深度学习背景下高中物理单元逆向设计探讨

【摘要】通过“以终为始”的逆向教学设计，我们可以更好地推动深度学习。这种方法强调以学生为中心，通过评估来促进学习。我们基于深度学习的理念和逆向设计的原則，提出了四个方面的教学目标：确定科学的预期目标，提供适当的评估证据，开展有效的学习活动，设计分级的作业。我们以“运动的描述”单元为例进行了实践。

【关键词】深度学习、高中物理、单元逆向设计

【中图分类号】G633.7   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2023）08-0184-03

深度学习是一种以教师为导向，让学生以挑战性的学习主题为核心，全身心投入，体验成功，获得发展的有意义的学习过程.为了实现这一目标，教学设计应该采用单元整体建构的方式，以消除课时主义的局限，使学生能够更好地理解知识的条件、情境、结构和本质。

以整体主义教育理念为指导，单元整体教学设计旨在培养学生的学科核心素养，在教师的指导下，通过创设真实有效的情境，让学生在主动探究、协作交流、对话实践和进阶学习的过程中，发展高阶思维能力，提升思维品质。单元整体教学设计既可以继承课程标准，又可以开启课时学案，而逆向设计则可以为单元整体教学设计提供全新的视角和思路。

1.单元逆向教学设计

通过采用“以终为始”的单元逆向教学模式，我们可以更有效地实现课堂目标和效果，即从单元最终输出倒推输入内容和方式，寻找能够帮助实现单元预期目标的最佳策略和方法，努力理解它们的含义并进行灵活运用。包括四个维度：确立明确的单元目标，构建可靠的评估指标，构建有效的单元学习环境，制定分层次的单元学习任务。通过将目标与实现结果结合起来，以更有效的方式进行评估，从而实现有效的激励、诊断、反馈以及推动。

通过采用单元逆向教学设计，可以摆脱传统的课时主义，建立起“登高望远”的知识体系，以及更加系统的学习方式；这种方法需要教师抛开传统的教学模式，根据课程标准及学生的实际情况，以及反思的过程，来制定最佳的学习策略；此外，它还强调了“如果学生没有学会该怎么办”的重要性，以及将作业也纳入其中，以此来提高学习效率。

通过单元逆向教学设计，学生可以实现四个转向：从“课时教学”开始，深入学习“单元重构”；从“经验设计”开始，深入探索“结果逆推”；从“终结评定”开始，深入探索“评价驱动”；从“统一作业”开始，深入探索“立体检测”，从而促进真实发生。

2.面向深度学习的高中物理单元逆向设计要解决的主要问题

路径问题：物理学科如何培养核心素养，从学科知识到学生核心素养。既要将符号知识转化为有意义的知识，又要将惰性知识转化为可迁移的知识。这个转化的实现需要学生从浅层学习走向深度学习， 深度学习是新课程的背景，2014年在新课程实施初期，教育部同步启动了“深度学习”改进项目。事实证明，深度学习是发展该学科核心素养的重要途径。

方法论问题：深度学习是一种质性的学习状态，其实现主要是围绕学科大概念进行单元整体设计与实施，单元整体教学是一个复杂的、系统的过程，它不仅仅是几个课时的简单拼凑或粗暴组合，更重要的是要深入理解课时之间的联系，把握整体的特点，使其超越部分，从而达到更高的效果。为了提高单元整体教学的效果，我们需要采用新的思维方式，从封闭的思维模式转变为开放的思维模式，从分析的思维模式转变为整体的思维模式，从线性的思维模式转变为非线性的思维模式，以促进深度学习。

战略问题：在单元教学设计中，“阶梯型课程”模式—目标·达成·评价—“登山型”课程模式—主题·探求·表现，虽然都是从理念上提出的指导，但它们的抽象性使得它们在实际操作中难以实施。因此，本文提出了一种逆向设计，它以逆向逻辑为基础，具有明确的可操作性，能够更好地满足物理学科的特性，从而更有效地实施高中物理单元教学设计。

3.面向深度学习的高中物理单元逆向教学设计模式

通过对高中物理课程标准和新教材的深入剖析，围绕物理领域的核心素养，引导高中物理教材的主要知识，建立结构化、层次化的知识体系。结合学生的认知逻辑，确定具有系统性和挑战性的高中物理单元学习课题。在此基础上，首先综合课程标准、教材知识和学生学习情况作为单元预期的目标；其次，确定真实性、开放性和挑战性的执行任务作为目标评价的证据；然后，开展经验探究、抽象概括和迁移应用思维过程是本单元的学习活动；最后，基础类、改进类和扩展类的阶梯检测是为本单元设计的先进任务，在这四个维度的指导下，构建相应的课堂教学模式和策略，并通过教学反思、及时反馈和完善逆向单元设计内容，不断迭代优化，构建面向深度学习的高中物理单元逆向设计教学模式。

单元学习目标设计，单元的逆向教学设计是面向目标的设计，即根据单元的预期学习目标来设计单元的学习目标体系，一是通过对课程标准、教材内容和学生学习情况的深入分析，结合学科的基本素养学习要求，突出教育素养的主导作用，即基础学科素养—学科概念—单元学习目标—课时学习目标。学科大概念可以实现自上而下的衔接，起到桥梁作用，既能将学科基本素养与事实现象联系起来，又能从中获取学科基本素养。单元目标自上而下分为三个层次：迁移应用、理解意义和掌握知识与技能。课时的重点是在单元的总体目标内进行分解和细化。

在确定单元目标后，我们需要思考如何通过证据和学生的行动来证明目标已经实现。这样的评估方法可以帮助我们更好地了解学生的学习情况，并为他们提供更有针对性的学习材料和活动。如果我们发现目标没有实现，就需要及时采取措施来帮助他们。因此，目标评估证据的设计对于提高学生的学习效果至关重要。表现性任务应该具有挑战性、真实性和开放性，教师应该密切关注学生的学习情况，并及时调整学习策略，以便更好地评估学习成果。

在单元活动中，我们旨在通过评估来帮助学生达成目标，这些评估过程本质上就是一种学习过程。通过反思，我们可以让学生摆脱仅仅依靠经验来完成单元学习，这样的学习过程才能真正帮助他们理解知识，并能够将其运用到实践中。因此，我们的单元学习活动不仅仅局限于课堂教学，它还需要考虑学生的个人需求，注重培养他们的创新能力，提高他们的综合素质，让他们能够在实践中运用知识，从而达成自己的目标。重视在活动过程中及结束时的反省与深入理解，以培养更高层次的思考能力并达成有意义的结果。

单元学习任务设计，单元逆向教学设计充分尊重学生的差异性，尽可能避免千篇一律、无差异化的任务，减轻学生负担，真正发挥任务的教育功能。单元作业设计应突出先进性，設计基础课、高级课和扩展课的分阶段作业，增强对单元目标的深入理解，增加学科实践作业的比重，实现“做中学”，设置促进单元核心知识整合和跨学科综合的项目化作业，实现“用中学”。由于课堂教学的局限性，高级作业设计仍然是主体，实践作业和项目作业是其“两翼”，即“一个身体和两个翅膀”的单元作业设计模式。

4.逆向单元设计案例

《逆向教学设计案例分析》以高中物理教材“静电场中的能量”为例，构建适合高中物理教学的逆向教学设计框架。

4.1确定预期成果

确定预期成果的操作过程如下：分析课程标准、教材和学情，确定教学重点和难点，提炼本单元的大概念和基本问题，确定大单元的设计，从知识、理解和应用三个层次出发，明确预期结果，最终形成单元的学习目标。

4.1.1 分析课程标准、教材和学情，确定教学重点和难点

根据课程标准，学生需要掌握电荷在静电场中的势能，以及电势和电势差的概念，并且要理解均匀电场中电位差与电场强度之间的关系，以便更好地分析带电粒子在电场中的运动，从而更好地解释相关的物理现象。通过观察常见的电容器，我们可以了解它们的容量，并观察它们的充放电现象。

教材分析和学情分析，本单元是电磁学的基础，是承前（力学）启后（电）的单元，电磁学与力学密切相关，研究静电场。学生已经了解了引力功的特点、功与能量转换的关系、用比值法定义电场强度、等高线等。本单元的基本概念较多且抽象，学生不易理解，在教学中需要用类比的方法将新旧知识联系起来，旧知识向新知识的过渡比较容易让学生理解和接受。例如，在研究“静电力做功的特性”时，可以利用引力做功的特性，将处理引力做功特性的方法转化为做功特性的分析方法。利用静电力功与电力势能功的关系来比较引力功与重力势能的关系；在建构电势和电势差概念时，也类推了电场强度概念的建立，使学生进一步理解用比值定义物理量的方法；使用等势面比较等高线。本单元教学重点和难点是静电场相关物理概念的构建及其关系，带电粒子在电场中的运动。

4.1.2细化单元概念和基本问题

单元概念属于基础素养中“物理概念”的范畴，根据课程标准、教材和学情分析，可基于物质概念、运动概念和相互作用概念、能量的概念，从这些概念中提取出统一的概念。在统一“静电场中的能量”中，电场强度，电子在电场中的运动必须用动力学的方法来分析能量的运动和转换，指出运动和相互作用的概念势能，电势和电势差所做的功表示概念能量。提取的第一个概念是“静电场中的能量”，提取的第二个概念是“带电粒子的运动电场”。核心问题是指单元的核心概念和学习核心内容需要解决的问题，只有解决了核心问题，学生才能更好地理解单元的核心内容。“静电场中的能量”单元的基本问题如下：与电场中的能量相关的物理量有哪些？这些物理量是如何定义的？这些物理量之间有什么关系？带电粒子在电场中的运动是怎样的？如何定量评估它的运动特性？

4.1.3 确定大尺度单元的设计

根据提取的大尺度概念和单元的基本问题，将“静电场中的能量”分为两个单元。第一单元3课时，内容分别为“电势能与电势量”“电势差”“电势差与电场强度的关系”。

4.1.4 界定预期成果

在制定了单元的学习目标之后，老师应该深入探究学生在完成这一课程之后可能出现的新的挑战，以及他们的最终收获将有何不同？通过“电势”的学习，学生将能够掌握定义、公式和单位的基本概念。通过观察电势，人们可以清楚地看到，电势随着电场线的方向而逐渐减弱，从而可以准确地判断出电场中两点之间的电势差异。我们希望能够通过了解、理解和运用三个方面来评估我们的预期成果。我们的学习对象是学生，我们将使用“通过……，学习者可以……”这个可视化的、可衡量的语言来描述我们的学习。我们的目标是“静电中的能量”。（1）通过探究，学生可以清楚地认识到，当静电力施加于某个位置时，它的功就会改变该位置的能量，而且这种改变不受路径的影响；此外，他们还可以从实例中探究静电力施加的功与势能之间的关系，以及电荷在电场中的位置，以及它们之间的电势差。此外，他们还可以从实例中获得有关比率的知识，从而更好地掌握物理量的定义。通过研究电位差和电场强度之间的相互作用，物理学可以更好地理解和应用各种量的概念。（2）通过实际操作和实验，学生不仅能够熟悉常见的电容器，还能够清楚地描述它们在充放电过程中的电流方向和能量转换，并且能够使用比值定义法来确定电容，同时还能够深入研究影响平行板电容器电容量的尺寸因素，以及如何改变它们的大小。此外，通过引导和问题讨论，学生还可以从动力学、能量等角度，分析带电粒子在电场中的偏转，并且能够深入理解示波管的工作原理。

4.2 寻找评估证据

是否达到了教师设定的预期目标？有什么证据表明学生已经实现了它，它是如何实现的？教师应该为此找到合适的能力测试。逆向教学设计的优点是在学习活动设计中给予评价主导作用的空间。学习考核要达到“一课一考核”的水平。评估标准可分为课堂观察、课后作业两种。通过课堂观察，我们可以制定一个量表来衡量学生的学习表现，这个量表可以从五个方面来评估：课堂参与度、合作学习能力、自主探究能力、表达能力和创新意识。

4.3 设计学习活动

“一课一个项目”可以有效地帮助我们更好地将其融入到日常教学当中。问题设计应与评估测试相结合，使问题具有情境化和递进性。通过解决每一道题，学生可以获得新知识，掌握新方法。

通过逆向教学设计，教师可以更好地利用评价证据，以更准确的方式把握学习活动的预期结果与学生的实际水平之间的差异，并及时调整教学策略，以达到“教、学、评”的目标，从而更有效地实现学习目标。逆向教学设计注重将教学内容从宏观的概念和基础问题出发，进行细致的分析，以便学生能够更好地掌握知识，并且能够更好地发现知识之间的联系。

参考文献：

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[3]林建华，任昭开，王英.关于《静电场》教学的两点思考[J].物理教学探讨，2021，39（6）：56-57，61.

作者简介：

李欣（1982年9月—），女，汉族，安徽宿州市人，本科学历，中教一级职称，研究方向：高中物理教学。