猜想和假設(shè)與中學(xué)物理教學(xué)

卜慶貞

【摘 要】在我國(guó)加強(qiáng)新課程改革的今天,我們要切實(shí)轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,要改變以往的以教師為主導(dǎo)的傳統(tǒng)教學(xué)模式,變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)模式。多采用科學(xué)探究的方法,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力,達(dá)到高中物理課程的總目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】猜想 假設(shè) 初中 物理教學(xué)

物理課程總目標(biāo)提出讓學(xué)生“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法,發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力,養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問(wèn)題。”科學(xué)探究是高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)提倡的一種教學(xué)方式,而猜想和假設(shè)是科學(xué)探究中的重要一環(huán),也是科學(xué)探究活動(dòng)能否獲得成功的基礎(chǔ)。本文就猜想和假設(shè)與中學(xué)物理教學(xué)的關(guān)系作一些探討。

一、猜想和假設(shè)的概念、特征和方法

猜想和假設(shè)是科學(xué)思維的一種形式,是根據(jù)已知事實(shí)或已有知識(shí)對(duì)事物或現(xiàn)象之間的因果性、規(guī)律性做出的嘗試性解釋?？茖W(xué)猜想并不是隨意的猜測(cè),猜想和假說(shuō)的基本思維過(guò)程就是根據(jù)所觀察、發(fā)現(xiàn)的事實(shí),調(diào)動(dòng)原有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),對(duì)該事實(shí)的成因或結(jié)果做出假定、進(jìn)行解釋的過(guò)程。一是客觀事實(shí),二是原有認(rèn)知,兩者結(jié)合起來(lái),就是這一過(guò)程的基本特征。

物理猜想和假設(shè)的基本方法如下:

1.正向猜想和假設(shè)法。是指以研究的物理問(wèn)題為源,挖掘問(wèn)題的潛在因素,以潛在因素的特征、外在聯(lián)系、變化趨向?yàn)榫€索,進(jìn)行多方延伸、質(zhì)疑、發(fā)問(wèn)、猜測(cè)的思維方式。

2.反向猜想和假設(shè)法。是指將物理問(wèn)題的形成過(guò)程,反向分析,追根尋源,探求成因,引發(fā)誘疑,猜測(cè)深化,認(rèn)識(shí)深入的思維方式。

3.類(lèi)比猜想和假設(shè)法。是指根據(jù)物理問(wèn)題間的屬性關(guān)系相似而進(jìn)行的邏輯推理和猜想發(fā)問(wèn)判斷的思維方式。

4.聯(lián)系猜想和假設(shè)法。尋求與研究的物理問(wèn)題有直接和間接聯(lián)系的其他物理問(wèn)題,探求他們間聯(lián)系效應(yīng)的思維方式。

二、猜想和假設(shè)在物理教學(xué)中的作用

1.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

興趣的激發(fā)往往建立在對(duì)新奇事物的認(rèn)識(shí)或?qū)κ挛镂磥?lái)世界探索的渴望心理上。猜想和假設(shè)具有多向性,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō),猜想出某些現(xiàn)象、問(wèn)題具有新奇之感,它對(duì)學(xué)生產(chǎn)生吸引力,誘使學(xué)生企圖用現(xiàn)有知識(shí)去解釋或喚起他們對(duì)新知識(shí)的追求。

2.調(diào)動(dòng)積極性

猜想和假設(shè)的過(guò)程是以客體為中心的思維發(fā)散過(guò)程,通過(guò)猜想和假設(shè)的鍛煉和培養(yǎng),激發(fā)和保持了學(xué)生研究物理問(wèn)題的濃厚興趣和欲望,是驅(qū)使學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力,使學(xué)生自覺(jué)地積極地去探求物理知識(shí)。因此,物理猜想和假設(shè)對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性起到重要的作用。

3.啟發(fā)思維

猜想和假設(shè)使學(xué)生獲得了掌握知識(shí)的過(guò)程和方法,提高了學(xué)生的分析能力、觀察能力、操作能力和其它方面的實(shí)驗(yàn)技能,使物理教學(xué)過(guò)程變成了學(xué)生積極參與的智力活動(dòng)過(guò)程,鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的概括能力、組織能力及探究問(wèn)題的靈活性、深刻性、使學(xué)生的思維有由一維變成多維,由單一變成負(fù)責(zé)復(fù)雜。

4.猜想和假設(shè)是解決物理習(xí)題的方法之一

例如,一物體從某一高度自由下落,落在直立于地面的輕質(zhì)彈簧上,如圖所示。在A點(diǎn),物體開(kāi)始與彈簧接觸,到B點(diǎn)時(shí)物體速度為零,然后被彈回,下列說(shuō)法正確的是:

(A)物體從A下落到B的過(guò)程中,動(dòng)能不斷減少;

(B)物體從B上升到A的過(guò)程中,動(dòng)能不斷變大;

(C)物體從A下落到B,以及從B上升到A的過(guò)程中速度都是先增大再減小;

(D)物體在B點(diǎn)時(shí),所受合力為零。

由此題出發(fā),聯(lián)想到水平方向上的彈簧振子,顯然,此即是一個(gè)豎直方向振動(dòng)的彈簧振子。故可猜測(cè)推斷它與前者具有相同的振動(dòng)規(guī)律。應(yīng)選(C)。由此可見(jiàn),物理猜想和假設(shè)對(duì)拓展學(xué)生解題思路,擴(kuò)展定向思維,強(qiáng)化對(duì)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)與理解具有重要意義。

三、培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)能力的途徑和方法

1.營(yíng)造良好的猜想和假設(shè)氛圍

教師要鼓勵(lì)學(xué)生積極思考,不迷信已有結(jié)論,不滿足現(xiàn)成解答,大膽猜想。對(duì)合理的猜想和假設(shè)進(jìn)行鼓勵(lì),對(duì)猜想和假設(shè)中的偏向進(jìn)行引導(dǎo),對(duì)不猜想的進(jìn)行鞭策,使學(xué)生由被動(dòng)的猜想行為轉(zhuǎn)變成自覺(jué)的猜想行為,師生共同構(gòu)建物理猜想共同體。猜想是構(gòu)建物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)時(shí),主體思辨活動(dòng)的關(guān)鍵一步,猜想能促進(jìn)知識(shí)的同化和順應(yīng)的進(jìn)行,加速知識(shí)的發(fā)生和遷移,猜想既有一定的科學(xué)性,又有一定的假定性,這一層面上又反映出猜想思維的敏捷性、靈活性以及批判性。

2.教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的猜想平臺(tái)

現(xiàn)代認(rèn)知理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)是主體主動(dòng)的意義建構(gòu)活動(dòng),是主體在頭腦里建立和發(fā)展物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)的過(guò)程,是物理活動(dòng)及其經(jīng)驗(yàn)內(nèi)化的過(guò)程。因此,猜想是在建構(gòu)活動(dòng)中,主體的物理認(rèn)知結(jié)構(gòu)對(duì)當(dāng)前面臨的新知識(shí)、新問(wèn)題進(jìn)行的預(yù)測(cè)性的重組、整合的過(guò)程,它使外部知識(shí)與內(nèi)部創(chuàng)造的不平衡達(dá)到暫時(shí)的平衡體現(xiàn),形成良好的猜想意識(shí)。人們認(rèn)識(shí)事物是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,開(kāi)始是根據(jù)已有的部分事實(shí)及結(jié)果,運(yùn)用某種判斷推理的思維方法,對(duì)某類(lèi)事實(shí)和規(guī)律提出一種推測(cè)性的看法,這種推測(cè)性的看法就是猜想。近代物理學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)(X射線、放射線、電子的發(fā)現(xiàn)),三項(xiàng)革命性理論(電磁輻射有波粒二象性、相對(duì)論、量子力學(xué))的建立過(guò)程都潛在著猜想和假設(shè)的因素,因此,猜想和假設(shè)與物理學(xué)的發(fā)展、物理教學(xué)有著密切的關(guān)系。正因?yàn)闅v史上有諸多猜想的提出,物理科學(xué)才發(fā)展為今天壯觀的現(xiàn)代物理。因此,應(yīng)教會(huì)學(xué)生怎樣猜想,形成良好的猜想意識(shí)。猜想的實(shí)現(xiàn)途徑,可能是探索試驗(yàn)、類(lèi)比、歸納、構(gòu)造、聯(lián)想、審美以及它們之間的組合等,同時(shí)物理猜想是有一定規(guī)律的,如類(lèi)比的規(guī)律、歸納的規(guī)律等,并且要以物理知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為支柱。

3.在物理教學(xué)中多用探究式教學(xué)

在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)能力,我們應(yīng)該采用探究式教學(xué)方法。結(jié)合物理學(xué)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)和習(xí)題教學(xué),盡可能把有關(guān)教學(xué)內(nèi)容設(shè)置出成各種疑問(wèn),抓住有利時(shí)機(jī),創(chuàng)設(shè)情境,積極對(duì)學(xué)生啟發(fā)誘導(dǎo),培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生主動(dòng)觀察、分析、猜想和假設(shè)及驗(yàn)證的探究精神。例如:在帶電粒子的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)中,教師不是簡(jiǎn)單地給出帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng)作圓周運(yùn)動(dòng)的結(jié)論,而是通過(guò)設(shè)置問(wèn)題,使學(xué)生在探究中自己去得到結(jié)論。設(shè)置的問(wèn)題有:帶電粒子垂直進(jìn)入磁場(chǎng),受到了洛侖茲力,將作直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)?你猜想是什么樣的曲線運(yùn)動(dòng)?有沒(méi)有可能是拋物線?為什么不是拋物線?為什么你認(rèn)為是圓周運(yùn)動(dòng)?通過(guò)這些問(wèn)題的設(shè)置,給學(xué)生創(chuàng)造了猜想情境,并對(duì)猜想的結(jié)論去分析、檢驗(yàn),使學(xué)生的猜想和假設(shè)思維能力得到了有效的培養(yǎng)。

4.在具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)的能力

教師可以采取不同的教學(xué)方法選擇恰當(dāng)?shù)氖吕?教師對(duì)事例所發(fā)生的可能原因做出猜想,或者對(duì)事例的可能結(jié)果進(jìn)行假設(shè),教師為學(xué)生具體地剖析猜想、假設(shè)的思維過(guò)程,讓學(xué)生經(jīng)歷,而且讓學(xué)生陳述猜想、假設(shè)的理由,在學(xué)生提出了某些猜想和假設(shè)之后,讓學(xué)生對(duì)這些猜想和假設(shè)的合理性進(jìn)行評(píng)價(jià),增強(qiáng)學(xué)生利用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)解釋新事實(shí)的意識(shí)和本領(lǐng)。

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