摘 要：科學論證是學生科學思維的重要組成部分，也是促進學生理解科學本質(zhì)的關鍵支柱。本文初步構(gòu)建了將SNP（Science Negotiation Pedagogy）模式應用于培養(yǎng)學生科學論證能力的教學設計，并以“宇宙航行”的教學為例，探討了該設計的應用及其在培養(yǎng)學生科學論證能力中的作用。

關鍵詞：SNP模式；科學論證能力；宇宙航行

1 引言

《普通高中物理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）提出，學生應具有使用科學證據(jù)的意識和評估科學證據(jù)的能力，能運用證據(jù)對研究的問題進行描述、解釋和預測［1］，凸顯了科學論證能力在物理教學中的重要性。學者們從科學論證能力的內(nèi)涵［2］、培養(yǎng)模式、教學策略、評價等方面進行了研究并取得了顯著成果。我國學者引入了（Science Negotiation Pedagogy）SNP教學模式，該模式以核心概念為基礎，通過構(gòu)建問題情境來助力學生進行科學建模和論證。由此，本文結(jié)合《課程標準》和眾多學者的研究成果，深入探討了SNP模式與科學論證的融合方式，構(gòu)建了將SNP模式應用于培養(yǎng)學生科學論證能力的教學設計，以幫助學生真正理解物理學科的核心概念，并解決核心問題，從而推動學生科學論證能力的全面發(fā)展。

2 SNP模式應用于科學論證能力教學的基礎

2.1 科學論證能力

科學論證是以事實資料為基礎，借助證據(jù)或理論依據(jù)支持自己的主張、反駁他人的觀點，通過邏輯推理形成最終結(jié)論的科學活動。［3］能力的概念較為復雜，可能包含多種含義。一般而言，能力是一種心理特征，它代表了順利完成某種活動所需的心理條件。這一能力在要素、認知、目的和形式四個層面上展現(xiàn)出多重特征。［4］科學論證能力的發(fā)展有助于加深學生對科學本質(zhì)的理解，提升學生的科學推理能力，促進其掌握基于證據(jù)的科學思維方法。因此，科學論證能力可以視為學生在面對科學問題和理論時，能夠綜合運用科學理論來闡述自己的觀點，利用收集的證據(jù)來支持自己的主張，并有效地反駁對方觀點的綜合能力。

2.2 SNP模式

SNP模式是一種將科學建模和科學論證相結(jié)合的教學模式。［5］該模式包含六個關鍵階段：問題構(gòu)建、模型構(gòu)建、試探性論點制定、模型與論點的協(xié)商、專家咨詢以及寫作反思。它通過整合科學建模、口頭論證和書面論證，鼓勵學生合作參與科學實踐活動，并突顯模型在學習過程中的核心作用。

2.3 SNP模式應用于科學論證能力培養(yǎng)的可行性

首先，SNP模式的獨特之處在于它將科學建模與科學論證有機地結(jié)合起來。通過六個關鍵階段的引導，該模式能夠使學生在實際問題情境中構(gòu)建和應用模型，全面關注解決問題的過程。這一設計旨在激發(fā)學生的綜合思維和論證能力，使他們能夠有針對性地應用科學知識進行推理。其次，SNP模式強調(diào)學科之間的交互性，通過促進學生之間的合作、討論和協(xié)商，模擬科學實踐中的協(xié)同工作。這種協(xié)商性學習環(huán)境有助于拓展學生的視角，培養(yǎng)他們對科學問題進行全面論證的能力。最后，SNP模式還注重寫作反思。通過結(jié)合口頭表達和書面論證，學生在實踐中會形成清晰的論證鏈條，深化對問題的理解。這種反思機制為學生提供了增強論證能力的機會，促使他們更系統(tǒng)地組織思維，從而提高論證的邏輯性和說服力。

綜上所述，SNP模式通過其設計的獨特性、學科交互性和反思機制，為學生科學論證能力的培養(yǎng)提供了創(chuàng)新性的途徑。通過在實際問題情境中的合作與協(xié)商，學生得以全面鍛煉自身的論證思維、語言表達和綜合應用科學知識的能力。因此，SNP模式在培養(yǎng)學生科學論證能力方面具有顯著的可行性，為論證式教學提供了有益的經(jīng)驗和啟示。

3 基于SNP模式的科學論證能力教學流程設計

科學論證過程中學生必須具備合作能力、溝通交流能力、語言能力、問題解決能力以及批判性思維能力。［6］構(gòu)建基于培養(yǎng)科學論證能力的SNP教學流程，可以幫助教師更有效地將對科學論證能力的培養(yǎng)融入到日常課堂教學中，增強論證式教學的實踐操作性。這樣的流程有助于提高學生的科學論證水平，并促進他們科學思維的全面發(fā)展。

為此，筆者改進了SNP模式的理論框架，并根據(jù)對科學論證能力的細分，設計了以下教學流程圖（見圖1）。該流程分為三個階段：課前準備、課堂實施和課后反思。在課前準備階段，通過激發(fā)學生的認知沖突、組織分組討論來確定驅(qū)動問題，并培養(yǎng)學生的溝通交流和合作能力。課堂實施階段包括構(gòu)建與論證模型、討論及修正模型、成果展示等環(huán)節(jié)，學生在此過程中使用證據(jù)進行模型構(gòu)建和論證，以培養(yǎng)語言能力和問題解決能力。課后反思階段則通過咨詢專家（教師）和反思性寫作來鞏固和反思學習內(nèi)容，形成對知識的總結(jié)與升華，進而培養(yǎng)批判性思維能力。這三個階段相互關聯(lián)，共同推動學生科學論證能力的全面發(fā)展。

4 應用SNP模式培養(yǎng)學生科學論證能力的教學實踐

4.1 教學任務分析

“宇宙航行”一課是人教版《普通高中教科書 物理 必修 第二冊》第七章第四節(jié)的內(nèi)容。人造衛(wèi)星作為萬有引力定律在天文學中的應用案例，不僅見證了人類對自然的探索，也彰顯了知識的價值，為學生理解現(xiàn)代科技提供了重要素材。教材中不僅介紹了衛(wèi)星理論，還深入探討了解決實際問題的方法。

在此之前，學生已經(jīng)學習了圓周運動等相關知識。通過該章前三節(jié)的學習，學生已經(jīng)了解了開普勒行星運動定律和萬有引力定律，本節(jié)則是對這些知識的進一步應用。盡管學生對探索宇宙充滿興趣，但他們對相關物理原理的了解還不夠深入，因此，他們需要深入了解探索對科學發(fā)展的重要性，并培養(yǎng)計算和推導能力，以便更好地理解課程內(nèi)容。

物理觀念：學生應具備對人造地球衛(wèi)星運行規(guī)律的清晰物理觀念，并能準確描述和解釋其運行規(guī)律。

科學思維：學生應具備在熟悉情境下運用物理模型的科學思維能力，能夠?qū)πl(wèi)星發(fā)射原理進行分析和推理。

科學探究：學生應在理解衛(wèi)星發(fā)射原理的基礎上，能夠提出假設，制訂合理的探究方案，并通過分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

科學態(tài)度與責任：學生應認識到衛(wèi)星發(fā)射原理是科學家們在萬有引力定律基礎上持續(xù)創(chuàng)新的成果，它代表了人類對宇宙奧秘的探索歷程，從而增強學生的民族自信心和自豪感。

4.2 教學過程設計

4.2.1 創(chuàng)設驅(qū)動問題

教師活動：以平拋運動為基礎，設計火箭發(fā)射的模擬場景，引導學生觀察實驗，并提出“人造地球衛(wèi)星的運動特點”這一問題。

學生活動：學生觀察實驗現(xiàn)象，與小組成員相互交流，探討“人造地球衛(wèi)星速度與運動的關系”，并在教師的引導下明確要研究的驅(qū)動問題。

設計意圖：通過演示實驗引入“人造地球衛(wèi)星的運動特點”這一核心問題，讓學生親自觀察衛(wèi)星的運動，這不僅促進了師生之間的交流與合作，也激發(fā)了學生的興趣。學生將基于觀察提出問題、分析情境并提出自己的觀點，為后續(xù)的定量分析打下基礎。這一設計旨在激發(fā)學生的思維，同時培養(yǎng)他們的分析和表達能力，以實現(xiàn)教學目標。

4.2.2 初步建構(gòu)模型

教師活動：如表1所示，教師將為每個小組提供導學案和所需的實驗器材，引導學生全面理解本節(jié)課的內(nèi)容，并協(xié)助他們構(gòu)建模型。當學生的模型存在不足時，教師應提出問題以激發(fā)學生的思考，引導他們改進模型。

學生活動：學生應根據(jù)導學案的指引，結(jié)合實驗器材，初步構(gòu)建模型，并與小組成員合作，共同完善模型。

設計意圖：通過導學案引導學生理解相關概念，并在前一環(huán)節(jié)問題的基礎上，讓學生分組使用學習目標和實驗材料來構(gòu)建模型，進而通過實驗來探究問題。當學生遇到難題時，教師應提出簡單的問題以協(xié)助學生思考，并幫助他們完善實驗方案。這種循序漸進的方法旨在培養(yǎng)學生提出科學觀點并根據(jù)證據(jù)得出結(jié)論的能力。該實驗旨在鍛煉學生的建模和探究能力，從而促進問題的有效解決。

4.2.3 初步論證模型

教師活動：根據(jù)表2，教師指導學生開始初步撰寫自己的書面論證。

學生活動：在教師的引導下，學生將對所構(gòu)建的模型進行初步的書面論證，并確保論證中的證據(jù)與主張相一致，以支持模型的合理性，為后續(xù)的口頭論證打下基礎。

設計意圖：學生參照表2，圍繞本節(jié)課的核心問題展開論證，梳理實驗的思路和過程。教師在此過程中幫助學生解決遇到的問題，確保他們能夠提出多個正確的支持論點的證據(jù)，并清晰地表述自己的推理過程。這一環(huán)節(jié)的目的是培養(yǎng)學生的邏輯思維和語言表達能力。

4.2.4 討論修正模型

教師活動：教師挑選每個實驗模型中出現(xiàn)典型錯誤的小組，并讓該小組的學生代表分享論證過程，然后與其他同學討論。教師基于論證存在的問題及問題數(shù)量列出了表格（見表3），以此評估學生論證水平，并獎勵修正最多錯誤的小組成員，使其成為“專家助手”參與后續(xù)的實驗。使所有學生接受修正后的實驗模型和結(jié)論。

學生活動：學生代表依次發(fā)言，回應同學們的質(zhì)疑，并提出自己的問題，以此促進深入思考，并修正錯誤。

設計意圖：教師引導學生修正錯誤，幫助他們建立正確的模型，并給予學生足夠的思考空間。在小組討論中，學生積極地參與討論，對其他組的模型提出批評，并在此基礎上自我改進以深化理解。學生應提供清晰的推理過程，聯(lián)系證據(jù)和觀點得出結(jié)論，并能有效反駁對立觀點，確保推理邏輯嚴密。此外，教學的目標還包括培養(yǎng)學生的質(zhì)疑和批判性思維，以及學會接納他人的意見。

4.2.5 咨詢專家

教師活動：鑒于實驗的復雜性，教師可扮演“專家”角色，利用GeoGebra軟件來解釋標準模型和過程，并指導“專家助手”進行操作示范。對于其他實驗，教師可提供微課視頻供學生參考。

學生活動：學生根據(jù)“專家”和“專家助手”的示范，將他們自己構(gòu)建的模型與“專家”的演示進行比較。

設計意圖：通過數(shù)字化技術創(chuàng)建“專家”資源，直觀地展示實驗步驟和推理過程，幫助學生理解權(quán)威答案和關鍵細節(jié)，引導他們進行深入思考。同時，強調(diào)物理規(guī)律的嚴格推導和論證，啟發(fā)學生認識到物理學發(fā)展的復雜性，培養(yǎng)他們勇于探索和創(chuàng)新的精神。

4.2.6 反思性寫作

教師活動：教師引導學生回顧實驗過程，重新推導結(jié)論，并概述人造地球衛(wèi)星的運動特點。同時，教師指出常見的誤解及其成因。課程結(jié)束時，教師根據(jù)學習進階理論制定反思性寫作的評價標準（見表4），確保學生在完成課后驗證和反思性寫作時能夠得到適當?shù)脑u價。

學生活動：學生需要反思實驗過程中的錯誤及其原因，并進行問題驗證和反思性寫作。

設計意圖：分析模型和論證方法時，教師應明確指出常見錯誤，幫助學生形成清晰的衛(wèi)星運動概念，加強理解，促進反思性寫作。學生將依據(jù)評價標準進行自我評估，從而深化對概念的理解，識別并改進不足，提升書面表達能力。最終，學生將能夠批判性地評估證據(jù)的可靠性，將推理擴展到學科之外，構(gòu)建科學的邏輯體系，有效反駁不同觀點，確保其推理質(zhì)量達到科學論證的標準。

5 小結(jié)與反思

綜上所述，SNP教學模式通過整合論證活動和模型建構(gòu)，為教師提供了一種新的論證式教學方法，可有效促進學生科學論證能力的培養(yǎng)。在實際教學中，教師應根據(jù)學科特點和學生情況，以培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)為宗旨，靈活運用SNP教學模式。筆者反思“宇宙航行”的教學流程，提出以下教學建議：

首先，通過問題啟發(fā)來激發(fā)學生的好奇心和獨立思考。SNP模式強調(diào)通過設計啟發(fā)性的問題、實驗和案例來啟發(fā)學生的思維和創(chuàng)造性，從而激發(fā)他們的好奇心和求知欲，培養(yǎng)他們獨立思考和問題解決的能力。其次，深化學生的親身體驗。SNP模式注重實踐活動，鼓勵學生通過實際操作、觀察和應用來親身體驗物理原理。最后，促進師生互動和共同構(gòu)建知識。SNP模式倡導師生之間的互動，提倡通過課堂討論、互動問答和小組活動等形式，營造積極的學習氛圍，鼓勵學生積極參與，增強師生互動，從而提升教學效果。

參考文獻

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