第三章 小学科学理解性教学设计--以《植物的一生》为例
3.1 小学科学理解性教学设计
3.1.1 逆向教学设计
从教学设计模式来看，理解性教学设计是按照逆向教学设计模式来进行的。
通过日常对教师传统的教学设计的观察与分析，泽哈克（J.A. Zahorik）总结出教学内容是教师教学设计时的首要关注点；这与我们的教学实践中教师们依据教材安排教学内容、仅关注教材中的教学内容的现象、以及教师教学设计过程中缺少对"选择这些内容的原由"以及"为何安排此教学顺序"等问题的深入思考是相一致的；通过翻阅与评析某些相关的教学设计方案，我们更是不难发现呈现在教案最前端的学习目标往往并没有并没有发挥出对教学过程的指导与引领作用。"逆向设计（backward design）模式"正是针对上述现象与问题所提出的，它由威金斯和迈克泰（Grant Wiggins & Jay Mctighe）具体提出，主张明确教学教学目标是教学设计的第一步，也是首要环节，接下来就需要依据教学目标确定学习评价的标准，确定了目标与评价之后则是学习活动与经验的组织；主张教学的关键是教学目标的实现，教师应带着问题思考他们的教学。
泰勒（Ralph Tyler）曾经清晰地表述过逆向教学设计的逻辑，他指出"教育目标应该成为课程设计的标准与出发点",他认为教学目标就是学生通过学习后所发生的变化，教学活动的设计应依据目标来进行，教学活动也应该是最终指向目标的；教学的目标是课程材料选择的依据，是课程内容成形的基础，是教学活动实施的保障，是教学评价开展的导航；综合泰勒的阐述，我们得出，逆向设计是面向目标来展开的，它直面我们需要完成的任务，进行有目标的任务分析，告诉我们应该怎样做，可以说是一种有计划的指导--为了达到某一学习目标，我们需要进行如何设计并组织学习活动，从这个意义上看，逆向设计是确保教学目标得以实现的一种设计，而它的"逆向"是相对于传统教学设计中教师把教学内容作为出发点的状况而提出的，但从其本身的逻辑顺序与体系上看，逆向教学设计是合理的、顺向的。逆向教学设计的另一个突出点在于紧随学习目标之后的学习评价的确立，较之传统，逆向教学设计预先考虑学习评价的设计，它要求确定学习目标之后的紧接着就要进行评价的设计，这样使得整个教学活动的针对性更加明晰，学习行为与学习结果之间的联系更加密切。
逆向教学设计包括确定预期的学习目标；制定如何证明学生实现了学习目标的手段与措施；安排各种教学活动，指导学习活动这个三个基本过程，其中，"教学目标是什么？"这一问题我们进行逆向教学设计首先需要予以考虑的问题，在教学活动中，学生应该知道什么？学习活动之后学生理解什么？他们能够有什么学习上的表现？要回答这些问题，我们需要借助对相关课程标准解读并将其作为指导、需要依据学习对象的特点以及他们已经拥有的知识经验来确定学习活动的目标；我们如何知道学生是否已经达到了学习的目标？逆向教学设计的第二步就是用来回答这个问题，在逆向设计的第二阶段中教师应依据第一步中确定的学习目标来设计针对学生学习的评价，评价的设计先于教学活动的设计，有助于加深教师对教学的深入思考，进而通过评价来促进活动的设计，增强教学活动的实效性；明确了学习的目标与对学习的评价方案，接下来就是逆向设计的最后一步安排学习活动，选择与组织适当的学习经验、教学策略等，这些均需要以前面所确定的教学目标来进行，都是以目标为导向的。
3.1.2 小学科学理解性教学
小学科学课程的教学具有很强的灵活性，我们在进行单元课程教学设计中，选取陈明选教授提出的理解性教学设计的框架模式，即界定理解的目标、设计衍生性问题、组织理解性活动、显示理解的表现、持续性的评价为基本的依据，再结合小学科学课程本身的学科特色以及小学科学课程学习者在认知、学习、已有经验等方面的特点，确立了小学科学课程理解性教学模式，包括理解性目标的确定、理解标准与评价的确定、理解性学习活动的组织、理解性学习的多元评价五个方面，具体如下图：
因此，在教学设计前教师要仔细了解课程的重点、难点，在教材中的地位和作用，以及学生在本章节学习中容易出现的问题等因素，在教学设计中教师要在确定了教学目标、核心问题和建立学生达到理解的评量标准后，再来设计具体的教学活动过程，并且结合综合性考核评价机制来促进学生理解，引导学生在变化的情境中将所学习的知识和技能迁移到新的情境中以解决问题。
3.2 确定理解性目标
3.2.1 单元内容概述
科学课程要让学生接触生动活泼的生命世界，去田野树林、山川湖泊，看花草树木、虫鱼鸟兽，感受生命的丰富多彩、引人入胜。他们会发现每一片树叶都不同，每一朵花儿都绚丽，从而激发热爱生命的情感和探索生命世界的意趣。《植物的一生》是苏教版小学科学三年级下册第二单元的学习内容。该单元的主要包括：果实和种子、根和茎、叶和花、植物和我们四部分学习内容。这部分学习内容的设置意在让学生了解植物的基本结构以及各部分结构存在的必要性（功能），了解植物的基本需求，了解植物的生长过程，感受生命世界的复杂多样，体会植物与人类社会的密切关系。
科学知识、科学思想、科学方法和科学精神是科学的四个层面，这四个层面全面体现在科学课程内容中。仔细分析本单元的学习内容，这四个层面展现的非常清晰。科学认知层面主要体现在植物的根、茎、叶、果实、种子各自具有相应的功能；能够依据实验步骤进行实验操作，能够由实验的结果得出实验的结论等等知识科学过程技能的体现；而科学思考主要体现在能够依据问题设计实验进行探究活动；整个的学习内容的安排体现出的科学思想便是对科学本质的认识--科学知识是经过验证得到的。
3.2.2 理解性目标的确定
理解性教学主张在教学设计中，首先明确教学目标，然后依据学习目标课程设计。那么，解性教学设计的理念来设计本单元的学习活动，我们首先需要思考的一个基本问题便是：在该部分学习内容中我们期望学生理解什么？仔细研读教材及课程标准中的有关要求我们会发现：该单元学习的根本问题是：植物本身有哪些构造？这些构造有什么主要功能？以及植物是怎样繁殖的？由此我们得到该单元中需要学生理解的是"植物如何生存？"这一根本问题，而从科学态度情感方面来看，则期望学生能够理解植物，能够站在植物本身的角度来看待植物；通过本单元的学习，我们期望学生能在学习活动结束之后获得一些基本的科学知识与技能，它们包括知道完整植物的构成，能够解释各个构成器官具有什么样的功能，并能够就各组成构造之间的关系发表自己的见解与看法；对植物的繁殖方式以及传播方式能够有一定的了解，理解种子的外形与其方式之间的关系，能够就给出某些种子正确判断出他们的出传播方式；能够提出自己的问题，在教师的指导下初步规划自己的探究实验步骤并执行相应的操作；体验科学过程的严谨性，感受由实验的结果推导出实验的结论。
3.3 理解标准与评价的确定
3.3.1 理解标准的确定
学生是否学到了他们应该学到的东西？这时任何教学活动都关注的问题。回答这一问题，还必须回到当初叙写的教学目标中所指定的标准。根据这些标准，就可以评价学生所学到的东西是否达到了该标准的要求。应注意的是，对理解性学习的评价不仅关注结果，同时也重视学习过程。尤其是对产品的评价，不仅考察学生学到了哪些事实和信息，更主要的是他们如何在产品中如何表达这些事实和信息，以及如何运用这些事实和信息解决问题。关于产品的评价，要求为学生制定跟教学目标相应的较为明确、具体的评价标准。
正如帕斯默尔于 1982 年提到的那样，理解有多种多样的表现方式，这些方式彼此互相独立又相互交融。如何证明学生实现了理解而没有流于表面的理解？
我们应该如何评价理解？我们首先要考虑的因素是理解的六个维度：即解释、释译、应用、洞察、移情、自我认识。理解性教学致力于使学生能够解释、释译和应用，同时使他们身上培养出洞察力、移情心理和自我认识能力。这些维度是指示我们寻找证明理解的出发点，换句话说，应该根据每个维度的核心体现出来的实践能力来证明学生是否实现了理解。理解的第一个维度的核心内容即是解释、证明学习内容，通过这种标准，我们可以从一个侧面证明学生是否实现了理解。
理解的第二个维度的核心是进行意义的释译或叙述。理解的第三个维度应用的核心在于能够根据知识背景灵活应用知识于实际。作为第四个维度的洞察的关键在于能够审视和调整方位 ,从而达到以某种视角洞察事物。第五维度的移情主要是指能够站到其他人的立场感知、理解乃至欣赏他们的处境、观点等。最高层级的理解--自我认识可以看作为"元认知".
科学课程的理解不可避免地是多维度的。基于前文中关于学习主题--植物的一生的分析，依据威金斯与麦克泰提出的理解的六个层级，确定《植物的一生》学习单元的理解标准，针对此学习主题，我们学生在此处的理解划分为解释、释译、运用、洞察、移情这五个层级，并从这五个维度进行测量，具体如下:
3.3.2理解评价的确定
确定了理解的标准之后，我们需要解决的是应该怎样进行评价来确定理解是否得以实现。解决这个问题，我们需要思考以下问题即：应该评价什么？采用何种评价方式？如何进行《植物的一生》学习单元的评价？
1.应该评价什么？
《美国国家科学教育标准》中指出：科学学习的目标既包括知识也包括理解。科学知识指的是科学事实、科学概念、科学原理、科学定律、科学理论和科学模型……一个人要理解科学就得将各种各样的知识，包括科学上的各种思想观念及其之间的相互关联、存在关联的缘由、运用这些思想观念来解释和预测其他自然现象的方式以及将此类思想观念运用于许许多多事情上的方式等综合在一起。理解能力包括运用知识的能力，而要能够运用知识就要能分辨什么是科学思想，什么不是科学思想。
尽管理解在科学教育中处于比知识更高的地位，但是认为教学和评价只需关注高层次目标的观点是错误的。事实上，学生处理复杂问题时的失败不能作为其是否确实相关技能或知识的证据。除非同时对这些内容进行测试。人们都知道：学生不应该在不理解的情况下，单纯地学习一些彼此孤立的实施和定义。但想要界定什么才是对一个概念的理解，或是学生应该怎样使人确信其理解，那就困难得多了。
《美国国家科学教育标准》中把概念性理解描述为：学生可以通过准确地运用一个概念来解释观察到的现象、做出预测以及用多种方式（如文字、图线和图表）贴切地表述概念来显示其概念性理解。理解的两个方面--解释与描述（释译），都要满足这个标准。
类似地，美国科学促进协会的评价计划（AAAS,1998）建议要给学生的是一种激发思考一类的、需要运用综合知识的问题，而不是那些刺激反应式的利用记忆就可以回答的问题。正如计划所提出的：应该要求学生回答像"我们是怎么知道的？"和"这样做会有什么不同？"这样的问题，而不是问那些为记忆词库增添条目之类的问题。
2.采用何种评价形式--真实性评价
理解性教学评价可以采用多种形式。评价手段包括教师在课堂里的提问、单元检测、地区性的考试等等。在形成性评价与终结性评价之间需要有明显的区别。
形成性评价可以随时进行，供老师调整计划以适应学生学习的情况与需要。终结性评价一般在学习活动结束后进行，以确定学习对学生学习的影响。然而学生学习的终结性评价结果可以采用多种形式，可以是个人成绩的描述，或者是跨时间的或在同学之间的正式比较。
在传统的教学中，教师常常依靠一两种评价方式，对教学的评价仅仅集中于其中那些容易评价的方面，评估手段也局限于使用多项选择或者简答的方式。同时，教师们也很少考虑考试与其他评价方式的差别。实际上，正是考试之外的评价方式特别适用于证明学生是否实现了理解。在对理解进行评价的过程中，我们常常错误地假定，正规的测验是主要的方式。恰恰相反，正如布鲁姆的研究所显示的那样，对理解的评价，形成性和非正式的评价手段对于判定学生是否实现了理解和是否避免了误解是至关重要的。不论是形成性评价还是过程性评价均需要我们关注的是评价的真实性。因此，理解性教学的评价是在真实性评价的指导下进行的。
"真实性评价"（Authentic assessment） -词首先是由美国评价培训研究所（Assessment Training Institute,简称 ATI）的专家威金斯（Wiggins）在 1989 年所提出的。Kathleen Montgomery 为其下了一个概念："真实性评价是检验学生学习成效的一种评价方式，是基于真实任务情境的评价，它要求学生应用必需的知识和技能去完成真实情境或模拟真实情境中的某项任务，通过对学生完成任务状况的考察而达到培养学生思考问题、反思实践、提高研究技巧的目的。" 为了便于人们的理解，威金斯解释到："真实性评价应该包含一个真实性任务，即类似于某一具体领域的专家所面临的那些真实生活活动、表现（performance）或挑战，它具有复杂性和多维性的特征，需要象问题解决和批判性思维这样的高级认知思维。
而高级思维技能指需要相对复杂认知操作的技能，象概念形成、分析以及问题解决。批判性思维是指运用高级智力过程的思维，如认真分析论点、思考其它观点、评价其它观点并作出适当的结论。真实性评价还应该能够使学生展示出他们对必要学习知识的掌握，其评价的关注点是学生能够做什么而不是知道什么。在学习一开始我们就应该让学生了解关于他们学习的评价标准，以便学生能够运用标准评价自己的工作。"理解性教学的评价方式呈现出多样性，可以通过实践任务加以评定，可以通过日常性考察或考试、测试及学术讨论的方式进行，也可以通过日常的观察、举例、对话等形式来实现，此外，学生的自我评价也是一种不错的方式。
3.《植物的一生》主题单元的评价
回归到本主题单元的学习，我们采用了多种评价方式，既有对学生实践任务的评价，也呈现出对学生学习过程的评价，既有定量的数据分析，也有定性的质的检验。具体的评价方式设计如下：
（1）通过实践任务加以评定。这里的实践主要体现在两个任务上，一是学生就"种子萌发需要哪些条件？"这一问题进行猜想，以小组合作的形式进行简单的实验设计并验证自己的猜想；而是通过对植物器官根、茎基本功能的了解，自己动手实验来验证它们的功能。
（2）通过日常性考察或考试、测试及学术讨论的方式进行评价。针对《植物的一生》这一学习主题所涵盖的学习活动，我们通过让学生动手画出一株完整的植物、标示出其构造名称、并且能够阐明各部分的功能这一课堂上日常性考察，通过学生对"依据种子的外观判断其传播方式"讨论与口头表述来评价学生的学习。
（3）通过观察、对话进行评价。具体为对小组合作中学生的表现情况、探究过程中学习的动手情况以及课堂上学生的问题提问与回答情况，如让学生回答关于根、茎、叶等功能的问题。
（4）学生自我评价。主要是指学生能够自己描述自己的学习所得。
3.4 学习活动设计
3.4.1 单元核心问题
要进行学习活动设计，我们首先应该明确的是为了实现学生对本单元内容的理解，他们应当掌握哪些基本知识与技能。本单元的核心知识问题包括两个方面，从植物本身来看是认识植物的基本构造及植物根、茎、叶、花、果实、种子的功能以及种子的传播方式；从植物与外界环境来看，是知道种子萌发和植物生长均需要一定的条件，植物与环境是相互影响的。
通过对核心知识问题的分析，我们又可以分为若干细小的问题。通过本主题的学习，我们期望学生掌握的科学技能为对科学实验的初步了解并进行相应的操作。具体见下表：
3.4.2 确定学习活动顺序
依据学习主题的理解性目标与评价的标准，参考课程标准中对学生基本知识与技能的要求，学习活动的设计更为明晰。学习活动的设计不仅仅需要我们关注其本身，更需要我们注意各个学习活动之间的逻辑顺序。这样对整个学习单元内的学习活动顺序进行一定的安排与细心的调整是不容忽视的，以保证学习活动的顺利进行能够更好地促进学生的理解。依据学习活动之间的逻辑顺序我们确定本单元的学习活动顺序如下：
学习活动 1:认识植物的各部分构造及其功能；学习活动 2:认识种子；学习活动 3:自己动手验证植物根、茎、叶的功能；学习活动 4:栽种植物，亲历植物的一生；安排以上学习活动顺序的设计意图在于：将学习活动 1"认识植物的各部分构造及其功能"放在首先学习的位置，目的在于：从教学设计的角度来讲，经历此学习，能够确定学生的学习起点，即学生的先前经验中对植物的认识情况，这样更便于教师们及时调整与修改后续的学习活动方案；从学生认知的角度看，学生首先能够对植物有总体上的了解，依据先前知识写出植物的各部分构造及其功能，并修正自己的原有的错误想法，逐步促进学生的理解。学习活动 2 认识种子，依据日常生活中植物的一生从种子萌芽开始。让学生学会根据问题进行猜想，根据猜想设计实验，验证自己的想法，根据实验结果得出实验结论，从中了解种子的结构与功能。自己动手验证植物根、茎、叶的功能作为第三个学习活动，承接活动 2 中种子萌芽之后的直观感受，这与大自然中植物的生长也是相一致的。
种子发芽长出了根、茎、叶，这些构造为什么会出现？亦或是它们的出现有什么必要性？遵循科学探究的思路，设计活动 3 的目的不仅仅在于让学生知道植物根、茎、叶的功能，更在于使学生亲历科学探究的过程，提高科学过程能力，感受科学的本质。学习活动 4"栽种植物，亲历植物的一生"可以说是对前三个学习活动的总括，是需要在前三个学习活动的基础上来进行的。学生了解了植物的基本构造以及它们的功能之后，自己动手栽种并培养植物，在过程中感受并思考植物与人类的关系，这也正是活动中情感态度价值观的学习。
3.4.3 学习活动方案
学习活动一：认识植物的各部分构造及其功能.
