实施差异教学，提升科学探究能力——以《电磁感应》一课为例

浙江省慈溪市宗汉锦纶初级中学 罗小飞 浙江省慈溪市附海初级中学 张利丹

浙江省慈溪市教育局教研室 毛国永

纵观课堂教学发现，由于学生的个性差异、认知差异、兴趣差异、思维差异等导致学生探究基础和能力存在一定差异，传统“千篇一律”的科学探究已经严重挫伤了大部分学生对科学学习的积极性，同时还严重压抑了学生的个性发展。为了改变这种局面，我们可以在科学探究课中实施差异教学，为提升学生科学探究能力提供更为广阔的空间。下面将以《电磁感应》一课为例，从差异教学的视角来谈谈内容剖析、目标规划、过程实施、心得体会与大家一起分享。

一、内容剖析

“电磁感应现象”是科学家法拉第经过十年坚持不懈的科学探究所获得的伟大发现，也是电磁学中最重要的发现之一。从中不难说明该科学探究的难度是非常大的，因此刻板地按照科学探究的流程来让学生自主进行完整的科学探究，无疑让学生感到困难重重，丧失了科学探究的积极性和成就感。但如果能在几个关键点做些适当引导，对基础较好的学生来说，应该还是可以够得着的，而对于基础较差的学生而言，还是无法参与其中。那针对“电磁感应现象”这么棘手的科学探究，华师大版科学教材是如何处理的呢？教科书中则安排了两个活动：观察灵敏电流计；感应电流的产生。紧随其后还安排了三个思考与讨论:活动2 中灵敏电流计发生偏转说明了什么？电路中电源在哪里？指针偏转方向不同说明线圈中产生的电流方向不同，而这一电流方向又与哪些因素有关？在什么情况下，闭合线圈会有电流产生？两个活动只注重科学探究中“获取事实与证据”能力的培养，三个思考与讨论则是注重“检验与评价”能力的培养，似乎缺少了随着逻辑推理逐级展开科学探究的韵味，多了点实验验证和评价的意味，对基础差的学生来说，倒是刚刚受用，然而对基础好的学生来说似乎意义不是很大。为了使“优生更优、差生不差”，对探究电磁感应现象实施差异教学是非常有必要的。教师可以根据科学探究六要素，选重点、分层次制定科学探究目标，运用各种教学手段灵活机动地开展差异探究任务，并给予及时的指导和评价，以促进每个学生探究能力得到充分发展。

二、目标规划

1.总体规划——根据探究主题，确定总体目标。

在《电磁感应》这节中，教师可以将教材内容以及收集的相关补充内容按照科学探究探究六要素进行有序梳理，然后根据学生科学探究基础和能力，选择部分探究环节直接给与，或启发引导，或合作探究等。与此同时还要体现重点要素突出，如“电磁感应现象”的探究主要关注六个要素中的“制定计划、设计实验方案”“观察与实验、获取事实与证据”“检验与评价”这三个要素，即重点培养学生实验设计能力、动手实践能力、检验与评价能力。

2.具体规划——选定重点要素，制定差异目标。

根据教师对学生进行科学探究能力量化考核，将学生分为探究能力弱（A等）、探究能力中等（B 等）、探究能力强（C等），然后将重点培养要素的差异目标制定如下表：

基本要素 基本特征探究活动中的差异目标弱（A 等） 中等（B等） 强（C 等）制 定 计划、设计实验方案能提出进行探究活动的大致思路，作出书面计划。提供电磁感应所需的实验仪器，教师再从旁引导后能说出大致思路。提供电磁感应所需的实验仪器和奥斯特实验模型 做 对比，能说出大致设计思路。能 根 据“奥斯特实验”，运用逆向思维设计实验方案，作出书面计划。观察与实验、获取事实与证据能通过调查、检索、观察、测量和实验等方式，获取有关信息。能在教师指导、学生合作情况下通过观察、实验等获取有 关 信息。基本具备相应的技能，能基本通过合作学习获取有关信息，大致做 出 表达。具备相应的技能，能自主通过合作学习获取有关信息，且能准确表达。检验与评价能将证据与科学知识建立联系，得出基本符合证据的解释。能在教师引导、同伴 帮 助下，描述实 验 现象、得出结论。能在同伴帮助下，描述实验现象、得出结论，并能反思实 验 过程、做出初 步 解释。能根据实验现象检验结论，并能对结论进行准确描述及评价方案的优劣。

三、过程实施

1.内容的可选择性。

差异教学指出，作为教师的我们就需要细致研究科学探究具体内容，然后根据学生的科学探究能力的实际情况和班级学生的身心发展规律，提供或难或易的可供选择的探究内容。

例如：在《电磁感应》一课中为了适应不同层次的学生，给他们创设不同的探究空间。针对探究能力弱（A 等）的学生可以设定探究内容为“探究磁能否生电？”只需要学生们借助实验仪器，教师引导、学生合作探究设计实验方案，并能在教师的指导下进行简单实验来收集证据，最后描述实验现象、得出结论。针对探究能力中等（B 等）的学生可以设定探究内容为“探究磁能否生电？”和“产生的感应电流方向与什么因素有关？”这里特别要指出，一定要让学生求同归纳出“产生感应电流时，导体都在做切割磁感线运动”。这样可以为后一个问题的探究做好准备，方便学生做出猜想：①感应电流的方向可能与导体切割磁感线运动方向有关；②感应电流的方向可能与磁场方向有关。然后放手让学生通过合作学习进行后续科学探究环节。针对探究能力强（C 等）的学生，则可以在B等学生的基础上让学生运用控制变量法和转换法进行“探究影响感应电流大小的因素”的实验方案设计。像这样基于学生原有科学探究能力的差异，给不同能力水平的学生提供可选择的科学探究内容，让“差”的学生“够得着、有成就”，让“好”的学生“吃得饱、有挑战”，最大限度地调动每一位学生参与科学探究活动的积极性，切实提升全体学生的科学探究能力。

2.任务的多元化。

结合“差异教学”和“任务驱动”理论，从学生探究能力差异出发，根据具体的探究内容，实施探究任务的多元化，充分发挥学生的探究欲和创造潜能。任务的多元化注重以学习者为中心，强调根据学习者的个体差异来设计任务解决问题。例如《电磁感应》这节中，整个科学探究任务是法拉第经过十年的努力才完成的，显然难度大、任务重，教师可以按照事物的逻辑顺序设置几个有梯度的、或开放式的、或额外增加的可供学生选择的子任务，用这样多元化的任务实现差异教学（如图），从而全面推动每一位学生科学探究能力的培养。

在具体课堂实施后发现，探究能力弱（A 等）的学生，能够基本追寻着有梯度的问题去进行科学探究，但在“灵敏电流计没有示数的可能原因是什么？”“导体做切割磁感线运动时，一定会产生感应电流吗？”这两个问题时还是觉得非常困难。于是，对于前者问题笔者将其变成一个开放性的问题，并采用了小组合作的方式，让探究能力中等（B 等）、强（C 等）的学生来帮助探究能力弱（A 等）的学生；对于后者问题则先引导学生做出多种猜想，然后用实验验证，并用自制小动画揭示“产生感应电流的条件之一：必须部分导体，而不是全部导体”。还为了让探究能力强（C等）的学生变得更加优秀，额外安排了“探究感应电流大小与什么因素有关？”当优秀学生分享探究方案、观察现象和结论的时候，既帮助了他人还获得了强烈的成就感，真可谓一举两得。

3.手段的多样化。

差异教学需要教师根据学生的兴趣、准备状态和学习风格的差异采用多样化的教学手段来迎合不同层次学生的需求。一般教学手段可以分为两类：传统教学手段和现代教学手段。

（1）传统教学手段。

传统教学包括教科书、标本、模型、实物、黑板、图表等。针对《电磁感应》这一科学探究课，设计实验方案难，就需要借助实物图或电路图来加以阐述；又因观察与实验多，则需要借助导线、线圈、灵敏电流计、磁体、开关等实物进行分组实验或演示实验；此外，针对疑难问题“切割磁感线”，可以借助鸟笼或猫笼中的平行的杆子来模拟磁感线，用一把尺子模拟一段导体，让尺子沿着上下运动、左右运动、前后运动。利用大型模型这样一操作，将抽象的切割磁感线形象化了，顺利突破了难点。

（2）现代教学手段。

现代教学手段包括投影幻灯、录音、电影、电视、计算机等。《电磁感应》一课主要利用了现代教学手段计算机来播放了笔者精心制作的多媒体课件，里面有美丽夜景的视频、摇绳发电的视频、法拉第简介的视频，还有自制小动画等。

4.指导的差异化。

在差异探究活动中，首先需要教师根据教学实际，灵活选用教学策略、方法，进行差异性的探究过程指导；其次要求教师努力创设条件，引导学生通过各种形式开展合作学习，从而充分利用学生之间的差异，最终实现差异共享；再次要求教师通过多种方式关注个别辅导。即从“面”、“线”、“点”不同层面来指导学习者，以便于快速、适切、有效地帮助学生，这样推进探究活动的同时，也充分兼顾不同层次学生探究能力的发展。

例如在本课中探究“感应电流的方向与哪些因素有关”时，教师可以根据学生的总体情况面向全体学生（面）的指导，先在学生做出猜想的基础上，指导学生通过控制变量的方法设计实验方案，然后在分组实验前提醒学生实验中如何分工、需要注意的问题、观察哪些现象和记录哪些数据等。在学生小组讨论方案或小组实验操作过程中，教师可以面向合作小组（线）的指导，即对每个小组遇到的实际疑难问题给予针对性地指导。如，有些小组在用实验证明了“当磁场方向一定时，感应电流的方向与切割磁感线运动方向有关”和“当切割磁感线运动方向一定时，感应电流的方向与磁场方向有关”后，还想知道如果两个方向都改变，感应电流的方向是否会改变呢？这时教师可以在小组内指导学生采用实验验证法或逻辑推理法来加以证明。对于探究能力较弱的（A 等）、中等（B 等）学生往往探究过程中会遇到自己个人的一些问题，教师就要面向个别学生（点）进行指导。如个别学生实验操作不规范、记录不准确、表达不严谨等等。像这样在科学探究过程中实施指导的差异化，可以最大限度地发挥教师在课堂上的指导作用。

5.评价的多元化。

差异探究的评价是课堂教学评价的重要组成部分，是促进学生主动学习的有效手段，是让课堂充满蓬勃生机的原动力。那差异评价的多元化主要体现在哪些方面呢？其一是“评价主体的多元化”，其二是“评价方法的多样化”。

（1）评价主体的多元化。

在探究评价活动中，鼓励学生个人、小组同伴、教师共同参与评价，实现评价主体的多元化，帮助学生在自我评价、互相评价、师长评价中不断反思，认识自我，从而促进科学探究能力的长足发展。例如，在探究“磁能否生电”和“感应电流的方向与哪些因素有关”的两个组合作实验中如何实施评价主体的多元化呢？一般可以先由小组成员自评实验方案、过程、结果、结论，再进行组间交流和评价，最后由老师进行总结和点评。像这样不同层面、不同角度的评价不仅能够做到更加客观、更加全面，还能培养学生辩证性思维，切实提升学生科学探究能力。

（2）评价方法的多样化。

分层教学揭示，评价方法的多样化是指评价主体、内容、手段三方面的多样化，这样能增进教学生机，促进学生发展。例如，本堂课评价内容的多样化从以下几方面来体现：①学生参与度高：趣味引入和有挑战任务很好地激发了学生学习的兴趣，整节课学生都处于亢奋的学习状态，参与非常踊跃；②探究能力提升：选定几个探究要素，制定分层探究目标，并通过有梯度的、或开放式的、或额外增加的任务驱动，让每一位学生的探究能力都有所提升；③学生应用自如:学生通过适当训练（利用IPD 给学生发布6 题左右当堂练习，学生认知解答提交后，IPD 自动统计和展示正确），提高其应用能力较强、正确率较高。

四、心得体会

像《电磁感应》这样的差异探究课应该多多开展，在差异探究中，鼓励了不同探究能力水平的学生采用合作学习的方式，通过多种方法寻找证据、运用创造性思维和逻辑推理解决问题，围绕已提出和聚焦的问题设计研究方案，通过收集和分析信息获取证据，经过推理得出结论，并通过有效表达与别人交流自己的探究结果和观点；同时掌握分析、综合、比较、分类、抽象、概括、推理、类比等思维方法，发展学习能力、思维能力、实践能力和创新能力，以及运用科学语言与他人交流和沟通的能力。真正做到“实施差异教学，提升科学探究能力”。