物理中的美學元素之猜想與假設

摘要：“猜想與假設”是科學探究過程中重要而又必不可少的步驟，是引向目標的燈塔，是通向真理的橋梁，能為科學探究指明前進方向，減少彎路，提高效率。所以要科學大膽地進行猜想與假設，如假設物理情境、物理條件、物理過程，猜想物理結(jié)論，等等，突破常規(guī)性思維方法，逐步培養(yǎng)科學、綜合分析問題的能力素養(yǎng)。

關鍵詞：猜想；發(fā)散思維；魅力；原則；培養(yǎng)

課題來源：本文為江蘇教育科學“十二五”規(guī)劃立項課題“工科物理的美學元素提煉及滲透教育的探索與實踐”階段成果［課題批準文號：蘇教科規(guī)〔2013〕1號］［課題編號：D/2013/01/038］；河海大學常州校區(qū)2013年度教育教學改革研究課題［課題編號：XZX/13A001-19］。

作者簡介：趙長青（1971—），男，江蘇金湖人，碩士，副教授，從事物理學理論研究。1猜想與假設在物理學中的作用

猜想與假設是科學探究中的重要環(huán)節(jié)，是我們解決物理疑難問題時重要的科學思維方法。“猜想與假設”是對所研究的問題，根據(jù)已知事實和科學知識的一種猜測性陳述，對問題中事物的因果性、規(guī)律性的假定性解釋，是科學思維的一種形式。“猜想與假設”作為重要的思維方法，在物理學中的作用舉足輕重。其作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，它可以培養(yǎng)我們的發(fā)散思維，激發(fā)我們的創(chuàng)新沖動。創(chuàng)造力在關鍵時刻往往不是來自邏輯推理，而是來源于聯(lián)想和靈感，也就是直覺和想象力。這樣的實例不勝枚舉，如伽利略從觀察教堂吊燈的擺動猜想出簡諧振動固有周期的不變性，為后來研究簡諧振動系統(tǒng)的固有頻率指明了方向。其次，猜想與假設的思維習慣能夠讓我們感悟物理世界的美。世界上的萬事萬物都是有規(guī)律、有秩序的，同時又具備簡潔對稱、和諧之美的特征。如氣體動理論的知識告訴我們，物質(zhì)是由大量的原子和分子組成的；原子或分子在做永不停息的無規(guī)則熱運動；分子之間存在著相互作用的引力和斥力。在現(xiàn)實生活中的家庭、學校、社會都是由人這個最小單位組成的，每個人都在不停地忙碌著，人與人之間或親近、或疏遠，存在著相互吸引、相互排斥的關系，進而猜想物體內(nèi)部分子的運動情況及相互作用，可使我們領略微觀世界和宏觀世界的和諧統(tǒng)一。最后，猜想與假設的思維習慣能夠提高我們對信息的甄別和處理能力。猜想與假設不僅能培養(yǎng)我們對信息的收集、處理能力，保持對自然界的好奇心，對大自然的親近、熱愛、和諧相處的情感，還能增強我們對信息的甄別能力。

2運用猜想與假設需遵循的原則

當然，靈活而合理運用猜想與假設的思維方式必須遵循一定的原則，因為猜想終究是猜想，最終需要驗證，需要得到對實際有指導意義的結(jié)論。猜想與假設一般有如下原則：

首先，猜想與假設必須遵循合理性原則。猜想應該有一定的目的，所以絕對不能胡亂猜想，胡猜亂猜不僅沒有發(fā)展成為科學結(jié)論的可能，更主要的是引導你走向錯誤的方向，對探究過程沒有實際指導意義。其次，猜想與假設必須遵循規(guī)律性原則。猜想雖然是針對一些客觀事實和現(xiàn)象而提出來的，但科學探究的目的不是解決個別問題，而應是一類問題，尋找事物之間的普遍聯(lián)系和一般規(guī)律。因此，提出的猜想要具有某種規(guī)律性。最后，要把握好猜想與假設的方向性原則。猜想是在探究之前對研究問題所進行的一種科學預見性活動，指導著探究計劃的制訂和方案的設計。

3如何培養(yǎng)猜想能力

在學習的過程中猜想很重要，所以我們要培養(yǎng)自己的猜想能力，一般從以下幾個方面實施：

第一，必須豐富科學知識，從而奠定猜想基礎。猜想的科學告訴我們，猜想并非憑空捏造，需要科學依據(jù)，即要有各種經(jīng)歷、各種經(jīng)驗，廣泛的生活面、知識面和閱讀面。這些潛在的東西一旦被激發(fā)就會產(chǎn)生思想的火花。

第二，需要逐步培養(yǎng)猜想興趣，做到勇于猜想，善于猜想，不斷猜想。在猜想過程中產(chǎn)生的許多想法是錯誤的，當我們看到自己的結(jié)論錯誤時，往往會失去信心，這時正確對待猜想結(jié)論的錯誤顯得特別重要。我們要明白，即使是牛頓、愛因斯坦這樣偉大的科學家都難免犯錯，甚至會錯許多次。錯誤往往是正確的先導，畏懼錯誤就是毀滅進步。

第三，猜想過程要做到科學猜想。猜想是根據(jù)我們已有的知識和生活經(jīng)驗進行的，而不是憑空瞎猜。我們不必追求嚴密的邏輯性，而是直覺思維，善于發(fā)現(xiàn)問題，勇于提出問題。

參考文獻：

馬文蔚．物理學（第5版）．北京：高等教育出版社，2012．

卡爾·波普爾．猜想與反駁．北京：高等教育出版社，2006．

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