SNP教學模式在促進物理科學思維發展中的應用與思考
——以“杠桿”一節教學為例

賀雅妮 李衛東

（延安大學物理與電子信息學院，陜西 延安 716000）

1 SNP教學模式應用至物理規律教學的基礎

SNP（Science Negotiation Pedagogy）教學模式是美國在生物課堂中使用的一種結合科學建模和科學論證的滲透式教學模式.它基于學科核心概念提出課堂驅動問題，采用科學模型建構、書面加口頭論證、寫作反思論證等方式，圍繞驅動問題逐步深入地展開論證的學習過程.其將建模和論證有機結合，在深化學生對學科核心概念的理解與核心問題的解決過程中做到促進學生發展物理科學思維的能力.[1]

該模式的理論框架如圖1所示.其以攜帶大概念的驅動問題為中心，根據學生對大概念的前認知為基礎，師生共同協商討論出涵蓋大概念及課堂主要學習任務的驅動問題，隨后以驅動問題為引導展開兩大板塊：科學建模和科學論證.課堂所建構的模型是對大概念的解釋及對驅動問題的表征與解決；科學論證是用語言或文字的形式表征對大概念的主張及對驅動問題的解答.

圖1 SNP 教學模式理論框架

由于生物課堂中有著豐富的建模基礎和思維辯證條件，因此SNP教學模式在生物課堂中有著廣泛應用.那么相應的，該模式也可以應用在有類似基礎的物理規律教學課堂中，以此提高學生科學思維水平.蘇教版初中物理九年級上冊中的第一節內容為“杠桿”，其中有著豐富的建模基礎，學生也具有科學論證的知識基礎，為SNP教學模式的應用提供了良好的條件.下面將以“杠桿”一節為例系統論述SNP教學模式在物理規律教學中的具體應用.

2 SNP教學模式應用至物理規律教學課堂的具體實施

依據SNP教學模式如圖2所示的教學步驟展開物理規律教學.從圖中可看出SNP教學模式注重學生發現問題與解決問題過程中能力的培養，使課堂在促進學生達到最近發展區和創造最近發展區的過程中穩步前進.基于圖2，“杠桿”一節的課堂教學中將包括師生共同設立驅動問題、小組合作構建模型、小組書寫書面論證、全班口頭交互并修改模型、咨詢“專家”完善知識框架與書寫課堂反思6個環節.

圖2 基于SNP教學模式的教學步驟

2.1 依托前概念 創設驅動問題

本環節教師可利用蹺蹺板、羊角錘、釣魚竿與撬瓶蓋用開瓶器等等生活中常見的工具，引出學生對“杠桿”這一知識前概念的認知情況，再由教師引導學生思考這些工具的使用過程中有哪些共同特征？確立“杠桿”概念.并回憶平衡的概念，讓學生明白靜止的杠桿即處于平衡狀態.最后由師生協商討論下共同設立本節課的驅動問題：杠桿的平衡條件包含哪些因素？他們之間有什么關系？

設計意圖：傳統教學模式通常由教師在講授知識前通過一系列發問引起學生的思考后進入課堂內容.這類課堂導入雖然可以達到自然過渡到講授內容的目的，但卻難以讓教師了解學生關于本節課內容的前概念情況，學生也難以明確本節課學習內容的重點所在.因此在本節課引入SNP教學模式讓學生明確聚焦于課堂重點——驅動問題，并由此展開本節課學習.

2.2 小組合作 初步科學建構

本環節采用合作探究的學習方式.以小組為單位，通過使用教師發放的課堂講義和資料包，初步建構“杠桿”模型，完成本環節目標.

在模型建構前，教師應先引導學生了解關于杠桿的相關要素“支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂”，幫助學生構思模型.[2]學生在首次建構的過程中可能會遇到很多困難，教師在這環節應該多給予學生鼓勵，通過問答法給予學生一定建模思路，例如“重物與砝碼的位置應該如何安排？”、“小圖釘在其中充當什么角色？”、“這一過程中有如何保證杠桿處在平衡狀態？”、“為保證模型中變量較少，應該采取哪些物理中常見的實驗方法？”等.

表1 “杠桿”課堂講義（環節2）

對于前幾個問題小組內部進行討論探究，學生應較易找到答案.但學生面對最后一個問題時可能有些許困難，教師則可以為幫助學生回憶“探究影響浮力大小的因素”過程中使用過的“控制變量法”，以此強化科學思維方法在物理規律課程學習中的重要意義.幫助學生順利完成模型建構，為下一環節的書面論證書寫做好鋪墊.

設計意圖：建構與使用模型是形成科學思維的基本途徑.通過模型將實際問題進行科學抽象，抓住主要因素，忽略次要因素.由于動力臂與阻力臂兩個概念較為抽象，因此在學生建構模型之前應為學生進行一定的講解，降低模型建構與科學論證的難度.本環節由小組合作的方式進行科學建模，有利于培養學生與學生之間的合作探究能力和嚴密的科學思維邏輯，對學生科學思維的培養起到重要作用.

2.3 依托模型 書寫書面論證

本環節是讓學生繼續以上環節的小組為單位，展開由模型、知識、資料與推理等信息書寫書面論證.書面論證包括對于大概念主張的表征和對于驅動問題的回答兩個部分.學生在首次書寫的過程中可能存在困難，教師應提供書面論證書寫指導，幫助學生構思、展開書寫.

在學生進行小組合作建模的過程中，教師應當在實時跟進學生建模進度的同時對不同小組同學的建模過程進行有針對性的提問或提示，確保每個小組的書面論證涵蓋模型中所有能夠證明論證的每個細節內容.為下一環節的小組間的口頭交互奠定基礎.

表2 SNP教學模式中的書面論證書寫指導（環節3）

設計意圖：物理推理能力是利用已有的物理知識與模型進行邏輯推導，推斷出正確的結論或判斷.本環節利用文字的形式直觀反映學生推理過程與能力，并通過書寫指導進行輔助，指導中為學生明確書寫要求和目的，即使學生是首次書寫也不會感到無從下手.學生將自己的思考過程通過文字的方式進行梳理與論述，有助于提高學生的邏輯思維能力與語言表達能力，對于學生科學思維的發展得到了一定的推動作用.

2.4 全班論證 逐步完善模型

本環節主要內容為：各個小組在前兩個環節所得成果的基礎上，面向全班同學進入模型和論證的口頭交互環節，在此過程中進一步完善小組的模型并進行實驗得出結論.在論證過程中學生們較易陷入無效討論，因此教師在這一環節起到非常重要的作用.根據學習進階相關理論，制成表3，為教師在此過程中的關注點與引導方式提供一定的幫助.[3]

表3 基于學習進階的全班論證水平評價標準（環節4）

學生經過口頭論證發現小組模型建構中的不足，經過組內討論修改模型.使用調整后的模型進行進一步的探究，可以得出結論：“阻力、阻力臂一定，杠桿平衡時，動力與動力臂的乘積是一個確定的值”.但學生對于“杠桿”的學習仍不完整，學生可能存在的問題有：（1）不知道支點的作用；（2）不清楚阻力、阻力臂與動力、動力臂之間的定量關系等等.因此還需要進行下一環節的學習.

設計意圖：教育家貝葉認為批評性思維是一種重要的思維模式，教師的責任是幫助學生形成這種模式，[4]以此推動學生科學思維的發展.本環節通過與同學的口頭論證，學生對于大概念的了解更進一步，在對其他小組的模型與論點的思考與辯駁過程中認識到其模型與論點的優缺點，促進學生理性思維與批評性思維的發展.促使學生“勤于思考、敢于質疑、善于釋疑”.最后使用完善的模型進行實驗并歸納規律和結論，增強學生物理知識的系統性與邏輯性.

2.5 咨詢“專家”解決疑難困惑

本環節將通過引入物理學史這一方式，充分使學生了解自己的模型與“專家”模型的不同，進一步將知識點的學習完整化、體系化.物理學史包括“杠桿”的起源、發展、規律總結、阿基米德相關故事等.通過學生在本環節的學習，學生明白了盡管前面每組的模型實驗中，都保持了阻力、阻力臂一定，但是各組的阻力、阻力臂并不完全相同，把各組的數據都匯總起來就可以看出“不管動力、動力臂、阻力、阻力臂的情況如何，在杠桿平衡時，動力、動力臂的乘積等于阻力、阻力臂的乘積”此結論即杠桿的平衡條件，也就是“杠桿原理”.寫成公式，即F1L1=F2L2.

設計意圖：物理學史導入這一過程向學生展示了人類認識“杠桿”的曲折過程.說明物理觀念的引入是經過嚴謹推理和嚴格論證的，知道物理成果具有普適性與相對持久性.[5]明白物理的發展不是一帆風順的，是經過很多人不懈努力中慢慢發展至今.物理學史的教學，不僅讓學生了解物理學知識的發展歷程，樹立嚴謹的科學思維，還可以借助物理學家的艱難的探索過程堂學生感受到科學家們崇高的探索精神和科學品質，引導學生樹立正確的人生觀和價值觀.

2.6 反思鞏固 提升綜合能力

本環節通過學生獨立書寫對于本節課模型建構和論證學習過程中的不足與收獲，鞏固本節內容，達到對學習大概念的方法與解決科學問題能力的升華.根據學習進階相關理論，得出如圖4的反思性寫作評價的標準，用以提高學生反思性寫作的能力.

設計意圖：反思性評價標準幫助學生認識怎么樣的模型建構與論證是科學的，也指明應當如何科學發展這一能力.在以后的學習過程中也納入此類思維模式，幫助學生更好的學習.

表4 基于學習進階理論的反思性寫作水平評價標準（環節6）

3 總結

通過以上6個環節的可以看出，將SNP教學模式恰當的應用在物理教學中可以提升學生模型建構、語言表達及學習反思的能力，在促進學生科學思維的發展中有著重要作用.[6]但由于該教學模式是直接從外國教育中引入，在我國教學的使用過程中可能存在一些不適用的地方，因此在實際應用過程中可以進行一定的修改，以此提高其可操性與實用性.綜上所述，在研究17版課程標準的培養目標落實的過程中，我們應當將現有的各種教學模式合理利用到實際教學內容中，以此推動物理學科教學的科學與完善.