實施差異教學，促進學生科學探究能力發展

王寅 高姍姍 毛國永

[摘 要]科學探究是學生主動獲取科學知識、領悟科學研究方法的一種實踐活動。學生是否能很好地參與到科學探究的活動中，受到學生個體差異的影響。文章探討在科學探究過程中如何實施差異教學，進而促進學生科學探究能力進一步提升。

[關鍵詞]科學探究;差異教學;歐姆定律

[中圖分類號]? ? G633.98? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2022）02-0087-03

《全日制義務教育科學（7～9年級）課程標準（實驗稿）》中明確提出，“科學探究是科學的本質特征，具有重要的教育價值。體現科學探究的精神，是科學教育面向未來的必然要求。它不僅可以使學生更深刻地理解科學知識，更好地掌握科學方法，而且使學生得以親身體會科學精神的實質，培養科學的情感、態度與價值觀，從而更有效地提高科學素養。課程標準中還明確指出了科學探究所需要的基本技能，包括觀察技能，實驗技能，合理合法地收集、處理和發布信息的技能，以及各種比較、分類、判斷、歸納、演繹、想象和分析、綜合等思維能力。

在日常的教學實踐與研究中，我們認識到，不同的學生，其所具備的科學探究的能力存在較大差異。在“雙減”背景下，我們更要關注對學生的分層培養。而在體現科學本質特征的學生科學探究能力的培養上，則要考慮學生的個性，密切關注學生與學生之間的差異，通過必要的差異教學，讓不同層次學生的科學探究能力得到差異化發展。

一、初中科學差異教學的必要性

在目前的初中科學課堂中，絕大部分教師具有將科學探究融入教學實踐中的強烈意識。讓學生經歷、體驗科學探究的過程，進而通過歸納、推理等方法引出相關的科學概念或規律等，已經成為科學課堂教學的常態。我們也發現很多學生對科學探究充滿興趣。有的學生在整個探究過程中起主導作用，充分經歷了科學探究的所有基本環節;有的學生著重參與其中的某些環節，比如“觀察與實驗”“獲取事實與證據”，但是對于一些環節，如“檢驗與評價”，參與度不高;有的學生幾乎處于邊緣化狀態，并沒有參與科學探究;還有的學生對參與科學探究意愿不強烈，并不想參與探究活動。究其原因，主要是學生個體存在較大差異，有的學生擅長表達交流，有的學生擅長設計實驗，有的學生則擅長動手實驗。此外，在進行科學探究前，學生所具備的科學探究能力也并不相同。這些都會影響學生參與科學探究的積極性、廣泛性和深刻性。基于此，教師應根據學生的特點，在科學探究過程中實施差異教學。

差異教學是指在班級中立足于學生的個體差異，滿足學生個性化學習的需要，以促進每個學生在原有基礎上得到充分發展的教學。科學探究活動可以結合提出科學問題、建立猜想與假設、制訂計劃、設計實驗方案、觀察與實驗、獲取事實與證據、檢驗與評價七個環節來進行，并從內容的可選擇性、任務的多元化、手段的多樣化、過程的合作化、指導的差異化、評價的多元化這六個不同的角度提出不同的目標，力求讓每一位學生的科學探究能力都有所提高。

二、落實初中科學差異教學的有效途徑

下面以華師大版科學教材八年級下冊“歐姆定律”一課為例進行闡述。

在“歐姆定律”這節課中，教材安排了探究“一段電路中電流、電壓和電阻的關系”的活動，其中包含“研究同一導體中的電流與它兩端電壓的關系”以及“研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的關系”兩個探究活動。教材試圖通過這兩個探究活動，使學生了解通過一段導體的電流與其兩端的電壓和電阻的關系，同時增強學生的科學探究能力，促進學生對科學探究的理解。結合本節課以及學生的特點，筆者確定了通過本節課的探究活動學生需要重點實現的能力目標：培養制訂實驗計劃、設計實驗方案的能力，觀察與實驗、獲取事實與證據的能力以及表達與交流的能力。具體來說，可通過以下幾個途徑落實差異教學。

（一）進行差異化探究指導

不同層次的學生存在個體能力和實驗基礎的差異，針對探究問題進行方案設計的能力強弱也大不相同。教師在學生“建立猜想與假設”之后，對實驗方案的設計要做好適度、有效的引導，并指導學生完善實驗方案設計。考慮到學生的能力差異，在進行實驗方案設計時，可以對不同層次的學生提出不同的要求，使不同層次的學生都能參與到實驗方案的設計過程中，提升學生制訂實驗計劃、設計實驗方案的能力。

例如，“研究同一導體中的電流與它兩端電壓的關系”的探究活動，關鍵是讓學生明白同一導體，即電阻一定時，通過導體的電流是否受其兩端電壓的影響，如果受到影響，具體又是怎么受影響的。那么，如何引導學生設計合理的實驗方案？如何讓不同層次的學生都能參與到實驗方案的設計過程中？在實際的教學過程中，筆者設置探究階梯，以降低探究難度。如：①確定研究的對象和所需的基本實驗器材;②設計出能夠測量出電流、電壓的實驗電路;③設計出能夠測量出不同電壓下通過導體的電流的實驗電路;④能夠在“研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的關系”實驗中自主設計出電路并能夠說明探究的方法。

這些探究階梯分別針對不同層次的學生。絕大部分學生能夠馬上提出本實驗中需要控制的變量和測量的變量，以及所需的基本實驗器材。大部分學生能夠設計出簡單的電路而言，測量出一組數據（如圖1所示）。少部分學生能夠聯想到用滑動變阻器或者其他方法測量出多組數據（如圖2所示）。極個別學生在受到第一個實驗的啟發后，能夠在“研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的關系”實驗中自主設計出電路，并能夠闡明簡單的操作方法，測量出多組數據。

這樣，在整個實驗設計過程中，較低層次的學生也能夠逐步理解實驗方案的設計意圖，并能在完善實驗的過程中有針對性地解決一些簡單問題，掌握實驗的各操作步驟。教師應力求讓較低層次的學生能逐漸理解更高層次的實驗設計，使其實驗設計能力得到有效提高。較高層次的學生在整個階梯式實驗設計中，通過高層次的實驗設計，其實驗設計能力能夠得到有效的提高。這樣，通過本環節，不同層次的學生制訂實驗計劃和設計實驗的能力都能得到顯著的提高。

（二）設計多元化探究任務

在制訂出合理的實驗方案后，讓學生通過觀察與實驗、獲取事實與證據，探究通過一段導體的電流與其兩端的電壓和電阻的關系。把學生分成A、B、C三個不同的層次，其中A層次學生能力最強，C層次學生能力最弱。當然，教師在教學過程中不可明確細分，只要自己內心知曉即可。對于不同層次的學生，教師可以設置階梯式探究任務。例如，將本節課的探究活動分成四個階梯式任務：①研究同一導體中的電流與它兩端電壓的定性關系;②研究同一導體中的電流與它兩端電壓的定量關系;③研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的定性關系;④研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的定量關系。

對C層次學生，可以適當降低要求，讓其完成較低層次的任務，比如任務①和任務②，即在自主、準確地連接實驗電路后，通過操作，能夠定性地研究：當導體電阻一定時，加在導體兩端的電壓增大，通過導體的電流會發生怎樣的變化。在學生定性研究過后，再引導他們進一步思考能否從定量的角度探究“同一導體中的電流與它兩端電壓的關系”，并設計記錄相關實驗數據的表格。然后引導C層次學生完成任務②，探究當導體電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓是否存在數學上的某種定量關系。

對B層次學生，可以適當提高要求，比如要求其完成任務③。“研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的關系”在實驗設計和操作上的難度都要大于“研究同一導體中的電流與它兩端電壓的關系”，但前面的實驗會對電流和電阻關系的探究有一定的啟發作用。其難點在于如何改變研究對象的電阻大小，以及在改變導體電阻大小之后如何控制電阻兩端的電壓保持不變。

對A層次學生，可以繼續提高一些要求，如要求其完成任務④。“研究相同電壓下不同導體中電流與它的電阻的定量關系”的探究難度最大，特別是需要解決實驗過程中如何改變并知道導體電阻的阻值大小的問題，及如何控制導體兩端的電壓保持不變的問題。

通過四個階梯式探究任務，不同層次的學生都能在實驗的設計和操作過程中體驗科學探究的真實過程，都能找到自己的價值。在探究實驗的真實情境中，不同層次的學生通過不斷思考、解決所遇到的不同難度的問題，其自身的思維品質、科學探究能力以及觀察與實驗、獲取事實與證據的能力都能得到不同程度的提高。

（三）實施多角度探究評價

不同層次的學生，其比較、分析、歸納的能力存在差異。在傳統的課堂中，這些方面能力弱的學生往往得不到表達與交流的機會。久而久之，他們這些方面的能力會更加薄弱。如何讓不同能力的學生都有表達與交流的機會？在分析結論的過程中，教師應允許學生用自己擅長的方式表達探究結果，要積極實施多元化評價。結合“歐姆定律”這節課的特點，教師可以先鼓勵學生表達自己通過分析所得出的結論。

在表達與交流中，有的學生得出定性的結論，如當導體電阻一定時，導體兩端的電壓越大，通過導體的電流越大;當導體兩端電壓一定時，導體的電阻越大，通過導體的電流越小。有的學生通過表格中記錄的實驗數據（如表1和表2），發現數學上的規律，從而得出定量的結論：當導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比;當導體兩端電壓一定時，通過導體的電流與其電阻成反比。

教師應在檢驗與評價環節中給不同層次的學生提供自我表達的機會，積極肯定不同層次的學生能采用不同的形式表達所得出的實驗結論。同時，教師還應鼓勵學生通過反思，評價自己和其他同學的探究結果，發現不足，取長補短。還可以讓學生反思自己和其他同學在整個探究活動中的表現，從而讓每一個學生在檢驗與評價環節中相關能力得到最大限度的提高。

除此之外，在探究實驗中還可以從內容的可選擇性、手段的多樣化、過程的合作化等角度落實對每一位學生的差異教學，進而從科學探究的六個維度，使每一位學生的科學探究能力都能得到不同程度的提高。

綜上所述，學生的個體差異是客觀存在的，學生的認知水平、理解能力等不同，自然就會存在科學探究能力、科學素養上的差異。要提高學生的探究能力，教師需要時刻關注學生的個體差異，有效落實差異教學。通過本文的研究，筆者認為教師可以從內容的可選擇性、任務的多元化、手段的多樣化、過程的合作化、指導的差異化、評價的多元化等角度有效落實差異教學，不斷培養學生的科學探究能力，使學生的科學素養得到提高。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 毛國永，葉鎮源.關注學生差異 培養探究能力[J].中學物理，2014（14）：67-68.

[2]? 毛國永.開放科學課堂教學 培養學生探究能力[J].物理教學探討，2009（7）：13-16.

[3]? 王建橋，毛國永.例談“小組合作，差異教學”在初中科學教學中的運用[J].中學教學參考，2016（26）：96-97.

（責任編輯 黃春香）

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