基于UbD理论的STEAM课程“三段式”设计研究

［摘 要］基于UbD理论的教学设计分为三个阶段，即“确定预期结果—确定合适的评估证据—设计学习体验活动”。在STEAM教育本土化过程中出现了知识缺失、创新匮乏等问题。教师可尝试运用UbD理论来解决问题，通过概念分层与高阶认知策略来明确理解维度，预测学习结果；通过逆推教学目标，确立评估证据，以评价机制引导实践创新；利用WHERETO要素细化学习活动，统整技能与知识的关联。以自编STEAM课程“超级造船师”的项目化学习为例，探索STEAM教育的逆向“三段式”设计路径。

［关键词］UbD理论；逆向设计；STEAM教育；核心概念

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2024）24-0065-04

STEAM教育是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合性教育。STEAM教育在我国存在不少发展问题：在课程设计时，部分教师重点关注活动设计过程，导致学生“只动手不动脑”；有时STEAM教育仅停留在技能模仿层面，知识、技能的深度关联被限制，创新精神被弱化；部分教师在评价活动中更聚焦产品，对学生的表现性活动缺乏客观评价……

UbD理论是以追求学生理解为本位的逆向教学设计理论，强调在学生理解的前提下，对学生习得的知识、素养与技能等学习结果进行预判，确定评估手段，再反向设计教学。“超级造船师”课程是对教科版科学教材四年级上册第三单元“运动和力”的项目化改编，本文以其为例，基于UbD理论进一步探究STEAM教育的逆向“三段式”设计路径。

一、借助核心概念，确定预期学习效果

1.拆分概念层级，明确目标设置

核心概念是反映学科核心内容、本质、思想方法的关键概念。在逆向设计STEAM教育的初始阶段，教师应基于学情分析将核心概念拆分成不同层级的重要概念。如在项目化学习“超级造船师”的概念设置（见图1）中，外层为学生熟悉的内容；中层为学生应掌握的二级重要概念，包括必备知识、技能等；内层为学生应深入理解的核心概念。

2.结合认知策略，明确理解维度

设置驱动性问题有助于推动STEAM教育中学习任务的开展，激发学生的学习兴趣。围绕核心概念和驱动性问题来组织项目化学习，为每个关键问题设计具体的探究活动，教学内容便成为问题的答案。教师应按重要程度和逻辑顺序组织单元问题序列，使其从一个问题自然过渡到另一问题，引导学生主动参与实践和思考。在“超级造船师”项目化学习中，教师以学习任务设置驱动性问题（见图2），指向不同性质的力。

认知策略可提高学生的学习深度。低阶认知策略可提供基础性的知识与技能，高阶认知策略能触发深层次的思维碰撞，因此我们常用低、高阶认知策略组合的方式来推进教学。在“超级造船师”项目化学习中，低阶认知策略指向力学知识、工具技能的应用；高阶认知策略指向系统分析，以期通过综合分析船只系统的动力与结构，实现运动效果的改进，如图3所示。

对驱动性问题、概念设置与认知策略的把握，为学生对项目的理解指明了具体方向。在UbD理论中，常用理解六侧面来确定理解维度框架，即教师应明确教学过程中的６个维度，分别是解释、阐明、应用、洞察、移情和自知，这也是目标具象化与评估手段设立的依据。“超级造船师”项目化学习理解维度框架如表1所示。

3.解读理解维度，完成预设结果

通过核心概念的逐步分层，教师先用认知策略引领学生实现对概念由浅入深的理解，再用理解维度细化学生在技能、知识层面应达到的各个目标，最终预测学生的学习结果。“超级造船师”项目化学习结果预设如表2所示。

二、逆推教学目标，确定合适的评估证据

评估作为逆向教学设计的重要环节，既能有效反馈实际的教学效果，又能落实具体的教学目标。在STEAM教育中，评估要以表现性、形成性评价为主，注重评估的连续与真实，便于动态调整教学策略。

在“超级造船师”项目化学习中，评价应采取过程和结果并重的态度，采用自评、互评等多种手段，囊括学习态度、产品质量等多维度标准。其评估证据如表3所示。

教学中的工程设计应开发实用性产品，其实用性应符合学生的日常认知，切合学生实际生活需要。因此，评价最终应着眼于小船的完成度；评价因素应有主次之分，如先保障小船运行安全与平稳，再考虑速度与行程等；评价手段应包括自评、互评等。

三、利用WHERETO要素细化活动，关联知识技能

丰富的学习体验是助力学生融入STEAM教育情境的重要载体。UbD理论认为，教学的重要作用就是让学生获得良好的学习体验，帮助学生在教师引导、自主探究中深入理解抽象概念，获取技能。

1.依据工程设计流程，架构项目体系

在STEAM教育中，各子项目按工程设计流程推进，包括多类活动，如设计、制作等，借助学习圈、支架，用综合性任务丰富学生的学习体验，实现学生的深入探究。本项目以大概念“力”的理解为核心，依据结果预期和评估证据，指向所需的科学与技术素养，架构学习框架，如图4所示。

2.依据WHERETO要素，细化学习活动

活动细化设计一般以问题串和任务群的形式来连接各重要概念与基本问题，实现知识的关联与迁移。在UbD理论指导下的活动设计，常用WHERETO要素来优化学习活动，如图5所示。

参考上述WHERETO要素，教师在逆向设计项目时应注意以下问题。

一是基于真实且明确的挑战任务。从学生角度看，学习任务必须目标明确，教师应结合预期结果来搭建思维性的支架，注重用表现型的挑战任务和基本问题来明确单元导向，实现活动的螺旋式上升。在本项目的逆向设计阶段1中已提炼出驱动性问题，能给予学生明确的学习任务指向，指导活动细节。

二是提供个性且可选的多元空间。活动内容设计应给学生提供可选空间，即存在不止一种完成任务的方法，设计多种类型的学习实践，以满足学生的多元需求，包括活动、个性、成果三个方面。本项目预留了学生自主探索的空间：活动层面，包括设计、制作等多项活动；个性层面，尊重学生对学习内容的自主完善；成果层面，鼓励学生形成多样化的学习成果。

三是内置覆盖全过程的评价体系。STEAM教育强调学习过程中的知识和技能获得，因而在逆向设计视角下，STEAM教育的反思重点在于对活动过程的检测和诊断。教师应设置覆盖全过程的评价体系，并配置相应的评价工具、评价途径和评价主体。

在本项目中，教师以活动评价表作为导向，让学生实时对小组成果开展监控，内嵌竞速评价、讲演评价等多时段、多主体的评价活动，促使学习成果往评价标准上靠拢，在反思中实现小船的改良、更新与迭代。

将“超级造船师”项目化学习活动框架细化，设计项目化学习计划，具体如表4所示。

利用WHERETO要素建构活动，确保用核心概念架构学习，通过丰富的体验活动实现各子项目间知识与技能的学习迁移。活动细化后，最终生成项目化教材，完成教学设计。

四、实践反思

UbD理论以学生对核心概念的理解为前提，采取评价先置的逆向教学设计方式，贯穿教学各环节，为STEAM教育的本土化、原创化设计提供了全新的实践路径。在实践中，本文提出以下建议。

1.以核心概念为桥梁，搭建结构化知识体系

UbD理论将单元教学作为核心概念的基本单位，从宏观视角审视单元内活动与活动、问题与问题、知识与知识之间的联动关系，并通过核心概念来甄别、确定具有统摄性和迁移价值的重要概念，结合STEAM教育的情境与驱动性问题，帮助学生完整建构体系化的知识与技能，实现核心概念和重要概念之间的迁移。

2.以评价反馈为工具，促进教学评共生发展

逆向教学设计的三个阶段紧密相连，形成了有机的整体，着眼于学生学习力的深度发展，倡导评价设计先于教学活动设计，提倡将评价嵌入教学过程，成为诊断和驱动教学的工具，注重施与量化多元评价，最终构建“教—学—评”一体化的共生系统，教学俨然成为发现证据的过程。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 格兰特·威金斯，杰伊·麦克泰格.追求理解的教学设计[M].2版.闫寒冰，宋雪莲，赖平，译.上海：华东师范大学出版社，2017.

[2] 夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018.

[3] 刘清锋.例谈逆向教学设计在生物学教学中的应用[J].中学生物教学，2017（11）：13-15.