SNP教学模式在促进物理科学思维发展中的应用与思考——以“杠杆”一节教学为例

贺雅妮 李卫东

（延安大学物理与电子信息学院，陕西 延安 716000）

1 SNP教学模式应用至物理规律教学的基础

SNP（Science Negotiation Pedagogy）教学模式是美国在生物课堂中使用的一种结合科学建模和科学论证的渗透式教学模式.它基于学科核心概念提出课堂驱动问题，采用科学模型建构、书面加口头论证、写作反思论证等方式，围绕驱动问题逐步深入地展开论证的学习过程.其将建模和论证有机结合，在深化学生对学科核心概念的理解与核心问题的解决过程中做到促进学生发展物理科学思维的能力.[1]

该模式的理论框架如图1所示.其以携带大概念的驱动问题为中心，根据学生对大概念的前认知为基础，师生共同协商讨论出涵盖大概念及课堂主要学习任务的驱动问题，随后以驱动问题为引导展开两大板块：科学建模和科学论证.课堂所建构的模型是对大概念的解释及对驱动问题的表征与解决；科学论证是用语言或文字的形式表征对大概念的主张及对驱动问题的解答.

图1 SNP 教学模式理论框架

由于生物课堂中有着丰富的建模基础和思维辩证条件，因此SNP教学模式在生物课堂中有着广泛应用.那么相应的，该模式也可以应用在有类似基础的物理规律教学课堂中，以此提高学生科学思维水平.苏教版初中物理九年级上册中的第一节内容为“杠杆”，其中有着丰富的建模基础，学生也具有科学论证的知识基础，为SNP教学模式的应用提供了良好的条件.下面将以“杠杆”一节为例系统论述SNP教学模式在物理规律教学中的具体应用.

2 SNP教学模式应用至物理规律教学课堂的具体实施

依据SNP教学模式如图2所示的教学步骤展开物理规律教学.从图中可看出SNP教学模式注重学生发现问题与解决问题过程中能力的培养，使课堂在促进学生达到最近发展区和创造最近发展区的过程中稳步前进.基于图2，“杠杆”一节的课堂教学中将包括师生共同设立驱动问题、小组合作构建模型、小组书写书面论证、全班口头交互并修改模型、咨询“专家”完善知识框架与书写课堂反思6个环节.

图2 基于SNP教学模式的教学步骤

2.1 依托前概念 创设驱动问题

本环节教师可利用跷跷板、羊角锤、钓鱼竿与撬瓶盖用开瓶器等等生活中常见的工具，引出学生对“杠杆”这一知识前概念的认知情况，再由教师引导学生思考这些工具的使用过程中有哪些共同特征？确立“杠杆”概念.并回忆平衡的概念，让学生明白静止的杠杆即处于平衡状态.最后由师生协商讨论下共同设立本节课的驱动问题：杠杆的平衡条件包含哪些因素？他们之间有什么关系？

设计意图：传统教学模式通常由教师在讲授知识前通过一系列发问引起学生的思考后进入课堂内容.这类课堂导入虽然可以达到自然过渡到讲授内容的目的，但却难以让教师了解学生关于本节课内容的前概念情况，学生也难以明确本节课学习内容的重点所在.因此在本节课引入SNP教学模式让学生明确聚焦于课堂重点——驱动问题，并由此展开本节课学习.

2.2 小组合作 初步科学建构

本环节采用合作探究的学习方式.以小组为单位，通过使用教师发放的课堂讲义和资料包，初步建构“杠杆”模型，完成本环节目标.

在模型建构前，教师应先引导学生了解关于杠杆的相关要素“支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂”，帮助学生构思模型.[2]学生在首次建构的过程中可能会遇到很多困难，教师在这环节应该多给予学生鼓励，通过问答法给予学生一定建模思路，例如“重物与砝码的位置应该如何安排？”、“小图钉在其中充当什么角色？”、“这一过程中有如何保证杠杆处在平衡状态？”、“为保证模型中变量较少，应该采取哪些物理中常见的实验方法？”等.

表1 “杠杆”课堂讲义（环节2）

对于前几个问题小组内部进行讨论探究，学生应较易找到答案.但学生面对最后一个问题时可能有些许困难，教师则可以为帮助学生回忆“探究影响浮力大小的因素”过程中使用过的“控制变量法”，以此强化科学思维方法在物理规律课程学习中的重要意义.帮助学生顺利完成模型建构，为下一环节的书面论证书写做好铺垫.

设计意图：建构与使用模型是形成科学思维的基本途径.通过模型将实际问题进行科学抽象，抓住主要因素，忽略次要因素.由于动力臂与阻力臂两个概念较为抽象，因此在学生建构模型之前应为学生进行一定的讲解，降低模型建构与科学论证的难度.本环节由小组合作的方式进行科学建模，有利于培养学生与学生之间的合作探究能力和严密的科学思维逻辑，对学生科学思维的培养起到重要作用.

2.3 依托模型 书写书面论证

本环节是让学生继续以上环节的小组为单位，展开由模型、知识、资料与推理等信息书写书面论证.书面论证包括对于大概念主张的表征和对于驱动问题的回答两个部分.学生在首次书写的过程中可能存在困难，教师应提供书面论证书写指导，帮助学生构思、展开书写.

在学生进行小组合作建模的过程中，教师应当在实时跟进学生建模进度的同时对不同小组同学的建模过程进行有针对性的提问或提示，确保每个小组的书面论证涵盖模型中所有能够证明论证的每个细节内容.为下一环节的小组间的口头交互奠定基础.

表2 SNP教学模式中的书面论证书写指导（环节3）

设计意图：物理推理能力是利用已有的物理知识与模型进行逻辑推导，推断出正确的结论或判断.本环节利用文字的形式直观反映学生推理过程与能力，并通过书写指导进行辅助，指导中为学生明确书写要求和目的，即使学生是首次书写也不会感到无从下手.学生将自己的思考过程通过文字的方式进行梳理与论述，有助于提高学生的逻辑思维能力与语言表达能力，对于学生科学思维的发展得到了一定的推动作用.

2.4 全班论证 逐步完善模型

本环节主要内容为：各个小组在前两个环节所得成果的基础上，面向全班同学进入模型和论证的口头交互环节，在此过程中进一步完善小组的模型并进行实验得出结论.在论证过程中学生们较易陷入无效讨论，因此教师在这一环节起到非常重要的作用.根据学习进阶相关理论，制成表3，为教师在此过程中的关注点与引导方式提供一定的帮助.[3]

表3 基于学习进阶的全班论证水平评价标准（环节4）

学生经过口头论证发现小组模型建构中的不足，经过组内讨论修改模型.使用调整后的模型进行进一步的探究，可以得出结论：“阻力、阻力臂一定，杠杆平衡时，动力与动力臂的乘积是一个确定的值”.但学生对于“杠杆”的学习仍不完整，学生可能存在的问题有：（1）不知道支点的作用；（2）不清楚阻力、阻力臂与动力、动力臂之间的定量关系等等.因此还需要进行下一环节的学习.

设计意图：教育家贝叶认为批评性思维是一种重要的思维模式，教师的责任是帮助学生形成这种模式，[4]以此推动学生科学思维的发展.本环节通过与同学的口头论证，学生对于大概念的了解更进一步，在对其他小组的模型与论点的思考与辩驳过程中认识到其模型与论点的优缺点，促进学生理性思维与批评性思维的发展.促使学生“勤于思考、敢于质疑、善于释疑”.最后使用完善的模型进行实验并归纳规律和结论，增强学生物理知识的系统性与逻辑性.

2.5 咨询“专家”解决疑难困惑

本环节将通过引入物理学史这一方式，充分使学生了解自己的模型与“专家”模型的不同，进一步将知识点的学习完整化、体系化.物理学史包括“杠杆”的起源、发展、规律总结、阿基米德相关故事等.通过学生在本环节的学习，学生明白了尽管前面每组的模型实验中，都保持了阻力、阻力臂一定，但是各组的阻力、阻力臂并不完全相同，把各组的数据都汇总起来就可以看出“不管动力、动力臂、阻力、阻力臂的情况如何，在杠杆平衡时，动力、动力臂的乘积等于阻力、阻力臂的乘积”此结论即杠杆的平衡条件，也就是“杠杆原理”.写成公式，即F1L1=F2L2.

设计意图：物理学史导入这一过程向学生展示了人类认识“杠杆”的曲折过程.说明物理观念的引入是经过严谨推理和严格论证的，知道物理成果具有普适性与相对持久性.[5]明白物理的发展不是一帆风顺的，是经过很多人不懈努力中慢慢发展至今.物理学史的教学，不仅让学生了解物理学知识的发展历程，树立严谨的科学思维，还可以借助物理学家的艰难的探索过程堂学生感受到科学家们崇高的探索精神和科学品质，引导学生树立正确的人生观和价值观.

2.6 反思巩固 提升综合能力

本环节通过学生独立书写对于本节课模型建构和论证学习过程中的不足与收获，巩固本节内容，达到对学习大概念的方法与解决科学问题能力的升华.根据学习进阶相关理论，得出如图4的反思性写作评价的标准，用以提高学生反思性写作的能力.

设计意图：反思性评价标准帮助学生认识怎么样的模型建构与论证是科学的，也指明应当如何科学发展这一能力.在以后的学习过程中也纳入此类思维模式，帮助学生更好的学习.

表4 基于学习进阶理论的反思性写作水平评价标准（环节6）

3 总结

通过以上6个环节的可以看出，将SNP教学模式恰当的应用在物理教学中可以提升学生模型建构、语言表达及学习反思的能力，在促进学生科学思维的发展中有着重要作用.[6]但由于该教学模式是直接从外国教育中引入，在我国教学的使用过程中可能存在一些不适用的地方，因此在实际应用过程中可以进行一定的修改，以此提高其可操性与实用性.综上所述，在研究17版课程标准的培养目标落实的过程中，我们应当将现有的各种教学模式合理利用到实际教学内容中，以此推动物理学科教学的科学与完善.