中學物理探究性實驗與驗證性實驗的區別

摘要：本文通過對物理實驗目的、認知思維、學生學習、教師教學等方面對物理驗證性實驗和探究性實驗進行了比較。

關鍵詞：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別，以有利于更好的進行探究性教學。

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果的前提下，通過自己實驗、進行探索、分析、研究得出結論，以發現新事物、新規律，從而形成科學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果而進行的以驗證實驗結果、鞏固和加強有關知識內容，培養實驗操作能力、掌握實驗原理為目的重復性實驗活動。

下面通過對中學物理關于密度這部分知識的學生實驗，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

實驗目的：通過測量固體、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量m

(2)向量筒內倒入適量的水，把固體放入量筒內，觀察記錄量筒內兩次水的體積；

(3)用天平稱出燒杯內鹽水的質量m1

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

(5)用量筒量出量筒內鹽水的體積V

實驗二 探究性實驗名稱：同種物質的質量和體積的關系

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

猜想與假設：學生可針對“問題”進行討論，作出猜想，可能是也可能不是。

設計實驗：學生根據問題的猜想，自己設計實驗、設計實驗數據記錄表格，用于記錄測量鋁塊和鹽水質量、體積的數據及所得的結果。

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

分析與論證：根據測量數據進行數據處理，通過物體的質量與體積比值計算，數據坐標描點，與所猜想的問題對比、分析，進行小組討論得出結論。

評估：學生自我評估、互評、教師評價。

交流與合作；學生間相互交流。

2 探究性實驗與驗證性實驗的不同點比較

2．1 教學目標上的差異

①探究性實驗的教學目標是：

探究、發現研究對象的未知屬性、特征以及與其它因素的關系；

培養學生獨立、合作探求、觀察、操作能力和科學思維能力。

②驗證性實驗的教學目標是：

驗證、檢驗研究對象的己知屬性、特征以及與其它因素的關系；

鞏固習得的物理知識，培養學生的觀察和操作能力、以及科學思維能力。

③在教學目標上探究實驗的優點：以培養學生的自主、合作創新能力的科學素養。

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，內容上具有不確定性，實驗過程是自我設計的，重在過程體驗。

驗證性實驗是從驗證結論開始，內容是確定的，實驗過程要嚴格執行。

探究性實驗的優點：可以因陋就簡的開展實驗，實驗過程體現出開放性。

2．3 學生認知思維方式上的差異

①探究性實驗是從實踐到理論；以探究過程來發現知識和規律，學生的認知方式由實驗到理論，再以理論指導實驗，豐富了理論的內容。

在探究性活動過程中，實驗的設計是從問題入手，進行設計實驗，得出結論，學生的思維更多地體現出從具體到抽象的過程。

②驗證性實驗驗是理論到實踐；學生認知方式屬于先在課上學習概念規律，以實驗驗證知識、規律，再由理論指導實踐，鞏固所學理論的。在這種實驗過程中，并不能產生很多的新知識，只注重習得知識的鞏固和提高，鍛煉實驗技能。

在驗證性實驗中，實驗的設計是從驗證已有的的結論入手，進行設計實驗，學生的思維更多的體現出從抽象到具體的過程。

③探究性實驗的思維優點：符合學生以形象思維為主的特點，注重學生創新思維能力的培養。

2．4 學習方式上不同

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：強調學生自主探究、發現、設計，而且小組內的相互配合、互補，學生共同討論、歸納，得出結論；學生可以各抒己見，實驗條條框框設定較少。ⅲ．探究性實驗是表現出很高的學習興趣；實驗前根本不知道結果，實驗結論有多種，實驗是自己設計的，學生對未知事物結果產生好奇。

所以，探究性實驗表現在學習方式上的是自主學習、合作學習、探究學習。

②驗證性實驗 i. 信息來源則具有單向性，習得知識來源于書本和教師，根據固定的實驗程序進行操作；ii.學生可以獨立完成實驗全過程。iii.驗證性實驗興趣較弱；由于實驗設計是老師給出、課本已有的，實驗驗證的結果已知，且實驗結論固定具有統一性、唯一性。學生對實驗內容、結果的好奇減弱。

驗證性實驗表現在學習方式上驗證實驗的結果，鞏固所學概念、規律，被動接受式的學習，學習形式單一。

③探究實驗在學生學習方式上的優點：學生更多的是一種對實驗的成功體驗，學習方式多樣，興趣濃厚。

2．5 教學方式上的不同

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

②驗證性實驗：教師的教學以講授、示范操作為主，講解實驗目的、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方式。

③在教學方式上探究性實驗的優點在：是一種民主、開放的教學方式。

綜上所述，通過兩種實驗方式的五種維度比較發現：驗證性實驗以其固有方式在培養實驗技能、鞏固知識上雖有其優點，但限制了學生的發散思維空間，學生在闡明自己的觀點上是其很大的不足。探究實驗以自我學習、小組討論形式，對培養學生語言表達能力、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，以創新發現、問題解決為目標的探究性學習方式，更加有利于培養創新型高素質的人才。

參考文獻：

［1］教育部全日制義務教育物理課程標準（實驗稿）［M］．北京：北京師范大學出版社 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．物理探究式教學設計與案例分析［M］．北京：高等教育出版社，2003.8

［4］趙保鋼. 為什么要重視科學探究［N］.中國教育報2005.09.30

(欄目編輯王柏廬)

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