谈验证性实验与探究性实验的融合

摘　要：验证性实验与探究性实验是两类不同的实验教学活动方式，在大力提倡探究性实验教学的同时，不能随意摒弃验证性实验，以使培养学生的创新精神和实践能力真正落到实处。

关键词：探究性实验；验证性实验；区别；融合

中图分类号：GA24．1　文献标志码：A　文章编号：1002－0845(2006)12－0014－02

一、两类实验的区别

探究性实验是指探究研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成、有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象的联系等的一种实验。这种实验一般都具有试探的性质，因此也称之为试验。

验证性实验是指对研究对象有了一定了解，并形成了一定认识或提出了某种假说，为验证这种认识或假说是否正确而进行的一种实验。它注重探究的结果(事实、概念、理论)，而不是探究的过程。

(一)教学目标不同

《全日制义务教育化学课程标准(实验稿)》强调科学探究是一种重要的学习方式，也是义务教育阶段的化学课程的重要内容，对发展学生的科学素养具有不可替代的作用。

探究性实验以学生获取知识和技能、发展科学探究能力、培养情感体验为教学目标，它不仅关注“正确的实验结果”，更重要的是使学生经历获得实验结果的探究过程，并在这样的过程中受到科学方法的训练，形成科学的态度、情感和价值观。

验证性实验以训练学生的实验技能、验证基本理论原理为主要目标，如注重培养学生的使用和装配仪器、实验操作、实验观察、实验记录、数据处理和计算等技能，因此在实际的教学中，强调操作技能的程序化和规范化。学生们所能做的就是按照已经设计好了的实验方案，去检验一个已知的结果是否正确。

(二)教学模式不同

根据科学研究的一般过程和具体教学内容的特点，探究性实验的教学模式主要有两种。

模式l：问题假说一实验事实一推理和判断一验证假说一结论一应用

模式1

该模式以假说的提出及验证为主要内容。假说是根据已知的实验事实和科学理论提出假设，并对未知的自然现象及其规律进行推理和判断，在此基础上，运用直觉思维、逻辑分析等手段构成一个新的组合来解决新的问题。例：乙醇与甲醚分子结构式的确定

1．提出问题：乙醇与甲醚分子结构式具有怎样的分子结构式?相同吗?

2．收集实验事实：(1)分子式都是为G2H6O，比乙烷分子多一个氧原子；(2)化学键理论：通常情况下C、H、O三元素形成的化学键数分别为4、1、2。

3．提出假说：根据乙醇与甲醚的分子组成和化学键理论，乙醇与甲醚分子多出的一个氧原子放到乙烷分子结构的什么部位呢?显然只能插到乙烷的碳氢键或碳碳键之间，从而提出乙醇与甲醚分子的两种可能结构：

4．对假设进行推理判断：若(I)式中的乙基换成氢原子，不就是水的结构式吗?如果结构是(I)的话，就应该像水一样可以与钠等活泼金属反应；且ImoI物质(I)能产生０．5moIH2。若分子结构是(Ⅱ)的话，就不能与钠等活泼金属反应生成H2。

5．实验检验：分别在一定量的乙醇与甲醚中投入金属钠，其中一种能反应产生H2，通过测定和计算得知，ImoI乙醇大约能产生０．5moI的H2。另一种不反应。

6．得到结论：乙醇的分子结构式是(I)而甲醚的分子结构式是(Ⅱ)。

模式2：创设情境－发现问题－设计实验－实验探究－科学抽象－结论与应用

在实验探究的教学过程中，教师通过创设问题情境，使学生明确探究发现的主题，然后设计实验实施方案，在实验和探究的基础上，准确地获得正确的、符合实际的事实和现象，随之利用这些现象和数据，进行思维加工并得出科学结论。元素化合物知识，化学概念、定律、原理，有机化合物知识等，均可采用这种模式来获得。例如盐类的水解概念：

1．提出问题：我们已经知道，酸溶液显酸性，碱溶液显碱性，那么，盐溶液显什么性呢?是不是中性呢?如何通过实验测知盐溶液的酸碱性? 2．学生实验探究：将少量CH3COONa、NH4CI、NaCI、CH3COONH4的晶体分别投入盛有新鲜蒸馏水的试管中，振荡试管使之溶解，然后分别用pH试纸测定盐溶液的酸碱性。

3．实验事实及其处理(见上表)

4．学生探究发现(科学抽象)

表征性抽象：CH3COONa溶于水电离出的CH3COO-与水电离出的H+结合形成弱电解质CH3COOH，使溶液中的c(H+)减小，水的电离平衡向右移动，导致溶液中c(H+)c(OH-)而显酸性；NaCI溶于水电离出的Na+和CI-都不能与水电离出的H+或OH-结合成弱电解质，水的电离平衡不移动，c(H+)=c(OH-)显中性。CH3COONH4溶于水电离出的CH3COO-与水电离出的H+结合形成弱电解质CH3COOH，使溶液中的c(H+)减小；而电离出的NH+与水电离出的OH-结合形成弱电解质N3・2O，使溶液中的c(OH-)减小，水的电离平衡移动，但c(H+)=c(OH-)显中性。

原理性抽象：强酸弱碱盐溶液中的弱碱阳离子或强碱弱酸盐溶液中的弱酸阴离子跟水电离出来的OH-或H+合成弱电解质的分子或离子，导致水的电离平衡发生移动，c(H+)≠c(OH-)，从而使盐的溶液显示出一定酸碱性。弱酸弱碱盐溶液中的弱碱阳离子或弱酸阴离子跟水电离出来的

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OH-或H+结合成弱电解质的分子，导致水的电离平衡发生移动，但c(H+)：c(OH-)显中性。

5．结论

(1)盐类水解的概念：在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H+或OH-生成弱电解质的反应，叫做盐类的水解。

(2)盐类水解的实质：盐溶液中水的电离平衡发生移动。

(3)盐类水解的结果：盐溶液可能显示一定的酸、碱性或中性。

(4)盐类水解的规律：有“弱”便水解，谁强显谁性。

6．应用(略)

在上述两种教学模式中，根据学生主体活动的程度，又可分为引导探究和开放探究两种形式。引导探究的教学模式是教师提出问题，学生提出假说，引导学生朝着教师预先设计的方向提出实验程序，预测可能的结果。教师的引导并不是刻意的引导出一个唯一的结果，而是让学生在探究过程中理解科学，获得知识。

开放探究一般是由教师或学生提出问题，学生设计实验程序并实施实验方案，收集处理和分析数据、得出结论，并将其应用于新的情景加以检验。这种模式强调探索和创造，学生以一种近似科学家进行实验的方式学习化学，不再强调获得正确的结论，而是强调过程。

验证性实验教学模式是按“问题原理结论实验证明应用”的程序进行教学的。在这种教学模式下，学生们按照指定的步骤、要求进行实验，来验证自己已学过的化学原理、概念或性质，学生在实验中被动大于主动，这种“照方抓药”模式是高度固化的。

二、教学实施的一般程序

在探究性实验中，教师对实验程序不作详细指定，要求学生根据自己的思考，选择实验材料，设计实验方案和步骤。一般的程序是：提出问题(教师创设问题情境，教师或学生提出问题)；猜想与假设(在教师的引导下，学生通过查阅书刊、浏览各种资料或上网等途径，筛选其中有用的信息，大胆提出自己的猜想假设)；制订计划(根据猜想假设，设计合理的、详细的实验探究计划，并就猜想和假设设计出实验的方案，教师检查学生的方案，给予适当的指导)；进行实验并收集证据(按实验步骤进行实验，收集、记录实验数据)；解释与结论(对实验数据进行处理和分析，得出结论，并与实验前的猜想假设进行对比，再对结论进行分析，进行小组或班级讨论，讨论收集的数据和对数据进行的解释，发现问题，提出进一步实验的建议)；反思与评价(在教师的指导下或通过与他人讨论，对实验探究活动进行反思，发现自己与他人的长处及存在的不足，然后提出具体的建议改进自己的探究活动)；表达与交流(用口头或书面等方式表达探究过程和结果，让各个小组进行交流和讨论，虚心倾听别人的意见，互相促进，进一步完善整个计划)。

验证性实验，采取“照方抓药”式的操作，实验材料、实验步骤是设计好的，时间是已定的，一切都是按教师的指令进行，学生做实验时，没有机会也没有必要去思考、询问和尝试。教学的一般程序是：教师引导学生回顾需要验证的概念或科学结论，提出注意事项，或针对学生普遍容易出现错误的实验操作进行示范；然后学生按照教师或教材上指定的步骤，按部就班地操作、观察、记录；完成并填写好实验报告。

三、教学内容和教学时空

从时空范围看，验证性实验只限于教室、实验室等，而探究性实验不仅在实验室，还可延伸到校外(科技活动中心、高校或国家实验室和图书馆、网吧、化工企业研究室、工厂、农村等)。

验证性实验的教学内容来源于教科书，而探究性实验的内容既可以是出自书本的，也可以是来源于社会和生活实际的，往往更注重后者。

验证性实验一般伴随对概念、原理进行分析、讨论或者在学完某一知识点之后进行，时间从几分钟到一节课。探究性实验则往往安排在概念、原理的学习之前，以此推动对化学概念和原理的讨论。根据探究性实验间相对较短，而那种具有跨学科性质和利用社会考察活动的开放性探究性实验则可能需要几天甚至数周的时间。

四、验证性实验与探究性实验的融合

从上述分析、比较中可知，两类实验各有特点，在学生教学中有着各自不可替代的作用。如验证性实验有利于在较短的时间内获得更多的知识，强化学生实验技能训练的规范化、程序化等。应当承认，验证性实验是一种非常重要的科学实验方法，在中学化学中引入验证性实验，可以使学生了解科学研究的基本方法，认识到科学理论或发现都必须经过验证才能被确认，并且，学生在完成验证性实验的同时还可体会得到结果的乐趣，加深对知识的理解。所以，验证性实验的作用是不可忽视的。

但是在初中，由于受学生掌握的化学知识和技能的限制，通过简单现象来验证结果，对于过程和方法照方抓药的验证性实验过多，没有真正发挥验证性实验的作用，容易造成学生对科学研究方法的简单化，片面性认识。探究性实验有利于理解科学过程和培养科学探究所需要的能力、思想方法、行为方式和价值观念。所以，改进验证性实验，增加探索、研究性实验是非常有必要的。但过分强调探究性实验而对验证性实验加以排斥，也很容易走入另一个极端。化学教育工作者应很好地理解两类实验的含义和本质区别，树立探究教学的理念，大力提倡探究性实验教学，同时不随意摒弃验证性实验，使培养学生的创新精神和实践能力真正落到实处。

收稿日期：2006－03－16

作者简介：王后雄(1962－)，男，湖北武汉人，教授，博士研究生，从事课程与教学论研究；陈光辉(1968－)，男，湖北武汉人，中学一级教师，硕士，从事中学化学教学研究。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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