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教学现场
随着普通高中信息技术课程标准中有关物联网技术的明确标识，多地中小学信息技术教材中相继引入了物联网技术的单元模块，人体红外传感器是其中的经典内容之一。笔者日前进行了《神奇的人体红外传感器》一课的教学设计实验，初期采用了常规的信息技术教学模式进行设计，教学实践中出现了课时紧、关键性知识点表述不清楚的情况，引发了笔者的思考。那么，面对新技术，该如何调整已有的教学设计模式？
问题分析
常规的信息技术教学设计一般包括导入、新授、巩固、小结四个环节，通过三至四个任务来推进整体的教学进程。对于信息技术基础内容模块，该设计思路可以解决教学问题，但对于信息量较大、专业性较强的教学内容而言，教学效能则难以维系，如“人体红外传感器”“物联网创新设计”等内容，这些就需要相对专业的知识背景，而学生的认知基础有限，课时不足，导致教学效果不理想。
● UbD理解模式的理论界定及主要内容
UbD模式全称为“理解为先的教学设计模式（Understanding by Design）”，简称UbD模式。该模式由美国当代教学改革专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麦克泰（Jay McTighe）提出。近年来，威金斯将UbD模式的应用重点置于单元设计中，并致力于运用这一理论重编美国中小学教材。UbD模式注重在设计单元教学时，运用“引导性问题”帮助学生从解释、释义、应用、洞察、移情和自知六个维度达到深入持久的理解。采用的教学过程包括明晰学习目标、激发学习动机、分步探究主题、反思学习过程、展评学习效能等五个步骤，对应学生获取知识的五个思维过程。
● UbD模式在信息技术教学中的适用性分析
UbD模式可以应用于多个学科，它强调所有的学习都发生在学生的态度与感受中，通过对课堂学习环境的良性适应，培养学生运用良好的思维习惯进行具有批判性、创造性和调节性的学习。
信息技术课程具有鲜明的操作性、实践性特征。在学科学习过程中，学生需要结合理论知识，通过大量的实践探索和练习，创作出具有一定容量的、带有个性化特征的信息化作品。UbD模式所倡导的“先明确再激发”“逐步探究、初步结论”“反思而后建构”的思维过程，与信息技术学科倡导的“大主题小途径”“同主题异工具”“先成形再成型”的设计思路一致，这说明UbD模式适用于信息技术教学。
● UbD模式的教学结构
下面，笔者以《神奇的人体红外传感器》为例，探索UbD模式在信息技术教学设计中的应用，并与常规设计进行对比，发现其中的区别，彰显基于UbD模式设计教学的优势。
环节一：有的放矢——明晰学习目标，激发学习动机
UbD模式的第一阶段为教师设计出具体的、可鉴别性的学习目标，让学生明确：我应该要学什么，我可能达到怎样的学习程度，我最后的作品会呈现出什么样子，即学习目标的具体内容；哪些人会评价我的作品，他们会依照什么样的标准来评价我，即学习评价的具体标准和方式。教师在此基础上，通过多种方式来鼓励学生积极参与到学习过程中去，为后期的学习建立良好的动机预设。
（1）原设计
《神奇的人体红外传感器》一课是“物联网技术”模块的内容，从其模块位置而言，属于中小学信息技术课教学的新内容，因此可参考的教学案例屈指可数。在第一部分的学习中，教师们惯常的做法是：通过实物案例导入课题→学生观看生活中的智能楼道灯应用（如视频、动画等素材）→观察其中的工作方式→揭示课题：人体红外传感器 灯泡→介绍人体红外传感器的工作原理。自此完成导入与新授部分的教学。
（2）思考焦点
此设计看似从实际出发，结合了学生的生活经验，有一定的认知联动性，但在授课中不难发现，生活中的楼道灯包括声控楼道灯、人体感应楼道灯、光线感应灯等多种形式，学生往往不能立刻领悟到人体红外传感器和楼道灯之间的感性联系，因此在认知过程中目标模糊。另外，传统设计中的学习模式不利于学生进行作品创新，物联网技术的创新设计理念无法落实。
（3）改进型设计
（播放一组智能开关门、智能楼道灯、智能欢迎器的视频）
师：大家在生活中见过这些有意思的设备吗？你们还能举出哪些实例？
学生联想生活中的其他实例。
师：他们有什么共同的特点吗？比如，它们是感应到什么以后做出动作的呢？
生：当有人靠近的时候，它们就会有聪明的反应。
师：这就是神奇的“人体红外传感器”，大家猜一猜，它的主要功能是什么呢？
生：感应人体、感知人的体温、感知人的有效距离。
师：我们了解了人体红外传感器的工作原理，那么今天我们可以设计什么样的智能作品呢？
（学生小组讨论后，进行汇报）
组1：智能教室日光灯——有同学在里面的时候，它全亮；同学出去活动了，它自动全灭。
组2：智能防盗器——晚上放置在门口，有可疑人物走进时，鸣叫报警。
组3：智能汽车雷达——安装在汽车的四周，一旦有行人接近，立刻启动提示器，警告司机迅速离开。
……
教学评析：以上设计中，教师提供了丰富的前提性的素材资源，素材中的实例属于“异应用同原理”，借助这些实例可以帮助学生反复理解人体红外传感器的实际意义。这种设计的特点是，将人体红外传感器的理论概念一笔带过，转而注重实际应用分析。在此基础上，让學生自主建立作品取向规划，设计自己感兴趣的人体红外传感器的应用设备。学生在理解知识内容后，建立起明确的学习任务要求，并主动组织自我学习过程，实施学习行为。
环节二：有容乃大——逐步探究主题，形成初步结论
UbD模式的第二阶段为针对研究主题进行逐步探究的过程，具体细化为各个小主题、小目标。在学生探究中，根据其进程，确定下阶段研究成果，并在此基础之上形成初步的学习结论。这时的学习结论是“不修边幅”的、原生态的结论，需要在下一步的学习过程中，由学生完成自我修正与知识建构。 （1）原设计
传统的《神奇的人体红外传感器》一课的第二部分，一般是由教师给出大致的活动方案，带领学生完成一项物联网的应用实例，基本流程是：教师设计→学生模仿练习。具体过程如下页图1所示。
（2）思考焦点
传统的信息技术教学设计过程中，概念的习得往往较为简单，所以学生可以通过作品产生一定的认知图景。但在物联网模块中，相关概念的理解难度增加，容易产生认知负担。传统的作品“举一反三”会变成“举一学一”，让学生沦为技能模仿的工具，而不是信息工具的主人。
（3）改进型设计
根据上述分析，应注重在主题推进的过程中，强化大主题、小步骤的研习过程，通过一个个具体鲜活的任务层层推进学习过程，具体设计如图2所示。
本设计将原本线性的学习过程进行主题化的调整，让学生在设计之初就了解我要做好的成品是什么样的，需要实现哪些功能。在随后的过程中，通过四个具体的小任务，将学习任务分解，学生完成的情况良好。
教学评析：该设计注重了学生主观知识建构的过程，在目标选择中明确学习指向。学生在自主设计中逐步学会规划自己的学习过程，通过对示范作品的归纳，提炼出适宜的结构模型，并进行实践。
环节三：有口皆碑——反思学习过程，展评学习所得
UbD模式第三阶段是对自我学习过程进行必要的反思和归纳，从中找到知识的脉络，并评价自己的学习效能。这样的设计方式，不但可以巩固学习效能，而且可以让学生对自己的学习过程进行进一步的调整，提升学习力。
（1）原设计
《神奇的人体红外传感器》一课的第三部分，安排较多的过程是展示与小结阶段，设计过程多为：主题搭建智能楼道灯→各小组汇报实验情况并展示作品→教师点评→奖励部分优秀作品→教师总结本课的学习内容（人体红外传感器）→提出下节课的要求→下课。
（2）思考焦点
上述設计看似评价、展示、小结俱全，是相对完善的结构形式，但仔细分析会发现几个问题：没有前期的目标，评价标准如何而来？各小组采用怎样的形式汇报？教师总结的内容，是实验中的问题，还是知识点的问题？这些问题在实际教学中未被关注也未能得到很好的解决。
（3）改进型设计
基于UbD模式的设计注重对学习过程的反思，将其融入学生的学习过程，让学生发现问题后，进行必要的调整，从而达成学习目标。在这个过程中，结合小组最初的学习目标，对学习的过程进行评价，评价应由师生、组内成员共同完成。具体设计采用了以下形式：
师：各小组出现了哪些难题？
各小组根据记录单表述问题情况。
（鼓励学生找到问题解决的途径：寻求伙伴互助、查询课本、咨询老师、网络搜索等）
师：已经顺利解决问题的小组，展示本组作品，请按照“汇报单、我们的主题、我们的工具、遇到的难题、如何解决的、我们还想如何修改”的流程来说明思路。
各小组根据汇报单的内容，进行总结和汇报，其他小组对该小组进行点评。
教师整理问题，归纳出知识点图景，带领学生再次回顾学习过程，完成小结。
教学评析：这样的教学设计看似复杂，操作中却易于实施。汇报单的问题为学生提供了支架，学生借此对本组作品进行归纳，整理了思路，形成了相关知识的理性经验，启动了长期记忆的过程。在反思中，学生完成了自我调整、帮他人评价的过程，让学习过程有的放矢、内外兼顾，达成了较好的学习效果。
● UbD模式的教学要求
基于UbD模式设计教学时要注意以下几个问题：①平衡教学活动的趣味性和实效性。信息技术的教学内容较为丰富，有的注重技能实践，有的强调组织规划。教师在教学设计中，应对教学内容进行必要的筛选，将适宜的活动安排到教学设计中，切勿用过于有趣却耗时过长的活动影响课时目标的达成。②为学生提供继续探究的机会。基于UbD模式设计教学强调学习的延展性，鼓励学生进行多维度的探究，为学生提供更丰富的后续探究的机会，让学习时时处处发生。③强调易错内容的甄别。本课设计中多次出现“试误”的过程。实际上，为了促进学生对易错内容甄别能力的提升，教师需要提供必要的知识背景，帮助学生顺利地完成学习任务，达成学习目标。
随着普通高中信息技术课程标准中有关物联网技术的明确标识，多地中小学信息技术教材中相继引入了物联网技术的单元模块，人体红外传感器是其中的经典内容之一。笔者日前进行了《神奇的人体红外传感器》一课的教学设计实验，初期采用了常规的信息技术教学模式进行设计，教学实践中出现了课时紧、关键性知识点表述不清楚的情况，引发了笔者的思考。那么，面对新技术，该如何调整已有的教学设计模式？
问题分析
常规的信息技术教学设计一般包括导入、新授、巩固、小结四个环节，通过三至四个任务来推进整体的教学进程。对于信息技术基础内容模块，该设计思路可以解决教学问题，但对于信息量较大、专业性较强的教学内容而言，教学效能则难以维系，如“人体红外传感器”“物联网创新设计”等内容，这些就需要相对专业的知识背景，而学生的认知基础有限，课时不足，导致教学效果不理想。
● UbD理解模式的理论界定及主要内容
UbD模式全称为“理解为先的教学设计模式（Understanding by Design）”，简称UbD模式。该模式由美国当代教学改革专家格兰特·威金斯（Grant Wiggins）和杰·麦克泰（Jay McTighe）提出。近年来，威金斯将UbD模式的应用重点置于单元设计中，并致力于运用这一理论重编美国中小学教材。UbD模式注重在设计单元教学时，运用“引导性问题”帮助学生从解释、释义、应用、洞察、移情和自知六个维度达到深入持久的理解。采用的教学过程包括明晰学习目标、激发学习动机、分步探究主题、反思学习过程、展评学习效能等五个步骤，对应学生获取知识的五个思维过程。
● UbD模式在信息技术教学中的适用性分析
UbD模式可以应用于多个学科，它强调所有的学习都发生在学生的态度与感受中，通过对课堂学习环境的良性适应，培养学生运用良好的思维习惯进行具有批判性、创造性和调节性的学习。
信息技术课程具有鲜明的操作性、实践性特征。在学科学习过程中，学生需要结合理论知识，通过大量的实践探索和练习，创作出具有一定容量的、带有个性化特征的信息化作品。UbD模式所倡导的“先明确再激发”“逐步探究、初步结论”“反思而后建构”的思维过程，与信息技术学科倡导的“大主题小途径”“同主题异工具”“先成形再成型”的设计思路一致，这说明UbD模式适用于信息技术教学。
● UbD模式的教学结构
下面，笔者以《神奇的人体红外传感器》为例，探索UbD模式在信息技术教学设计中的应用，并与常规设计进行对比，发现其中的区别，彰显基于UbD模式设计教学的优势。
环节一：有的放矢——明晰学习目标，激发学习动机
UbD模式的第一阶段为教师设计出具体的、可鉴别性的学习目标，让学生明确：我应该要学什么，我可能达到怎样的学习程度，我最后的作品会呈现出什么样子，即学习目标的具体内容；哪些人会评价我的作品，他们会依照什么样的标准来评价我，即学习评价的具体标准和方式。教师在此基础上，通过多种方式来鼓励学生积极参与到学习过程中去，为后期的学习建立良好的动机预设。
（1）原设计
《神奇的人体红外传感器》一课是“物联网技术”模块的内容，从其模块位置而言，属于中小学信息技术课教学的新内容，因此可参考的教学案例屈指可数。在第一部分的学习中，教师们惯常的做法是：通过实物案例导入课题→学生观看生活中的智能楼道灯应用（如视频、动画等素材）→观察其中的工作方式→揭示课题：人体红外传感器 灯泡→介绍人体红外传感器的工作原理。自此完成导入与新授部分的教学。
（2）思考焦点
此设计看似从实际出发，结合了学生的生活经验，有一定的认知联动性，但在授课中不难发现，生活中的楼道灯包括声控楼道灯、人体感应楼道灯、光线感应灯等多种形式，学生往往不能立刻领悟到人体红外传感器和楼道灯之间的感性联系，因此在认知过程中目标模糊。另外，传统设计中的学习模式不利于学生进行作品创新，物联网技术的创新设计理念无法落实。
（3）改进型设计
（播放一组智能开关门、智能楼道灯、智能欢迎器的视频）
师：大家在生活中见过这些有意思的设备吗？你们还能举出哪些实例？
学生联想生活中的其他实例。
师：他们有什么共同的特点吗？比如，它们是感应到什么以后做出动作的呢？
生：当有人靠近的时候，它们就会有聪明的反应。
师：这就是神奇的“人体红外传感器”，大家猜一猜，它的主要功能是什么呢？
生：感应人体、感知人的体温、感知人的有效距离。
师：我们了解了人体红外传感器的工作原理，那么今天我们可以设计什么样的智能作品呢？
（学生小组讨论后，进行汇报）
组1：智能教室日光灯——有同学在里面的时候，它全亮；同学出去活动了，它自动全灭。
组2：智能防盗器——晚上放置在门口，有可疑人物走进时，鸣叫报警。
组3：智能汽车雷达——安装在汽车的四周，一旦有行人接近，立刻启动提示器，警告司机迅速离开。
……
教学评析：以上设计中，教师提供了丰富的前提性的素材资源，素材中的实例属于“异应用同原理”，借助这些实例可以帮助学生反复理解人体红外传感器的实际意义。这种设计的特点是，将人体红外传感器的理论概念一笔带过，转而注重实际应用分析。在此基础上，让學生自主建立作品取向规划，设计自己感兴趣的人体红外传感器的应用设备。学生在理解知识内容后，建立起明确的学习任务要求，并主动组织自我学习过程，实施学习行为。
环节二：有容乃大——逐步探究主题，形成初步结论
UbD模式的第二阶段为针对研究主题进行逐步探究的过程，具体细化为各个小主题、小目标。在学生探究中，根据其进程，确定下阶段研究成果，并在此基础之上形成初步的学习结论。这时的学习结论是“不修边幅”的、原生态的结论，需要在下一步的学习过程中，由学生完成自我修正与知识建构。 （1）原设计
传统的《神奇的人体红外传感器》一课的第二部分，一般是由教师给出大致的活动方案，带领学生完成一项物联网的应用实例，基本流程是：教师设计→学生模仿练习。具体过程如下页图1所示。
（2）思考焦点
传统的信息技术教学设计过程中，概念的习得往往较为简单，所以学生可以通过作品产生一定的认知图景。但在物联网模块中，相关概念的理解难度增加，容易产生认知负担。传统的作品“举一反三”会变成“举一学一”，让学生沦为技能模仿的工具，而不是信息工具的主人。
（3）改进型设计
根据上述分析，应注重在主题推进的过程中，强化大主题、小步骤的研习过程，通过一个个具体鲜活的任务层层推进学习过程，具体设计如图2所示。
本设计将原本线性的学习过程进行主题化的调整，让学生在设计之初就了解我要做好的成品是什么样的，需要实现哪些功能。在随后的过程中，通过四个具体的小任务，将学习任务分解，学生完成的情况良好。
教学评析：该设计注重了学生主观知识建构的过程，在目标选择中明确学习指向。学生在自主设计中逐步学会规划自己的学习过程，通过对示范作品的归纳，提炼出适宜的结构模型，并进行实践。
环节三：有口皆碑——反思学习过程，展评学习所得
UbD模式第三阶段是对自我学习过程进行必要的反思和归纳，从中找到知识的脉络，并评价自己的学习效能。这样的设计方式，不但可以巩固学习效能，而且可以让学生对自己的学习过程进行进一步的调整，提升学习力。
（1）原设计
《神奇的人体红外传感器》一课的第三部分，安排较多的过程是展示与小结阶段，设计过程多为：主题搭建智能楼道灯→各小组汇报实验情况并展示作品→教师点评→奖励部分优秀作品→教师总结本课的学习内容（人体红外传感器）→提出下节课的要求→下课。
（2）思考焦点
上述設计看似评价、展示、小结俱全，是相对完善的结构形式，但仔细分析会发现几个问题：没有前期的目标，评价标准如何而来？各小组采用怎样的形式汇报？教师总结的内容，是实验中的问题，还是知识点的问题？这些问题在实际教学中未被关注也未能得到很好的解决。
（3）改进型设计
基于UbD模式的设计注重对学习过程的反思，将其融入学生的学习过程，让学生发现问题后，进行必要的调整，从而达成学习目标。在这个过程中，结合小组最初的学习目标，对学习的过程进行评价，评价应由师生、组内成员共同完成。具体设计采用了以下形式：
师：各小组出现了哪些难题？
各小组根据记录单表述问题情况。
（鼓励学生找到问题解决的途径：寻求伙伴互助、查询课本、咨询老师、网络搜索等）
师：已经顺利解决问题的小组，展示本组作品，请按照“汇报单、我们的主题、我们的工具、遇到的难题、如何解决的、我们还想如何修改”的流程来说明思路。
各小组根据汇报单的内容，进行总结和汇报，其他小组对该小组进行点评。
教师整理问题，归纳出知识点图景，带领学生再次回顾学习过程，完成小结。
教学评析：这样的教学设计看似复杂，操作中却易于实施。汇报单的问题为学生提供了支架，学生借此对本组作品进行归纳，整理了思路，形成了相关知识的理性经验，启动了长期记忆的过程。在反思中，学生完成了自我调整、帮他人评价的过程，让学习过程有的放矢、内外兼顾，达成了较好的学习效果。
● UbD模式的教学要求
基于UbD模式设计教学时要注意以下几个问题：①平衡教学活动的趣味性和实效性。信息技术的教学内容较为丰富，有的注重技能实践，有的强调组织规划。教师在教学设计中，应对教学内容进行必要的筛选，将适宜的活动安排到教学设计中，切勿用过于有趣却耗时过长的活动影响课时目标的达成。②为学生提供继续探究的机会。基于UbD模式设计教学强调学习的延展性，鼓励学生进行多维度的探究，为学生提供更丰富的后续探究的机会，让学习时时处处发生。③强调易错内容的甄别。本课设计中多次出现“试误”的过程。实际上，为了促进学生对易错内容甄别能力的提升，教师需要提供必要的知识背景，帮助学生顺利地完成学习任务，达成学习目标。