物理教學(xué)中學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)

顧本忠

摘 要：猜想是物理智慧中最活躍的成分，對(duì)學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，是物理探究過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文就探究式教學(xué)過程中如何培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力作簡要闡述。

關(guān)鍵詞：物理教學(xué)；探究；猜想；能力

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-61

48(2006)12(S)-0013-2

《初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：在物理教學(xué)過程中，要讓學(xué)生“嘗試根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)對(duì)問題的成因提出猜想，對(duì)探究的方向和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推測和假設(shè)”?？茖W(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)，又是重要的教學(xué)方式之一，而在科學(xué)探究的諸多步驟中，猜想這一步驟有著舉足輕重的地位。牛頓曾經(jīng)說過：“沒有大膽的猜想，就不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)。”猜想、推測和假設(shè)是根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，尋求對(duì)問題發(fā)生的可能性的解釋，同時(shí)猜想應(yīng)該明確方向性，有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行。在實(shí)際教學(xué)中教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想，將科學(xué)猜想和科學(xué)推理相結(jié)合，發(fā)展學(xué)生的想象力和分析歸納能力，敢于質(zhì)疑，敢于創(chuàng)新，使學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣。本文就在物理教學(xué)中如何引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想，如何使學(xué)生猜想的內(nèi)容更接近于實(shí)際作簡要的闡述。

1 豐富感知，積累猜想的素材

學(xué)生對(duì)提出的問題進(jìn)行猜想的過程應(yīng)是對(duì)頭腦中已存信息分析處理和加工的過程，因此在猜想之前學(xué)生必須具備一定的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。例如，在學(xué)習(xí)并聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí)，讓學(xué)生猜想并聯(lián)電路干路中的電流和支路中電流的關(guān)系。如果學(xué)生對(duì)水流中干流與支流的關(guān)系有一定的認(rèn)識(shí)，則猜想較容易。再如，在猜想哪些因素影響滑輪組機(jī)械效率時(shí)，如果學(xué)生對(duì)有用功、額外功及總功的概念沒有弄清楚，則很難猜想出影響滑輪組機(jī)械效率的因素有哪些。

必要的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)是學(xué)生進(jìn)行猜想的重要基礎(chǔ)，沒有一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，猜想只能是鏡中花、水中月。因此，教師在平時(shí)的教學(xué)中應(yīng)當(dāng)注意培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，讓學(xué)生處處留心生活中的一些物理現(xiàn)象，對(duì)于書本上的一些必要的基礎(chǔ)知識(shí)一定要充分的理解和掌握。筆者在教學(xué)中一是要求學(xué)生寫物理日記，將自己觀察到的一些現(xiàn)象用一句或幾句話寫下來；二是根據(jù)學(xué)生的實(shí)際和教學(xué)的需要，編制一些學(xué)生在日常生活中能觀察到的現(xiàn)象，讓學(xué)生平時(shí)就進(jìn)行有意識(shí)、有目的的觀察，同時(shí)要求學(xué)生對(duì)觀察到的現(xiàn)象和提出的問題進(jìn)行初步的思考，積累一定的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，為進(jìn)行科學(xué)合理的猜想打下基礎(chǔ)。

2 構(gòu)建橋梁，把握猜想的方向

猜想是探究式學(xué)習(xí)中非常重要的一步。對(duì)于猜想，很多人認(rèn)為只要是學(xué)生猜想到的都值得研究，哪怕學(xué)生猜想是錯(cuò)的，也要沿著這個(gè)方向探究下去，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，學(xué)生肯定會(huì)有收獲。這種觀點(diǎn)確實(shí)有道理，但由于課堂教學(xué)受時(shí)間、空間、實(shí)驗(yàn)器材、學(xué)生經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知水平的限制，真正按上述觀點(diǎn)來實(shí)施教學(xué)是很困難的。

如在“電磁鐵”一節(jié)的教學(xué)中，教師若不加任何引導(dǎo)，讓學(xué)生猜想電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可能與哪些因素有關(guān)，學(xué)生猜想出的因素可能有電壓、電流、線圈的電阻、制作線圈導(dǎo)線的材料、長度和橫截面積、線圈的匝數(shù)、直徑以及鐵芯的粗細(xì)、形狀、長度等。若任由學(xué)生針對(duì)猜想出的所有因素逐一研究，不僅時(shí)間和器材不允許，而且也沒有必要這樣做。課堂教學(xué)中學(xué)生的猜想過程應(yīng)當(dāng)由教師激發(fā)而產(chǎn)生的，并由教師適當(dāng)引導(dǎo)其猜想方向。在猜想前教師可以提出這樣兩個(gè)問題讓學(xué)生回答：①導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)?②電路中電流的大小與哪些因素有關(guān)?橋梁一構(gòu)建，學(xué)生在猜想時(shí)就會(huì)將制作線圈導(dǎo)線的材料、長度和橫截面積等因素歸結(jié)為線圈的電阻，進(jìn)而將電壓、電流、線圈的電阻等因素歸結(jié)為電流。對(duì)于其它的因素教師再加以適當(dāng)?shù)恼f明，經(jīng)老師這樣一“導(dǎo)”，學(xué)生研究目的性就更加明確，就能更好地體驗(yàn)科學(xué)探究的過程。當(dāng)然，教師引導(dǎo)時(shí)也不能牽著學(xué)生的鼻子走，因?yàn)樘骄渴浇虒W(xué)的目的就是要培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)的愿望，培養(yǎng)學(xué)生的自主能力，過多的引導(dǎo)則束縛了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，讓學(xué)生“主動(dòng)參與，自主探究”就成了一句空話。

3 積極嘗試，掌握猜想的方法

在課堂教學(xué)中，教師放手讓學(xué)生猜想，可能會(huì)遇到兩種尷尬的局面，一是學(xué)生怎么猜也猜不到點(diǎn)子上，二是學(xué)生的猜想漫無邊際。怎樣避免這兩種情況的發(fā)生呢?這有賴于教師在教學(xué)過程中不斷摸索和總結(jié)。本人在實(shí)施探究式教學(xué)的過程中總結(jié)了一些猜想的方法，讓學(xué)生積極

嘗試，取得了較好的效果。

①類比猜想法利用兩個(gè)不同的事物之間某種相似的特(屬)性，進(jìn)行類比猜想，這是常用的猜想方法之一。例如前面我們談到的利用水流來類比電流，從而猜想出并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)。

②聯(lián)系猜想法在學(xué)習(xí)新知識(shí)的時(shí)候，可以借助已有的與其相似知識(shí)相比較找出它們的聯(lián)系。例如在學(xué)習(xí)功率時(shí)猜想怎樣來比較一個(gè)力做功的快慢，如果讓學(xué)生聯(lián)系怎樣比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢，學(xué)生的猜想方向自然就明朗了，馬上就會(huì)想到可以用單位時(shí)間做功的多少來比較。

③歸納猜想法歸納猜想法就是通過某類物理對(duì)象中一些個(gè)別對(duì)象具有某種屬性，而猜想該對(duì)象全體都具有這種屬性。新課改注重“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”，所以物理學(xué)的很多知識(shí)是通過觀察自然界的現(xiàn)象，進(jìn)而歸納得來的。如在學(xué)習(xí)降低溫度是使氣體液化的一種方法時(shí)，就可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)生活中常見的液化現(xiàn)象，由學(xué)生自己歸納并提出猜想。

④逆向猜想法逆向猜想法就是從結(jié)論或現(xiàn)象開始，倒著思考問題，來猜想產(chǎn)生這一結(jié)果或現(xiàn)象的原因或條件，即利用逆向思維的方法來實(shí)現(xiàn)猜想。物理學(xué)史表明，逆向猜想在物理學(xué)的發(fā)展中起了重要的推動(dòng)作用，由此建立和發(fā)現(xiàn)了許多重要的物理定律。例如在分析影響機(jī)械效率大小因素時(shí)，可以從機(jī)械效率的計(jì)算公式入手，分析有用功和總功分別包含哪些部分，就可以找到影響機(jī)械效率的因素有哪些。

⑤對(duì)比猜想法對(duì)兩個(gè)不同的現(xiàn)象(或過程)進(jìn)行比較，找出不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，從而進(jìn)行猜想。

例 生活中，常會(huì)見到物體從高處下落的運(yùn)動(dòng)，如用手拿著一個(gè)鐵球和一張紙片，從同一高度同時(shí)釋放鐵球和紙片，我們看到鐵球先落地，紙片后落地，如圖（a）所示；美國宇航員大衛(wèi)·斯科特在登上月球后，從同一高度同時(shí)釋放錘子和羽毛，看到它們同時(shí)落到月球表面，如圖(b)所示。

通過對(duì)圖(a)與圖(b)提供的情景的對(duì)比，

(1)使我們知道造成紙片比鐵球下落慢的主要原因是______________________________

(2)可以得出的結(jié)論是_________________

參考答案：(1）空氣阻力的作用(2)在沒有空氣阻力的作用時(shí)，地面上的任何物體下落的快慢相同。

分析 相同點(diǎn)：圖a和圖b所用的兩個(gè)物體的質(zhì)量不同，所受的重力不同，因此質(zhì)量、重力不是造成圖a中紙片下落慢的原因。不同點(diǎn)是地球周圍有大氣層，而月球上沒有，因此空氣的阻力才是造成紙片比鐵球落慢的主要原因。

⑥推理猜想法推理猜想法就是從已有的知識(shí)或經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，對(duì)研究對(duì)象的外部因素和內(nèi)部因素進(jìn)行分析，經(jīng)過一系列的思維推理過程，得到對(duì)問題可能性的解釋。

例 一個(gè)氫氣球松開手，升入高空，氫氣球最終會(huì)怎樣呢?

參考答案：氫氣球會(huì)爆炸；氫氣球靜止于某一個(gè)高度。

分析 氫氣球上升時(shí)高度增大，它受到的大氣壓減小，氣球會(huì)膨脹，最終會(huì)爆炸；從另一個(gè)角度分析，越往上空氣的密度越小，氣球受到的浮力越小，在浮力和重力相等的高度，由于慣性上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間，最終會(huì)靜止在該高度。

需要指出的是思維定勢即習(xí)慣性思維，在許多情況下能使學(xué)生在學(xué)習(xí)與舊知識(shí)類似的知識(shí)時(shí)，得以較快的理解和掌握，獲得較好的學(xué)習(xí)效率。但也有其消極一面，容易使學(xué)生因循守舊，妨害思維的靈活性和創(chuàng)造性，因此在教學(xué)中必須培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)。

猜想是物理智慧中最活躍的成分，對(duì)學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，是物理探究過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。學(xué)生的猜想能力的培養(yǎng)并不是一朝一夕可以完成的，需要我們教師在教學(xué)過程中切實(shí)重視這一能力的培養(yǎng)，時(shí)時(shí)注意挖掘更合理的猜想，以達(dá)到素質(zhì)教育的目的。

(欄目編輯趙保鋼)

<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