以科学探究能力培养为导向的高中物理逆向教学设计探究

摘要：传统的教学设计遵循“目标—活动—评价”流程，但在课堂教学实施过程中存在一定缺陷。文章针对传统教学设计的不足，践行“目标—评价—活动”的逆向教学设计理念，以“法拉第电磁感应定律”为例，提供具体的高中物理课堂教学范式，以期推进学生科学探究能力的发展。

关键词：科学探究能力；高中物理；逆向教学设计

中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1673-8918（2025）08-0129-04

《普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）将物理学科核心素养划分为“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。其中，科学探究是学生获取知识的基本方式，是在复杂的情境中“像一个科学家一样”发现问题、寻求证据、解决问题的过程。

传统的教学设计流程为“目标—活动—评价”，将活动置于评价之前，容易使活动的设计偏离评价目标，不利于实现“教—学—评”一致性。UbD（Understanding by Design）是一种基于理解的教学设计，也称逆向教学设计。逆向教学设计主张“目标—评价—活动”的教学理念，将评价贯穿于整个教学过程。基于评价目标来设计教学活动，真正发挥评价对教学的导向与诊断作用，确保教学活动设计的针对性与高效性。

如今，一线高中物理教师意识到了培养学生科学探究能力的重要性，但受限于传统的教学设计理念，真实课堂中对学生科学探究能力的培养效果不尽如人意。文章基于UbD理论，对“探究电磁感应的产生条件”这一课时进行逆向设计，以期促进学生科学探究能力发展，培育物理学科核心素养。

一、 基于UbD理论的“科学探究”逆向设计框架

课程标准中指出“科学探究”四要素包含：问题、证据、解释和交流。科学探究能力培养导向的教学设计以四要素为目标，按照UbD的三个阶段（明确预期学习结果—确定合适的评估证据—设计学习活动和体验）逆向设计教学。

（一）明确预期的学习结果

预期的学习结果即教学目标，是教学设计的出发点和归宿。课程标准对各章节应达到的培养目标有整体描述，教学设计时应在课程标准的统摄下，结合各章节的学业要求、教科书的内容、学生的实际学情和教学资源的支持分解为具体、进阶式的表现性描述。科学探究能力培养导向的教学目标应从问题、证据、解释和交流四个维度具体展开。

（二）确定合适的评估证据

传统的教学设计流程为“确定教学目标—设计教学活动—对学习成果进行评价”。与传统教学逻辑不同，UbD逆向教学设计将评价置于活动之前，使每个活动任务的设置都能与评价目标适切，解决了活动设计失效的传统教学困境。在设计评估证据时，需要回答“评价什么”及“如何评价”的问题，即确定评价目标和评价方式。其中，评价目标需结合第一阶段的“预期学习结果”展开，评价设计应体现新课程“关注学习过程，倡导形成性评价与总结性评价相结合，评价主体多元化，评价方式多样化”的评价理念。因此，科学探究能力培养导向的评价设计将以学业质量水平作为评估标准，聚焦科学探究四要素。评价主体可以是教师、同伴和自身，除了课堂评价，评价方式可设置课外实践活动评价。基于UbD理论的科学探究评价量表如表1所示。

（三）设计学习活动和体验

为推进学生科学探究能力的发展，依据分解后的教学目标和评价目标设计相应的探究任务。利用科学探究评价量表对学生探究过程的表现进行评价，检验学生的探究能力是否达到目标水平，若评价结果未达到预期的学业质量水平，则需对学习活动调整后再进行教学实践，真正发挥评价对教学的诊断作用，实现“教—学—评”一体化。

二、 基于UbD理论的“科学探究”逆向设计案例

（一）明确预期学习结果

“探究电磁感应产生的条件”选自鲁科版（2019）必修第三册第五章第二节“电磁感应现象及其应用”。

课程标准中对“电磁感应产生条件”的具体要求为：通过实验，了解电磁感应现象，了解产生感应电流的条件。鲁科版教材对该节的学业要求为：能了解电磁感应的内涵，知道产生感应电流的条件；具有与电磁场相关的初步的物质观与能量观；能解释电磁感应现象。依据学情将教学目标细化为“初步探究电磁感应现象的产生条件—进阶探究电磁感应现象的产生条件—电磁感应的应用”三个阶层，本节课预期学习结果的整合与细化如表2所示。

（二）确定评估证据，设计学习活动和体验

以表2中的分目标为导向，以学业质量水平为评估标准，以探究过程的四要素“问题、证据、解释、交流”为评价指标，将表1进一步具体化为可落地、易操作的科学探究评价量表，以期评价并促进学生科学探究能力发展。分目标一对应的评价量表如表3所示。

三、 结论

“科学探究”是物理学科核心素养的重要组成部分，是创新型人才需要具备的关键能力之一。基于UbD理论的科学探究逆向设计，克服了传统的教学设计弊端，为一线高中物理教师提供了新的设计思路。其将评价置于活动之前，提升了活动设计的有效性；将评价贯穿整个教学过程，以评促教，发挥评价的反馈与指导功能，真正实现“教—学—评”的一致性，助力学生科学探究能力的发展，厚植物理学科核心素养。

参考文献：

［1］中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社，2020.

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

［3］姚华鑫，叶少斌，闫俊卿，等.大概念统摄下融合UbD的物理单元教学逆向设计——以高中物理“万有引力与宇宙航行”单元教学为例［J］.物理教学，2024，46（10）：13-18.