在“认识星座”教学中应用SNP模式

2022-02-10朱潮海浙江宁波市海曙区广济中心小学

小学科学 2022年22期

◇朱潮海（浙江：宁波市海曙区广济中心小学）

一、SNP模式及其融入小学科学课教学的思考

SNP模式（Science Negotiation Pedagogy，简称SNP）是美国提出的一种整合建模和论证过程的渗透式教学模式。它基于学科核心概念提出问题，采用口头论证、写作与反思论证等方式，围绕模型建构，逐步深入地展开论证过程，将建模和论证有机融合，在促进学生科学思维能力发展的同时，加深学科核心概念的理解。

模型建构和科学论证是重要的科学思维方法。在2022年版《义务教育科学课程标准》中，将模型建构和推理论证作为学科核心素养科学思维的要素。

科学论证是运用科学证据证明科学主张的过程，包括科学主张、科学证据和科学推理等。主张是对问题的回应或观点；证据是针对主张，将资料变为有意义的解释；推理是利用资料进行分析和判断，以证实或证伪主张。

科学模型是按照科学研究的特定目的，用实物形式或思维形式，对原型客体本质关系的再现。实物形式的模型，即实物模型，是人们观察、实验的直接对象。思维形式的模型一般为抽象概念、理论模型或数学模型，是人们开展理论分析、推导和计算的对象。它在人们对客体已有了初步认识、积累了一定资料的基础上建立，是进一步研究原型的起点。模型建构作为一种认识手段和思维方式，是学生根据研究问题和情境，在对客观事物抽象和概括的基础上，构建易于研究的、能反映事物本质特征和共同属性的理想模型、理想实验和科学概念的过程。模型建构有助于学生抓住事物的关键要素，加深对概念、过程和系统的理解，形成系统思维。

小学生的思维以具体形象思维为主，向抽象逻辑思维发展。小学生用动手实践操作和动脑思考相结合的方式学习科学概念，借助具体的事物开展思维活动，分析与综合、抽象与概括形成科学概念。在小学科学课中，科学模型从实物模型向思维模型发展，但其思维载体离不开具体事物的操作与实践活动。比如，建构光是直线传播的科学概念，借助实物模型指星笔，抽象形成思维形式的抽象概念。在教学中应用SNP教学模式，整合模型建构、推理论证、创新思维等科学思维形式，形成合力，以促使学生科学观念的形成。

二、基于SNP框架的课堂教学实践

基于SNP教学理论框架，开展课堂教学实践，师生以大概念为指引提出研究问题，学生分小组开展建构模型和科学论证活动，尝试解答问题，在集体论证的过程中修改模型和论证，最后咨询“专家”以修正模型和论证，解决实际问题。学生对研究过程开展反思并写作。

在小学科学教学中，特别是地球与宇宙科学领域的内容，具有时间长远性和空间复杂性，需要运用实地观察、长期观察、建构模型、推理论证等科学方法进行研究。在教学中，教师要让学生整合建构模型和科学论证等思维方法，研究实际问题。

下面以“认识星座”为例，说明采用SNP教学理论开展科学论证与科学建模整合的教学活动。

（一）分析课标概念要求，确定问题，驱动认知需求

SNP模式的第一步是确定核心概念。“认识星座”所涉及的核心概念是“地球所处的宇宙环境”，同时指向系统与模型等跨学科概念，5—6年级学生知道大熊座、猎户座等星座，了解划分星座的意义。根据课标和教材，确定驱动问题是“北斗七星在星空中是怎样分布的”。

（二）小组初步建构模型，展示主张，指向科学概念

在确定驱动问题以后，学生借助简图、图表、数学关系、模拟、物理模型等方式，构建模型表征核心概念。科学模型只有按研究的问题和目的，与原型在本质属性方面有相似性，才具有价值。教师为每组学生提供七颗小珠子和一张泡沫塑料板，用材料支持学生构建一个北斗七星的实物模型。同时教师提供思维支架，以帮助学生思考模型与大概念的联系：“七颗小珠子、泡沫塑料板和观察者在模型中分别代表什么？你们的模型是怎么解释恒星在星空中分布的？”

科学模型能将复杂、抽象、不可见的现象表征为简化、具体、可视化的对象。学生在建构模型的过程中，暴露出对星空认识的初始概念，平面实物模型展示大部分学生的主张是恒星与地球的距离相同；立体实物模型展示小部分学生的主张是恒星与地球的距离不同。

（三）小组初步构建论证，寻求证据，支持科学模型

这一阶段，小组围绕科学模型，创建由主张、证据和推理组成的科学论证，并完成书面论证。在教学活动中，教师在活动单中提供思维支架，指引学生做出论证，思考实物模型得到哪些证据的支持，初步构建论证。“恒星在天穹中的分布，你们的观点是什么？你们这样说的证据是什么？你们是如何构建模型为你的观点提供支持的？”根据投影北斗七星图片，学生观察到天权很暗、天枢比较亮，推测恒星有大有小，亮度也是不同的，提出恒星距地球远近不同的观点，并构建星座的立体模型。

在小组指导的过程中，教师提出问题引导学生建立模型与论证的关系：“关于恒星在天穹中的分布，你认为还有其他模型吗？你们的模型能支持你们的观点吗？”

（四）全班开展集体论证，反思重构，修正科学模型

基于各小组的模型和论证过程，开展面向全班的集体论证，通过分享、补充、质疑、辩驳等社会化的活动过程，建构核心概念。首先，小组学生呈现观点、证据和模型，重点说明论证的过程、模型对观点的支持。其次，学生关注各组的模型，做出比较，发现模型是不同的。最后，学生互相质疑辩论，在修正模型的过程中，科学概念得到发展。

根据亮暗判断恒星与地球的距离不同，是很有价值的，而质疑活动更能反映学生思考的辩证程度。学生在论证中修正模型，同时对另一个提出质疑，引发其他学生对模型的思考。

（五）咨询“专家”，支援学生构建模型与论证

这一阶段，教师通过引入教材、参考书、刊物、视频、互联网资源等“专家”信息，为学生的模型和论证提供支持，相当于图尔敏论证模型中的“支援”。学生将其模型与论证和“专家”资源进行比较和关联，找出相似之处和不同之处，构建和改进模型与论证，以建立科学大概念。

在集体论证的过程中，学生已经关注到恒星与地球之间的距离，而北斗七星与地球之间的距离是多少，则需要得到“专家”的支持。教师引用“拓展”中的恒星信息，学生的学习得到“专家”支持。

咨询“专家”，教师搭建思维支架，促进学生建模和论证能力的发展，促进核心概念的发展。教师提问：“根据我们刚才提供的资料，我们的模型与‘专家’的模型有哪些相似和不同之处？怎么来改进自己的模型和论证呢？让我们再来做做模型吧！”

从平面模型到立体模型的发展，可以看出学生在空间概念上的发展，并意识到观察者在不同位置观察实物模型时看到的图像不同，由此推理星座是远近不同的恒星在天空中的视觉图像。

（六）反思性写作，监控科学思维过程

反思与评价是科学探究的要素之一，属于高阶思维能力。建构主义学习理论认为，学习者必须对自己的学习活动进行计划、检查、评价、反馈、控制和调节。写作能力是科学家的重要素养，科学家在研究后表述分享研究成果，以得到科学家团队的评价与检验。通过写作，学生内隐的想法转化为外显的语言，思维活动变得清晰而富有逻辑。

教师提问以激发学生反思：“第一次和最后一次建立模型，最大的不同是什么？什么经历使你的认识发生了转变？建立模型有什么作用？”学生有机会思考模型、论证与“专家”三者关系，理解概念的建立过程。学生认为，第一次模型是平面的，以为恒星到地球的距离是相同的；第二次模型是立体的，认识到恒星到地球的距离是有远近的；第三次借助星空图像和“专家”资料，制作星座模型，经历从平面到立体的过程。建立模型能更好地认识恒星在宇宙空间中的分布。

因此，反思性写作能帮助学生监控自己的认识过程，认识概念的转化与理解进程，发展批判性思维能力，有助于学生形成个性化的认知策略，从而提高元认知能力。

三、SNP模式对小学科学课教学的启示

（一）立足学生核心素养

科学教学要立足学生核心素养的发展。科学学科的核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面，它们是一个密不可分的整体，指向一个人所需要的正确价值观、必备品格和关键能力。SNP教学模式整合科学论证和模型建构，以深化对学科核心概念的理解。模式的核心体现了融合的思想。在小学科学教学中，教师不但要关注各个分目标的制定与落实，而且要站在发展的视角，将各分目标巧妙地融合一起，形成整体，以培养“三观”正、能力强的学生。

（二）重视学生科学思维能力

小学生学习科学的外显行为是各种探究实践活动，这些学习活动的内在支持是各种智力活动，而科学思维是科学智力活动的核心。因此，小学科学学习活动强调动手动脑学科学，用大脑来指挥探究实践活动。2022年版课标将科学思维作为核心素养的重要组成部分，突显了科学思维的重要价值。在小学科学中，教师要引导学生应用分析与综合、抽象与概括等思维方法学习科学，利用模型或建构模型展示核心概念，利用资料论证模型的合理性，具备初步的科学思维能力。