中學(xué)物理探究性實驗與驗證性實驗的區(qū)別

摘要：本文通過對物理實驗?zāi)康?、認知思維、學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)等方面對物理驗證性實驗和探究性實驗進行了比較。

關(guān)鍵詞：驗證性；探究性；實驗；比較

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)5(S)-0059-3

根據(jù)實驗作用的不同，物理實驗一般分為兩類：一類是驗證性實驗，另一類是探究性實驗。本文從不同角度分析闡明兩類實驗的區(qū)別，以有利于更好的進行探究性教學(xué)。

1 同一個實驗的兩種不同實驗方法

探究性實驗：是實驗者在不知道實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、進行探索、分析、研究得出結(jié)論，以發(fā)現(xiàn)新事物、新規(guī)律，從而形成科學(xué)概念的一種認知活動。

驗證性實驗：是實驗者針對已知的實驗結(jié)果而進行的以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強有關(guān)知識內(nèi)容，培養(yǎng)實驗操作能力、掌握實驗原理為目的重復(fù)性實驗活動。

下面通過對中學(xué)物理關(guān)于密度這部分知識的學(xué)生實驗，加以比較分析。

實驗一 驗證性實驗名稱：用天平和量筒測定固體和液體的密度

實驗?zāi)康模和ㄟ^測量固體、液體的的密度，掌握測量物體密度的方法，加深密度概念的理解。

實驗器材：天平、量筒、銅塊、鐵塊、鋁塊、細線、水、鹽水

實驗原理：通過用天平測量物體的質(zhì)量、量筒測量物體的體積，利用物體密度公式ρ=m／V計算出被測量物體的密度。

實驗步驟：(1)用天平測量固體的質(zhì)量m

(2)向量筒內(nèi)倒入適量的水，把固體放入量筒內(nèi)，觀察記錄量筒內(nèi)兩次水的體積；

(3)用天平稱出燒杯內(nèi)鹽水的質(zhì)量m1

(4)把燒杯內(nèi)的鹽水倒入適量熱水在量筒內(nèi)，用天平稱出燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量m2；

(5)用量筒量出量筒內(nèi)鹽水的體積V

實驗二 探究性實驗名稱：同種物質(zhì)的質(zhì)量和體積的關(guān)系

提出問題：同一種物質(zhì)，體積越大，質(zhì)量越大，如果體積增大到原來的兩倍，質(zhì)量也就會增大到原來的兩倍嗎?

猜想與假設(shè)：學(xué)生可針對“問題”進行討論，作出猜想，可能是也可能不是。

設(shè)計實驗：學(xué)生根據(jù)問題的猜想，自己設(shè)計實驗、設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格，用于記錄測量鋁塊和鹽水質(zhì)量、體積的數(shù)據(jù)及所得的結(jié)果。

進行實驗與收集證據(jù)：學(xué)生2~3人一組，(1)測一個鋁塊質(zhì)量，測二個鋁塊的質(zhì)量(2)測燒杯內(nèi)水的質(zhì)量、體積增大一倍時水的質(zhì)量；教師巡視幫助學(xué)生分析，讓學(xué)生明白需要記錄哪些數(shù)據(jù)，促使學(xué)生把所測得數(shù)據(jù)填入其表格中。

分析與論證：根據(jù)測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，通過物體的質(zhì)量與體積比值計算，數(shù)據(jù)坐標描點，與所猜想的問題對比、分析，進行小組討論得出結(jié)論。

評估：學(xué)生自我評估、互評、教師評價。

交流與合作；學(xué)生間相互交流。

2 探究性實驗與驗證性實驗的不同點比較

2．1 教學(xué)目標上的差異

①探究性實驗的教學(xué)目標是：

探究、發(fā)現(xiàn)研究對象的未知屬性、特征以及與其它因素的關(guān)系；

培養(yǎng)學(xué)生獨立、合作探求、觀察、操作能力和科學(xué)思維能力。

②驗證性實驗的教學(xué)目標是：

驗證、檢驗研究對象的己知屬性、特征以及與其它因素的關(guān)系；

鞏固習(xí)得的物理知識，培養(yǎng)學(xué)生的觀察和操作能力、以及科學(xué)思維能力。

③在教學(xué)目標上探究實驗的優(yōu)點：以培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作創(chuàng)新能力的科學(xué)素養(yǎng)。

2．2 實驗過程上的差別

如下表從實驗的過程上進行比較

探究性實驗過程是從提出問題開始，內(nèi)容上具有不確定性，實驗過程是自我設(shè)計的，重在過程體驗。

驗證性實驗是從驗證結(jié)論開始，內(nèi)容是確定的，實驗過程要嚴格執(zhí)行。

探究性實驗的優(yōu)點：可以因陋就簡的開展實驗，實驗過程體現(xiàn)出開放性。

2．3 學(xué)生認知思維方式上的差異

①探究性實驗是從實踐到理論；以探究過程來發(fā)現(xiàn)知識和規(guī)律，學(xué)生的認知方式由實驗到理論，再以理論指導(dǎo)實驗，豐富了理論的內(nèi)容。

在探究性活動過程中，實驗的設(shè)計是從問題入手，進行設(shè)計實驗，得出結(jié)論，學(xué)生的思維更多地體現(xiàn)出從具體到抽象的過程。

②驗證性實驗驗是理論到實踐；學(xué)生認知方式屬于先在課上學(xué)習(xí)概念規(guī)律，以實驗驗證知識、規(guī)律，再由理論指導(dǎo)實踐，鞏固所學(xué)理論的。在這種實驗過程中，并不能產(chǎn)生很多的新知識，只注重習(xí)得知識的鞏固和提高，鍛煉實驗技能。

在驗證性實驗中，實驗的設(shè)計是從驗證已有的的結(jié)論入手，進行設(shè)計實驗，學(xué)生的思維更多的體現(xiàn)出從抽象到具體的過程。

③探究性實驗的思維優(yōu)點：符合學(xué)生以形象思維為主的特點，注重學(xué)生創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。

2．4 學(xué)習(xí)方式上不同

①探究性實驗 i．信息來源廣泛；問題可以來源于生活、書本、教師、自然界、internet等。ii．個性化與合作性：強調(diào)學(xué)生自主探究、發(fā)現(xiàn)、設(shè)計，而且小組內(nèi)的相互配合、互補，學(xué)生共同討論、歸納，得出結(jié)論；學(xué)生可以各抒己見，實驗條條框框設(shè)定較少。ⅲ．探究性實驗是表現(xiàn)出很高的學(xué)習(xí)興趣；實驗前根本不知道結(jié)果，實驗結(jié)論有多種，實驗是自己設(shè)計的，學(xué)生對未知事物結(jié)果產(chǎn)生好奇。

所以，探究性實驗表現(xiàn)在學(xué)習(xí)方式上的是自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)。

②驗證性實驗 i. 信息來源則具有單向性，習(xí)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；ii.學(xué)生可以獨立完成實驗全過程。iii.驗證性實驗興趣較弱；由于實驗設(shè)計是老師給出、課本已有的，實驗驗證的結(jié)果已知，且實驗結(jié)論固定具有統(tǒng)一性、唯一性。學(xué)生對實驗內(nèi)容、結(jié)果的好奇減弱。

驗證性實驗表現(xiàn)在學(xué)習(xí)方式上驗證實驗的結(jié)果，鞏固所學(xué)概念、規(guī)律，被動接受式的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)形式單一。

③探究實驗在學(xué)生學(xué)習(xí)方式上的優(yōu)點：學(xué)生更多的是一種對實驗的成功體驗，學(xué)習(xí)方式多樣，興趣濃厚。

2．5 教學(xué)方式上的不同

①探究性實驗：教師以合作者和協(xié)助者的身份平等地參與到學(xué)生實驗中去，共同體驗學(xué)生的煩惱和喜悅。

②驗證性實驗：教師的教學(xué)以講授、示范操作為主，講解實驗?zāi)康?、器材、原理、操作步驟、實驗注意事項，事無俱細，實驗操作步驟嚴格、不容置疑，是一種模式化的教學(xué)方式。

③在教學(xué)方式上探究性實驗的優(yōu)點在：是一種民主、開放的教學(xué)方式。

綜上所述，通過兩種實驗方式的五種維度比較發(fā)現(xiàn)：驗證性實驗以其固有方式在培養(yǎng)實驗技能、鞏固知識上雖有其優(yōu)點，但限制了學(xué)生的發(fā)散思維空間，學(xué)生在闡明自己的觀點上是其很大的不足。探究實驗以自我學(xué)習(xí)、小組討論形式，對培養(yǎng)學(xué)生語言表達能力、分析問題和解決問題的思維能力上是十分有意義的，這也對教師提出了更高的要求。

在新課程實施的今天，以創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)、問題解決為目標的探究性學(xué)習(xí)方式，更加有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)的人才。

參考文獻：

［1］教育部全日制義務(wù)教育物理課程標準（實驗稿）［M］．北京：北京師范大學(xué)出版社 2001.7

［2］閻金鐸主編陶洪著．物理實驗論［M］．廣西： 廣西教育出版社1996．12

［3］廖伯琴主編．物理探究式教學(xué)設(shè)計與案例分析［M］．北京：高等教育出版社，2003.8

［4］趙保鋼. 為什么要重視科學(xué)探究［N］.中國教育報2005.09.30

(欄目編輯王柏廬)

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。