高中物理課堂科學(xué)假說(shuō)的教學(xué)思考

明建麗

【摘 要】科學(xué)假說(shuō)在物理發(fā)展過(guò)程中有著不可替代的作用。本文研究了科學(xué)假說(shuō)的概念和內(nèi)涵，指出將科學(xué)假說(shuō)引入中學(xué)物理教學(xué)有著重要意義，并進(jìn)一步探討了高中物理課堂科學(xué)假說(shuō)的教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】高中物理；科學(xué)假說(shuō)；教學(xué)策略

作為一種重要的科研方法，科學(xué)假說(shuō)在物理學(xué)科發(fā)展過(guò)程中起到著不可替代的作用，在眾多理論突破的過(guò)程中都有該方法的身影?；厮菸锢韺W(xué)科的發(fā)展歷程，從以太假說(shuō)到相對(duì)論的建立，從光量子假說(shuō)到量子力學(xué)的發(fā)展，科學(xué)假說(shuō)在各項(xiàng)理論的發(fā)展過(guò)程中取得了累累碩果。

一、“科學(xué)假說(shuō)”的概念和內(nèi)涵

“科學(xué)假說(shuō)”指的是科學(xué)探索過(guò)程中對(duì)研究對(duì)象的假定說(shuō)明，是對(duì)事物因果關(guān)系的假定性解釋?zhuān)菑目茖W(xué)原理出發(fā)對(duì)科學(xué)問(wèn)題做出的一種嘗試性的方案。簡(jiǎn)單地講，“科學(xué)假說(shuō)”就是科學(xué)的猜想和假設(shè)。

科學(xué)假說(shuō)不同于一般意義上的胡思亂想，它應(yīng)該有以下幾個(gè)特征：（1）科學(xué)性，我們這里的“假說(shuō)”前面有一個(gè)定語(yǔ)“科學(xué)”，這就說(shuō)明假說(shuō)不是毫無(wú)依據(jù)的空想，它立足于人已有的科學(xué)認(rèn)識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并以確定而可靠的事實(shí)材料為依據(jù)，按照嚴(yán)謹(jǐn)而科學(xué)的方法推理出來(lái)；（2） 推測(cè)性，科學(xué)假說(shuō)是由不完全且不充分的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上推導(dǎo)而來(lái)，是那些尚未經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的結(jié)論，是一些留有疑問(wèn)的思想形態(tài)，因此科學(xué)假說(shuō)不可避免地帶有一定的想象成分和推測(cè)成分；（3） 預(yù)見(jiàn)性，科學(xué)假說(shuō)是對(duì)事物本質(zhì)、內(nèi)在規(guī)律、及其規(guī)律性的推斷和猜測(cè)，且具有較強(qiáng)的預(yù)見(jiàn)性，當(dāng)然這種預(yù)見(jiàn)性還不夠完善；（4）多樣性，在科學(xué)研究的過(guò)程中，物理學(xué)家對(duì)同一現(xiàn)象可能會(huì)做出兩種或兩種以上的科學(xué)假說(shuō)，并據(jù)此展開(kāi)比較，而且一個(gè)已經(jīng)成形的科學(xué)假說(shuō)應(yīng)該包括兩個(gè)部分：即假說(shuō)的核心內(nèi)容和它的有關(guān)推論；（5）可驗(yàn)證性，如果相關(guān)內(nèi)容無(wú)法進(jìn)行檢驗(yàn)，我們就不能將其稱(chēng)為科學(xué)假說(shuō)，在檢驗(yàn)過(guò)程中，如果那些檢驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測(cè)相符的，科學(xué)假說(shuō)即進(jìn)化為科學(xué)理論，如果檢驗(yàn)結(jié)果與預(yù)測(cè)存在偏差，則對(duì)應(yīng)的假說(shuō)還需要進(jìn)行修正和完善。如果一套科學(xué)假說(shuō)的核心內(nèi)容在無(wú)數(shù)次檢驗(yàn)的過(guò)程中，都只得到支持它的結(jié)論，而不存在任何抵觸情形，且那些不存在偏見(jiàn)的人都能接受對(duì)應(yīng)的說(shuō)法，我們則認(rèn)為無(wú)需再尋找其他證據(jù)，那么這個(gè)科學(xué)假說(shuō)也就成為科學(xué)事實(shí)，比如分子電流假說(shuō)?？傊?，科學(xué)假說(shuō)是科學(xué)探索過(guò)程中的推測(cè)和假想，這是一種最基本的科學(xué)探究方法。

一般情況下，科學(xué)假說(shuō)的提出有三種類(lèi)別：（1）原有的理論無(wú)法預(yù)測(cè)也不能解釋有關(guān)現(xiàn)象的發(fā)生，比如湯姆孫的原子模型無(wú)法解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)中的大角度散射現(xiàn)象；（2）偶然觀察到的物理現(xiàn)象，比如貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象；（3）物理研究者在實(shí)驗(yàn)中觀察到與原有理論完全不同的物理現(xiàn)象，比如邁克耳孫實(shí)驗(yàn)的負(fù)結(jié)果，它的發(fā)現(xiàn)呼喚新假說(shuō)的產(chǎn)生。

作為對(duì)科學(xué)問(wèn)題一種嘗試性的解釋和回答，科學(xué)假說(shuō)一般要滿足以下三個(gè)條件：（1）能合理解釋原有理論可以解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與事實(shí)；（2）能解釋原有理論無(wú)法解釋的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與事實(shí)；（3）能結(jié)合已有現(xiàn)象預(yù)測(cè)未曾發(fā)現(xiàn)的事實(shí)，并為進(jìn)一步的檢驗(yàn)工作提供了初步構(gòu)想。

二、結(jié)合物理學(xué)史來(lái)進(jìn)行科學(xué)假說(shuō)教學(xué)

科學(xué)假說(shuō)是科研探索的重要方法，同時(shí)也是科學(xué)思想的重要體現(xiàn)。我們?cè)谖锢斫虒W(xué)中要充分向?qū)W生滲透這種思想與方法，由此引導(dǎo)學(xué)生以更加科學(xué)化的形式組織科學(xué)探究，并在探究活動(dòng)中形成認(rèn)識(shí)、發(fā)展能力。

教學(xué)過(guò)程中我們要向?qū)W生展示知識(shí)形成的來(lái)龍去脈，最基本的方法就是結(jié)合物理學(xué)史引導(dǎo)學(xué)生探索物理知識(shí)的發(fā)展歷程。比如伽利略有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，在伽利略之前，亞里士多德關(guān)于落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的觀點(diǎn)一直被人們奉為真理，即“質(zhì)量大的物體下落快，質(zhì)量輕的物體下落慢”，畢竟這與人們的常識(shí)也是相符的。伽利略先從邏輯的角度確定亞里士多德理論的錯(cuò)誤，然后提出自己的科學(xué)假說(shuō)，即質(zhì)量不同的物體所進(jìn)行的落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是同樣快慢，它們的運(yùn)動(dòng)屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。在伽利略的時(shí)代，由于各方面技術(shù)都不成熟，伽利略的檢驗(yàn)過(guò)程無(wú)法全面展開(kāi)，他只能以斜面的方法來(lái)沖淡重力的影響，并在實(shí)驗(yàn)中證明小球順著斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，然后他進(jìn)行了大膽的外推——如果角度不斷增大，物體依然是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)角度增大到90°時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)就是落體運(yùn)動(dòng)，這也屬于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撏茖?dǎo)和巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得到了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，這是一個(gè)非常典型的科學(xué)假說(shuō)，在當(dāng)前的教學(xué)中，教師可以通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等裝置將假說(shuō)檢驗(yàn)的過(guò)程呈現(xiàn)給學(xué)生，由此讓學(xué)生真正感受到伽利略科學(xué)假說(shuō)的正確與偉大。

總之，在高中物理教學(xué)中，教師組織學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)假說(shuō)，指導(dǎo)學(xué)生在探究活動(dòng)中進(jìn)行科學(xué)假說(shuō)，這一切都是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思想和科學(xué)方法教育的重要組成，也是整個(gè)物理教學(xué)不可或缺的一環(huán)。因此，物理教師要在教學(xué)中不斷琢磨、深度探索、勇于創(chuàng)新，讓學(xué)生在嘗試科學(xué)假說(shuō)的過(guò)程中發(fā)展思維、提升自我。

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（江蘇省江安高級(jí)中學(xué)，江蘇 南通 226534）endprint