在“認(rèn)識星座”教學(xué)中應(yīng)用SNP模式

◇朱潮海（浙江：寧波市海曙區(qū)廣濟(jì)中心小學(xué)）

一、SNP模式及其融入小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的思考

SNP模式（Science Negotiation Pedagogy，簡稱SNP）是美國提出的一種整合建模和論證過程的滲透式教學(xué)模式。它基于學(xué)科核心概念提出問題，采用口頭論證、寫作與反思論證等方式，圍繞模型建構(gòu)，逐步深入地展開論證過程，將建模和論證有機(jī)融合，在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力發(fā)展的同時，加深學(xué)科核心概念的理解。

模型建構(gòu)和科學(xué)論證是重要的科學(xué)思維方法。在2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》中，將模型建構(gòu)和推理論證作為學(xué)科核心素養(yǎng)科學(xué)思維的要素。

科學(xué)論證是運(yùn)用科學(xué)證據(jù)證明科學(xué)主張的過程，包括科學(xué)主張、科學(xué)證據(jù)和科學(xué)推理等。主張是對問題的回應(yīng)或觀點(diǎn)；證據(jù)是針對主張，將資料變?yōu)橛幸饬x的解釋；推理是利用資料進(jìn)行分析和判斷，以證實(shí)或證偽主張。

科學(xué)模型是按照科學(xué)研究的特定目的，用實(shí)物形式或思維形式，對原型客體本質(zhì)關(guān)系的再現(xiàn)。實(shí)物形式的模型，即實(shí)物模型，是人們觀察、實(shí)驗(yàn)的直接對象。思維形式的模型一般為抽象概念、理論模型或數(shù)學(xué)模型，是人們開展理論分析、推導(dǎo)和計(jì)算的對象。它在人們對客體已有了初步認(rèn)識、積累了一定資料的基礎(chǔ)上建立，是進(jìn)一步研究原型的起點(diǎn)。模型建構(gòu)作為一種認(rèn)識手段和思維方式，是學(xué)生根據(jù)研究問題和情境，在對客觀事物抽象和概括的基礎(chǔ)上，構(gòu)建易于研究的、能反映事物本質(zhì)特征和共同屬性的理想模型、理想實(shí)驗(yàn)和科學(xué)概念的過程。模型建構(gòu)有助于學(xué)生抓住事物的關(guān)鍵要素，加深對概念、過程和系統(tǒng)的理解，形成系統(tǒng)思維。

小學(xué)生的思維以具體形象思維為主，向抽象邏輯思維發(fā)展。小學(xué)生用動手實(shí)踐操作和動腦思考相結(jié)合的方式學(xué)習(xí)科學(xué)概念，借助具體的事物開展思維活動，分析與綜合、抽象與概括形成科學(xué)概念。在小學(xué)科學(xué)課中，科學(xué)模型從實(shí)物模型向思維模型發(fā)展，但其思維載體離不開具體事物的操作與實(shí)踐活動。比如，建構(gòu)光是直線傳播的科學(xué)概念，借助實(shí)物模型指星筆，抽象形成思維形式的抽象概念。在教學(xué)中應(yīng)用SNP教學(xué)模式，整合模型建構(gòu)、推理論證、創(chuàng)新思維等科學(xué)思維形式，形成合力，以促使學(xué)生科學(xué)觀念的形成。

二、基于SNP框架的課堂教學(xué)實(shí)踐

基于SNP教學(xué)理論框架，開展課堂教學(xué)實(shí)踐，師生以大概念為指引提出研究問題，學(xué)生分小組開展建構(gòu)模型和科學(xué)論證活動，嘗試解答問題，在集體論證的過程中修改模型和論證，最后咨詢“專家”以修正模型和論證，解決實(shí)際問題。學(xué)生對研究過程開展反思并寫作。

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，特別是地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域的內(nèi)容，具有時間長遠(yuǎn)性和空間復(fù)雜性，需要運(yùn)用實(shí)地觀察、長期觀察、建構(gòu)模型、推理論證等科學(xué)方法進(jìn)行研究。在教學(xué)中，教師要讓學(xué)生整合建構(gòu)模型和科學(xué)論證等思維方法，研究實(shí)際問題。

下面以“認(rèn)識星座”為例，說明采用SNP教學(xué)理論開展科學(xué)論證與科學(xué)建模整合的教學(xué)活動。

（一）分析課標(biāo)概念要求，確定問題，驅(qū)動認(rèn)知需求

SNP模式的第一步是確定核心概念。“認(rèn)識星座”所涉及的核心概念是“地球所處的宇宙環(huán)境”，同時指向系統(tǒng)與模型等跨學(xué)科概念，5—6年級學(xué)生知道大熊座、獵戶座等星座，了解劃分星座的意義。根據(jù)課標(biāo)和教材，確定驅(qū)動問題是“北斗七星在星空中是怎樣分布的”。

（二）小組初步建構(gòu)模型，展示主張，指向科學(xué)概念

在確定驅(qū)動問題以后，學(xué)生借助簡圖、圖表、數(shù)學(xué)關(guān)系、模擬、物理模型等方式，構(gòu)建模型表征核心概念。科學(xué)模型只有按研究的問題和目的，與原型在本質(zhì)屬性方面有相似性，才具有價值。教師為每組學(xué)生提供七顆小珠子和一張泡沫塑料板，用材料支持學(xué)生構(gòu)建一個北斗七星的實(shí)物模型。同時教師提供思維支架，以幫助學(xué)生思考模型與大概念的聯(lián)系：“七顆小珠子、泡沫塑料板和觀察者在模型中分別代表什么？你們的模型是怎么解釋恒星在星空中分布的？”

科學(xué)模型能將復(fù)雜、抽象、不可見的現(xiàn)象表征為簡化、具體、可視化的對象。學(xué)生在建構(gòu)模型的過程中，暴露出對星空認(rèn)識的初始概念，平面實(shí)物模型展示大部分學(xué)生的主張是恒星與地球的距離相同；立體實(shí)物模型展示小部分學(xué)生的主張是恒星與地球的距離不同。

（三）小組初步構(gòu)建論證，尋求證據(jù)，支持科學(xué)模型

這一階段，小組圍繞科學(xué)模型，創(chuàng)建由主張、證據(jù)和推理組成的科學(xué)論證，并完成書面論證。在教學(xué)活動中，教師在活動單中提供思維支架，指引學(xué)生做出論證，思考實(shí)物模型得到哪些證據(jù)的支持，初步構(gòu)建論證。“恒星在天穹中的分布，你們的觀點(diǎn)是什么？你們這樣說的證據(jù)是什么？你們是如何構(gòu)建模型為你的觀點(diǎn)提供支持的？”根據(jù)投影北斗七星圖片，學(xué)生觀察到天權(quán)很暗、天樞比較亮，推測恒星有大有小，亮度也是不同的，提出恒星距地球遠(yuǎn)近不同的觀點(diǎn)，并構(gòu)建星座的立體模型。

在小組指導(dǎo)的過程中，教師提出問題引導(dǎo)學(xué)生建立模型與論證的關(guān)系：“關(guān)于恒星在天穹中的分布，你認(rèn)為還有其他模型嗎？你們的模型能支持你們的觀點(diǎn)嗎？”

（四）全班開展集體論證，反思重構(gòu)，修正科學(xué)模型

基于各小組的模型和論證過程，開展面向全班的集體論證，通過分享、補(bǔ)充、質(zhì)疑、辯駁等社會化的活動過程，建構(gòu)核心概念。首先，小組學(xué)生呈現(xiàn)觀點(diǎn)、證據(jù)和模型，重點(diǎn)說明論證的過程、模型對觀點(diǎn)的支持。其次，學(xué)生關(guān)注各組的模型，做出比較，發(fā)現(xiàn)模型是不同的。最后，學(xué)生互相質(zhì)疑辯論，在修正模型的過程中，科學(xué)概念得到發(fā)展。

根據(jù)亮暗判斷恒星與地球的距離不同，是很有價值的，而質(zhì)疑活動更能反映學(xué)生思考的辯證程度。學(xué)生在論證中修正模型，同時對另一個提出質(zhì)疑，引發(fā)其他學(xué)生對模型的思考。

（五）咨詢“專家”，支援學(xué)生構(gòu)建模型與論證

這一階段，教師通過引入教材、參考書、刊物、視頻、互聯(lián)網(wǎng)資源等“專家”信息，為學(xué)生的模型和論證提供支持，相當(dāng)于圖爾敏論證模型中的“支援”。學(xué)生將其模型與論證和“專家”資源進(jìn)行比較和關(guān)聯(lián)，找出相似之處和不同之處，構(gòu)建和改進(jìn)模型與論證，以建立科學(xué)大概念。

在集體論證的過程中，學(xué)生已經(jīng)關(guān)注到恒星與地球之間的距離，而北斗七星與地球之間的距離是多少，則需要得到“專家”的支持。教師引用“拓展”中的恒星信息，學(xué)生的學(xué)習(xí)得到“專家”支持。

咨詢“專家”，教師搭建思維支架，促進(jìn)學(xué)生建模和論證能力的發(fā)展，促進(jìn)核心概念的發(fā)展。教師提問：“根據(jù)我們剛才提供的資料，我們的模型與‘專家’的模型有哪些相似和不同之處？怎么來改進(jìn)自己的模型和論證呢？讓我們再來做做模型吧！”

從平面模型到立體模型的發(fā)展，可以看出學(xué)生在空間概念上的發(fā)展，并意識到觀察者在不同位置觀察實(shí)物模型時看到的圖像不同，由此推理星座是遠(yuǎn)近不同的恒星在天空中的視覺圖像。

（六）反思性寫作，監(jiān)控科學(xué)思維過程

反思與評價是科學(xué)探究的要素之一，屬于高階思維能力。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者必須對自己的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行計(jì)劃、檢查、評價、反饋、控制和調(diào)節(jié)。寫作能力是科學(xué)家的重要素養(yǎng)，科學(xué)家在研究后表述分享研究成果，以得到科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的評價與檢驗(yàn)。通過寫作，學(xué)生內(nèi)隱的想法轉(zhuǎn)化為外顯的語言，思維活動變得清晰而富有邏輯。

教師提問以激發(fā)學(xué)生反思：“第一次和最后一次建立模型，最大的不同是什么？什么經(jīng)歷使你的認(rèn)識發(fā)生了轉(zhuǎn)變？建立模型有什么作用？”學(xué)生有機(jī)會思考模型、論證與“專家”三者關(guān)系，理解概念的建立過程。學(xué)生認(rèn)為，第一次模型是平面的，以為恒星到地球的距離是相同的；第二次模型是立體的，認(rèn)識到恒星到地球的距離是有遠(yuǎn)近的；第三次借助星空圖像和“專家”資料，制作星座模型，經(jīng)歷從平面到立體的過程。建立模型能更好地認(rèn)識恒星在宇宙空間中的分布。

因此，反思性寫作能幫助學(xué)生監(jiān)控自己的認(rèn)識過程，認(rèn)識概念的轉(zhuǎn)化與理解進(jìn)程，發(fā)展批判性思維能力，有助于學(xué)生形成個性化的認(rèn)知策略，從而提高元認(rèn)知能力。

三、SNP模式對小學(xué)科學(xué)課教學(xué)的啟示

（一）立足學(xué)生核心素養(yǎng)

科學(xué)教學(xué)要立足學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等方面，它們是一個密不可分的整體，指向一個人所需要的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力。SNP教學(xué)模式整合科學(xué)論證和模型建構(gòu)，以深化對學(xué)科核心概念的理解。模式的核心體現(xiàn)了融合的思想。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師不但要關(guān)注各個分目標(biāo)的制定與落實(shí)，而且要站在發(fā)展的視角，將各分目標(biāo)巧妙地融合一起，形成整體，以培養(yǎng)“三觀”正、能力強(qiáng)的學(xué)生。

（二）重視學(xué)生科學(xué)思維能力

小學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的外顯行為是各種探究實(shí)踐活動，這些學(xué)習(xí)活動的內(nèi)在支持是各種智力活動，而科學(xué)思維是科學(xué)智力活動的核心。因此，小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)活動強(qiáng)調(diào)動手動腦學(xué)科學(xué)，用大腦來指揮探究實(shí)踐活動。2022年版課標(biāo)將科學(xué)思維作為核心素養(yǎng)的重要組成部分，突顯了科學(xué)思維的重要價值。在小學(xué)科學(xué)中，教師要引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用分析與綜合、抽象與概括等思維方法學(xué)習(xí)科學(xué)，利用模型或建構(gòu)模型展示核心概念，利用資料論證模型的合理性，具備初步的科學(xué)思維能力。

（三）關(guān)注學(xué)生科學(xué)寫作水平

SNP模式設(shè)計(jì)了反思性寫作階段。在我國的課標(biāo)中，相關(guān)的目標(biāo)描述為探究實(shí)踐能力中的制訂計(jì)劃、得出結(jié)論、反思評價等要素，并沒有提出具體的寫作要求。科學(xué)教師可以與語文教師協(xié)作，鼓勵學(xué)生圍繞科學(xué)教材中的研討問題進(jìn)行科學(xué)寫作，提升學(xué)生的科學(xué)寫作水平。