“授人以漁”，使科學(xué)探究始于理性的假設(shè)

張國平

【摘要】 假設(shè)是科學(xué)探究的重要前提，能夠?yàn)樘骄空咧朴喬骄坑?jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案明確方向，為收集、分析、處理和解釋信息提供依據(jù)，并且對科學(xué)觀察和實(shí)驗(yàn)具有指導(dǎo)作用。教師在科學(xué)教學(xué)中要靈活運(yùn)用各種方法有意識地、有目的地去引導(dǎo)學(xué)生做出假設(shè)，為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展與培養(yǎng)探究創(chuàng)新能力奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。筆者認(rèn)為，有效探究教學(xué)中假設(shè)的作出必須有明確規(guī)范的步驟，必須拓展作出假設(shè)的渠道，還必須及時糾正不合理的假設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)生本化教學(xué)。

【關(guān)鍵詞】 初中科學(xué) 探究 假設(shè) 生本化

【中圖分類號】 G622.4 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2016）11-001-02

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恩格斯曾說：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假設(shè)?！痹诳茖W(xué)探究中，我們把在研究初期提出的未確認(rèn)的答案的過程稱為假設(shè)。假設(shè)貫穿于整個科學(xué)發(fā)展史中，幾乎所有的科學(xué)規(guī)律，在其探索的初期，都走過假設(shè)這一步。假設(shè)能夠?yàn)樘骄空咧贫ㄌ骄坑?jì)劃服務(wù)，為實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)指明方向，為收集、分析、處理與解釋信息提供一定的依據(jù)，是觀察與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是最終獲得真理的重要前提。學(xué)生綜合過去的經(jīng)驗(yàn)及學(xué)到的知識進(jìn)行推理，提出與觀察結(jié)果相一致的解釋，就形成了科學(xué)探究的假設(shè)。

然而在目前的初中科學(xué)教學(xué)中，一個比較普遍的現(xiàn)象是教師感覺讓學(xué)生做出假設(shè)會很難，最終會浪費(fèi)很多教學(xué)時間，所以假設(shè)往往由教師給出，或者由優(yōu)秀的學(xué)生提出、基礎(chǔ)差的同學(xué)跟隨一下。筆者以為，這是一種因噎廢食的做法，學(xué)生不會作出合理的假設(shè)，我們理應(yīng)幫助他們學(xué)會作出符合邏輯的假設(shè)。在科學(xué)教學(xué)中就是把科學(xué)知識直接教給學(xué)生，那是“授人以魚”的做法，是應(yīng)試觀念根深蒂固的緣故。只有做到“授之以漁”，才能保證學(xué)生保有好奇之心，不斷挖掘到新知識。在“科學(xué)假設(shè)”這塊學(xué)習(xí)天地中，我們向往學(xué)生能自己獲取個性化的探究方法，實(shí)現(xiàn)主動選擇“漁具”去“捕魚”，這不僅能激發(fā)學(xué)生的好奇之心、探究欲望，更體現(xiàn)對學(xué)生的人格尊重，是“生本教育”這一現(xiàn)代教學(xué)理念的貫徹與落實(shí)，我們把它稱之為“授人以漁”。由此，筆者總結(jié)如下：

一、明確科學(xué)假設(shè)的步驟

做出假設(shè)的過程必須是一個有嚴(yán)密的邏輯推理過程，所以教師有必要對學(xué)生進(jìn)行引領(lǐng)。

第一步，信息收集。根據(jù)所要探究的問題獲取一定的信息，這種信息可以是學(xué)生已經(jīng)具有的科學(xué)基礎(chǔ)知識，借由教師的提醒、學(xué)生在頭腦中的檢索呈現(xiàn)出來；也可以是由教師在課堂上提供必要信息；或者布置學(xué)生在課前網(wǎng)上查找或?qū)嵉赜^察獲得的信息。資料的形式也可以多樣化，比如語言描述型、文字型、圖片、視頻、實(shí)物等。不同來源、形式多樣的信息能使假設(shè)更為理性。

第二步：推測分析。根據(jù)已經(jīng)掌握的信息，對出現(xiàn)的問題與現(xiàn)象進(jìn)行質(zhì)疑、推測與解釋，爭取得出現(xiàn)象與現(xiàn)象之間、實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量之間的關(guān)系。

第三步：歸納總結(jié)。有了第二步的推測分析，還需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與論證，通過一定的推理與判斷，舍棄明顯不合理的分析，留下可信度高的結(jié)論，然后用完整、精確的語言表達(dá)出來。

很明顯，上述三步中前一步驟是后一步驟的基礎(chǔ)，后一步驟又是前一步驟的深化。通過不斷重復(fù)這一過程，學(xué)生就會慢慢學(xué)生對科學(xué)進(jìn)行假設(shè)，逐步形成規(guī)范的假設(shè)過程，從而為科學(xué)探究打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

二、拓展作出假設(shè)的渠道

解決一個問題，思路狹隘的人往往會感到山窮水盡，而對于具有豐富想象力與善于發(fā)散思維的人，卻能“條條道路通羅馬”。由此，初中科學(xué)探究要做出理性的假設(shè)，需要拓寬作出假設(shè)的渠道。

1.通過直覺思維作出假設(shè)

直覺思維是指人腦借助于邏輯推理，綜合運(yùn)用已有知識、表象和經(jīng)驗(yàn)知覺，以高度簡化、濃縮的方式洞察科學(xué)事物的本質(zhì)，并迅速做出猜測、設(shè)想和突然頓悟的思維。高水平的直覺思維是全面洞察世界、大量儲備知識、歷盡波折后的一種頓悟。科學(xué)史上許多重大的突破，都與直覺思維有密切的關(guān)系，比如瓦特受水壺?zé)畣l(fā)而發(fā)明了蒸汽機(jī)，就是受直覺思維的影響。直覺思維也是中小學(xué)生思維的重要形式，這是由學(xué)生的思維發(fā)展水平?jīng)Q定的。

2.通過觀察實(shí)驗(yàn)作出假設(shè)

觀察和實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的基礎(chǔ)?？茖W(xué)理論的發(fā)現(xiàn)和建立離不開觀察和實(shí)驗(yàn)，觀察和實(shí)驗(yàn)也是學(xué)生學(xué)習(xí)、獲取知識最有效的途徑之一。學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題后，通過特定的觀察順序觀察研究對象，搜索各個方面的信息。比如，生物學(xué)中的生物的分類置、生物的形態(tài)特征、生物生存的環(huán)境因素、生物與人類的關(guān)系等。然后通過對比、分析，再對問題進(jìn)行嘗試性回答。在學(xué)習(xí)有關(guān)鯽魚知識一節(jié)中，學(xué)生對鯽魚的感性認(rèn)識比較豐富，都見過、吃過，但平時不注意觀察，對魚有很多錯誤的認(rèn)識。于是筆者先讓學(xué)生看魚在水中游的視頻，在恰當(dāng)時機(jī)提出相關(guān)問題：鯽魚的體色、體形怎樣？有什么作用？它的嘴一張一合在干什么？在喝水嗎？這樣下去會不會把它撐死？這些問題能促使學(xué)生去想、去發(fā)現(xiàn)并急于解決，從而引導(dǎo)學(xué)生作出假設(shè)。

3.利用類比推理作出假設(shè)

類比是根據(jù)兩個（或兩類）對象之間在某些屬性上的相同或類似，類推出它們的其他屬性也可能相同或相似的一種邏輯方法。類比法是提出科學(xué)假設(shè)的重要途徑，許多科學(xué)概念、規(guī)律、理論的提出都借助于類比，科學(xué)上的很多重大發(fā)現(xiàn)、發(fā)明，往往源于類比假設(shè)，如DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，首先就是借助于類比法作出的假設(shè)。在生物教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生通過類比，將不同知識聯(lián)系起來，從而加深對科學(xué)知識的理解，提高作出假設(shè)的能力。例如在探究學(xué)習(xí)植物的蒸騰作用時，可以先簡單地把蒸騰作用類比為水的蒸發(fā)現(xiàn)象，假設(shè)形成后，通過實(shí)驗(yàn)探究得出植物中的水分以水蒸氣的形式通過葉的氣孔散失到空氣中，這就是植物的蒸騰作用。

4.構(gòu)建知識模型作出假設(shè)

對實(shí)際問題進(jìn)行研究往往很復(fù)雜，牽涉眾多的因素，為了便于分析和研究，科學(xué)上常采用一種“簡化”的方法，即對實(shí)際問題進(jìn)行科學(xué)的抽象化處理，抓住其主要因素，忽略其次要因素，得出一種能反映問題本質(zhì)特性的理想物質(zhì)或假設(shè)結(jié)構(gòu)，這種理想物質(zhì)或假設(shè)結(jié)構(gòu)就稱之為“模型”。

例如在探究生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性活動中，我們可以制作小生態(tài)瓶這一模型來模擬自然界中的生態(tài)系統(tǒng)，然后根據(jù)模型啟發(fā)學(xué)生作出假設(shè)，如當(dāng)我們改變小生態(tài)瓶中的水的多少、魚蝦數(shù)量的多少、水草的有無或多少、光的有無時、對小生態(tài)瓶中其他生物生存或數(shù)量有什么影響，這樣我們就達(dá)到建立假設(shè)進(jìn)行探究的目的。一個好的模型，可以簡化從已知事實(shí)預(yù)見新事實(shí)的過程，也就便于直觀、形象地作出假設(shè)。

三、修正明顯不合理的假設(shè)

波普爾提出：對于同一個問題，不同的學(xué)生會有不同的“問題空間”；而對于不同的問題，同一個學(xué)生的“問題空間”也會有所不同。每位學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和生活經(jīng)驗(yàn)都不盡相同，大腦中自然也就形成了不同的前概念，學(xué)生的前概念有的是正確的，也有的是錯誤的，再加上每個人思考問題時都具有以自我為中心的傾向，這就使得前概念通常具有排他性和不易改變的頑固性。學(xué)生提出的錯誤的或不合理的假設(shè)正是學(xué)生錯誤的前概念的反映。師者，所以傳道授業(yè)解惑也。對于學(xué)生的錯誤假設(shè)，教師不能回避，也不能直接用自己的正確觀點(diǎn)去覆蓋。不知其惑，不思其惑，又怎能解其惑？所以，學(xué)生的錯誤假設(shè)同樣是寶貴的教學(xué)資源，應(yīng)當(dāng)充分利用。教師應(yīng)采取有效對策，對癥下藥，尤其要采用反面列舉和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法，與學(xué)生一起動搖并推翻錯誤假設(shè)，使學(xué)生的頭腦里建構(gòu)起正確的認(rèn)識，從而更好地進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)與探究。

例如，修正“物體受到的重力與物體的體積有關(guān)”的假設(shè)時，教師可以問學(xué)生：體積相同的物體重力一定相同嗎？體積不同的物體重力一定不同嗎？這兩個問題會引發(fā)學(xué)生的思考：體積相同的木塊和鐵塊重力肯定不同，體積不同的木塊和鐵塊重力可能相同。然后分別用彈簧秤測量體積相同但質(zhì)量不同的木塊和鐵塊的重力，體積不同但質(zhì)量相同的木塊和鐵塊的重力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者重力不同，后者重力相同。

由上可見，遵循思維運(yùn)動的規(guī)律才能實(shí)現(xiàn)思維的有序而行，拓展假設(shè)中思維的渠道才能實(shí)現(xiàn)思維的靈動易行，而及時矯正不合理的假設(shè)則可以使思維理性可行。在教學(xué)相長的過程中，允許學(xué)生對假設(shè)異想天開，但更應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生趨向理性的猜想；學(xué)生假設(shè)的結(jié)果允許有錯誤，但從錯誤走向理性的過程，則更值得回味。“授之以魚”，學(xué)生僅能拿到打開科學(xué)探究大門的鑰匙；“授人以漁”，學(xué)生則可以自制科學(xué)探究大門的鑰匙，并能理性地加以探究。

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