基于UbD模式的教学实证路径研究

王蕾

教学现场

信息科技教学中的多种实证研究路径，在具体的教学中有着广泛的关注度，与之相关的实证研究教学成为大数据影响课堂变革的载体之一。在“双减”背景之下，教学设计样态如何更新、如何能够在具体的实例中进行项目学习单的构建，是很多一线信息科技教师关注的重点。

问题分析

传统的教学设计关注教学层面的推进，并以教师为主导进行教学目标的制订。在“双减”背景之下，学生成为认知的主体和主导因素，教师更加关注推动学习动机。基于UbD特征的设计样态，为学科推进提供了路径。本文拟从UbD的理论出发，研究和阐述信息学科的教学设计路径。

● UbD理解模式的研究溯源

“理解为先的教学设计模式（Understanding by Design）”（简称UbD模式），由当代美国教学改革专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麥克泰（Jay McTighe）提出，他们最近十余年来一直通力合作，积极倡导该模式的推广。近年来，威金斯将UbD模式的应用重点置于单元设计中，并致力于运用这一理论重编美国中小学教材。与之相应，“美国视导与课程开发学会”（ASCD）竭力向中小学推介该模式，并在官方网站上提供专门讲座和培训课程。

UbD模式注重在设计单元教学时，运用“引导性问题”帮助学生从解释、释义、应用、洞察、移情和自知六个维度达到深入持久的理解。采用的教学过程包括明晰学习目标、激发学习动机、分步探究主题、反思学习过程、展评学习效能五个步骤，对应学生获取知识的五个思维过程。

● 信息科技学科中UbD模式的可行性分析

UbD模式可以应用于多个学科，它强调所有的学习都发生在学生的态度与感受中，通过对课堂学习环境的良性适应，培养学生运用良好的思维习惯进行具有批判性、创造性和调节性的学习。

信息科技课程具有鲜明的操作性、实践性特征。在学科学习过程中，学生需要结合理论知识，通过大量的实践探索和练习，创作出具有一定容量的、带有个性化特征的信息化作品。学科教学关注对学习结果的评价，以数字化作品的达成率作为考查学习效能的指标。因此，教学重点关注学生对技能的掌握程度，忽视学生思维过程的形成，有技能无创新、会操作不会迁移的情况影响了学生核心素养的提升。因此，信息技术教学需要触发思维过程的深度。

UbD模式所倡导的“先明确再激发”“逐步探究、初步结论”“反思而后建构”的思维过程，与信息科技学科倡导的“大主题小途径”“同主题异工具”“先成形再成型”设计思路一致，说明UbD模式适用于信息科技教学。

● 基于UbD模式的教学设计方案

观察需要确立目标与重点，依据协商的方式制订计划，确立目标与内容，学生的兴趣点、社会性发展、认知水平等，通过具体的协商，形成有效的教学目标，探索UbD模式在信息科技教学设计中的应用，并与常规设计进行对比，发现其中的区别，彰显基于UbD模式设计教学的优势。下面，本文结合“人工智能”模块的典型课例，介绍基于UbD模式的设计方案。

路径一：明晰目标与激发动机

UbD模式的路径之一是由教师引导，设计出具体的、可鉴别性的学习目标，帮助学生完成明晰目标（where）和激发动机（hook）的过程——明确学习目标的具体内容、达成自我学习程度的认知目标、作品的呈现方式等，预设学习评价的具体标准和方式。在此基础上，通过多种方式鼓励学生积极参与到学习过程中，为后期的学习建立良好的动机预设。

（1）原设计

“人体红外传感器”是人工智能模块有关传感器应用的较新的内容，可参考的教学案例屈指可数。目前可以找到的教学案例多是借鉴传统的信息科技课的设计模式，即教学过程类似：导入、新授（任务一、任务二）、巩固与综合（任务三）、小结与反思。

在第一部分的学习中，惯常的做法是：通过实物案例导入课题→学生观看生活中的智能楼道灯应用（如视频、动画等素材）→观察其中的工作方式→揭示课题：人体红外传感器+灯泡→介绍人体红外传感器的工作原理。自此完成导入与新授部分的教学。

（2）思考焦点

此设计看似从实际出发，结合了学生的生活经验，有一定的认知联动性。但是在授课中不难发现，生活中的楼道灯包括声控楼道灯、人体感应楼道灯、光线感应灯等多种形式，学生往往不能立刻领悟到人体红外传感器和楼道灯之间的感性联系，使得认知过程中目标模糊。此外，在传统设计中，教师建立目标、学生达成目标的学习模式，不利于学生进行作品创新，因而物联网技术的创新设计理念无法落实。

（3）改进型设计

在基于UbD模式的教学中，应根据具体的学情确定学习设计信息学习的具体目标，制订符合学生已有水平的学习设计，并作出合理的评价，教学建议如下。

课前引导：试玩迎宾器。

程序基础：多分支条件语句。

学习方式：自学教材相应章节。

主要流程：

（播放一组智能开关门、智能楼道灯、智能欢迎器的视频）

师：大家在生活中见过这些有意思的设备吗？你还能举出哪些实例？

学生联想生活中的其他实例。

师：它们有什么共同的特点吗？比如它们是感应到什么以后做出动作的呢？

生：当有人靠近的时候，它们就会有聪明的反应。

师：这就是神奇的“人体红外传感器”，大家猜一猜，它的主要功能是什么呢？

生：①感应人体;②感知人的体温;③感知人的有效距离。

师：了解了人体红外传感器的工作原理，那么今天我们可以设计什么样的智能作品呢？（学生小组讨论后，进行汇报）

组1：智能教室日光灯→有同学在里面的时候，它全亮;同学出去活动了，它自动全灭。

组2：智能防盗器→晚上放置在门口，有可疑人物走近时，鸣叫报警。

组3：智能汽车雷达→安装在汽车的四周，一旦有行人接近，立刻启动提示器，警告司机迅速离开。

……

教学评析：在以上设计中，教师提供了丰富的前提性的素材资源，素材中的实例属于“异应用同原理”，借助这些实例可以帮助学生反复理解人体红外传感器的实际意义。这种设计的特点是，将人体红外传感器的理论概念一笔带过，转而注重实际应用分析。将繁杂冗长的理论融入中小学生可以理解的具体实例。在此基础上，让学生自主建立作品取向规划，设计自己感兴趣的人体红外传感器的应用设备。学生在理解了其知识内容后，建立起了明确的学习任务要求，并主动组织起自我的学习过程，实施学习行为，激发学习动机。

路径二：逐步探究与初步结论

UbD模式的第二种路径是针对研究主题进行逐步探究的过程，包括逐步探究主题（explore）、形成初步结论（conclusion）两个主要方式。具体细化为各个小主题、小目标。在学生探究中，根据其进程，确定下阶段研究成果，并在此基础之上形成初步的学习结论。这时的学习结论是“不修边幅”的、原生态的、本真性的结论，紧密根植于学生的探索活动中，这个结论需要在下一步的学习过程中，由学生完成自我修正与知识建构。

（1）原设计

“闪电雪容融”是STEM与人工智能融合的课程主题之一。在常规的教学过程中，一般沿用LED发光原理说明→典型电路观察→练习搭建LED灯→作品发布→评价与调整等过程。在教学流程中，关注技能操习，注重电路的原理介绍，评价标准为能否点亮。但是，在“双减”背景下，信息科技学科的上层建构、综合思维的概念未得推广，因此有待改进。

（2）思考焦点

在传统的信息科技教学设计过程中，概念的习得往往较为简单，所以学生可以通过作品产生一定的认知图景。但在物联网模块中，相关概念的理解难度增加，容易产生认知负担。传统的作品“举一反三”会变成“举一学一”，让学生沦为技能模仿的工具，而不是信息工具的主人。

（3）改进型设计

在基于UbD模式的教学过程中，教学设计从评价环节入手，将《闪电雪容融》一课进行更有指向性的设计，建议设计如下。

导入部分：在冬奥会闭幕式上，可爱的雪容融翩翩起舞，在导演的精心安排下，表演了优美的灯光秀节目。教师出示当时的照片和视频，让学生感受灯光装饰下的效果。

深入思考：如何能构建具有个性化的闪电雪容融作品。

协商活动：分小组合作，提出创作思路。

评价预设1：“风花雪月”创作多组合型灯链。

评价预设2：“冰雪聪明”创作多样态型灯饰。

评价预设3：“囊萤映雪”制作我的个性雪容融。

评价预设N：……

协商主题：以小组为单位，确定主题，绘制思维导图。

小组分工：成员定位，确定各自在组内的身份和任务。

主题定向：

评价意向1：分解认知内容。

评价意向2：找出具体学习点。

评价意向3：电路基础知识、开关按键等。

活动实施：根据自身需求，实施学习行为。

协商评价：各小组交流活动成果，对照任务目标，考查学习目标的达成率。

反思调整：依据评价情况，调整定位，为后续学习打下基础。

教学评析：该设计注重了学生主观知识建构的过程，在目标选择中明确学习指向。学生在自主设计中逐步学会规划自己的学习过程，通过对示范作品的归纳，提炼出适宜的结构模型，并进行实践。借助各个小任务最终完成大主题的制作，学生知其然更知其所以然。在认知过程中，将项目主体的主要功能键设为发现点，学生一一探究，找到问题的解决方案。

路径三：反思与展评

UbD模式第三个路径是对自我学习过程进行必要的反思和归纳，包括反思学习过程（rethink）、展评学习所得（evaluate）两个主要过程。教师引导学生，在认知过程中，找到知识的脉络，并评价自己的学习效能。这样的设计方式，不但可以鞏固学习效能，而且可以让学生对自己的学习过程进行进一步的调整，提升学习力。

（1）原设计

“有趣的高山滑雪”是信息科技课中的主题之一。该课让学生制作富有创意的各色模拟高山跳台，完成机器人高山滑雪的游戏。可循的学习设计如下：纸上绘制结构图→木锯或电锯切割材料→胶枪连接结构件→尝试滑雪→修改作品。

（2）思考焦点

上述设计看似评价、展示及小结俱全，是相对比较完善的结构形式，但是仔细分析会发现几个问题：没有前期的目标，评价标准如何而来？各小组采用怎样的形式汇报？教师总结的内容，是实验中的问题，还是知识点的问题？这些问题在实际教学中未被关注也未能得到很好的解决。

（3）改进型设计

基于UbD模式的设计注重对学习过程的反思，把其融入学生的学习过程，让学生发现问题后，进行必要的调整，从而达成学习目标。在这个过程中，结合小组最初的学习目标，对学习的过程进行评价，评价应由师生、组内成员共同完成。本课设计中采用了以下形式。

协商主题：我的高台我做主。

协商分组：选择我的学习伙伴。

协商分工：

预设1：高台形状设计师。

预设2：滑雪原料工程师。

预设3：雪路颜色调配师。

预设N：……

活动实施：

玩一玩：师生共研高台的结构方式。

想一想：模拟人是如何跳出高台的？

画一画：研究高台机的结构图（协商判断结构是否合理，并提出改进意见）。

试一试：用积木类创客套件搭建高台机（小组成员判断积木使用是否恰当）。

用一用：将已经完成的高台机与传感器相连（教师判断其传感器的选择是否合适）。

学一学：下载半成品脚本，调试高台机（小组间相互评测高台机的效果）。

协商评价：

评价方向1：模拟人跳出角度与持续时间长短的关系。

评价方向2：高台的坡度及表面材质对稳定性的影响。

评价方向3：异型高台的设计理念。

教学评析：这样的教学设计看似复杂，操作中却容易实施。汇报单的问题为学生提供了支架，学生借此对本组作品进行归纳，整理了思路，形成了相关知识的理性经验，启动了长期记忆的过程。在反思中，学生完成了自我调整、帮他人评价的过程，让学习过程有的放矢、内外兼顾，达成了较好的学习效果。

● UbD模式的教学要求

基于UbD模式设计教学能够凸显意义学习的过程，通过独具匠心的设计过程，让学生懂得、理解、深化、建构学习内容，将知识表征进行意义化外显，在具体的实验中得以内化为自身的经验，并进入长时记忆中。在基于UbD模式设计教学时要注意以下问题：在实践层面，符合信息科技核心素养的要求，对丰富教学手段起到重要的作用。在具体的实施中，要关注以下重点内容：

首先，协商式学习主体清晰。协商式学习需要有必要的信息科技学科背景知识以及操作技能基础，以协商的方式有效认知、触发迁移，达到最佳的学习效能。在学习过程中，协商式学习的主体是教师和学生，所以教师要明确自身的定位，给予学生充分的活动机会，不可越俎代庖。

其次，协商式学习的途径可控。协商式学习体现了“双减”背景下的认知需求，整个教学设计应可控可调。协商并非放任，所以在实施过程中，需要留意任务的达成度。教师提前对任务可控性进行甄别，在有限的课时内，需要能够实现任务目标的协商式学习，以适合于班级授课。

最后，协商式学习的思考点恰当。核心素养时代的信息科技教学鼓励学生的创新思维，生动有趣的主题是提高学习动机的关键，因此，应选择符合学生兴趣的项目主题，建立通过知识发展核心素养的新机制，使核心素养时代的教学获得更坚实的基础。