讓課堂教學(xué)的猜想與假設(shè)更加精彩

劉景世

（寶雞文理學(xué)院物理與信息技術(shù)系，陜西 寶雞 721016）

猜想與假設(shè)是科學(xué)探究的第2個(gè)要素，是創(chuàng)造性思維中最活躍的因素，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力最有效的途徑，然而在過(guò)去的教學(xué)中卻常常被忽略.究其原因，主要來(lái)自學(xué)生和教師兩個(gè)方面：一是在高考指揮棒的作用下，學(xué)生對(duì)“一張?jiān)嚲矶ńK身”的結(jié)果看得非常清楚，認(rèn)識(shí)不到學(xué)會(huì)猜想與假設(shè)對(duì)其終身發(fā)展的重要意義與作用，“坐享其成”的思想非常嚴(yán)重；二是教師也是從應(yīng)試教育的模式下培養(yǎng)出來(lái)的，并未用素質(zhì)教育基本理念武裝自己的頭腦，更談不上將素質(zhì)教育理念貫穿于教育教學(xué)全過(guò)程.教師閱讀物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的“教學(xué)建議”部分才發(fā)現(xiàn)，課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)科學(xué)探究其余6個(gè)要素的操作方法和要求作了一些粗淺的描述，而對(duì)猜想與假設(shè)這一要素的操作方法卻只字未提，理論上的空白導(dǎo)致了教學(xué)行為的舉步維艱.用什么方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)？能否理出一條簡(jiǎn)明的思路？這就是本文所要探討的核心問(wèn)題.“教育科學(xué)研究應(yīng)該直接面向當(dāng)代中國(guó)基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展的實(shí)踐，認(rèn)真研究和解決中小學(xué)在辦學(xué)實(shí)踐中所面臨的實(shí)際問(wèn)題.”［1］

1 訓(xùn)練學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思維方法

提高教師啟發(fā)藝術(shù)，有效訓(xùn)練學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，是學(xué)生由“笨”變靈的基本途徑.研究愛(ài)因斯坦的教育觀以及他的成功經(jīng)驗(yàn)，可以使教師從中受到很大的啟發(fā).愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“對(duì)一個(gè)人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)知識(shí)并不像顯現(xiàn)的那么重要，他也無(wú)須為此去學(xué)校而可以從書(shū)本上獲得.在學(xué)校里，教育的價(jià)值并不是學(xué)到很多的知識(shí)，而是受到如何進(jìn)行思考的訓(xùn)練，而這是不可能從書(shū)本上學(xué)到的.”［2］在教學(xué)中只有充分發(fā)揮教師的啟發(fā)引導(dǎo)作用，才能使學(xué)生的思考得到有效的訓(xùn)練，才能喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的樂(lè)趣.“當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí)，教師要引導(dǎo)他們?nèi)ハ?；?dāng)學(xué)生思路狹窄時(shí)，教師要啟發(fā)他們拓寬；當(dāng)學(xué)生迷途時(shí)，教師要把他們引上正路；當(dāng)學(xué)生無(wú)路時(shí)，教師要引導(dǎo)他們鋪路架橋；當(dāng)學(xué)生‘山重水復(fù)疑無(wú)路’時(shí)，教師要引導(dǎo)他們步入‘柳暗花明又一村’的佳境.”［3］啟發(fā)與引導(dǎo)的過(guò)程也是師生進(jìn)行情感交流的過(guò)程，教師滿(mǎn)腔的熱情、高度的責(zé)任心和高超的啟發(fā)藝術(shù)具有強(qiáng)烈的感染力，這是訓(xùn)練學(xué)生思考的前提和基礎(chǔ).要想使學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)思維方法，并能正確、靈活地用其進(jìn)行猜想與假設(shè)，教師還必須引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)認(rèn)真領(lǐng)悟、親身體驗(yàn)、深刻理解、熟練掌握的自主建構(gòu)的過(guò)程，這是訓(xùn)練學(xué)生思考的關(guān)鍵和根本任務(wù).物理學(xué)家探索物理領(lǐng)域的過(guò)程與學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究學(xué)習(xí)的過(guò)程，同屬于人對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)過(guò)程，二者有著本質(zhì)的聯(lián)系，這就為我們從科學(xué)研究的過(guò)程中探討猜想與假設(shè)的科學(xué)思維方法找到了最可靠的依據(jù).科學(xué)探究教學(xué)的過(guò)程應(yīng)該是教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行“再發(fā)現(xiàn)”的過(guò)程.科學(xué)家在研究物理過(guò)程中所創(chuàng)造的思維方法就是教師在科學(xué)探究教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)的方法.回顧物理學(xué)發(fā)展史，用來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)的科學(xué)思維方法主要有以下3種.

1.1 逆向思維方法

逆向思維也叫求異思維，它是對(duì)司空見(jiàn)慣的似乎已成定論的事物或觀點(diǎn)反過(guò)來(lái)思考的一種思維方式.與常規(guī)思維不同，逆向思維是反過(guò)來(lái)思考問(wèn)題，是用絕大多數(shù)人沒(méi)有想到的思維方式去思考問(wèn)題.運(yùn)用逆向思維去思考和處理問(wèn)題，實(shí)際上就是以“出奇”去達(dá)到“制勝”.因此，逆向思維的結(jié)果常常會(huì)令人大吃一驚，喜出望外，別有所得.

伽利略就是用逆向思維方法否定了亞里士多德關(guān)于“重物比輕物落得快”的錯(cuò)誤觀點(diǎn).伽利略的思維過(guò)程是：假定“重物落得快而輕物落得慢”的觀點(diǎn)是正確的.若取兩個(gè)物塊m1和m2，使m1＞m2，把m1和m2用細(xì)繩連接在一起后自由釋放，那么連接體的速度v必然介于m1和m2單獨(dú)下落到同一高度時(shí)的速度v1和v2之間，即v2＜v＜v1；但從亞里士多德的結(jié)論出發(fā)卻得出了相反的結(jié)論v＞v1（因?yàn)閙1＋m2＞m1），這樣就從同一命題下得出不能自圓其說(shuō)的矛盾，因此，伽利略就猜想到亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.這是他建立自由落體定律的起點(diǎn)，也是逆向思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的貢獻(xiàn).

只要某一物理現(xiàn)象或物理過(guò)程的可逆性存在，運(yùn)用逆向思維方法就一定能取得創(chuàng)造性的成果.例如，當(dāng)奧斯特、安培等物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電生磁的現(xiàn)象后，靠自學(xué)成才的法拉第運(yùn)用逆向思維方法，猜想到磁能否生電的科學(xué)研究課題，經(jīng)過(guò)不懈的努力，終于找到了磁生電的條件.逆向思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)探究中都具有十分重要的意義和作用，在創(chuàng)新教育中，這種方法是不可缺少的.

1.2 歸納演繹方法

歸納和演繹是引導(dǎo)學(xué)生猜想與假設(shè)的重要方法之一.歸納是從個(gè)別到一般，演繹是從一般到個(gè)別，兩者進(jìn)程反向，相輔相成，都是從已知向未知做探索的一種思維方法.歸納是演繹的根據(jù)，演繹是歸納的發(fā)展和指導(dǎo)；用歸納法必須以可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)為依據(jù)，用演繹法必須以實(shí)踐檢驗(yàn)的科學(xué)結(jié)論為前提.歸納和演繹正如分析和綜合一樣，也是相互聯(lián)系的.單靠歸納法并不能取得完全可靠的知識(shí)，單是從某一特性在一系列事物中的不斷重復(fù)出現(xiàn)，并不能斷言這一特性對(duì)于一切同類(lèi)事物都是存在的.例如大多數(shù)液體都是熱脹冷縮的，并不能因此斷言任何液體在任何情況下都是如此，如4℃到0℃之間的水恰好就是熱縮冷脹.

法拉第就是利用歸納演繹的方法找到了磁生電的條件.因此，教師在進(jìn)行“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這節(jié)課的教學(xué)時(shí)，就可以用這一方法引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè).在實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程中，教師要深刻揭示3個(gè)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)在聯(lián)系，理清思路，學(xué)生自然會(huì)領(lǐng)悟出歸納與演繹這一創(chuàng)新思維方法的意義及其內(nèi)在聯(lián)系，為今后的科學(xué)探究奠定基礎(chǔ).“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)課中可設(shè)計(jì)3個(gè)演示實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)1：當(dāng)導(dǎo)體回路的一部分作切割磁力線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，回路中有電流產(chǎn)生.實(shí)驗(yàn)2：當(dāng)條形磁鐵在螺線(xiàn)管中插入或拔出的瞬間，回路中有電流產(chǎn)生.歸納實(shí)驗(yàn)1、2可得如下結(jié)論：當(dāng)穿過(guò)閉合回路的磁通量（Φ＝BS）發(fā)生變化時(shí)，回路中才有電流產(chǎn)生.實(shí)驗(yàn)1演示了回路面積S發(fā)生變化的情況；實(shí)驗(yàn)2演示了在回路面積S不變的條件下，讓磁感應(yīng)強(qiáng)度B發(fā)生變化的情況.在物理概念形成的過(guò)程中，教師必須引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，讓學(xué)生領(lǐng)悟其中的創(chuàng)新思維方法，這是提高科學(xué)探究質(zhì)量的關(guān)鍵.在實(shí)驗(yàn)1、2中，“磁通量的變化”是本質(zhì)，“運(yùn)動(dòng)”則是非本質(zhì)的東西.為了突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，才設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)3：有兩個(gè)線(xiàn)圈，原線(xiàn)圈A通電后就是一個(gè)電磁鐵，怎樣才能使副線(xiàn)圈B產(chǎn)生電流？實(shí)驗(yàn)3的特征是只有“磁通量的變化”，沒(méi)有磁鐵和導(dǎo)體的“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”，是對(duì)歸納所得到的結(jié)論的演繹.完成3個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的過(guò)程其實(shí)質(zhì)也是一個(gè)歸納與演繹的過(guò)程.“抽象思維主要包括演繹和歸納兩種方法.小學(xué)就可以引入抽象思維的教育，這樣就可以讓學(xué)生的理論推理能力提前6－7年.”［4］小學(xué)數(shù)學(xué)課中的抽象思維訓(xùn)練就為初、高中的科學(xué)探究順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ).

1.3 形象思維方法

所謂形象思維，就是用形象作為思維的元素和手段來(lái)分析思考問(wèn)題的一種創(chuàng)造性思維方法.“形象思維和抽象思維都以感性認(rèn)識(shí)作為基礎(chǔ).形象思維雖然具有形象性，具有感性直觀的外殼，實(shí)質(zhì)上卻是反映著事物本身的屬于理性認(rèn)識(shí)階段的思維活動(dòng).”［5］物理學(xué)中的理想實(shí)驗(yàn)、理想模型都是形象思維的產(chǎn)物.結(jié)合科學(xué)探究的具體內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生用形象思維方法進(jìn)行猜想與假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力，對(duì)學(xué)生的成才具有十分重要的意義和作用.

形象思維能解決抽象思維難以解決的問(wèn)題.法拉第用歸納與演繹的方法找到磁生電的條件后，很多人對(duì)磁生電的過(guò)程和原理難以理解.法拉第敏于形象思維，提出了場(chǎng)和磁力線(xiàn)的概念，從能量守恒的角度成功地解釋了磁生電的原理：在蹄形磁鐵兩極間存在著磁力線(xiàn)，每一條磁力線(xiàn)就好像是一個(gè)橡皮筋，只有切割磁力線(xiàn)做功，才能實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，磁通量發(fā)生變化的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是克服阻力做功的過(guò)程.可見(jiàn)，形象思維在科學(xué)研究中是非常重要的.在科學(xué)探究教學(xué)中，要借助思維科學(xué)研究的成果，注重人的思維的全面和辯證發(fā)展.錢(qián)學(xué)森主張：“一是改變只注重知識(shí)傳授和知識(shí)積累的傳統(tǒng)教育方式，盡早引入抽象思維的教育.二是學(xué)會(huì)運(yùn)用形象思維去解決抽象思維所不能解決的實(shí)際問(wèn)題.不同的思維方式對(duì)人們的認(rèn)知發(fā)展有不同的價(jià)值和作用，形象思維常常能彌補(bǔ)抽象思維的不足和局限，二者的結(jié)合與互補(bǔ)，才是創(chuàng)新之道.”［4］

通過(guò)對(duì)上述3種創(chuàng)新思維方法的分析和討論，能夠理出一條簡(jiǎn)明的的思路：科學(xué)家有成功的結(jié)果，必然有成功的方法.這些方法就是引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)，從而順利完成科學(xué)探究教學(xué)的方法.科學(xué)探究是人才成長(zhǎng)規(guī)律的體現(xiàn).科學(xué)探究要素是科學(xué)家群體成功經(jīng)驗(yàn)的高度概括與總結(jié).科學(xué)探究的基本特征是以問(wèn)題為載體，整個(gè)探究過(guò)程就是教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)提出問(wèn)題、分析解決問(wèn)題的過(guò)程.因此，教師可把科學(xué)探究課題分解成幾個(gè)子課題，引導(dǎo)學(xué)生多次進(jìn)行猜想與假設(shè)，激活學(xué)生思維，不斷提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，讓學(xué)生體驗(yàn)探究樂(lè)趣，領(lǐng)悟、理解和掌握多種創(chuàng)新思維方法.這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，進(jìn)一步提高科學(xué)探究質(zhì)量是非常重要的.

2 關(guān)愛(ài)學(xué)生成長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式

在長(zhǎng)期應(yīng)試教育的背景下，大多數(shù)教師期望學(xué)生能在各種考試中考出好成績(jī)，因此其行為往往是偏愛(ài)優(yōu)等生，討厭學(xué)困生，在課堂教學(xué)中不能平等對(duì)待每一個(gè)學(xué)生.這種人格上的不平等抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，挫傷了大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，因而不利于在課堂教學(xué)中順利實(shí)施“猜想與假設(shè)”這一科學(xué)探究基本要素.引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想與假設(shè)時(shí)，教師都希望每一個(gè)學(xué)生能認(rèn)真思考、積極參與，最大限度地發(fā)揮自己的聰明才智；沒(méi)有人愿意看到“懶惰”、坐享其成的現(xiàn)象.只要教師尊重學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，遵循人才成長(zhǎng)規(guī)律，關(guān)愛(ài)學(xué)生成長(zhǎng)，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，就可以如愿以?xún)?在每次的猜想與假設(shè)活動(dòng)結(jié)束以后，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，回憶自己猜想與假設(shè)的思路是否清晰，采用的分析方法是否合理，已掌握的材料是否完備，分析的過(guò)程是否嚴(yán)謹(jǐn)，得出的結(jié)論是否科學(xué).經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自我反思，學(xué)生的猜想與假設(shè)能力必會(huì)大大提高.但不同思維方法的特點(diǎn)和使用條件有所不同，教學(xué)中可以根據(jù)具體情況靈活掌握使用.要讓學(xué)生學(xué)會(huì)任意一種科學(xué)思維方法都必須經(jīng)歷這樣4個(gè)階段：教師示范，學(xué)生領(lǐng)悟；大膽猜想，認(rèn)真論證；親身體驗(yàn)，深刻理解；反復(fù)應(yīng)用，熟練掌握.只有這樣，才可能使課堂教學(xué)的“猜想與假設(shè)”更加精彩.

“教育的秘訣就是通過(guò)對(duì)學(xué)生具體的尊重、理解、信任、欣賞、激勵(lì)和寬容等言行和神情，讓學(xué)生切切實(shí)實(shí)地感受到愛(ài).”［6］教師關(guān)愛(ài)學(xué)生成長(zhǎng)，激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展研究性學(xué)習(xí)，逐漸轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，是提高科學(xué)探究教學(xué)質(zhì)量的根本保證.“學(xué)生通過(guò)研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，形成一種積極的、生動(dòng)的自主、合作、探究學(xué)習(xí)方式.”［7］新課程倡導(dǎo)自主、合作、探究學(xué)習(xí).愛(ài)因斯坦之所以能夠成為最偉大的理論物理學(xué)家之一，就是因?yàn)樗?dú)立思考并善于與同伴進(jìn)行合作探究.自主、合作、探究學(xué)習(xí)是時(shí)代精神的反映，是人才成長(zhǎng)的必由之路，是實(shí)施創(chuàng)新教育的必然選擇.教師角色的轉(zhuǎn)變是改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的關(guān)鍵.教師只有更新教育理念，深刻理解自主、合作、探究學(xué)習(xí)的內(nèi)涵、內(nèi)在聯(lián)系以及深遠(yuǎn)意義，才能自覺(jué)地轉(zhuǎn)變自己的角色.新課程理念下的教師不再是“知識(shí)的搬運(yùn)工”，而應(yīng)該是良好氛圍的創(chuàng)造者，自主學(xué)習(xí)的激勵(lì)者，合作學(xué)習(xí)的促進(jìn)者和探究學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者.在改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的過(guò)程中，教師應(yīng)起到“科學(xué)伯樂(lè)作用、啟發(fā)引導(dǎo)作用、組織促進(jìn)作用、權(quán)威榜樣作用和評(píng)價(jià)激勵(lì)作用.”［6］

在中國(guó)，高考的功能并非僅僅為高等教育甄選人才，還發(fā)揮著促進(jìn)教育公平的功能.因此，高考“指揮棒”如何轉(zhuǎn)動(dòng)歷來(lái)是人們關(guān)心的焦點(diǎn)所在.隨著基礎(chǔ)教育新課程改革的深入進(jìn)行，全國(guó)統(tǒng)一高考的模式已經(jīng)呈現(xiàn)出與社會(huì)發(fā)展逐漸脫節(jié)的現(xiàn)象.例如，統(tǒng)一高考限制了教師的多樣化、個(gè)性化的教學(xué)方式和學(xué)生靈活多樣、積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)方式；而各地考試科目、內(nèi)容和難易深淺程度不一的差別，又使高校難以用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判定不同地區(qū)的高考分?jǐn)?shù)所代表的學(xué)生學(xué)習(xí)水平.可喜的是，各級(jí)教育行政部門(mén)和廣大教育工作者逐漸意識(shí)到這一問(wèn)題，并且想方設(shè)法地不斷改革與創(chuàng)新.例如，近年來(lái)，隨著“北約”、“華約”等一些重點(diǎn)大學(xué)開(kāi)始自主招生考試的嘗試，全國(guó)統(tǒng)一高考的格局已經(jīng)發(fā)生了變化.因此，高考指揮棒所產(chǎn)生的負(fù)面影響是暫時(shí)的，隨著教育體制改革的不斷深入，國(guó)家很快會(huì)拿出一個(gè)創(chuàng)新人才選拔方案，徹底改變高考與新課程不相適應(yīng)的現(xiàn)狀.當(dāng)前最關(guān)鍵的問(wèn)題是，教師本人要努力提高自己實(shí)施科學(xué)探究教學(xué)的專(zhuān)業(yè)能力，讓課堂教學(xué)的猜想與假設(shè)更加精彩，為促進(jìn)基礎(chǔ)教育新課程改革順利進(jìn)展，全面提高國(guó)民素質(zhì)作出新的貢獻(xiàn).

1 陳小婭.創(chuàng)新教育科學(xué)研究 服務(wù)基礎(chǔ)教育事業(yè)［J］.教育研究，2009（10）：3.

2 Jossem E L.愛(ài)因斯坦的教育觀［J］.物理與工程，2005（3）：1－11.

3 余文森.論自主、合作、探究學(xué)習(xí)［J］.教育研究，2004（11）：28.

4 龔放.從思維發(fā)展視角求解“錢(qián)學(xué)森之問(wèn)”［J］.教育研究，2009（12）：5－7.

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7 朱慕菊，劉兼，康長(zhǎng)運(yùn)等.走進(jìn)新課程［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2002.30.