验证性实验和探究性试验的整合

以下内容摘自《创新实验》第4章－“化学创新实验教学的理论”中的第

三、四节两节(第三节验证性实验与探究性实验的整合；第四节 化学创新实验的教学策略p84-92) 该两节内容对本环节的课有提示、参考价值。

第三节 验证性实验与探究性实验的整合

验证性实验和探究性实验，由于其本身的特点，在化学教学上都占据着重要的地位，传统的化学实验大部分以验证性实验为主，几乎很少有涉及探究性的实验，随着将学生的科学素养作为教育的培养目标以及将科学探究作为学生学科知识学习的主要方式，探究性实验在化学实验中的比例也有所增加，在实验的教学中，合理的调节探究性实验和验证性实验的比例，体现它们各自的教育价值，并且根据实际教学情况，将探究性实验和验证性实验有机的进行整合，发挥他们的综合效应，将会使化学实验教学更具完善性，更具有效性。

一、探究性实验与验证性实验的差异

1.探究性实验与验证性实验本身的差异

探究性实验与验证性实验在实验选题、实验目的、实验步骤和实验结果等实验的诸多方面都有显著的差异。

（1）在实验选题上的差异

探究性实验的选题范围较验证性实验广，探究性实验的选题可以来源于教学实验中出现的未知原因的异常现象和疑难问题，也可以是对教材中的学生未知理论事先进行探究，使学生的知识学习通过探究而获得，还可以是与生活和环境密切相关的现象或事物等的探究，从而验证假设；而验证性实验的取材范围较窄，一般是教材上的已知结论的验证或生活中即成事实的验证，范围确定在已知事物上，在一定程度上缩小了验证性实验的取材范围。

（2）在实验目的上的差异

实验目的统领学生在实验过程中的设计思路和步骤，以获取实验结果。验证性实验的目的指在一个设计完整的实验框架下重新验证结果看是否达到原理所描述的要求。探究性实验的目的是在假设的指引下获取支持假设或推翻假设的科

学实证，从而达到验证假设的目的，在这个目的指引下实验者更重视获取对假设有用的实验信息。

（3）在实验实施步骤上的差异

实验步骤是实验者对实验的过程进行控制的有序过程。验证性实验往往是在已有的实验步骤设计框架上进行操作的过程，操作者的任务是严格按照设计步骤完成准确的操作要求，以求得预想中的实验结果。在操作过程中实验者可以掌握操作要领和实验的一些基本技能。探究性实验的步骤在实验者的设计中占有主要的地位，什么样的步骤取决于实验这对探究性实验目的的理解程度，对实验结果的假想的细致程度。实验者在自己的假设中通过创新思维活动设计出实验步骤并完成操作，既有对步骤的期望也有对操作精确度的自我要求，目标直指获得假设的成功。

（4）在实验结果评价上的区别

探究性实验的结果评价相当注重整体的结果评价，包括选题，实验方案的设计，实验的实施过程以及实验成果等几个重要方面，它注重过程的评价和学生在此过程中的活动表现评价，而验证性实验则一般以实验的最终结果来作为实验质量高低的评价依据，注重的是实验的评价，对于实验者在实验中的过程表现评价较少，评价内容较单一。

2.探究性实验与验证性实验在教学上的差异

教学因对象的特点和具体情况的不同而异，探究性实验的探究特点更需要教师在教学策略中采用开放性、合作性的方案。验证性实验因其封闭性、严谨性的特点在培养学生基本技能方面，作用也不可忽视，因而采取讲授法、模仿法的教学策略比较普遍。

（1）在教学程序上的差别

不同的教学程序是不同教学策略的反映。验证性实验的教学程序为：已有的实验方案→实验操作→符合方案得出验证结果→分析实验原理→理解方案。这种模式简明、清晰、有利于学生对相关结论的认可、强化和记忆，也有利于教师对整个教学过程的控制，其教学步骤的设计和实施可以做到丝毫不差，教师可以充分把握教学的实践和进程。学生的任务是理解实验原理，分析操作步骤的合理性，不用对实验设计负责，他们的任务是严格按照设定的实验步骤完成操作，操作的

质量决定实验的成败与否。从培养学生综合能力的角度看，长期和单一的选用这种模式实施实验教学显然是不妥当的。但是不能只看到验证性实验的不足，验证性的实验过程强调逻辑性、科学性，验证本身也是一种科学思维过程。离开验证实验，探究性实验就成了无水之源，无本之木。

探究性实验教学的程序为：学习者探究实验问题即学习者针对问题收集资料→学习者从资料或证据出发形成解释或假设→实验方案设计→通过实验操作验证假设→得出结论并进行评价。这一程序反映的是一个科学结果的获得过程，类同于科学实验的性质，经历科学家做实验的体验。对化学的实验科学的体验是真切、客观的，学科素质的落实是扎实有效的。采用探究性实验教学模式，更能促使学生能够学会如何自主地发现问题， 如何设计实验，如何观察实验，如何运用学过的知识来解决问题或发现新的规律等，同时也更能激发学习的动机。在化学教学中开展探究性实验教学是整个化学教学改革的重要切入点。探究性实验的过程和结果的不确定性决定了它能极大的激发学生的内部动机，使他们初步尝试到科学探索的乐趣，受到科学方法的系统训练，培养其独立性和创造性，有利于提高学生的科学素质。

（2）教学情景设计上的差别

作为教师，必须要知道的是学生是如何学习科学的，否则就不可能真正认识到营造这样的环境的重要性。学生在心理宽松、气氛民主的学习环境中，思维和意志是自由的，这时的学习任务是其自身学习需求产生的。探究性实验教学是在学生对自身的知识结构失衡而追求新的平衡的不断建构和丰富的最自然的过程中完成的。教师要做的是为他们营造一个宽松、民主、和谐、互动的课堂环境。验证性实验教学的任务在于让学生的操作合乎标准，教师的作用是督促、纠正偏离正常操作的行为，课堂气氛是凝固的、严厉的。在规范好了的实验框架下的实验一般不会有意外，学生的情绪不能调动起来，创新思维失去用武之地，教师对课堂教学情景的设计只能在按部就班的方案里打转。

（3）教学评价的指标不同

《基础教育课程改革纲要（试行）》指出，要建立促进学生全面发展的评价体系。评价不仅要关注学生的学业成绩，而且要发现和发展学生多方面的潜能，了解学生发展中的需求，帮助学生认识自我，建立自信。发挥评价的教育功能，

促进学生在原有水平上的发展，教学评价的改革要能促进学生的发展。探究性实验教学评价，内容丰富，教师观察到学生的素质比较全面，评价言之有据，结合发展性评价言之有物，让学生得到实际的帮助。而验证性实验中学生的思维、科学素质表现机会很少，教学评价基本上是根据学生操作要领掌握程度和结果的正误进行，难以摆脱甄别性的评价轨道。若从发展评价的角度看，实验过程中要多鼓励学生，使他们体验实验的乐趣，提高实验探究能力，而不是一味关注学生的最终成果。

二、验证性实验和探究性实验的整合

加强验证性实验的教学，培养学生的动手能力。使学生了解实验仪器用品的性能和使用方法，有利于他们进行探究性实验的设计和实施。把部分验证性实验变为探究性实验，对发展学生的多种能力具有重要的意义。验证性实验和探究性实验各有所长，他们相互依赖、相互协调。对教师而言，应该寻找到一个整合点，这一整合点也不是一个样，不同的学校、不同的环境、不同的学生，都应该有其特定的合适的整合点。

验证性实验和探究性实验，它们各有所长，各有所短，只有科学地加以整合，才能舍其短，获其长，使实验教学功能的发挥达到最理想的状态。

【案例4-10】 氨气的还原性教学

问题提出：

“高价氧化，低价还原”是学生在学习氧化还原反应时学到的一条基本规律。在氨气中，N元素的化合价为-3价，是N元素的最低价态，根据已有的化学知识，学生可初步推断出氨气具有还原性的性质。那么，通过什么途径来探索氨气的还原性呢?

教学过程：

1.教师引导：让学生回忆初中化学曾经学习过的还原性的实验。通过类比和联想，学生们可以想到，通过氨气还原氧化铜的实验来探究氨气的还原性。

2.学生活动1：

（1）确定了实验内容后，将同学分组，各组同学针对实验装臵的选择和实

验步骤，展开讨论，提出本组的实验设计方案。

（2）在全班范围内展开交流和讨论

3.教师根据各组学生的实验方案，进行总结和归纳，找出典型的实验方案让学生进行探究。主要有两种实验方案：

（1）氨气的密度比空气小，主张采用类似于氢气还原氧化铜的装臵（如图4-4）。

（2）氨气有刺激性气味，为防止氨气排入空气，主张用类似于一氧化碳还原氧化铜的装臵（如图4-5）。

4.学生按照不同的设计方案进行实验并观察实验现象，通过亲身实践自己来判断孰优孰劣。

5.教师指导：规定各小组都取同样质量的氢氧化钙、氯化铵和氧化铜。启发学生通过计算反应时间来进行比较。指导学生何时开始计时、怎样判断管中空气已排净等。

6.实验结果和问题：比较后可以发现，不管按哪种方案操作，均可观察到黑色的物质转变为红色，管口有水生成，但按照方案二操作没有闻到氨气的刺激性气味，从减小污染的角度来说，显然第二种方案更好一些。同时，实验结果显示第二种方案所用的反应时间短于第一种方案所用的时间，这该如何解释？按方案

（1）操作，为什么会看到红棕色气体呢？

7.教师可将这些问题作为又一个探究课题，布臵给学生，让学生通过查阅资料和理论分析的手段对问题进行进一步探究。

8.结果分析：在收集了丰富资料的基础上，通过师生交流，可以对问题做出分析和解释。例如，第一种方案比第二种反应时间长的原因可能为：方案一中的装臵为敞开体系，大试管中不可避免的会有空气存在，导致空气中的氧气将部分还原出的铜再次被氧化等。至于红棕色气体的出现，则是因为氧化铜可以发挥类似于三氧化二铬的催化作用，使氨气与氧气发生反应。

图4-4 氨气还原氧化铜装置1

图4-5 氨气还原氧化铜装置2

此案例从验证氨气的还原性出发，将探究性实验融入到此验证性实验教学当中，通过学生已有认知自行设计实验方案，通过探究实验方案，来验证已经得出实验结论，可以说是验证中的探究，探究中存在验证，这种将验证性和探究性有机结合的实验教学方式体现了整合的思想，为实验教学的功能最大化提供了参考合借鉴，也同时为化学实验教学创新提供了范例。

第四节 化学创新实验的教学策略

教学策略作为教学设计的有机组成部分，是在特定教学情境中为实现教学目标和适应学生学习的需要而采取的教学行为或教学活动方式。教学策略都是为达到一定的教学目标而制定的，根据不同的教学任务采取一定的教学行动(包括选择教学方法、组织材料、运用媒体等)来优化教学效果。教学策略包括对教学过程、内容的安排，教学方法、步骤、组织形式的选择等。由于这些因素的组合方式多种多样，这就决定了教学策略的复杂多样性。因此，在实验的教学中，结合实验的特点，选择有效地教学策略，将实验的教学功能充分地体现出来，是实验教学的重要方面。

因此教师在对当前实验教学的目标有了正确的认识之后，对于实验内容的选择、实验方案的设计、以及实验教学方法、实验教学的组织形式都有一个统筹的 规划，使这些要素的有机结合将教学策略的有效性突显出来，使教学目标以最大程度得以实现。

一、实验内容的选择要有新意

对于创新实验教学中实验内容的要求能够体现创新实验的特点，具有一定的新颖性、探究性、趣味性等，使学生从一开始就对实验课题有着极大的兴趣，并充满好奇。如对于低年级的学生可以更多的与生活情境相关的实验课题极趣味实验，而对于具备一定化学知识的高年级学生可以更多的选择带有探究性质的实验内容，使他们的思维能力和实验能力得到充分的锻炼。

二、实验方案的设计以学生为主

为了突出学生的主体性，更好的发挥他们在实验活动中的能动性，实验方案的设计一般以教师引导，学生自行设计为主，教师在实验教学中扮演的主要是引导者和指导者的角色，在学生设计实验方案前，教师首先要向学生呈现实验设计的理念、原则以及设计方法等，使学生对于不同性质的实验采取不同的实验方案有一个初步的认识。在实验方案的设计过程中，教师根据实验内容的多少将学生分组，或个人设计，或小组设计。

三、实验教学的方法要多样化

教师在实验教学过程中除可以通过改变实验类型来更好的达到教学目标，如改部分验证性实验为探究性实验，改演示实验为学生实验等外，还可以通过增加实验的组织形式，使实验形式多样化来加强实验教学培养学生实践能力的功能，如组织学生参加课外活动，来加强学科与生活、生产之间的联系的认识；组织师生共同进行课题研究，使学生的科研能力和综合能力得到提高；组织学生开展课题研究，培养学生的协作能力和科研能力。

四、实验教学活动应循序渐进

实验教学活动提倡由简单到复杂，由初级阶段向高级阶段发展。具体可分几个阶段：

1.自由发挥：让学生充分发挥创造力，自己选定创新实验的题目，自由组合实验小组，利用课余时间阅读教材，查阅资料，自己设计实验方案，筛选实验材料，进行反复的实验探究。然后全体同学一起进行交流、讨论，互相纠正错误，初步筛选出较理想的实验题目、方案、材料和组织形式。

2.精细化操作： 让学生按照自己初步筛选出的实验题目、方案和材料进行规范化、精细化的实验操作，对实验原理进行更深入的探究，推导出有关结论，精选出最佳的实验材料和方案。

3.成果汇报：各实验组派出代表，向师生演示各自的实验，并让有兴趣的师

生参与实验操作，提出各自的见解，共同探讨探究实验的原理和方法。

4.参赛：参加实验设计竞赛，检验创新实验的科学性和应用价值。

5.撰写论文：把活动过程撰写成教学论文、科技论文和教学设计，推广创新实验教学成果。

总的来说，开展创新实验教学活动，决非放任学生爱怎么学就怎么学，结果如何与教师无关。恰恰相反，开展创新实验教学活动，对全体教师提出了更高的要求，它要求教师有积极进取、不断创新的精神，有更高的能力、更渊博的知识和更高的教学水平，对教学付出更多的精力和时间，对学生付出更多的爱心。