东莞市2010年中学生物教学研究会年会论文例谈生物实验教学中验证性实验与探究性实验的融合策略
作者姓名邹少玲
作者单位寮步镇香市中学
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例谈生物实验教学中验证性实验与探究性实验的融合策略
摘要：为了加强初中生的综合素质和实验技能培养,对生物实验课进行了教学改革,采用验证性实验与探究性实验相融合的教学方法。验证性实验与探究性实验融合教学要求加强教师的指导作用,并充分发挥学生的主体性。实践证明这种教学模式充分调动了学生的学习主动性,提高了实验操作技能和创新思维能力;同时,通过实验疑难问题的解决及课外迁移,更好地巩固了理论知识。
关键词：验证性实验;探究性实验;生物教学
近年来，随着新课程标准的进一步推行和实施，对于生物课程的实验教学，提倡“以问
题为中心、自主探索、小组交流、重在发展”的探究性实验教学逐渐普及，“探究性学习”
是初中生物新课程标准的一个重要理念和指导原则,但有些教师对于生物实验教学过分强调
探究性实验，凡实验必言“探究”，而对于验证性实验则一味批评否定其“结论”在前，“实验”在后的操作程序[1]，甚至排斥放弃。这种盲目追捧学生的探究性实验中的“生成”，放
弃验证性实验的“预设”的理念倾向，在教学实践中被证明是难以取得好的教学效果的。
笔者认为，一味地排斥“探究”会造成教学呆板、人性流失，但一味地追求“探究”，
则会导致目标游离、教学失控。生物实验教学是一个综合的教学体系，对探究性实验和验证
性实验，不可以片面取舍，应该客观全面的理解两类实验的含义和本质区别，有机的结合这
两种教学形式在实验教学的运用，才能发挥各自最佳的教学功能，力求上好和上活生物实验
课程，努力从实验环节培养学生的科学素养，从而为培养出真正高素质科学人才打下坚实的
基础。
一、探究性实验与验证性实验的比较
根据实验目的的不同，生物实验设计可分为两种类型：探究性实验和验证性实验。
探究性实验是实验者在不知道实验结果的前提下，通过自己猜想假设、进行探索、分析、
研究得出结论，以发现新事物、新规律，从而形成科学概念的一种认知活动[2]。实验过程一
般包括：①提出问题；②猜想与假设；③制定计划与设计实验；④进行实验；⑤分析与论证；⑥交流与合作。
验证性实验是实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知
识内容，培养实验操作能力、掌握实验原理为目的重复性实验活动。实验过程一般包括：①明确实验目的；②准备实验器材；③运用实验原理；④实施实验步骤；⑤结果分析；⑥得出实验结论。
可见，两种类型的实验设计在很多方面具有共同特点，如：两者都要遵循对照原则、单因子变量原则、等量性原则，而且实验常用的基本技能也是两者都适用的，如：用图片或表格表示有关结果或事实等。同时，验证性实验和探究性实验在很多方面又有着明显区别，如表：
二、探究性实验与验证性实验在生物实验教学中的互补作用
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，在中学生物课程中引入验证性实验，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，由于受学生掌握的生物知识和技能的限制，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。
而探究性实验的目的则在于让学生通过观察测量活动和归纳概括的思维方式来建立概念和规律，训练一定的实验技能，同时使学生获得生物实验研究科学方法的系统训练，让学生接触探究、发明、发现的过程和方法，发展学生的创造力。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。
可见，验证性实验和探究性实验在生物教学中都有各自不可代替的作用，两类实验既有较大区别又相互补充、相互验证，在生物教学中缺一不可。
三、融合验证性实验与探究性实验的教学策略和教学实践
人教版七年级生物“绿叶在光下制造有机物”是一典型的验证性实验，实验目的是“检验绿叶在光下制造的有机物是不是淀粉”，“光是不是绿叶制造有机物不可缺少的条件”。如果单纯按照传统的验证性实验步骤对学生进行照猫画虎式的授课，其作用只能满足学生“眼见为实”的好奇心，学生难以理解实验的设计原理，不利于培养学生的探究能力和思维创新能力；如果全盘采用探究性实验的教学方法同样难以取得好的教学效果，因为此实验涉及的知识比较多(如淀粉遇碘液变蓝的原理，叶绿素可溶解在酒精中，酒精遇火易燃烧等)，而初中生的知识储备非常有限，使得学生面对问题会不知从何下手探究；或者，学生按照自己的所谓的“探究方案”进行实验发生危险。
怎样改进这节实验课才能既让学生深刻地认识实验原理，又能促进学生创新思维的发展呢？笔者在教学实践中做了如下探索：
图1: 《绿叶在光下制造有机物》实验教学流程
（一）教学策略
⒈设疑激趣是前提
根据奥苏贝尔的有意义学习理论：创设问题情境，引发学生对知识本身发生兴趣，产生认知需要，产生一种要学习的心理倾向，激发学习的动机。因此，新课的导入可以运用实验、故事、音像多媒体等手段和富有挑战性、激励性的问题创设情境，巧妙设疑，学生通过观察感知产生疑问、发现问题，引起“认知冲突”，激起学生的兴趣和求知欲望，从而唤起学生的创新意识[3]。
⒉质疑探究是基础
在强烈求知欲的驱动下，学生带着问题思考、探讨，教师应鼓励学生在自主探究的基础上勇于质疑，敢于“标新立异”提出问题，进一步激化其思维，激活学生的创新灵感。
⒊辩疑解难是关键
针对学生在探究中提出的疑难，教师可根据教学内容指导学生将教材中的验证性实验与探索性实验进行融合，引导学生动手、动脑在实践中验证和探究，同时还可运用实物模型、图表和多媒体等直观手段和生动的语言描绘进行形象化教学[4]，想方设法架设宏观与微观的桥梁，将看不见、摸不到、微观抽象的知识变成具体形象的操作，以增强学生的感性认识，激发学生积极讨论探究，诱导学生辩析疑难，以辩激思、以辩明理，使学生在辩疑解难的过程中有所感、有所思，还要有所悟，积极培养学生的创新思维能力。
⒋释疑检验是重点
在探究疑难、辩明概念的基础上，教师要引导学生及时进行总结归纳，适时恰当的给予精讲评价，通过师生对话等方式检验教学效果。同时还要善于引导学生进行横向、纵向对比归纳的方法得出结论，由点到线、由线到面构建知识网络，掌握共性，突出特征，找出知识间内在的联系与规律。
⒌生疑发展是动力
探究式教学模式不是以得到某种结果为终结，要通过变式实验将学生学到的知识迁移到课外去解决新的问题，鼓励学生创新。使他们在课外探究中不仅加深对新知识的理解、知识得到迁移、发展，而且能力也能得到进一步的发展提高。
（二）教学程序
⒈设疑激趣
课堂的一开始笔者先向学生展示一巨型番薯，用熟悉而又独特的实物吸引学生的注意力，设问：番薯的主要成份是什么？(引出“淀粉”) ；淀粉遇碘液会发生什么情况？(观察
现象，“变蓝”)
课后反思：生物新课程标准倡导的课堂实验教学选材的原则是：有“生的”就不用“死的”，有“真的”就不用“假的”，有“会动的”就不用“不会动的”。因此本课开始就是想吸引学生的注意力，从而引导学生思考回忆得出“淀粉遇碘液变蓝”这一实验原理。为加深学生对这一原理的理解，笔者让学生进行现场验证，学生亲自动手往切开的番薯上滴加碘液，学生被奇妙的颜色变化现象感染，此时思维已经进入了展翅飞翔的状态，从而顺利地进行下一环节。
⒉ 质疑探究
在激起学生探究欲望的同时，笔者乘机出示番薯和番薯苗，鼓励学生相互讨论质疑：“淀粉是不是绿叶制造的？”“绿叶制造有机物需不需要光？” “各持想法”的学生都迫不及待地想得到教师“权威的裁决”。但笔者并不急于对任何假设做出评价，而是提供给学生们必要的仪器和药品，宣布要进行一次分组探究方案设计比赛，看哪些小组能设计出最好的验证设想的方案，将思考的时间和空间留给了学生。
课后反思：这一程序在于引导学生发散思维，学生提出自己的见解的同时其实已经完成了探究实验的“提出问题”“做出假设”重要的两步，强化了学生的探究欲望。教师以“学习共同体”中普通一员的身份参与，但此时教师不引导、不启发，对学生的设计方案也不评价，以免无意中将学生的思维引入教师的框架，限制学生创造性思维的发展。
⒊ 辩疑解难
经过小组思考讨论，各组学生都得出自己的设计方案。大体有以下五种:① 把叶片摘下来，直接滴加碘液验证；② 把叶片用黑纸片盖住，光照一段时间后去掉黑纸片水中加热；③ 选取一片植物叶子，用黑纸片盖住，光照一段时间后放入酒精中加热；④ 选取一片植物叶子，用黑纸片盖住一部分，光照一段时间后放入酒精中隔水加热；⑤ 选取一片植物叶子，用黑纸片盖住一部分，光照一段时间后放入水中加热去掉叶绿体，再用碘液染色。
图2: 《绿叶在光下制造有机物》实验教学引入
针对以上各种方案的不足，笔者鼓励学生对照课本的实验步骤来自我诊断和修正，然后引导学生对预先准备好的经过黑暗处理、没有经过黑暗处理、部分遮光、全部遮光的材料进行选择实验，并记录实验现象和疑惑。
课后反思：从以上的几个教学实录方案中笔者发现大部分学生都没有考虑到要预先黑暗处理，而且由于学生的知识储备不足，他们的方案存在很多不合理之处。如果为了执行探究实验的所有步骤而让学生根据“错误”的方案进行实验探究就很可能发生安全事故(直接加热引燃酒精)，因此，在实际教学中，教师不宜直接让他们实施实验方案，也不需对任何方案做评价，而是鼓励他们对照课本的实验步骤来自我诊断和修正。这样有利于培养学生在探讨和修正实验方案的过程中的思维能力。
⒋ 释疑检验
对于学生看到的现象，笔者没有直接分析原因，而是和学生一起探讨，倾听学生的观点，希望能抓住学生思维的“闪光点”，培养学生多种思维品质。
例如：“为什么在水中加热的叶片久久不褪色？” 有同学提出在水中叶绿素的溶解过慢，笔者抓住学生的思维亮点紧追一句，那在哪里溶解比较快呢？该同学说，在酒精中隔水加热溶解比较快，并把酒精隔水加热的叶片与水中加热的叶片进行对比。笔者抓住学生的逆向思维火花，请他介绍为什么要隔水加热。该同学说，酒精在酒精灯里一点就燃烧起来，如果不隔水加热可会很危险，其他学生听了都不约而同地“点头称是”。可为什么有些小组的叶片脱色后再染色会全部变蓝呢？该组的同学自己也感到疑惑，同样是部分遮光处理的叶片，为什么另外一个组是部分变蓝，而他们的是全部变蓝，他们把求助的眼神望向笔者，笔者示意学生观察讲台上的两盆植物，一盆是经过黑暗处理再部分遮光光照，另外一盆是不经黑暗处理直接部分遮光光照。新的问题掀起了新的一轮设想、探讨、设计和验证……通过实图2:结合课本验证性的实验步骤,学生小组合作动手探究
验检验，学生对设计方案的优劣已有初步定位， 也记录下许多不同的现象和疑惑。方案是否完美不是第一位的，关键是引导学生对实验中出现的现象进行解释。
课后反思：学生为实验方案的收获而喜悦，充满成就感。在这个过程中，学生得到了举一反三的情绪体验，学习兴趣盎然，创新思维也得以展现。由于所学知识层次的限制，教师给予及时的提示、引导和鼓励。值得一提的是，对话是思维相互诱导、相互撞击、相互共享的过程。通过对话，实现了不同观点的相互交锋、相互融合、相互补充。这样，在对话和实验中找到了光合作用的产物是淀粉这一结论，同时光合作用的条件也顺势而出。知识的获得与思维的发展同时实现。
⒌ 生疑发展
最后进行知识的迁移扩展，让学生讨论思考：为什么不用教材中介绍的天竺葵而选用番薯苗，你还能找到其他实验材料吗？为什么要对叶片进行部分遮光处理？遮光用的黑纸片可不可以用其他材料代替，是否可以剪成其他形状？用水煮的办法进行绿叶脱色是否可行？用酒精进行绿叶脱色时为什么要隔水加热？往叶片上滴加碘酒的作用是什么？……通过迁移拓展，激励学生在延续探究中创新。
课后反思：归纳总结能对学生的认知进行梳理、升华，是思维由发散转向收敛的过程。本次实验可从以下两方面落实教学目标：绿叶在光下制造的有机物是淀粉；光是绿叶制造有机物不可缺少的条件，教师因势利导，循序渐进地将学生的思考引向深入，使得学生创造性思维闪现火花。通过集体讨论，学生得出叶绿素也是绿色植物制造有机物的条件。仅仅在实验中用了一种不大一样的材料，我们就得到了不同于课本的实验，那你觉得本实验还有哪些地方可以加以改进的？学生思维进一步扩展，提出番薯叶的脱色时间长了一些，是否可以用其他材料替代，遮光用的黑纸片太单调，
是否把纸片剪成不同的形状？教师对学生冒出来的图3: 《绿叶在光下制造有机物》实验探究结果
“奇思妙想”鼓励其课后继续探究。事实上，学生利用课后时间对实验进一步改进，发现了紫苏、小白菜等几种理想的实验材料，而且创造性地把遮光用的黑纸片剪成不同的形状，还有些学生甚至把自己相片的底片拿来代替遮光用的黑纸片，经过几个实验步骤后，自己的图像便印在了叶片上，学生还把自己做的印有各种图案的叶片加工过塑成精美的书签，拿到展览馆展示和交流。整个实验过程，无论是从学生的情感体验还是能力培养上，都收到了良好的效果，体现了生物实验教学对学生能力和品质培养具有系统性和整体性。
图4:学生课外到生物园地理园寻找新型实验材料
图5:学生对遮光用的纸片形状进行创新 图6:学生把印有各种遮光图案的实验叶子做成书签保存
四、结语
课程专家叶澜说“把课堂还给学生，让课堂充满生命的活力；把创造还给教师，让教育成为充满智慧的事业。”对于生物实验教学而言，过分强调教师的主导地位，学生的所有活动只限于“照方抓药”地验证课本的结论，事事被老师牵着鼻子走，虽然会少走许多弯路，但不利于学生能力的培养；如果过分强调学生的主体地位，事事必言“自主探究”，连一些最基本的知识(如本课例中淀粉遇碘液变蓝这一性质)也花大量的精力探究一番，或是超出学生思维能力的实验步骤盲目的让学生根据自己的设计方案进行探究(如本课例中的实验步骤中酒精隔水加热步骤)，非但不能训练学生的能力，还有可能发生意外事故，伤害学生的积极性，这样的实验教学也是无效的。加之中学的实验设备有限，也不容许学生“天马行空”地根据自己的想法进行所谓的“探究”。
所以，实施融合验证性实验和探究性实验的实验教学，有利于充分调动学生学习的积极性，有利于开发学生的智力、培养学生的能力，有利于调动学生的非智力因素、培养学生顽强的学习意志、强烈的学习情感、浓厚的学习兴趣、勇敢的探究精神，使学生能体验到成功的愉悦。可见，在生物实验教学中，有策略地融合验证性实验和探究性实验对于发挥生物实验的教学功能具有积极意义。
文献参考：
[1]朱怀义.挖掘验证性实验内涵，提升验证性实验功能[J].中学化学教学参考，2008，
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[2]邓英君.中学物理探究性实验与验证性实验的区别[J].物理教学探讨，2007，
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[3]吴松年.初中生物新课程有效教学疑难问题操作性解读[M].北京:教育科学出版社
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[4]赵聪、陈宝民等.新课程课堂教学模式研究丛书[M].江苏:江苏教育出版社2006:3-27