驗證性實驗和探究性實驗的區(qū)別及轉(zhuǎn)換

陸啟威

小學科學實驗基本上可分為兩大類：驗證性實驗和探究性實驗。所謂驗證性實驗就是在學生既得知識經(jīng)驗基礎(chǔ)上設(shè)計出程式化實驗方案，再由學生通過觀察和操作，驗證并鞏固習得知識同時培養(yǎng)實驗技能的實驗方式。而探究實驗則是指學生在生活實踐和學習新知過程中發(fā)現(xiàn)問題，為探索未知知識，通過自己設(shè)計并實施計劃，以直接或間接的直觀材料為研究對象，結(jié)合已有的知識結(jié)構(gòu)進行觀察、試驗、討論，總結(jié)出新觀點、新規(guī)律的實驗方式。兩類實驗既有較大區(qū)別又相互補充、相互驗證，在科學教學中缺一不可。本文以“探究螞蟻的通訊”為例，試談驗證性實驗和探究性實驗的區(qū)別及其轉(zhuǎn)換策略。

一、 教學目標上的差異

驗證性實驗的教學目標是：驗證、鞏固習得知識，培養(yǎng)觀察和操作能力、以及科學思維能力。例如“探究螞蟻的通訊”的教學目標是：觀察螞蟻的嗅覺和觸角，弄清楚螞蟻是如何交流信息，識別所行路徑的；學會設(shè)計螞蟻通訊的實驗情境；學會做好觀察記錄和實驗總結(jié)。轉(zhuǎn)換成探究性實驗的教學目標是：探究學習新知識，培養(yǎng)獨立探求、觀察和操作能力以及科學思維能力。于是例如實驗一的教學目標是：探究螞蟻的通訊方式，了解螞蟻在群體中的信息交流；認同合作交流的重要性。

二、 實驗的知識儲備不同

驗證性實驗是在知識教學之后進行的，它依據(jù)既得知識結(jié)構(gòu)檢驗和鞏固習得知識并培養(yǎng)實驗技能，其結(jié)果是在學生預料之中的。學生必須有一定的較為系統(tǒng)的知識和能力作基礎(chǔ)。比如學生實驗前就已經(jīng)了解了“螞蟻的嗅覺和觸覺的特點及功能”“螞蟻能夠通過嗅覺和觸覺傳遞信息”“螞蟻傳遞信息的途徑和方式”等知識，學生實驗完全在這些知識的基礎(chǔ)上進行方案設(shè)計，并按部就班地一步步做實驗研究，進行已有認知結(jié)果的驗證。而探究性實驗是實驗和知識教學同步進行的，邊發(fā)現(xiàn)問題、邊尋找答案、邊歸納總結(jié)。知識伴隨著實驗的結(jié)束而產(chǎn)生，學生并不一定需要某方面全部或系統(tǒng)的知識儲備。比如：是因為“一個群體動物的個體之間需要通訊”這點知識而引發(fā)“螞蟻是怎樣交流信息？”這一疑問的。從而激發(fā)學生參與探究的興趣，最后得出兩點結(jié)論：（1）螞蟻的通訊方式之一是依靠氣味，即利用了嗅覺；嗅覺感受器分布在觸角上。此外，螞蟻也會利用觸角的功能相互溝通。（2）沒有通訊，動物的個體間就無法取得聯(lián)系，對群體生活的動物來說，孤立的個體取食和御敵都很困難，不同性別交配繁殖也將受影響。

三、 實驗程序的差別

四、 認識規(guī)律的差異

驗證性實驗是以知識驗證知識，屬于“由理論指導實踐，且鞏固理論”的認知方式，在這種實驗中并不能產(chǎn)生新知識，只注重習得知識的鞏固和提高，鍛煉實驗技能。這種實驗適于理論知識較豐富的高年級學生。比如：學生必須先通過文字或錄像，也可以通過以前的已有認知，知道螞蟻的嗅覺、觸覺及相關(guān)知識，了解螞蟻通訊和識別路徑的方法，然后才能夠設(shè)計合理的實驗方案，并按步驟進行獨立操作，得出正確的結(jié)論。而探究性試驗是以實踐來發(fā)現(xiàn)規(guī)律和知識，是典型的“由實踐到理論”的認知方式，同時可衍生出“由理論再回到實踐，以實踐證明理論”的后續(xù)認知。這種實驗適于激發(fā)低年級學生的好奇心、發(fā)現(xiàn)新知識。比如：先由實驗探究出“螞蟻是怎樣交流信息的？”得出結(jié)論后，可能會引起學生許多其他的疑問，從而用這個結(jié)論作為理論基礎(chǔ)，探索其他問題。

五、 信息整理上的差異

驗證性實驗的信息來源具有單向性，習得知識來源于書本和教師，根據(jù)固定的實驗程序進行操作，學生可以獨立完成實驗全過程，得出一個固定而統(tǒng)一的結(jié)果。比如：首先明確實驗原理和目的要求，學生只要用準備好的材料、用具，按照規(guī)定的步驟將實驗做完，就可以順利地觀察到螞蟻是用嗅覺傳遞信息，用觸覺識別路徑的種種情況，不需要總結(jié)什么新知識，只需驗證知識。而探究性實驗由于強調(diào)學生自主探究，而且注意小組內(nèi)的配合和組間交流，所以信息綜合交叉、互助互補，共同歸納、共同得出結(jié)論，所以在信息整理上出現(xiàn)了兼收并蓄的局面。比如：學生首先要觀察螞蟻的群體活動，會不會發(fā)聲，怎樣取食等行為，還要會飼養(yǎng)螞蟻，思考怎樣設(shè)計實驗方案，準備什么材料，怎樣操作，會不會出現(xiàn)意外情況等，這些并不是一個人可以考慮周全的，必須共同商量才能完善。同時實驗的結(jié)果也會多種多樣，必須各組之相互交流尋找規(guī)律才可能得出較準確的結(jié)論。這就是信息綜合整理。

六、 思維方式的不同

驗證性實驗的思維方式是定向思維，求同不求異，從根本上說是一種規(guī)格教育。表現(xiàn)在：實驗的目的和實驗原理明確，材料用具固定，方法步驟不容改變，得到的結(jié)果要求一致或相似，學生不需要太多的想象和發(fā)揮，只重操作和觀察理解。而探究性實驗的思維方式是發(fā)散思維，突出表現(xiàn)在：提出問題可以多種多樣。比如“螞蟻是怎樣交流信息的？”“螞蟻是群居嗎？”“螞蟻有分工嗎？”“螞蟻靠什么發(fā)現(xiàn)食物？”“螞蟻怎樣通知其它螞蟻？”“螞蟻的觸角有什么作用？”“螞蟻之間怎樣辨別親疏關(guān)系？”等等問題。

實驗計劃的設(shè)計方案不同，不僅不同的問題有不同的設(shè)計方案，同樣的問題也會有不同的設(shè)計方案。實驗過程中產(chǎn)生的問題多種多樣，解決的方法也多種多樣。比如：學生會產(chǎn)生：“螞蟻生活環(huán)境怎樣？”“一窩螞蟻有怎樣的結(jié)構(gòu)組成？”“螞蟻養(yǎng)在什么容器中最好？”“螞蟻吃什么？”“用什么材料和食物實驗？”“工蟻中的偵察蟻怎樣才能發(fā)現(xiàn)食物？”“怎樣證實偵察蟻在紙片上留下氣味？”“螞蟻用觸角怎樣表達？”等問題，從而集思廣益，找出解決辦法。

七、 實驗結(jié)果的差異

驗證性實驗的結(jié)果是固定的，是學生實驗操作必須努力達到的終極目標。比如：實驗的結(jié)果必須能夠觀察到螞蟻嗅覺傳遞信息的過程，再現(xiàn)并觀察到螞蟻識別路徑的辦法，學會設(shè)計實驗情境的方法和能力，學生的發(fā)散思維也只能在這一結(jié)果基礎(chǔ)上得以拓展。而探究性實驗中，不僅不同的實驗方案會產(chǎn)生不同的結(jié)果，就是同一方案得到的結(jié)果也會有較大的差別。這種實驗結(jié)果的不確定性得出的結(jié)論也多，必然要通過交流、討論，將事物不同層面的內(nèi)容貫穿起來，才能得出較為正確的結(jié)論，當然也會激發(fā)新的探究活動。比如：探究性實驗的假設(shè)可以是多種多樣的，實驗結(jié)論也可以是不同的。這些結(jié)論有的是正確的，有的卻是錯誤的；有的是正確結(jié)論的某一方面，也有的是正確結(jié)論的另一方面。需要表達和交流才能去偽存真，歸納總結(jié)出正確結(jié)論。

八、 教學方法的不同

學生實驗的教學方式有三種：①示范—模仿式，即教師一邊講解一邊做示范性操作，學生一邊知覺一邊做模仿性練習。例如，教小學生使用顯微鏡時，多采用示范—模仿式。②分段并進式，即將整個實驗操作的過程分成幾個程序段，學生在教師的組織和指導下，逐段地獨立完成實驗操作程序。例如，花的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察實驗，分為外形觀察、內(nèi)部解剖、結(jié)構(gòu)觀察、系統(tǒng)認識等。③獨立操作式，學生在教師的點撥下，或根據(jù)實驗指導獨立地完成實驗操作程序。例如，大氣壓力作用下的覆杯實驗等。

驗證性實驗的教學以獨立操作式為主，注意教師的引導示范作用，實驗操作步驟不容置疑，是一種居高臨下的模式化教學方式。實驗中的情境設(shè)置和實驗流程都作了明確的規(guī)定，實驗現(xiàn)象比較一致。

探究式實驗的教學以分段并進式為主，強調(diào)學生自主發(fā)現(xiàn)、自主設(shè)計，教師以合作者和協(xié)助者的身份平等地參與到學生實驗中去，共同分擔學生的煩惱和喜悅，是一民主化教學的模式。例如：教師雖然明知實驗的結(jié)果，卻對實驗過程不作預期，只是參與到各小組中出謀劃策，分擔責任，實際上是擔當指路人和組織者的角色。

【責任編輯：陳國慶】