运用UbD 理论的探究实验教学设计

引言

《义务教育生物学课程标准》（2022 年版）注重探究和实践，以丰富的生物学知识为载体，通过多种教学活动展现人们认识自然现象和规律的思维方式及探究过程。通过探究实践类活动使学生加深对生物学概念的理解，提升应用知识的能力，激发探究生命奥秘的兴趣，进而能用科学的观点、知识、思路和方法解决实际问题。[6]

本文从探究实践类活动中的探究实验入手，探讨科学探究的内涵，以UbD 教学理论为指导，提出探究实验的设计方法和评价措施。

一、新课标下探究实验的要求

新课标的生物学核心素养包括生命观念、科学思维、探究实践、态度责任。[6] 探究实践活动主要包括科学探究和跨学科实践，其中科学探究作为学习生物学的重要方式，在培养学生核心素养中具有重要价值。

UbD，即 Understanding by Design—理解为先，核心思想是在课程设计中关注学生的理解。UbD 理论倡导运用逆向设计的方法，将教育的预期结果作为教学设计的起点，设定评估学生教学目标达成度的标准，再设计教学过程以及学习活动。该理论以教学设计为核心，主张以学生的需求为出发点，以解决学习问题为目的，方便学生真正理解所要学习的知识和技能。

二、新课标下探究实验的教学方式

初中生物部分探究实验需要学生自行设计方案、制定计划，对学生而言较为困难，且学生在生活环境、知识水平上存在一定差异性。教师需要思考面对不同水平的学生如何有效地开展科学探究实验，鼓励学生带着不同的看法思考。引导学生开展实践探究，让学生在实验中去感受、去经历、去领悟，从而有效地培养学生的科学思维，探究能力，以及创新精神。

在生物学课程标准的基础上，借助“UbD”理念将传统教学设计的“确定教学目标- 设计学科教学活动- 检测教学成果”转变为“确定预期结果- 确定合适的评估证据- 设计教学过程以及学习活动”。

（一）确定预期结果

“探究种子萌发的条件”需要学生根据事物之间的因果关系和已有的知识对提出的问题做出假设和解释，能够小组合作完成探究方案的设计，探究影响种子萌发的环境条件，证明温度，水分和空气会影响种子的萌发。

1. 基于真实情境的提问

创设一个真实的、新颖独特的问题情景激发学生对探究实验的兴趣。“探究种子萌发的条件”源于学生的生活实例，初中阶段的学生知道春天洒向田间的种子会发芽，但在实际生活中对于种子萌发具体的条件并不清楚。教师提出问题，鼓励学生结合已有的知识经验思考，组织生生合作分析问题，通过讨论，学生意识到种子的萌发需要一定的条件，[3] 提出可能性解释，进而为寻找证据、检验假设。

2. 基于预期结果的目标

学生通过探究实验需要得出种子萌发的环境条件，联系一般情况下播种需要耕松土壤，需要浇水等情况，自然状态种子萌发可能接触到的阳光、温度、水分、空气、土壤以及周围生物等因素，将其作为预期结果，以终为始，开始逆向思考，在探究“种子的萌发条件”的实验中应如何体现生物学核心素养。

（二）确定合适的评估证据、设计教学过程以及学习活动

新课标倡导形成教、学、评统一的评价体系，发挥其激励作用，促进学生发现问题，分析原因，并通过自我反思改进学习方法，明确了教师“为什么教”“教什么”“教到什么程度”“怎么教”的问题，达到以评促学和以评促教的目的。并且采取多元多样的评价方式。[2]

以生物学课程标准为基础，结合教学目标，运用“UbD”理念为指导，在此基础上调整教学方法，设计教学过程和课堂评价内容。

1. 提出探究问题

本节实验开始，教师通过学生熟知的“种子在春天播种”创设情境。提出“为什么播种前需要浇一些水？或在下过一场雨后播种？”和“为什么播种前需要耕松土壤？”问题，引导学生回答可能与温度、水和空气有关，提出探究主题“种子的萌发需要哪些环境条件呢？”

2. 设计实验过程

学生在该阶段需要思考“如何设计实验证明假设？”“探究实验的设计过程是否合理？”教师基于以上问题评价学生对基础知识的掌握，分析问题的思路和设计实验的能力。让学生根据探究问题作出假设：种子的萌发需要适宜的温度，一定的水分和充足的空气。[5]

指导学生针对所做假设，明确观察对象、调査范围和目的要求。利用相关技术査阅资料时，需注意资料来源的有效性、权威性和可靠性。[6]

种子萌发需要适宜的温度，温度过低不利于种子萌发。为验证这 一假设，将种子置于低温条件下（如冰箱中）作为实验组，观察记录 种子是否会萌发。[1]

3. 进行实验操作

在学生确定实验方案后，小组合作开展实验探究“种子萌发的条件”。要求学生每日定时如实记录种子萌发情况，既要收集、记录与预期相符的信息，也要重视与预期不符的信息。教师应提醒小组成员注意合作探究和独立思考相结合，保证小组成员各司其职，顺利完成探究实验。

小组将结果汇总整理，回顾探究实验过程中是否出现新问题，能否尝试改进探究方案等。以此作为评价学生实验操作过程中知识理解和技能掌握的程度。

4. 分析实验结果

重视探究活动报告的完成和交流。小组成员对收集到的信息进行整理、分析，组内通过自评，组织交流探究的过程和结果，提升学生辩证思维的能力。教师总结学生发言，综合利用各种方法实现教学评价的多元多样。

整个探究实验的教学过程，按照以评促学、以评促教和多元多样的原则，采取课堂评价的方式，对学生学习态度、知识理解、技能掌握等方面进行评价，判断教学目标的达成情况，调整教学思路或方式，引导学生在实践中学习和应用知识，促进学生核心素养的发展。

总之，初中生物教师在探究实验的教学中，要按照新课标要求，体现学生主体性，注重学生探究性思维的启发，强化探究方法和指导，健全探究活动的评价体系，实现学生探究能力的形成，养成良好的生物学素养。

参考文献

[1] 张小伟. 中学生物教学中实验组和对照组的判断[J]. 考试周刊，2015，（43）：157.

[2] 王琦 .UbD 模式与 STEM 课程的融合分析 [J]. 教学与管理 ，2020，No.829（36）：81-84.

[3] 李琴 . 新课程理念下初中生物学探究类实验教学策略研究 [C].广东省教师继续教育学会教师发展论坛学术研讨会 ：[ 出版者不详 ]，2023：520-522.DOI：10.26914/c.cnkihy.2023.014768.

[4] 李保勤 . 新时期 UbD 模式的嬗变 [J]. 教学与管理 ，2021，No.847（18）：16-18.

[5] 马晓涌 . 运用探究式教学 培养学生的核心素养 [J]. 中学生物教学 ，2020，No.335（24）：12-14.

[6] 中华人民共和国教育部. 义务教育生物学课程标准（2022 年版）[M]. 北京：北京师范大学出版社，2022.