UbD视域下，指向学科思维的大单元教学如何做？

何龙 

案例

阅读本文您将获得：

1、如何基于新课标解构学科核心素养？

2、Ubd模式下的单元教学设计案例

以终为始，解构学科核心素养

2017年普通高中课程改革中第一次明确“核心素养”是学科课程实施的重要目标，2022年《义务教育课程方案和课程标准》正式将“核心素养”培养的学科目标拓展到义务教育阶段，完成核心素养教育在基础教育阶段学科教学中的一致化。

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重新解构物理学科核心素养

具体到物理学科，想把核心素养培养落地到常规课堂，我们需要对其进行解构分析。物理学科核心素养在义务教育阶段和普通高中阶段的课程标准中保持一致，分别为物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任四个维度。

从物理学科的结果性教育目标来看，我们希望培养的是拥有正确科学态度与责任，在物理观念支配下运用科学思维进行科学探究的物理人。

将这样的教学目标还原到学生的物理学科学习行为中，我们需要让学生在物理课堂中通过对真问题、真情境的科学探究，不断进行科学思维的训练，在解决问题的过程中逐步形成物理人应有的物理观念和正确的科学态度与责任。

这样以目标为先的教学设计，与UbD(Understanding by Design）教学设计理念不谋而合。

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UbD模式与大单元教学设计

UbD模式的教学设计重视可评价教学目标的设定，以教学目标为终点设计课堂，同样以教学目标为准绳评价教学过程和学习行为的有效性。同时核心素养教学目标的确立，要求课程实施主体从对知识的了解、理解与记忆，转变为学科关键能力、必备品格与价值观念的确立。

这样的素养要求，不再拘泥于具体的知识内容，而是关注知识的结构化与关联特征，综合运用物理学知识解决实际问题，在学习的过程中学会学习。要求教师必须提升教学设计站位，即从关注单一的知识点、课时转变为大单元设计。开展连续课时大单元教学，用真实的情境和问题，聚焦科学思维和科学方法，突破知识模块的壁垒，能有效地将课本碎片化的“惰性知识”转化为整体性的“活性素养”。

UbD模式天然需要教师对课程进行“整体”设计，这与当下提倡开展以学科大概念为基点的大单元教学匹配度极高。大单元教学是将素养目标、课时、情境、任务、知识点等要素按某种需求和规范组织起来，形成一个有结构的整体。我们期待从学生的学习目标角度出发，突出大概念学习的学科核心素养核心，帮助学生构建完整的、结构化的知识体系，站在更高角度上开展教学。

基于这样的一种“逆向教学设计”理念，本文以北师大版物理教材八年级上册第三章“物质的简单运动”为例，展示UbD视域下指向学科思维的大单元教学设计方案。

锁定学科思维，确定单元设计方案

从教学知识内容来说，这一单元边界较为清晰，主要包括运动模式的简单认知、速度概念的理解和测量。

从整本教材的知识内容来说，它与物态、声现象、光现象等章节关联度不大，但却是物理观念中运动观念、相互作用观念形成的重要基础，承载着物理学科后续进阶学习的重要使命。

在这一单元中，学生需要初步建立空间、时间的概念，从物体空间位置随时间变化的现象理解如何科学定义运动与静止，如何描述物体运动的快慢。

这个学习过程包含的知识性内容并不多，但其中蕴含的辩证思想、比值定义思想、微分思想，甚至是通过理论指导物理量测量的科学探究思维方式，都是物理学研究必备的学科思维方式，需要在学生进行课程学习的过程中不断地进行思维训练浸润，让其体会物理学科的思维方法和研究方式，逐步完成相关物理观念、科学态度与责任的培养。

物理单元教学的意义在于从教学过程设计的形式上把教学的重点从知识传授转移到能力培养。具体到课堂环节的设计，从知识和能力层面架构好单元的教学目标（如图2所示），就可以遵循UbD逆向教学设计的逻辑，设计教学环节，选用教学素材。

设计逻辑问题链条，让学生拥有模型意识

以二级主题“如何科学定义运动与静止”为例，此时学生处于初二上学期，刚开始学习物理，学科意识还不是很强。虽然通过前面两个章节的学习，学生初步学会了从物理学的角度解释生活中常见的一些现象，但对于运动学的知识还没有学习。

此外学生在日常生活中总可以观察到各种各样的物体运动，对运动有感性认识，但缺乏科学理解。为解决这一问题，本节课结合学生的认知程度，根据图2中分解设计的知识和能力目标，把教学重点放在参照物和物体运动相对性的理解应用环节。

通过设置真实的物理问题情境，让学生切实感受到物理规律支配自然现象的伟大之处。通过设计问题逻辑链条，激发学生主观能动性，进而提高学习效率，提升学科感染力，如图3所示。

课程以学生小时候就玩过的“木头人”游戏引入，在学生充分参与的情况下提出问题：谁动了？你是如何判断出来的？把学生从游戏的胜负思维转移到科学研究思维上来，并最终聚焦到物体在空间中的位置变化，初步建立空间意识。

同时用这样一个司空见惯却不曾深究的问题，浸润学生观察生活、勤于思考的科学态度。

接下来的创意体验活动，如图4所示。

首先让学生观察左图初始状态，学生闭上眼睛后，把灰色箭头向前移动，灰色方框向后移动，得到图4右图。

让学生判断灰箭头和黑箭头谁动了，谁没动。这时有的同学会说灰箭头动了，有的同学却说黑箭头动了，那到底是谁动了呢？把刚才的操作进行反演，让同学们看到原来动的是灰箭头和灰框，但大家观察到的结果却是，似乎灰箭头和黑箭头都动了。

由此引出思辨问题：如何科学地描述运动与静止呢？这一体验活动创设的物理情境的目的，在于从真实发生的“木头人”游戏进一步模型化，让学生从抽象模型的角度重新审视物体的空间位置变化，抓住物体运动的核心要素：确定参照物，比较研究对象前后空间位置的变化。

其后，再引入蜗牛爬行、国庆阅兵的直升机编队飞行等情境，让学生进一步准确归纳总结出物体机械运动的科学定义，理解运动与静止的相对性，体会参照物选择对研究物体运动的重要意义。

通过这样一系列的课堂环节设计，让学生从真实问题出发，逐步抽象建立物理模型，最终归纳总结出对应结论。这样的完整的科学探究与思维训练，就是物理核心素养在课堂落地的核心所在。

让学生知其然且知其所以然，学习并认可物理学科的思维模式。这会帮助学生站在更高的视角去思考问题，建立真实问题与物体模型的关联，成为其认识自然规律、形成物理观念的一次有效积淀。

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课程的最后一部分，是要让学生运用刚刚自行掌握的物理规律，去创造性地解决真实问题，重新审视以往的固有经验。这样学以致用的学习过程，会贯穿整个中学的物理学习过程，这是学习行为的意义和升华。

这一部分设计了不同维度的应用情境。

一是诗词赏析，选择了较为常见的毛泽东诗词“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，模型解读的同时也进行了爱国主义情怀的渗透。

第二个维度选择了与学生生活较为贴近的《西游记》影视片段，让学生解构孙悟空“一个筋斗十万八千里”的拍摄手法，并尝试在课下自己拍摄类似的视频片段。这是对物理从生活中来到生活中去的集中体现，也因为其操作性强、创作空间广阔，会极大地激发学生的参与热情，增强其对物理学科的认可程度。

最后一个维度，选择了对“地心说”和“日心说”的思辨研讨。这一环节的素养目标是期望通过对“地心说”“日心说”形成过程和适用条件的探讨辨析，进一步让学生体会参照物的选取对研究物体运动规律的重要性，是形成完整运动学物理观念的重要一环。所以在课堂的教学设计上重点凸显了两个问题情境：

（1）为什么中外的古代科学家首先提出的都是“地心说”？

（2）“地心说”一定是错的吗？“日心说”一定是正确的吗？

第一个问题情境学生大都了解结果性事实，却很少深入思考。目的是让学生意识到人作为观察者，会本能地选择自己或地球作为参照物。突破的方法是向学生展示美轮美奂的星空延时摄影片段。

摄影机架在地面上，远处的山峰岿然不动，天空的星辰却缓缓转动。当学生看到的那一刻，自然就体会到古人观天的处境，与古时的观星者们达到共情，感受到古时候天文学家探索宇宙的科学精神，而不是一味苛责其结论的对错。

同时配合自身原有的对“地心说”的认知，学生就会明白“地心说”的提出是由于选择了地球为参照物，自然而合理。而不是顺应学生刚刚形成的“地心说”与参照物概念之间建立的关联，抛出第二个问题情境，让学生带着对参照物的关注度，去思辨“地心说”“日心说”的科学性。

原来两种学说只是选取参照物的不同，导致对规律的描述复杂程度不同，并没有严格意义上的对错之分，如图5所示。若再展示太阳围绕银河系中心运动等素材，可以造成一种强烈的认知冲突，帮助学生将参照物概念和运动相对性的认识深深地刻进自己的思维框架中。

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这一单元教学的设计理念就是结合学生的思维水平和单元教学内容，设定指向学科思维的教学目标，然后通过逐级主题的分解，确定末级主题在知识、能力两个维度的可评价教学目标。

从真实的物理问题情境切入，顺着科学探究的脉络逐步推进，把对应问题研究的每一个重要节点都展现给学生，让学生在解决问题的过程中学会思考，在思考的过程中掌握解决问题的思维方法。让学生真正地站在问题解决者的角度去看待物理学问题，在解决问题的过程中完成物理观念、科学态度与责任等核心素养的内化落地。

可以说本单元始终秉持逆向教学设计（UbD）的理念，从一开始就为培养学生完整、健全的知识网络而努力，把物理大概念作为课程设计的地基，让学生在学习的过程中逐步生长出属于自己的知识结构，而这一学习过程就是学生习得学科能力、形成物理观念的过程。