验证性实验和探究性实验的区别及转换

陆启威

小学科学实验基本上可分为两大类：验证性实验和探究性实验。所谓验证性实验就是在学生既得知识经验基础上设计出程式化实验方案，再由学生通过观察和操作，验证并巩固习得知识同时培养实验技能的实验方式。而探究实验则是指学生在生活实践和学习新知过程中发现问题，为探索未知知识，通过自己设计并实施计划，以直接或间接的直观材料为研究对象，结合已有的知识结构进行观察、试验、讨论，总结出新观点、新规律的实验方式。两类实验既有较大区别又相互补充、相互验证，在科学教学中缺一不可。本文以“探究蚂蚁的通讯”为例，试谈验证性实验和探究性实验的区别及其转换策略。

一、 教学目标上的差异

验证性实验的教学目标是：验证、巩固习得知识，培养观察和操作能力、以及科学思维能力。例如“探究蚂蚁的通讯”的教学目标是：观察蚂蚁的嗅觉和触角，弄清楚蚂蚁是如何交流信息，识别所行路径的；学会设计蚂蚁通讯的实验情境；学会做好观察记录和实验总结。转换成探究性实验的教学目标是：探究学习新知识，培养独立探求、观察和操作能力以及科学思维能力。于是例如实验一的教学目标是：探究蚂蚁的通讯方式，了解蚂蚁在群体中的信息交流；认同合作交流的重要性。

二、 实验的知识储备不同

验证性实验是在知识教学之后进行的，它依据既得知识结构检验和巩固习得知识并培养实验技能，其结果是在学生预料之中的。学生必须有一定的较为系统的知识和能力作基础。比如学生实验前就已经了解了“蚂蚁的嗅觉和触觉的特点及功能”“蚂蚁能够通过嗅觉和触觉传递信息”“蚂蚁传递信息的途径和方式”等知识，学生实验完全在这些知识的基础上进行方案设计，并按部就班地一步步做实验研究，进行已有认知结果的验证。而探究性实验是实验和知识教学同步进行的，边发现问题、边寻找答案、边归纳总结。知识伴随着实验的结束而产生，学生并不一定需要某方面全部或系统的知识储备。比如：是因为“一个群体动物的个体之间需要通讯”这点知识而引发“蚂蚁是怎样交流信息？”这一疑问的。从而激发学生参与探究的兴趣，最后得出两点结论：（1）蚂蚁的通讯方式之一是依靠气味，即利用了嗅觉；嗅觉感受器分布在触角上。此外，蚂蚁也会利用触角的功能相互沟通。（2）没有通讯，动物的个体间就无法取得联系，对群体生活的动物来说，孤立的个体取食和御敌都很困难，不同性别交配繁殖也将受影响。

三、 实验程序的差别

四、 认识规律的差异

验证性实验是以知识验证知识，属于“由理论指导实践，且巩固理论”的认知方式，在这种实验中并不能产生新知识，只注重习得知识的巩固和提高，锻炼实验技能。这种实验适于理论知识较丰富的高年级学生。比如：学生必须先通过文字或录像，也可以通过以前的已有认知，知道蚂蚁的嗅觉、触觉及相关知识，了解蚂蚁通讯和识别路径的方法，然后才能够设计合理的实验方案，并按步骤进行独立操作，得出正确的结论。而探究性试验是以实践来发现规律和知识，是典型的“由实践到理论”的认知方式，同时可衍生出“由理论再回到实践，以实践证明理论”的后续认知。这种实验适于激发低年级学生的好奇心、发现新知识。比如：先由实验探究出“蚂蚁是怎样交流信息的？”得出结论后，可能会引起学生许多其他的疑问，从而用这个结论作为理论基础，探索其他问题。

五、 信息整理上的差异

验证性实验的信息来源具有单向性，习得知识来源于书本和教师，根据固定的实验程序进行操作，学生可以独立完成实验全过程，得出一个固定而统一的结果。比如：首先明确实验原理和目的要求，学生只要用准备好的材料、用具，按照规定的步骤将实验做完，就可以顺利地观察到蚂蚁是用嗅觉传递信息，用触觉识别路径的种种情况，不需要总结什么新知识，只需验证知识。而探究性实验由于强调学生自主探究，而且注意小组内的配合和组间交流，所以信息综合交叉、互助互补，共同归纳、共同得出结论，所以在信息整理上出现了兼收并蓄的局面。比如：学生首先要观察蚂蚁的群体活动，会不会发声，怎样取食等行为，还要会饲养蚂蚁，思考怎样设计实验方案，准备什么材料，怎样操作，会不会出现意外情况等，这些并不是一个人可以考虑周全的，必须共同商量才能完善。同时实验的结果也会多种多样，必须各组之相互交流寻找规律才可能得出较准确的结论。这就是信息综合整理。

六、 思维方式的不同

验证性实验的思维方式是定向思维，求同不求异，从根本上说是一种规格教育。表现在：实验的目的和实验原理明确，材料用具固定，方法步骤不容改变，得到的结果要求一致或相似，学生不需要太多的想象和发挥，只重操作和观察理解。而探究性实验的思维方式是发散思维，突出表现在：提出问题可以多种多样。比如“蚂蚁是怎样交流信息的？”“蚂蚁是群居吗？”“蚂蚁有分工吗？”“蚂蚁靠什么发现食物？”“蚂蚁怎样通知其它蚂蚁？”“蚂蚁的触角有什么作用？”“蚂蚁之间怎样辨别亲疏关系？”等等问题。

实验计划的设计方案不同，不仅不同的问题有不同的设计方案，同样的问题也会有不同的设计方案。实验过程中产生的问题多种多样，解决的方法也多种多样。比如：学生会产生：“蚂蚁生活环境怎样？”“一窝蚂蚁有怎样的结构组成？”“蚂蚁养在什么容器中最好？”“蚂蚁吃什么？”“用什么材料和食物实验？”“工蚁中的侦察蚁怎样才能发现食物？”“怎样证实侦察蚁在纸片上留下气味？”“蚂蚁用触角怎样表达？”等问题，从而集思广益，找出解决办法。

七、 实验结果的差异

验证性实验的结果是固定的，是学生实验操作必须努力达到的终极目标。比如：实验的结果必须能够观察到蚂蚁嗅觉传递信息的过程，再现并观察到蚂蚁识别路径的办法，学会设计实验情境的方法和能力，学生的发散思维也只能在这一结果基础上得以拓展。而探究性实验中，不仅不同的实验方案会产生不同的结果，就是同一方案得到的结果也会有较大的差别。这种实验结果的不确定性得出的结论也多，必然要通过交流、讨论，将事物不同层面的内容贯穿起来，才能得出较为正确的结论，当然也会激发新的探究活动。比如：探究性实验的假设可以是多种多样的，实验结论也可以是不同的。这些结论有的是正确的，有的却是错误的；有的是正确结论的某一方面，也有的是正确结论的另一方面。需要表达和交流才能去伪存真，归纳总结出正确结论。

八、 教学方法的不同

学生实验的教学方式有三种：①示范—模仿式，即教师一边讲解一边做示范性操作，学生一边知觉一边做模仿性练习。例如，教小学生使用显微镜时，多采用示范—模仿式。②分段并进式，即将整个实验操作的过程分成几个程序段，学生在教师的组织和指导下，逐段地独立完成实验操作程序。例如，花的形态和内部结构的观察实验，分为外形观察、内部解剖、结构观察、系统认识等。③独立操作式，学生在教师的点拨下，或根据实验指导独立地完成实验操作程序。例如，大气压力作用下的覆杯实验等。

验证性实验的教学以独立操作式为主，注意教师的引导示范作用，实验操作步骤不容置疑，是一种居高临下的模式化教学方式。实验中的情境设置和实验流程都作了明确的规定，实验现象比较一致。

探究式实验的教学以分段并进式为主，强调学生自主发现、自主设计，教师以合作者和协助者的身份平等地参与到学生实验中去，共同分担学生的烦恼和喜悦，是一民主化教学的模式。例如：教师虽然明知实验的结果，却对实验过程不作预期，只是参与到各小组中出谋划策，分担责任，实际上是担当指路人和组织者的角色。

【责任编辑：陈国庆】