实施差异教学，促进学生科学探究能力发展——以“欧姆定律”一课为例

浙江慈溪市凤湖初级中学（315311） 王 寅

浙江慈溪市附海初级中学（315332） 高姗姗

浙江慈溪市教育局教研室（315300） 毛国永

《全日制义务教育科学（7～9 年级）课程标准（实验稿）》中明确提出，“科学探究是科学的本质特征，具有重要的教育价值。体现科学探究的精神，是科学教育面向未来的必然要求。它不仅可以使学生更深刻地理解科学知识，更好地掌握科学方法，而且使学生得以亲身体会科学精神的实质，培养科学的情感、态度与价值观，从而更有效地提高科学素养。课程标准中还明确指出了科学探究所需要的基本技能，包括观察技能，实验技能，合理合法地收集、处理和发布信息的技能，以及各种比较、分类、判断、归纳、演绎、想象和分析、综合等思维能力。

在日常的教学实践与研究中，我们认识到，不同的学生，其所具备的科学探究的能力存在较大差异。在“双减”背景下，我们更要关注对学生的分层培养。而在体现科学本质特征的学生科学探究能力的培养上，则要考虑学生的个性，密切关注学生与学生之间的差异，通过必要的差异教学，让不同层次学生的科学探究能力得到差异化发展。

一、初中科学差异教学的必要性

在目前的初中科学课堂中，绝大部分教师具有将科学探究融入教学实践中的强烈意识。让学生经历、体验科学探究的过程，进而通过归纳、推理等方法引出相关的科学概念或规律等，已经成为科学课堂教学的常态。我们也发现很多学生对科学探究充满兴趣。有的学生在整个探究过程中起主导作用，充分经历了科学探究的所有基本环节；有的学生着重参与其中的某些环节，比如“观察与实验”“获取事实与证据”，但是对于一些环节，如“检验与评价”，参与度不高；有的学生几乎处于边缘化状态，并没有参与科学探究；还有的学生对参与科学探究意愿不强烈，并不想参与探究活动。究其原因，主要是学生个体存在较大差异，有的学生擅长表达交流，有的学生擅长设计实验，有的学生则擅长动手实验。此外，在进行科学探究前，学生所具备的科学探究能力也并不相同。这些都会影响学生参与科学探究的积极性、广泛性和深刻性。基于此，教师应根据学生的特点，在科学探究过程中实施差异教学。

差异教学是指在班级中立足于学生的个体差异，满足学生个性化学习的需要，以促进每个学生在原有基础上得到充分发展的教学。科学探究活动可以结合提出科学问题、建立猜想与假设、制订计划、设计实验方案、观察与实验、获取事实与证据、检验与评价七个环节来进行，并从内容的可选择性、任务的多元化、手段的多样化、过程的合作化、指导的差异化、评价的多元化这六个不同的角度提出不同的目标，力求让每一位学生的科学探究能力都有所提高。

二、落实初中科学差异教学的有效途径

下面以华师大版科学教材八年级下册“欧姆定律”一课为例进行阐述。

在“欧姆定律”这节课中，教材安排了探究“一段电路中电流、电压和电阻的关系”的活动，其中包含“研究同一导体中的电流与它两端电压的关系”以及“研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的关系”两个探究活动。教材试图通过这两个探究活动，使学生了解通过一段导体的电流与其两端的电压和电阻的关系，同时增强学生的科学探究能力，促进学生对科学探究的理解。结合本节课以及学生的特点，笔者确定了通过本节课的探究活动学生需要重点实现的能力目标：培养制订实验计划、设计实验方案的能力，观察与实验、获取事实与证据的能力以及表达与交流的能力。具体来说，可通过以下几个途径落实差异教学。

（一）进行差异化探究指导

不同层次的学生存在个体能力和实验基础的差异，针对探究问题进行方案设计的能力强弱也大不相同。教师在学生“建立猜想与假设”之后，对实验方案的设计要做好适度、有效的引导，并指导学生完善实验方案设计。考虑到学生的能力差异，在进行实验方案设计时，可以对不同层次的学生提出不同的要求，使不同层次的学生都能参与到实验方案的设计过程中，提升学生制订实验计划、设计实验方案的能力。

例如，“研究同一导体中的电流与它两端电压的关系”的探究活动，关键是让学生明白同一导体，即电阻一定时，通过导体的电流是否受其两端电压的影响，如果受到影响，具体又是怎么受影响的。那么，如何引导学生设计合理的实验方案？如何让不同层次的学生都能参与到实验方案的设计过程中？在实际的教学过程中，笔者设置探究阶梯，以降低探究难度。如：①确定研究的对象和所需的基本实验器材；②设计出能够测量出电流、电压的实验电路；③设计出能够测量出不同电压下通过导体的电流的实验电路；④能够在“研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的关系”实验中自主设计出电路并能够说明探究的方法。

这些探究阶梯分别针对不同层次的学生。绝大部分学生能够马上提出本实验中需要控制的变量和测量的变量，以及所需的基本实验器材。大部分学生能够设计出简单的电路而言，测量出一组数据（如图1 所示）。少部分学生能够联想到用滑动变阻器或者其他方法测量出多组数据（如图2 所示）。极个别学生在受到第一个实验的启发后，能够在“研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的关系”实验中自主设计出电路，并能够阐明简单的操作方法，测量出多组数据。

图1

图2

这样，在整个实验设计过程中，较低层次的学生也能够逐步理解实验方案的设计意图，并能在完善实验的过程中有针对性地解决一些简单问题，掌握实验的各操作步骤。教师应力求让较低层次的学生能逐渐理解更高层次的实验设计，使其实验设计能力得到有效提高。较高层次的学生在整个阶梯式实验设计中，通过高层次的实验设计，其实验设计能力能够得到有效的提高。这样，通过本环节，不同层次的学生制订实验计划和设计实验的能力都能得到显著的提高。

（二）设计多元化探究任务

在制订出合理的实验方案后，让学生通过观察与实验、获取事实与证据，探究通过一段导体的电流与其两端的电压和电阻的关系。把学生分成A、B、C 三个不同的层次，其中A 层次学生能力最强，C层次学生能力最弱。当然，教师在教学过程中不可明确细分，只要自己内心知晓即可。对于不同层次的学生，教师可以设置阶梯式探究任务。例如，将本节课的探究活动分成四个阶梯式任务：①研究同一导体中的电流与它两端电压的定性关系；②研究同一导体中的电流与它两端电压的定量关系；③研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的定性关系；④研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的定量关系。

对C 层次学生，可以适当降低要求，让其完成较低层次的任务，比如任务①和任务②，即在自主、准确地连接实验电路后，通过操作，能够定性地研究：当导体电阻一定时，加在导体两端的电压增大，通过导体的电流会发生怎样的变化。在学生定性研究过后，再引导他们进一步思考能否从定量的角度探究“同一导体中的电流与它两端电压的关系”，并设计记录相关实验数据的表格。然后引导C 层次学生完成任务②，探究当导体电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压是否存在数学上的某种定量关系。

对B 层次学生，可以适当提高要求，比如要求其完成任务③。“研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的关系”在实验设计和操作上的难度都要大于“研究同一导体中的电流与它两端电压的关系”，但前面的实验会对电流和电阻关系的探究有一定的启发作用。其难点在于如何改变研究对象的电阻大小，以及在改变导体电阻大小之后如何控制电阻两端的电压保持不变。

对A 层次学生，可以继续提高一些要求，如要求其完成任务④。“研究相同电压下不同导体中电流与它的电阻的定量关系”的探究难度最大，特别是需要解决实验过程中如何改变并知道导体电阻的阻值大小的问题，及如何控制导体两端的电压保持不变的问题。

通过四个阶梯式探究任务，不同层次的学生都能在实验的设计和操作过程中体验科学探究的真实过程，都能找到自己的价值。在探究实验的真实情境中，不同层次的学生通过不断思考、解决所遇到的不同难度的问题，其自身的思维品质、科学探究能力以及观察与实验、获取事实与证据的能力都能得到不同程度的提高。

（三）实施多角度探究评价

不同层次的学生，其比较、分析、归纳的能力存在差异。在传统的课堂中，这些方面能力弱的学生往往得不到表达与交流的机会。久而久之，他们这些方面的能力会更加薄弱。如何让不同能力的学生都有表达与交流的机会？在分析结论的过程中，教师应允许学生用自己擅长的方式表达探究结果，要积极实施多元化评价。结合“欧姆定律”这节课的特点，教师可以先鼓励学生表达自己通过分析所得出的结论。

在表达与交流中，有的学生得出定性的结论，如当导体电阻一定时，导体两端的电压越大，通过导体的电流越大；当导体两端电压一定时，导体的电阻越大，通过导体的电流越小。有的学生通过表格中记录的实验数据（如表1 和表2），发现数学上的规律，从而得出定量的结论：当导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；当导体两端电压一定时，通过导体的电流与其电阻成反比。

表1 同一导体中的电流与它两端电压的关系

表2 相同电压下不同导体中电流与它的电阻的关系

还有学生联想到将测得的数据表示在坐标图上，从而用图像的方式来表示相关电学物理量之间的关系（如图3所示）。

图3

教师应在检验与评价环节中给不同层次的学生提供自我表达的机会，积极肯定不同层次的学生能采用不同的形式表达所得出的实验结论。同时，教师还应鼓励学生通过反思，评价自己和其他同学的探究结果，发现不足，取长补短。还可以让学生反思自己和其他同学在整个探究活动中的表现，从而让每一个学生在检验与评价环节中相关能力得到最大限度的提高。

除此之外，在探究实验中还可以从内容的可选择性、手段的多样化、过程的合作化等角度落实对每一位学生的差异教学，进而从科学探究的六个维度，使每一位学生的科学探究能力都能得到不同程度的提高。

综上所述，学生的个体差异是客观存在的，学生的认知水平、理解能力等不同，自然就会存在科学探究能力、科学素养上的差异。要提高学生的探究能力，教师需要时刻关注学生的个体差异，有效落实差异教学。通过本文的研究，笔者认为教师可以从内容的可选择性、任务的多元化、手段的多样化、过程的合作化、指导的差异化、评价的多元化等角度有效落实差异教学，不断培养学生的科学探究能力，使学生的科学素养得到提高。