陸啟威

小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)基本上可分為兩大類：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)。所謂驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)就是在學(xué)生既得知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出程式化實(shí)驗(yàn)方案，再由學(xué)生通過(guò)觀察和操作，驗(yàn)證并鞏固習(xí)得知識(shí)同時(shí)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能的實(shí)驗(yàn)方式。而探究實(shí)驗(yàn)則是指學(xué)生在生活實(shí)踐和學(xué)習(xí)新知過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，為探索未知知識(shí)，通過(guò)自己設(shè)計(jì)并實(shí)施計(jì)劃，以直接或間接的直觀材料為研究對(duì)象，結(jié)合已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察、試驗(yàn)、討論，總結(jié)出新觀點(diǎn)、新規(guī)律的實(shí)驗(yàn)方式。兩類實(shí)驗(yàn)既有較大區(qū)別又相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證，在科學(xué)教學(xué)中缺一不可。本文以“探究螞蟻的通訊”為例，試談驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別及其轉(zhuǎn)換策略。

一、 教學(xué)目標(biāo)上的差異

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是：驗(yàn)證、鞏固習(xí)得知識(shí)，培養(yǎng)觀察和操作能力、以及科學(xué)思維能力。例如“探究螞蟻的通訊”的教學(xué)目標(biāo)是：觀察螞蟻的嗅覺(jué)和觸角，弄清楚螞蟻是如何交流信息，識(shí)別所行路徑的；學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)螞蟻通訊的實(shí)驗(yàn)情境；學(xué)會(huì)做好觀察記錄和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。轉(zhuǎn)換成探究性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)是：探究學(xué)習(xí)新知識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立探求、觀察和操作能力以及科學(xué)思維能力。于是例如實(shí)驗(yàn)一的教學(xué)目標(biāo)是：探究螞蟻的通訊方式，了解螞蟻在群體中的信息交流；認(rèn)同合作交流的重要性。

二、 實(shí)驗(yàn)的知識(shí)儲(chǔ)備不同

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是在知識(shí)教學(xué)之后進(jìn)行的，它依據(jù)既得知識(shí)結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)和鞏固習(xí)得知識(shí)并培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能，其結(jié)果是在學(xué)生預(yù)料之中的。學(xué)生必須有一定的較為系統(tǒng)的知識(shí)和能力作基礎(chǔ)。比如學(xué)生實(shí)驗(yàn)前就已經(jīng)了解了“螞蟻的嗅覺(jué)和觸覺(jué)的特點(diǎn)及功能”“螞蟻能夠通過(guò)嗅覺(jué)和觸覺(jué)傳遞信息”“螞蟻傳遞信息的途徑和方式”等知識(shí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)完全在這些知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，并按部就班地一步步做實(shí)驗(yàn)研究，進(jìn)行已有認(rèn)知結(jié)果的驗(yàn)證。而探究性實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)和知識(shí)教學(xué)同步進(jìn)行的，邊發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、邊尋找答案、邊歸納總結(jié)。知識(shí)伴隨著實(shí)驗(yàn)的結(jié)束而產(chǎn)生，學(xué)生并不一定需要某方面全部或系統(tǒng)的知識(shí)儲(chǔ)備。比如：是因?yàn)椤耙粋€(gè)群體動(dòng)物的個(gè)體之間需要通訊”這點(diǎn)知識(shí)而引發(fā)“螞蟻是怎樣交流信息？”這一疑問(wèn)的。從而激發(fā)學(xué)生參與探究的興趣，最后得出兩點(diǎn)結(jié)論：（1）螞蟻的通訊方式之一是依靠氣味，即利用了嗅覺(jué)；嗅覺(jué)感受器分布在觸角上。此外，螞蟻也會(huì)利用觸角的功能相互溝通。（2）沒(méi)有通訊，動(dòng)物的個(gè)體間就無(wú)法取得聯(lián)系，對(duì)群體生活的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，孤立的個(gè)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(shí)驗(yàn)程序的差別

四、 認(rèn)識(shí)規(guī)律的差異

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是以知識(shí)驗(yàn)證知識(shí)，屬于“由理論指導(dǎo)實(shí)踐，且鞏固理論”的認(rèn)知方式，在這種實(shí)驗(yàn)中并不能產(chǎn)生新知識(shí)，只注重習(xí)得知識(shí)的鞏固和提高，鍛煉實(shí)驗(yàn)技能。這種實(shí)驗(yàn)適于理論知識(shí)較豐富的高年級(jí)學(xué)生。比如：學(xué)生必須先通過(guò)文字或錄像，也可以通過(guò)以前的已有認(rèn)知，知道螞蟻的嗅覺(jué)、觸覺(jué)及相關(guān)知識(shí)，了解螞蟻通訊和識(shí)別路徑的方法，然后才能夠設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，并按步驟進(jìn)行獨(dú)立操作，得出正確的結(jié)論。而探究性試驗(yàn)是以實(shí)踐來(lái)發(fā)現(xiàn)規(guī)律和知識(shí)，是典型的“由實(shí)踐到理論”的認(rèn)知方式，同時(shí)可衍生出“由理論再回到實(shí)踐，以實(shí)踐證明理論”的后續(xù)認(rèn)知。這種實(shí)驗(yàn)適于激發(fā)低年級(jí)學(xué)生的好奇心、發(fā)現(xiàn)新知識(shí)。比如：先由實(shí)驗(yàn)探究出“螞蟻是怎樣交流信息的？”得出結(jié)論后，可能會(huì)引起學(xué)生許多其他的疑問(wèn)，從而用這個(gè)結(jié)論作為理論基礎(chǔ)，探索其他問(wèn)題。

五、 信息整理上的差異

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的信息來(lái)源具有單向性，習(xí)得知識(shí)來(lái)源于書本和教師，根據(jù)固定的實(shí)驗(yàn)程序進(jìn)行操作，學(xué)生可以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)全過(guò)程，得出一個(gè)固定而統(tǒng)一的結(jié)果。比如：首先明確實(shí)驗(yàn)原理和目的要求，學(xué)生只要用準(zhǔn)備好的材料、用具，按照規(guī)定的步驟將實(shí)驗(yàn)做完，就可以順利地觀察到螞蟻是用嗅覺(jué)傳遞信息，用觸覺(jué)識(shí)別路徑的種種情況，不需要總結(jié)什么新知識(shí)，只需驗(yàn)證知識(shí)。而探究性實(shí)驗(yàn)由于強(qiáng)調(diào)學(xué)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(bǔ)，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(xué)生首先要觀察螞蟻的群體活動(dòng)，會(huì)不會(huì)發(fā)聲，怎樣取食等行為，還要會(huì)飼養(yǎng)螞蟻，思考怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，準(zhǔn)備什么材料，怎樣操作，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)意外情況等，這些并不是一個(gè)人可以考慮周全的，必須共同商量才能完善。同時(shí)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果也會(huì)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(zhǔn)確的結(jié)論。這就是信息綜合整理。

六、 思維方式的不同

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的思維方式是定向思維，求同不求異，從根本上說(shuō)是一種規(guī)格教育。表現(xiàn)在：實(shí)驗(yàn)的目的和實(shí)驗(yàn)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(xué)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(shí)驗(yàn)的思維方式是發(fā)散思維，突出表現(xiàn)在：提出問(wèn)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(wèn)題。

實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的設(shè)計(jì)方案不同，不僅不同的問(wèn)題有不同的設(shè)計(jì)方案，同樣的問(wèn)題也會(huì)有不同的設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題多種多樣，解決的方法也多種多樣。比如：學(xué)生會(huì)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(shí)驗(yàn)？”“工蟻中的偵察蟻怎樣才能發(fā)現(xiàn)食物？”“怎樣證實(shí)偵察蟻在紙片上留下氣味？”“螞蟻用觸角怎樣表達(dá)？”等問(wèn)題，從而集思廣益，找出解決辦法。

七、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是固定的，是學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作必須努力達(dá)到的終極目標(biāo)。比如：實(shí)驗(yàn)的結(jié)果必須能夠觀察到螞蟻嗅覺(jué)傳遞信息的過(guò)程，再現(xiàn)并觀察到螞蟻?zhàn)R別路徑的辦法，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)情境的方法和能力，學(xué)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(shí)驗(yàn)中，不僅不同的實(shí)驗(yàn)方案會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，就是同一方案得到的結(jié)果也會(huì)有較大的差別。這種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性得出的結(jié)論也多，必然要通過(guò)交流、討論，將事物不同層面的內(nèi)容貫穿起來(lái)，才能得出較為正確的結(jié)論，當(dāng)然也會(huì)激發(fā)新的探究活動(dòng)。比如：探究性實(shí)驗(yàn)的假設(shè)可以是多種多樣的，實(shí)驗(yàn)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(cuò)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(dá)和交流才能去偽存真，歸納總結(jié)出正確結(jié)論。

八、 教學(xué)方法的不同

學(xué)生實(shí)驗(yàn)的教學(xué)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(xué)生一邊知覺(jué)一邊做模仿性練習(xí)。例如，教小學(xué)生使用顯微鏡時(shí)，多采用示范—模仿式。②分段并進(jìn)式，即將整個(gè)實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程分成幾個(gè)程序段，學(xué)生在教師的組織和指導(dǎo)下，逐段地獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作程序。例如，花的形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的觀察實(shí)驗(yàn)，分為外形觀察、內(nèi)部解剖、結(jié)構(gòu)觀察、系統(tǒng)認(rèn)識(shí)等。③獨(dú)立操作式，學(xué)生在教師的點(diǎn)撥下，或根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)獨(dú)立地完成實(shí)驗(yàn)操作程序。例如，大氣壓力作用下的覆杯實(shí)驗(yàn)等。

驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以獨(dú)立操作式為主，注意教師的引導(dǎo)示范作用，實(shí)驗(yàn)操作步驟不容置疑，是一種居高臨下的模式化教學(xué)方式。實(shí)驗(yàn)中的情境設(shè)置和實(shí)驗(yàn)流程都作了明確的規(guī)定，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較一致。

探究式實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以分段并進(jìn)式為主，強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)、自主設(shè)計(jì)，教師以合作者和協(xié)助者的身份平等地參與到學(xué)生實(shí)驗(yàn)中去，共同分擔(dān)學(xué)生的煩惱和喜悅，是一民主化教學(xué)的模式。例如：教師雖然明知實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，卻對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程不作預(yù)期，只是參與到各小組中出謀劃策，分擔(dān)責(zé)任，實(shí)際上是擔(dān)當(dāng)指路人和組織者的角色。

【責(zé)任編輯：陳國(guó)慶】