SNP教學(xué)模式在促進(jìn)物理科學(xué)思維發(fā)展中的應(yīng)用與思考
——以“杠桿”一節(jié)教學(xué)為例

賀雅妮 李衛(wèi)東

（延安大學(xué)物理與電子信息學(xué)院，陜西 延安 716000）

1 SNP教學(xué)模式應(yīng)用至物理規(guī)律教學(xué)的基礎(chǔ)

SNP（Science Negotiation Pedagogy）教學(xué)模式是美國在生物課堂中使用的一種結(jié)合科學(xué)建模和科學(xué)論證的滲透式教學(xué)模式.它基于學(xué)科核心概念提出課堂驅(qū)動問題，采用科學(xué)模型建構(gòu)、書面加口頭論證、寫作反思論證等方式，圍繞驅(qū)動問題逐步深入地展開論證的學(xué)習(xí)過程.其將建模和論證有機(jī)結(jié)合，在深化學(xué)生對學(xué)科核心概念的理解與核心問題的解決過程中做到促進(jìn)學(xué)生發(fā)展物理科學(xué)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(qū)動問題為中心，根據(jù)學(xué)生對大概念的前認(rèn)知為基礎(chǔ)，師生共同協(xié)商討論出涵蓋大概念及課堂主要學(xué)習(xí)任務(wù)的驅(qū)動問題，隨后以驅(qū)動問題為引導(dǎo)展開兩大板塊：科學(xué)建模和科學(xué)論證.課堂所建構(gòu)的模型是對大概念的解釋及對驅(qū)動問題的表征與解決；科學(xué)論證是用語言或文字的形式表征對大概念的主張及對驅(qū)動問題的解答.

圖1 SNP 教學(xué)模式理論框架

由于生物課堂中有著豐富的建模基礎(chǔ)和思維辯證條件，因此SNP教學(xué)模式在生物課堂中有著廣泛應(yīng)用.那么相應(yīng)的，該模式也可以應(yīng)用在有類似基礎(chǔ)的物理規(guī)律教學(xué)課堂中，以此提高學(xué)生科學(xué)思維水平.蘇教版初中物理九年級上冊中的第一節(jié)內(nèi)容為“杠桿”，其中有著豐富的建模基礎(chǔ)，學(xué)生也具有科學(xué)論證的知識基礎(chǔ)，為SNP教學(xué)模式的應(yīng)用提供了良好的條件.下面將以“杠桿”一節(jié)為例系統(tǒng)論述SNP教學(xué)模式在物理規(guī)律教學(xué)中的具體應(yīng)用.

2 SNP教學(xué)模式應(yīng)用至物理規(guī)律教學(xué)課堂的具體實(shí)施

依據(jù)SNP教學(xué)模式如圖2所示的教學(xué)步驟展開物理規(guī)律教學(xué).從圖中可看出SNP教學(xué)模式注重學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與解決問題過程中能力的培養(yǎng)，使課堂在促進(jìn)學(xué)生達(dá)到最近發(fā)展區(qū)和創(chuàng)造最近發(fā)展區(qū)的過程中穩(wěn)步前進(jìn).基于圖2，“杠桿”一節(jié)的課堂教學(xué)中將包括師生共同設(shè)立驅(qū)動問題、小組合作構(gòu)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(huán)節(jié).

圖2 基于SNP教學(xué)模式的教學(xué)步驟

2.1 依托前概念 創(chuàng)設(shè)驅(qū)動問題

本環(huán)節(jié)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(xué)生對“杠桿”這一知識前概念的認(rèn)知情況，再由教師引導(dǎo)學(xué)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(xué)生明白靜止的杠桿即處于平衡狀態(tài).最后由師生協(xié)商討論下共同設(shè)立本節(jié)課的驅(qū)動問題：杠桿的平衡條件包含哪些因素？他們之間有什么關(guān)系？

設(shè)計(jì)意圖：傳統(tǒng)教學(xué)模式通常由教師在講授知識前通過一系列發(fā)問引起學(xué)生的思考后進(jìn)入課堂內(nèi)容.這類課堂導(dǎo)入雖然可以達(dá)到自然過渡到講授內(nèi)容的目的，但卻難以讓教師了解學(xué)生關(guān)于本節(jié)課內(nèi)容的前概念情況，學(xué)生也難以明確本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容的重點(diǎn)所在.因此在本節(jié)課引入SNP教學(xué)模式讓學(xué)生明確聚焦于課堂重點(diǎn)——驅(qū)動問題，并由此展開本節(jié)課學(xué)習(xí).

2.2 小組合作 初步科學(xué)建構(gòu)

本環(huán)節(jié)采用合作探究的學(xué)習(xí)方式.以小組為單位，通過使用教師發(fā)放的課堂講義和資料包，初步建構(gòu)“杠桿”模型，完成本環(huán)節(jié)目標(biāo).

在模型建構(gòu)前，教師應(yīng)先引導(dǎo)學(xué)生了解關(guān)于杠桿的相關(guān)要素“支點(diǎn)、動力、阻力、動力臂、阻力臂”，幫助學(xué)生構(gòu)思模型.[2]學(xué)生在首次建構(gòu)的過程中可能會遇到很多困難，教師在這環(huán)節(jié)應(yīng)該多給予學(xué)生鼓勵，通過問答法給予學(xué)生一定建模思路，例如“重物與砝碼的位置應(yīng)該如何安排？”、“小圖釘在其中充當(dāng)什么角色？”、“這一過程中有如何保證杠桿處在平衡狀態(tài)？”、“為保證模型中變量較少，應(yīng)該采取哪些物理中常見的實(shí)驗(yàn)方法？”等.

表1 “杠桿”課堂講義（環(huán)節(jié)2）

對于前幾個問題小組內(nèi)部進(jìn)行討論探究，學(xué)生應(yīng)較易找到答案.但學(xué)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(xué)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(qiáng)化科學(xué)思維方法在物理規(guī)律課程學(xué)習(xí)中的重要意義.幫助學(xué)生順利完成模型建構(gòu)，為下一環(huán)節(jié)的書面論證書寫做好鋪墊.

設(shè)計(jì)意圖：建構(gòu)與使用模型是形成科學(xué)思維的基本途徑.通過模型將實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)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(xué)生建構(gòu)模型之前應(yīng)為學(xué)生進(jìn)行一定的講解，降低模型建構(gòu)與科學(xué)論證的難度.本環(huán)節(jié)由小組合作的方式進(jìn)行科學(xué)建模，有利于培養(yǎng)學(xué)生與學(xué)生之間的合作探究能力和嚴(yán)密的科學(xué)思維邏輯，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)起到重要作用.

2.3 依托模型 書寫書面論證

本環(huán)節(jié)是讓學(xué)生繼續(xù)以上環(huán)節(jié)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(qū)動問題的回答兩個部分.學(xué)生在首次書寫的過程中可能存在困難，教師應(yīng)提供書面論證書寫指導(dǎo)，幫助學(xué)生構(gòu)思、展開書寫.

在學(xué)生進(jìn)行小組合作建模的過程中，教師應(yīng)當(dāng)在實(shí)時跟進(jìn)學(xué)生建模進(jìn)度的同時對不同小組同學(xué)的建模過程進(jìn)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(xì)節(jié)內(nèi)容.為下一環(huán)節(jié)的小組間的口頭交互奠定基礎(chǔ).

表2 SNP教學(xué)模式中的書面論證書寫指導(dǎo)（環(huán)節(jié)3）

設(shè)計(jì)意圖：物理推理能力是利用已有的物理知識與模型進(jìn)行邏輯推導(dǎo)，推斷出正確的結(jié)論或判斷.本環(huán)節(jié)利用文字的形式直觀反映學(xué)生推理過程與能力，并通過書寫指導(dǎo)進(jìn)行輔助，指導(dǎo)中為學(xué)生明確書寫要求和目的，即使學(xué)生是首次書寫也不會感到無從下手.學(xué)生將自己的思考過程通過文字的方式進(jìn)行梳理與論述，有助于提高學(xué)生的邏輯思維能力與語言表達(dá)能力，對于學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)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(huán)節(jié)主要內(nèi)容為：各個小組在前兩個環(huán)節(jié)所得成果的基礎(chǔ)上，面向全班同學(xué)進(jìn)入模型和論證的口頭交互環(huán)節(jié)，在此過程中進(jìn)一步完善小組的模型并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論.在論證過程中學(xué)生們較易陷入無效討論，因此教師在這一環(huán)節(jié)起到非常重要的作用.根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階相關(guān)理論，制成表3，為教師在此過程中的關(guān)注點(diǎn)與引導(dǎo)方式提供一定的幫助.[3]

表3 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的全班論證水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（環(huán)節(jié)4）

學(xué)生經(jīng)過口頭論證發(fā)現(xiàn)小組模型建構(gòu)中的不足，經(jīng)過組內(nèi)討論修改模型.使用調(diào)整后的模型進(jìn)行進(jìn)一步的探究，可以得出結(jié)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(xué)生對于“杠桿”的學(xué)習(xí)仍不完整，學(xué)生可能存在的問題有：（1）不知道支點(diǎn)的作用；（2）不清楚阻力、阻力臂與動力、動力臂之間的定量關(guān)系等等.因此還需要進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí).

設(shè)計(jì)意圖：教育家貝葉認(rèn)為批評性思維是一種重要的思維模式，教師的責(zé)任是幫助學(xué)生形成這種模式，[4]以此推動學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展.本環(huán)節(jié)通過與同學(xué)的口頭論證，學(xué)生對于大概念的了解更進(jìn)一步，在對其他小組的模型與論點(diǎn)的思考與辯駁過程中認(rèn)識到其模型與論點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生理性思維與批評性思維的發(fā)展.促使學(xué)生“勤于思考、敢于質(zhì)疑、善于釋疑”.最后使用完善的模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并歸納規(guī)律和結(jié)論，增強(qiáng)學(xué)生物理知識的系統(tǒng)性與邏輯性.

2.5 咨詢“專家”解決疑難困惑

本環(huán)節(jié)將通過引入物理學(xué)史這一方式，充分使學(xué)生了解自己的模型與“專家”模型的不同，進(jìn)一步將知識點(diǎn)的學(xué)習(xí)完整化、體系化.物理學(xué)史包括“杠桿”的起源、發(fā)展、規(guī)律總結(jié)、阿基米德相關(guān)故事等.通過學(xué)生在本環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生明白了盡管前面每組的模型實(shí)驗(yàn)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(shù)據(jù)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(jié)論即杠桿的平衡條件，也就是“杠桿原理”.寫成公式，即F1L1=F2L2.

設(shè)計(jì)意圖：物理學(xué)史導(dǎo)入這一過程向?qū)W生展示了人類認(rèn)識“杠桿”的曲折過程.說明物理觀念的引入是經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)推理和嚴(yán)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(fā)展不是一帆風(fēng)順的，是經(jīng)過很多人不懈努力中慢慢發(fā)展至今.物理學(xué)史的教學(xué)，不僅讓學(xué)生了解物理學(xué)知識的發(fā)展歷程，樹立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，還可以借助物理學(xué)家的艱難的探索過程堂學(xué)生感受到科學(xué)家們崇高的探索精神和科學(xué)品質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀和價(jià)值觀.

2.6 反思鞏固 提升綜合能力

本環(huán)節(jié)通過學(xué)生獨(dú)立書寫對于本節(jié)課模型建構(gòu)和論證學(xué)習(xí)過程中的不足與收獲，鞏固本節(jié)內(nèi)容，達(dá)到對學(xué)習(xí)大概念的方法與解決科學(xué)問題能力的升華.根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)階相關(guān)理論，得出如圖4的反思性寫作評價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，用以提高學(xué)生反思性寫作的能力.

設(shè)計(jì)意圖：反思性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)幫助學(xué)生認(rèn)識怎么樣的模型建構(gòu)與論證是科學(xué)的，也指明應(yīng)當(dāng)如何科學(xué)發(fā)展這一能力.在以后的學(xué)習(xí)過程中也納入此類思維模式，幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí).

表4 基于學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的反思性寫作水平評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（環(huán)節(jié)6）

3 總結(jié)

通過以上6個環(huán)節(jié)的可以看出，將SNP教學(xué)模式恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用在物理教學(xué)中可以提升學(xué)生模型建構(gòu)、語言表達(dá)及學(xué)習(xí)反思的能力，在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展中有著重要作用.[6]但由于該教學(xué)模式是直接從外國教育中引入，在我國教學(xué)的使用過程中可能存在一些不適用的地方，因此在實(shí)際應(yīng)用過程中可以進(jìn)行一定的修改，以此提高其可操性與實(shí)用性.綜上所述，在研究17版課程標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)目標(biāo)落實(shí)的過程中，我們應(yīng)當(dāng)將現(xiàn)有的各種教學(xué)模式合理利用到實(shí)際教學(xué)內(nèi)容中，以此推動物理學(xué)科教學(xué)的科學(xué)與完善.