實(shí)施差異教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力發(fā)展

王寅 高姍姍 毛國(guó)永

[摘 要]科學(xué)探究是學(xué)生主動(dòng)獲取科學(xué)知識(shí)、領(lǐng)悟科學(xué)研究方法的一種實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生是否能很好地參與到科學(xué)探究的活動(dòng)中，受到學(xué)生個(gè)體差異的影響。文章探討在科學(xué)探究過(guò)程中如何實(shí)施差異教學(xué)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力進(jìn)一步提升。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)探究;差異教學(xué);歐姆定律

[中圖分類號(hào)]? ? G633.98? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2022）02-0087-03

《全日制義務(wù)教育科學(xué)（7～9年級(jí)）課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)稿）》中明確提出，“科學(xué)探究是科學(xué)的本質(zhì)特征，具有重要的教育價(jià)值。體現(xiàn)科學(xué)探究的精神，是科學(xué)教育面向未來(lái)的必然要求。它不僅可以使學(xué)生更深刻地理解科學(xué)知識(shí)，更好地掌握科學(xué)方法，而且使學(xué)生得以親身體會(huì)科學(xué)精神的實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)的情感、態(tài)度與價(jià)值觀，從而更有效地提高科學(xué)素養(yǎng)。課程標(biāo)準(zhǔn)中還明確指出了科學(xué)探究所需要的基本技能，包括觀察技能，實(shí)驗(yàn)技能，合理合法地收集、處理和發(fā)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(xué)實(shí)踐與研究中，我們認(rèn)識(shí)到，不同的學(xué)生，其所具備的科學(xué)探究的能力存在較大差異。在“雙減”背景下，我們更要關(guān)注對(duì)學(xué)生的分層培養(yǎng)。而在體現(xiàn)科學(xué)本質(zhì)特征的學(xué)生科學(xué)探究能力的培養(yǎng)上，則要考慮學(xué)生的個(gè)性，密切關(guān)注學(xué)生與學(xué)生之間的差異，通過(guò)必要的差異教學(xué)，讓不同層次學(xué)生的科學(xué)探究能力得到差異化發(fā)展。

一、初中科學(xué)差異教學(xué)的必要性

在目前的初中科學(xué)課堂中，絕大部分教師具有將科學(xué)探究融入教學(xué)實(shí)踐中的強(qiáng)烈意識(shí)。讓學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程，進(jìn)而通過(guò)歸納、推理等方法引出相關(guān)的科學(xué)概念或規(guī)律等，已經(jīng)成為科學(xué)課堂教學(xué)的常態(tài)。我們也發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)科學(xué)探究充滿興趣。有的學(xué)生在整個(gè)探究過(guò)程中起主導(dǎo)作用，充分經(jīng)歷了科學(xué)探究的所有基本環(huán)節(jié);有的學(xué)生著重參與其中的某些環(huán)節(jié)，比如“觀察與實(shí)驗(yàn)”“獲取事實(shí)與證據(jù)”，但是對(duì)于一些環(huán)節(jié)，如“檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)”，參與度不高;有的學(xué)生幾乎處于邊緣化狀態(tài)，并沒(méi)有參與科學(xué)探究;還有的學(xué)生對(duì)參與科學(xué)探究意愿不強(qiáng)烈，并不想?yún)⑴c探究活動(dòng)。究其原因，主要是學(xué)生個(gè)體存在較大差異，有的學(xué)生擅長(zhǎng)表達(dá)交流，有的學(xué)生擅長(zhǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有的學(xué)生則擅長(zhǎng)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。此外，在進(jìn)行科學(xué)探究前，學(xué)生所具備的科學(xué)探究能力也并不相同。這些都會(huì)影響學(xué)生參與科學(xué)探究的積極性、廣泛性和深刻性。基于此，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)，在科學(xué)探究過(guò)程中實(shí)施差異教學(xué)。

差異教學(xué)是指在班級(jí)中立足于學(xué)生的個(gè)體差異，滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要，以促進(jìn)每個(gè)學(xué)生在原有基礎(chǔ)上得到充分發(fā)展的教學(xué)?？茖W(xué)探究活動(dòng)可以結(jié)合提出科學(xué)問(wèn)題、建立猜想與假設(shè)、制訂計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、觀察與實(shí)驗(yàn)、獲取事實(shí)與證據(jù)、檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)七個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)進(jìn)行，并從內(nèi)容的可選擇性、任務(wù)的多元化、手段的多樣化、過(guò)程的合作化、指導(dǎo)的差異化、評(píng)價(jià)的多元化這六個(gè)不同的角度提出不同的目標(biāo)，力求讓每一位學(xué)生的科學(xué)探究能力都有所提高。

二、落實(shí)初中科學(xué)差異教學(xué)的有效途徑

下面以華師大版科學(xué)教材八年級(jí)下冊(cè)“歐姆定律”一課為例進(jìn)行闡述。

在“歐姆定律”這節(jié)課中，教材安排了探究“一段電路中電流、電壓和電阻的關(guān)系”的活動(dòng)，其中包含“研究同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的關(guān)系”以及“研究相同電壓下不同導(dǎo)體中電流與它的電阻的關(guān)系”兩個(gè)探究活動(dòng)。教材試圖通過(guò)這兩個(gè)探究活動(dòng)，使學(xué)生了解通過(guò)一段導(dǎo)體的電流與其兩端的電壓和電阻的關(guān)系，同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解。結(jié)合本節(jié)課以及學(xué)生的特點(diǎn)，筆者確定了通過(guò)本節(jié)課的探究活動(dòng)學(xué)生需要重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的能力目標(biāo)：培養(yǎng)制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，觀察與實(shí)驗(yàn)、獲取事實(shí)與證據(jù)的能力以及表達(dá)與交流的能力。具體來(lái)說(shuō)，可通過(guò)以下幾個(gè)途徑落實(shí)差異教學(xué)。

（一）進(jìn)行差異化探究指導(dǎo)

不同層次的學(xué)生存在個(gè)體能力和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)的差異，針對(duì)探究問(wèn)題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的能力強(qiáng)弱也大不相同。教師在學(xué)生“建立猜想與假設(shè)”之后，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要做好適度、有效的引導(dǎo)，并指導(dǎo)學(xué)生完善實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)?？紤]到學(xué)生的能力差異，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)，可以對(duì)不同層次的學(xué)生提出不同的要求，使不同層次的學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中，提升學(xué)生制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力。

例如，“研究同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的關(guān)系”的探究活動(dòng)，關(guān)鍵是讓學(xué)生明白同一導(dǎo)體，即電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)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(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案？如何讓不同層次的學(xué)生都能參與到實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程中？在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，筆者設(shè)置探究階梯，以降低探究難度。如：①確定研究的對(duì)象和所需的基本實(shí)驗(yàn)器材;②設(shè)計(jì)出能夠測(cè)量出電流、電壓的實(shí)驗(yàn)電路;③設(shè)計(jì)出能夠測(cè)量出不同電壓下通過(guò)導(dǎo)體的電流的實(shí)驗(yàn)電路;④能夠在“研究相同電壓下不同導(dǎo)體中電流與它的電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中自主設(shè)計(jì)出電路并能夠說(shuō)明探究的方法。

這些探究階梯分別針對(duì)不同層次的學(xué)生。絕大部分學(xué)生能夠馬上提出本實(shí)驗(yàn)中需要控制的變量和測(cè)量的變量，以及所需的基本實(shí)驗(yàn)器材。大部分學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的電路而言，測(cè)量出一組數(shù)據(jù)（如圖1所示）。少部分學(xué)生能夠聯(lián)想到用滑動(dòng)變阻器或者其他方法測(cè)量出多組數(shù)據(jù)（如圖2所示）。極個(gè)別學(xué)生在受到第一個(gè)實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)后，能夠在“研究相同電壓下不同導(dǎo)體中電流與它的電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中自主設(shè)計(jì)出電路，并能夠闡明簡(jiǎn)單的操作方法，測(cè)量出多組數(shù)據(jù)。

這樣，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，較低層次的學(xué)生也能夠逐步理解實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)意圖，并能在完善實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中有針對(duì)性地解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題，掌握實(shí)驗(yàn)的各操作步驟。教師應(yīng)力求讓較低層次的學(xué)生能逐漸理解更高層次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力得到有效提高。較高層次的學(xué)生在整個(gè)階梯式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通過(guò)高層次的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力能夠得到有效的提高。這樣，通過(guò)本環(huán)節(jié)，不同層次的學(xué)生制訂實(shí)驗(yàn)計(jì)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力都能得到顯著的提高。

（二）設(shè)計(jì)多元化探究任務(wù)

在制訂出合理的實(shí)驗(yàn)方案后，讓學(xué)生通過(guò)觀察與實(shí)驗(yàn)、獲取事實(shí)與證據(jù)，探究通過(guò)一段導(dǎo)體的電流與其兩端的電壓和電阻的關(guān)系。把學(xué)生分成A、B、C三個(gè)不同的層次，其中A層次學(xué)生能力最強(qiáng)，C層次學(xué)生能力最弱。當(dāng)然，教師在教學(xué)過(guò)程中不可明確細(xì)分，只要自己內(nèi)心知曉即可。對(duì)于不同層次的學(xué)生，教師可以設(shè)置階梯式探究任務(wù)。例如，將本節(jié)課的探究活動(dòng)分成四個(gè)階梯式任務(wù)：①研究同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的定性關(guān)系;②研究同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的定量關(guān)系;③研究相同電壓下不同導(dǎo)體中電流與它的電阻的定性關(guān)系;④研究相同電壓下不同導(dǎo)體中電流與它的電阻的定量關(guān)系。

對(duì)C層次學(xué)生，可以適當(dāng)降低要求，讓其完成較低層次的任務(wù)，比如任務(wù)①和任務(wù)②，即在自主、準(zhǔn)確地連接實(shí)驗(yàn)電路后，通過(guò)操作，能夠定性地研究：當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時(shí)，加在導(dǎo)體兩端的電壓增大，通過(guò)導(dǎo)體的電流會(huì)發(fā)生怎樣的變化。在學(xué)生定性研究過(guò)后，再引導(dǎo)他們進(jìn)一步思考能否從定量的角度探究“同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的關(guān)系”，并設(shè)計(jì)記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。然后引導(dǎo)C層次學(xué)生完成任務(wù)②，探究當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓是否存在數(shù)學(xué)上的某種定量關(guān)系。

對(duì)B層次學(xué)生，可以適當(dāng)提高要求，比如要求其完成任務(wù)③?！把芯肯嗤妷合虏煌瑢?dǎo)體中電流與它的電阻的關(guān)系”在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作上的難度都要大于“研究同一導(dǎo)體中的電流與它兩端電壓的關(guān)系”，但前面的實(shí)驗(yàn)會(huì)對(duì)電流和電阻關(guān)系的探究有一定的啟發(fā)作用。其難點(diǎn)在于如何改變研究對(duì)象的電阻大小，以及在改變導(dǎo)體電阻大小之后如何控制電阻兩端的電壓保持不變。

對(duì)A層次學(xué)生，可以繼續(xù)提高一些要求，如要求其完成任務(wù)④?！把芯肯嗤妷合虏煌瑢?dǎo)體中電流與它的電阻的定量關(guān)系”的探究難度最大，特別是需要解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何改變并知道導(dǎo)體電阻的阻值大小的問(wèn)題，及如何控制導(dǎo)體兩端的電壓保持不變的問(wèn)題。

通過(guò)四個(gè)階梯式探究任務(wù)，不同層次的學(xué)生都能在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和操作過(guò)程中體驗(yàn)科學(xué)探究的真實(shí)過(guò)程，都能找到自己的價(jià)值。在探究實(shí)驗(yàn)的真實(shí)情境中，不同層次的學(xué)生通過(guò)不斷思考、解決所遇到的不同難度的問(wèn)題，其自身的思維品質(zhì)、科學(xué)探究能力以及觀察與實(shí)驗(yàn)、獲取事實(shí)與證據(jù)的能力都能得到不同程度的提高。

（三）實(shí)施多角度探究評(píng)價(jià)

不同層次的學(xué)生，其比較、分析、歸納的能力存在差異。在傳統(tǒng)的課堂中，這些方面能力弱的學(xué)生往往得不到表達(dá)與交流的機(jī)會(huì)。久而久之，他們這些方面的能力會(huì)更加薄弱。如何讓不同能力的學(xué)生都有表達(dá)與交流的機(jī)會(huì)？在分析結(jié)論的過(guò)程中，教師應(yīng)允許學(xué)生用自己擅長(zhǎng)的方式表達(dá)探究結(jié)果，要積極實(shí)施多元化評(píng)價(jià)。結(jié)合“歐姆定律”這節(jié)課的特點(diǎn)，教師可以先鼓勵(lì)學(xué)生表達(dá)自己通過(guò)分析所得出的結(jié)論。

在表達(dá)與交流中，有的學(xué)生得出定性的結(jié)論，如當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時(shí)，導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過(guò)導(dǎo)體的電流越大;當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻越大，通過(guò)導(dǎo)體的電流越小。有的學(xué)生通過(guò)表格中記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（如表1和表2），發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)上的規(guī)律，從而得出定量的結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比;當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其電阻成反比。

教師應(yīng)在檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中給不同層次的學(xué)生提供自我表達(dá)的機(jī)會(huì)，積極肯定不同層次的學(xué)生能采用不同的形式表達(dá)所得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。同時(shí)，教師還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)反思，評(píng)價(jià)自己和其他同學(xué)的探究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不足，取長(zhǎng)補(bǔ)短。還可以讓學(xué)生反思自己和其他同學(xué)在整個(gè)探究活動(dòng)中的表現(xiàn)，從而讓每一個(gè)學(xué)生在檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中相關(guān)能力得到最大限度的提高。

除此之外，在探究實(shí)驗(yàn)中還可以從內(nèi)容的可選擇性、手段的多樣化、過(guò)程的合作化等角度落實(shí)對(duì)每一位學(xué)生的差異教學(xué)，進(jìn)而從科學(xué)探究的六個(gè)維度，使每一位學(xué)生的科學(xué)探究能力都能得到不同程度的提高。

綜上所述，學(xué)生的個(gè)體差異是客觀存在的，學(xué)生的認(rèn)知水平、理解能力等不同，自然就會(huì)存在科學(xué)探究能力、科學(xué)素養(yǎng)上的差異。要提高學(xué)生的探究能力，教師需要時(shí)刻關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，有效落實(shí)差異教學(xué)。通過(guò)本文的研究，筆者認(rèn)為教師可以從內(nèi)容的可選擇性、任務(wù)的多元化、手段的多樣化、過(guò)程的合作化、指導(dǎo)的差異化、評(píng)價(jià)的多元化等角度有效落實(shí)差異教學(xué)，不斷培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，使學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)得到提高。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?]

[1]? 毛國(guó)永，葉鎮(zhèn)源.關(guān)注學(xué)生差異 培養(yǎng)探究能力[J].中學(xué)物理，2014（14）：67-68.

[2]? 毛國(guó)永.開(kāi)放科學(xué)課堂教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生探究能力[J].物理教學(xué)探討，2009（7）：13-16.

[3]? 王建橋，毛國(guó)永.例談“小組合作，差異教學(xué)”在初中科學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用[J].中學(xué)教學(xué)參考，2016（26）：96-97.

（責(zé)任編輯 黃春香）

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