實施差異教學，提升科學探究能力
——以《電磁感應》一課為例

浙江省慈溪市宗漢錦綸初級中學 羅小飛 浙江省慈溪市附海初級中學 張利丹

浙江省慈溪市教育局教研室 毛國永

縱觀課堂教學發(fā)現(xiàn)，由于學生的個性差異、認知差異、興趣差異、思維差異等導致學生探究基礎和能力存在一定差異，傳統(tǒng)“千篇一律”的科學探究已經(jīng)嚴重挫傷了大部分學生對科學學習的積極性，同時還嚴重壓抑了學生的個性發(fā)展。為了改變這種局面，我們可以在科學探究課中實施差異教學，為提升學生科學探究能力提供更為廣闊的空間。下面將以《電磁感應》一課為例，從差異教學的視角來談談內(nèi)容剖析、目標規(guī)劃、過程實施、心得體會與大家一起分享。

一、內(nèi)容剖析

“電磁感應現(xiàn)象”是科學家法拉第經(jīng)過十年堅持不懈的科學探究所獲得的偉大發(fā)現(xiàn)，也是電磁學中最重要的發(fā)現(xiàn)之一。從中不難說明該科學探究的難度是非常大的，因此刻板地按照科學探究的流程來讓學生自主進行完整的科學探究，無疑讓學生感到困難重重，喪失了科學探究的積極性和成就感。但如果能在幾個關鍵點做些適當引導，對基礎較好的學生來說，應該還是可以夠得著的，而對于基礎較差的學生而言，還是無法參與其中。那針對“電磁感應現(xiàn)象”這么棘手的科學探究，華師大版科學教材是如何處理的呢？教科書中則安排了兩個活動：觀察靈敏電流計；感應電流的產(chǎn)生。緊隨其后還安排了三個思考與討論:活動2 中靈敏電流計發(fā)生偏轉說明了什么？電路中電源在哪里？指針偏轉方向不同說明線圈中產(chǎn)生的電流方向不同，而這一電流方向又與哪些因素有關？在什么情況下，閉合線圈會有電流產(chǎn)生？兩個活動只注重科學探究中“獲取事實與證據(jù)”能力的培養(yǎng)，三個思考與討論則是注重“檢驗與評價”能力的培養(yǎng)，似乎缺少了隨著邏輯推理逐級展開科學探究的韻味，多了點實驗驗證和評價的意味，對基礎差的學生來說，倒是剛剛受用，然而對基礎好的學生來說似乎意義不是很大。為了使“優(yōu)生更優(yōu)、差生不差”，對探究電磁感應現(xiàn)象實施差異教學是非常有必要的。教師可以根據(jù)科學探究六要素，選重點、分層次制定科學探究目標，運用各種教學手段靈活機動地開展差異探究任務，并給予及時的指導和評價，以促進每個學生探究能力得到充分發(fā)展。

二、目標規(guī)劃

1.總體規(guī)劃——根據(jù)探究主題，確定總體目標。

在《電磁感應》這節(jié)中，教師可以將教材內(nèi)容以及收集的相關補充內(nèi)容按照科學探究探究六要素進行有序梳理，然后根據(jù)學生科學探究基礎和能力，選擇部分探究環(huán)節(jié)直接給與，或啟發(fā)引導，或合作探究等。與此同時還要體現(xiàn)重點要素突出，如“電磁感應現(xiàn)象”的探究主要關注六個要素中的“制定計劃、設計實驗方案”“觀察與實驗、獲取事實與證據(jù)”“檢驗與評價”這三個要素，即重點培養(yǎng)學生實驗設計能力、動手實踐能力、檢驗與評價能力。

2.具體規(guī)劃——選定重點要素，制定差異目標。

根據(jù)教師對學生進行科學探究能力量化考核，將學生分為探究能力弱（A等）、探究能力中等（B 等）、探究能力強（C等），然后將重點培養(yǎng)要素的差異目標制定如下表：

基本要素 基本特征探究活動中的差異目標弱（A 等） 中等（B等） 強（C 等）制 定 計劃、設計實驗方案能提出進行探究活動的大致思路，作出書面計劃。提供電磁感應所需的實驗儀器，教師再從旁引導后能說出大致思路。提供電磁感應所需的實驗儀器和奧斯特實驗模型 做 對比，能說出大致設計思路。能 根 據(jù)“奧斯特實驗”，運用逆向思維設計實驗方案，作出書面計劃。觀察與實驗、獲取事實與證據(jù)能通過調查、檢索、觀察、測量和實驗等方式，獲取有關信息。能在教師指導、學生合作情況下通過觀察、實驗等獲取有 關 信息。基本具備相應的技能，能基本通過合作學習獲取有關信息，大致做 出 表達。具備相應的技能，能自主通過合作學習獲取有關信息，且能準確表達。檢驗與評價能將證據(jù)與科學知識建立聯(lián)系，得出基本符合證據(jù)的解釋。能在教師引導、同伴 幫 助下，描述實 驗 現(xiàn)象、得出結論。能在同伴幫助下，描述實驗現(xiàn)象、得出結論，并能反思實 驗 過程、做出初 步 解釋。能根據(jù)實驗現(xiàn)象檢驗結論，并能對結論進行準確描述及評價方案的優(yōu)劣。

三、過程實施

1.內(nèi)容的可選擇性。

差異教學指出，作為教師的我們就需要細致研究科學探究具體內(nèi)容，然后根據(jù)學生的科學探究能力的實際情況和班級學生的身心發(fā)展規(guī)律，提供或難或易的可供選擇的探究內(nèi)容。

例如：在《電磁感應》一課中為了適應不同層次的學生，給他們創(chuàng)設不同的探究空間。針對探究能力弱（A 等）的學生可以設定探究內(nèi)容為“探究磁能否生電？”只需要學生們借助實驗儀器，教師引導、學生合作探究設計實驗方案，并能在教師的指導下進行簡單實驗來收集證據(jù)，最后描述實驗現(xiàn)象、得出結論。針對探究能力中等（B 等）的學生可以設定探究內(nèi)容為“探究磁能否生電？”和“產(chǎn)生的感應電流方向與什么因素有關？”這里特別要指出，一定要讓學生求同歸納出“產(chǎn)生感應電流時，導體都在做切割磁感線運動”。這樣可以為后一個問題的探究做好準備，方便學生做出猜想：①感應電流的方向可能與導體切割磁感線運動方向有關；②感應電流的方向可能與磁場方向有關。然后放手讓學生通過合作學習進行后續(xù)科學探究環(huán)節(jié)。針對探究能力強（C 等）的學生，則可以在B等學生的基礎上讓學生運用控制變量法和轉換法進行“探究影響感應電流大小的因素”的實驗方案設計。像這樣基于學生原有科學探究能力的差異，給不同能力水平的學生提供可選擇的科學探究內(nèi)容，讓“差”的學生“夠得著、有成就”，讓“好”的學生“吃得飽、有挑戰(zhàn)”，最大限度地調動每一位學生參與科學探究活動的積極性，切實提升全體學生的科學探究能力。

2.任務的多元化。

結合“差異教學”和“任務驅動”理論，從學生探究能力差異出發(fā)，根據(jù)具體的探究內(nèi)容，實施探究任務的多元化，充分發(fā)揮學生的探究欲和創(chuàng)造潛能。任務的多元化注重以學習者為中心，強調根據(jù)學習者的個體差異來設計任務解決問題。例如《電磁感應》這節(jié)中，整個科學探究任務是法拉第經(jīng)過十年的努力才完成的，顯然難度大、任務重，教師可以按照事物的邏輯順序設置幾個有梯度的、或開放式的、或額外增加的可供學生選擇的子任務，用這樣多元化的任務實現(xiàn)差異教學（如圖），從而全面推動每一位學生科學探究能力的培養(yǎng)。

在具體課堂實施后發(fā)現(xiàn)，探究能力弱（A 等）的學生，能夠基本追尋著有梯度的問題去進行科學探究，但在“靈敏電流計沒有示數(shù)的可能原因是什么？”“導體做切割磁感線運動時，一定會產(chǎn)生感應電流嗎？”這兩個問題時還是覺得非常困難。于是，對于前者問題筆者將其變成一個開放性的問題，并采用了小組合作的方式，讓探究能力中等（B 等）、強（C 等）的學生來幫助探究能力弱（A 等）的學生；對于后者問題則先引導學生做出多種猜想，然后用實驗驗證，并用自制小動畫揭示“產(chǎn)生感應電流的條件之一：必須部分導體，而不是全部導體”。還為了讓探究能力強（C等）的學生變得更加優(yōu)秀，額外安排了“探究感應電流大小與什么因素有關？”當優(yōu)秀學生分享探究方案、觀察現(xiàn)象和結論的時候，既幫助了他人還獲得了強烈的成就感，真可謂一舉兩得。

3.手段的多樣化。

差異教學需要教師根據(jù)學生的興趣、準備狀態(tài)和學習風格的差異采用多樣化的教學手段來迎合不同層次學生的需求。一般教學手段可以分為兩類：傳統(tǒng)教學手段和現(xiàn)代教學手段。

（1）傳統(tǒng)教學手段。

傳統(tǒng)教學包括教科書、標本、模型、實物、黑板、圖表等。針對《電磁感應》這一科學探究課，設計實驗方案難，就需要借助實物圖或電路圖來加以闡述；又因觀察與實驗多，則需要借助導線、線圈、靈敏電流計、磁體、開關等實物進行分組實驗或演示實驗；此外，針對疑難問題“切割磁感線”，可以借助鳥籠或貓籠中的平行的桿子來模擬磁感線，用一把尺子模擬一段導體，讓尺子沿著上下運動、左右運動、前后運動。利用大型模型這樣一操作，將抽象的切割磁感線形象化了，順利突破了難點。

（2）現(xiàn)代教學手段。

現(xiàn)代教學手段包括投影幻燈、錄音、電影、電視、計算機等。《電磁感應》一課主要利用了現(xiàn)代教學手段計算機來播放了筆者精心制作的多媒體課件，里面有美麗夜景的視頻、搖繩發(fā)電的視頻、法拉第簡介的視頻，還有自制小動畫等。

4.指導的差異化。

在差異探究活動中，首先需要教師根據(jù)教學實際，靈活選用教學策略、方法，進行差異性的探究過程指導；其次要求教師努力創(chuàng)設條件，引導學生通過各種形式開展合作學習，從而充分利用學生之間的差異，最終實現(xiàn)差異共享；再次要求教師通過多種方式關注個別輔導。即從“面”、“線”、“點”不同層面來指導學習者，以便于快速、適切、有效地幫助學生，這樣推進探究活動的同時，也充分兼顧不同層次學生探究能力的發(fā)展。

例如在本課中探究“感應電流的方向與哪些因素有關”時，教師可以根據(jù)學生的總體情況面向全體學生（面）的指導，先在學生做出猜想的基礎上，指導學生通過控制變量的方法設計實驗方案，然后在分組實驗前提醒學生實驗中如何分工、需要注意的問題、觀察哪些現(xiàn)象和記錄哪些數(shù)據(jù)等。在學生小組討論方案或小組實驗操作過程中，教師可以面向合作小組（線）的指導，即對每個小組遇到的實際疑難問題給予針對性地指導。如，有些小組在用實驗證明了“當磁場方向一定時，感應電流的方向與切割磁感線運動方向有關”和“當切割磁感線運動方向一定時，感應電流的方向與磁場方向有關”后，還想知道如果兩個方向都改變，感應電流的方向是否會改變呢？這時教師可以在小組內(nèi)指導學生采用實驗驗證法或邏輯推理法來加以證明。對于探究能力較弱的（A 等）、中等（B 等）學生往往探究過程中會遇到自己個人的一些問題，教師就要面向個別學生（點）進行指導。如個別學生實驗操作不規(guī)范、記錄不準確、表達不嚴謹?shù)鹊取Ｏ襁@樣在科學探究過程中實施指導的差異化，可以最大限度地發(fā)揮教師在課堂上的指導作用。

5.評價的多元化。

差異探究的評價是課堂教學評價的重要組成部分，是促進學生主動學習的有效手段，是讓課堂充滿蓬勃生機的原動力。那差異評價的多元化主要體現(xiàn)在哪些方面呢？其一是“評價主體的多元化”，其二是“評價方法的多樣化”。

（1）評價主體的多元化。

在探究評價活動中，鼓勵學生個人、小組同伴、教師共同參與評價，實現(xiàn)評價主體的多元化，幫助學生在自我評價、互相評價、師長評價中不斷反思，認識自我，從而促進科學探究能力的長足發(fā)展。例如，在探究“磁能否生電”和“感應電流的方向與哪些因素有關”的兩個組合作實驗中如何實施評價主體的多元化呢？一般可以先由小組成員自評實驗方案、過程、結果、結論，再進行組間交流和評價，最后由老師進行總結和點評。像這樣不同層面、不同角度的評價不僅能夠做到更加客觀、更加全面，還能培養(yǎng)學生辯證性思維，切實提升學生科學探究能力。

（2）評價方法的多樣化。

分層教學揭示，評價方法的多樣化是指評價主體、內(nèi)容、手段三方面的多樣化，這樣能增進教學生機，促進學生發(fā)展。例如，本堂課評價內(nèi)容的多樣化從以下幾方面來體現(xiàn)：①學生參與度高：趣味引入和有挑戰(zhàn)任務很好地激發(fā)了學生學習的興趣，整節(jié)課學生都處于亢奮的學習狀態(tài)，參與非常踴躍；②探究能力提升：選定幾個探究要素，制定分層探究目標，并通過有梯度的、或開放式的、或額外增加的任務驅動，讓每一位學生的探究能力都有所提升；③學生應用自如:學生通過適當訓練（利用IPD 給學生發(fā)布6 題左右當堂練習，學生認知解答提交后，IPD 自動統(tǒng)計和展示正確），提高其應用能力較強、正確率較高。

四、心得體會

像《電磁感應》這樣的差異探究課應該多多開展，在差異探究中，鼓勵了不同探究能力水平的學生采用合作學習的方式，通過多種方法尋找證據(jù)、運用創(chuàng)造性思維和邏輯推理解決問題，圍繞已提出和聚焦的問題設計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據(jù)，經(jīng)過推理得出結論，并通過有效表達與別人交流自己的探究結果和觀點；同時掌握分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、推理、類比等思維方法，發(fā)展學習能力、思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，以及運用科學語言與他人交流和溝通的能力。真正做到“實施差異教學，提升科學探究能力”。