础。在核心整合活动中，教师需要引领学生主动参与设计机器人模型的每一个环节，利用理论讲解、观看机器人设计视频等学习活动促进学生理解。在学习系统构建活动中，教师需要帮助学生明晰构建学习系统所需要的知识与技能以及不同知识之间的联系，如怎样利用坡度和几何形状完成比例图的设计。在总结活动中，学生需要反馈(1)在学习过程中做了什么?(2)在完成作品/产品的过程中学到了何种知识?运用了哪些技能?(3)完成单元学习后还有哪些疑问?是否需要学习更高阶的知识?在总结时，学生将对本单元进行整体回顾，回忆学习过的相关知识与技能，形成完整的知识网络。此外，在学习辅助工具的选择上，教师还可以采用思维导图为学生提供学习的整体框架，以便于学生遇到困难时快速锁定问题；利用概念图帮助学生梳理复杂概念从而加深理解；利用任务反思调查表促进学生从不同的视角看待问题从而开展反思。 (三)设计有利于收集学习过程信息的多元评价活动 评价活动可以传递给教师和学生明确的信息，即什么是值得学习的知识，应该如何学习、学习进程如何以及教师期待学生的表现是什么[11]25-34，因此教师需要将评价活动嵌入单元设计之中。查默斯等人提出了四种可以使用的评价活动：(1)收集学生的学习进展手册，如笔记本或档案袋随时记录学生的学习进展情况；(2)利用演讲、报告和展示的方式为学生提供描述他们学习过程的机会；(3)利用收集学生完成的概念图、流程图、构造图的方式评价学生对于所学知识的理解程度；(4)使用反思型测验工具，如单元测试或课后访谈，评价学生对于整个单元知识的理解与运用。在上述机器人单元例子中，教师通常使用有利于收集学生学习过程信息的评价方式。 由此可见，在学科整合的层面上，单元设计依托知识领域相近的学科，将碎片化的知识系统化、情境化，以帮助学生建立相对完整的知识体系。同时，产品导向这一特性给予了学生将所学知识与技能应用于解决现实问题的机会，使得在完成产品或作品的过程中实现知识与技能的迁移。另外，教师在情境化的教学活动中引领学生探索不同学科知识间的关联性、实用性和功能性。与此同时，情境化的学习活动能够提高学生学习兴趣，通过学科间的关联性，学生可以从不同角度看待问题并引发深度学习，从而逐渐获得复杂问题的解决能力。 三、基于超学科的单元设计 与上述两种模式不同的是，基于超学科的单元设计是将“综合主题”作为设计线索，探索不同学科与综合主题之间的联系并进行不同程度地整合，其特点是综合性与整合性越来越强。[12]其中，主题是指要点、概念、问题、中心思想或主要观点，它表明了学习的关键内容，同时也指明了如何将分散的知识进行整合，从而用来指导和开发具有一致性和相互关联的课程或活动。[13]47[14]基于超学科的单元设计一般包含创建综合主题、设计学习活动以及评价活动实施三个环节。 (一)创建适切的综合主题 首先，建构主题需要分析课程方案和课程标准。国家课程标准提供了各个学段的育人理念和教学目标，确保了课程和教学活动主题建构的适当性。分析课程方案和课程标准可以帮助教师找到潜在的教学主题和可采用的教学活动。其次，在找到潜在的综合主题后，教师需要权衡其有效性与实用性。阿克曼在1989年提出了检验教学主题有效性和实用性的三个标准，一是学科内的有效性，即所教授的概念知识不仅与学科相关且应是学科内重要的知识；二是学科的有效性，即通过这样一种教学能够增强学生学科概念的学习；三是超越学科的有效性，即所选主题必须能够提供宏观的视角帮助学生识别和了解知识以超越单一学科的边界。[15]通常，如果教师所选用的综合主题是基于分析课程标准形成的，即与主题相关的知识或概念均为课程标准所强调的，则可以保证学科内的有效性。需要强调的是，教师应主动地探究如何从课程标准出发形成明确的综合主题，而不是本末倒置地用综合主题随意对应课程标准。 以美国康涅狄格州一所小学三年级使用地图来了解世界的单元设计为例[14]，可以更清晰地了解基于主题的超学科单元设计的实施过程。首先，教师要分析各学科课程标准以及康涅狄格州对于三年级学生的学习要求，如数学课程标准要求学生借助工具如尺子或圆规等测量距离；科学课程标准则要求学生学会识别本区域的地貌以及能根据岩石和矿物质的不同属性进行分类；社会学科课程标准要求学生能够在地图上确定美国的国土形状及其边界、识别大陆和海洋、学会使用地图以及识别康涅狄格州的地理面貌和政治特色。[16][17]27-54基于上述课程标准的要求，教师将教学主题确定为“认识地图和绘制地图”。其次，需要使用阿克曼提出的三大标准对教学主题进行验证。其一，该州的简单地质图可以用来帮助学生识别该州地貌和岩石、矿物质的不同属性；同时，学生可以学习使用估算和测量技能来确定地图上的距离和表面积并使用分类技巧来研究岩石和矿物质。可以看出，基于综合主题所延伸出的知识与技能，符合课程标准中各学科所要求的学习重点，满足了学科内的有效性标准。其二，此教学主题以地图为核心，包含了地理、数学、科学和社会学科的多学科知识，从使用地图了解康涅狄格州的地理与人文概况，到了解整个美国甚至整个世界的概况，拓宽了学生的视野，为学生构建了由小及大的学习框架，使学科的有效性标准得以保障。其三，学习地图的使用提供了一种组织和理解大量数据的独特方法。通过学习，学生发现地图可适用于不同学科的学习，满足了超越学科的有效性标准。最后，在三条标准都满足的条件下，适切的综合主题已经确立，教师进而开展设计平衡的学习活动或学习任务。 (二)设计平衡的学习活动 在完成创建主题的过程中，教师其实已经预设了许多潜在的与主题相关的教学活动。在这一阶段中，教师需要依据各个教学活动、主题和学科之间的关联度进行动态调整，从而选择最契合的学习活动。这一过程其实就是在评估每项活动中两个或多个学科之间的整合程度，目的是从不同学科所涉及的所有学习活动中选择最能回应综合主题的学习活动或任务。[14]312-319学生通过完成平衡的学习活动或任务，能够发现不同学科知识之间的关联，进行整合并习得超学科的知识与技能。在上述例子中，教师在主题的指引下已经了解学生需要学习当地不同种类的岩石和矿石，教师可以使用简化的地质图来协助学生完成该州地表地质的学习。然而，这样的教学活动有些偏向科学学科的课程标准要求，导致学生的学习活动变得单一。如果教师将数学学科的要求整合到教学活动中，比如让学生先使用地图预估、测量和比较不同类型岩石的表面积的教学活动，随后再使用地质图进行地表不同种类岩石的学习，这样可以帮助学生在活动任务中掌握和整合不同学科的知识与技能。同时，教师也可布置在本地地形图上测量出学生每天从家到学校的路程距离的活动任务，这样的活动任务不仅可以帮助学生识别出当地地形特质，还可以学会使用尺子等工具进行数据的测量。在学生掌握了最基本的测量方法后，教师还可以根据学生学习情况，将测量活动延伸至大陆与海洋之间、国家与国家之间。这些活动既包括了社会学科的要求，也涵盖了科学学科的要求，实现了知识和技能的整合，并利于在完成活动任务的过程中帮助学生提高站位，开拓视野。 (三)实施嵌入学习过程的评价活动 该单元设计模式的特殊之处在于其学习活动在帮助学生学习的同时也承担着评价的功能。在上述“使用地图来了解世界”的例子中，其中一个学习活动是要求学生先使用地图预估、测量和比较不同类型岩石的表面积，随后再使用地质图进行地表不同种类岩石的学习。将这个学习活动分解可以发现，学生首先需要掌握“用绳子、尺子和地图来估计一个国家和/或一个州的距离”或是“用透明的格子纸和地图估计一个国家和/或州的面积”的技能；在了解如何“根据岩石的形成方法对岩石进行分组”的方法后，学生才能够真正完成上述的学习活动。[14]312-319可以看出，该单元设计模式十分注重学习活动或任务的连续性和层级性，每一个学习任务或活动都是建立在学生完成了上一个学习活动的基础上。学生在完成学习活动的过程中，教师将通过学生学习活动或任务的完成程度评价其知识与技能的掌握程度，并根据学生的学习过程信息作出相应的教学决策。可以说，不同于将评价活动置于单元学习的尾声，这一单元设计模式直接将学习活动转化评价活动，十分关注学习过程信息，教师通过学生完成学习活动和任务的过程评价学生的学习进度，及时获取学生的学习信息，进而动态地调整教学计划。 基于超学科的单元设计，是指围绕某一主题将不同学科内容整合成为一个新的学习单元的过程。一个构思完善的综合主题单元应建立在广阔的、稳定的且统一的概念上，促进学生理解主题、超学科探究和解决问题。在特定主题的引领下，学生的学习是综合运用不同学科知识解决现实问题的过程。在此单元设计的形态下，教师将不同学科所包含的关键知识和技能整合成新的学习主题，通过不同学科间知识与技能的有机整合打破学科之间的边界，围绕所选主题的内涵重新组织知识以帮助学生习得超越某一学科的知识和技能。 四、从设计到实施：单元设计的实践要义 (一)单元设计需要真正形成“单一”之元 当前，单元设计虽然已经广泛地运用在教学实践中，但对单元的本质仍存在着一些误解。主要表现为：一是教材呈现是单元式的，教师依据教材教就是单元教学了；二是教师备课是将一个教材单元的内容综合起来考虑的，但上课还是按教材中的知识点布局而展开的(各个知识点放在一起教)；三是教材单元内容教完，评价还是依“知识点+双向细目表”来进行。因此，要开展单元设计，首先要厘清何为单元?从字面上理解，单元即单一之元，是指一个更大的整体中单个有系统的组成部分(元)。具体地说，单元有以下几个方面的涵义：一是单元是一个更大的整体的组成部分，不是孤立的一个东西；二是单一之元是自带系统的，其本身是有结构的，因此也有其自身的功能；三是单元之功能与整体的功能是一致的，否则，会严重影响到整体功能之发挥。在课程教学语境中，单元就是一个完整的教育/学习事件，是课程最小的细胞，就某科目而言，不同且相互联结的单元组成一个学期或学年的课程，不同学期的科目课程组成一个学段的学科/科目课程，同理，不同学科或科目的课程组成学校课程体系。因此，一个好的单元决定了一门好的课程，而一门好的课程决定一个学段好的教育。正确理解单元的本质就显得尤为必要。 基于上述理解，单元设计的关键在于如何将单元置于一个学期甚至学段或学校课程体系中，并且将单元设计成一个有组织、有结构的学习单位。教师在设计单元之时，首先，要研读课标，研究教材和学情，明确单元之上的课程育人价值与目标要求，据此自上而下地规划一个学期的单元数目与各个单元的目标。其次，要把一个单元设计成有组织的、相对完整的学习经验，以实现该课程的育人价值。最后，要确定一个单元的“统摄中心”，只有这样才能称得上“单一”之元，使得单元成为一个学习单位。所谓“统摄中心”其实就是能够统领学习内容、方式、情境、评价等，且具有提纲挈领作用的“组织者”，即作为单元设计的“骨架”将零散、琐碎的学习要素链接起来。比如，在基于学科的单元设计模式中，整个单元的学习内容是由学科大观念所统领的，所有的知识点、学习活动、评价活动都由学科大观念来统摄，开展学习的最终目的是帮助学生理解学科内最为关键和核心的概念，进而使其生成正确的观念。因此，单元设计中的“单元”是指依据统摄中心，按学习的逻辑组织起来的结构化的学习单位，单元设计则成为实现素养目标的一种微型课程计划。[18] (二)“素养立意”是实施单元教学的灵魂 新课程坚持素养导向，单元设计是素养导向的教学选择，也是新教学的最佳出路。因此，应设计指向素养的单元教学，以培育学生的核心素养为价值旨归。第一，素养立意的单元教学强调的不只是知识的积累和技能的训练，还包括帮助学生成为能够适应未来生活的合格公民。[19]要注重提升他们面对复杂情境时的问题解决能力，并在教学过程中逐步具备现代公民应有的素质与品格。例如，在基于学科整合的单元设计模式下，学生的学习任务就是为基于现实生活中存在的困境提供解决思路。第二，素养立意的单元教学是将学生视为完整的人，在教学过程中通过学习主题设置、问题创设、情境建构等方式，将分化的知识依据其内在联系进行整合重组，帮助学生在获取知识的同时，促进知识、情感、价值观的协同发展，最终使得学生的学习实现从被动习得走向主动建构。从学生已有的知识体系和认知结构入手，设计基于真实情境的学习活动或学习任务，帮助学生探索知识之间的相互联系，建构属于自身的知识网络，使得学生能够清楚地知道所学知识是如何来源于生活、应用于生活、有益于生活的，旨在帮助学生在真实的、情境化的学习过程中发现所学知识与现实生活之间的关键线索。 (三)“总—分—总”是分课时实施单元教学的“整体”保障 毫无疑问，单元教学一定是分课时开展教学的，但此