在“猜測”中探尋科學的真味

張權(quán)

長期以來，在我們的科學課堂中，“猜測”作為小學科學探究的一種方式，一種手段，屢見不鮮。然而在我們的課堂教學中，很多時候“猜測”變了味兒，多了些語文的味道，即“憑想象估計”，而少了些科學的真味。個人以為，科學的“猜測”是以自己已有的知識為基礎，通過對現(xiàn)象、問題的分析和歸納做出的推測。

猜測必須從觀察和實驗得來；猜測是在整理事實的基礎上得出的規(guī)律和總結(jié)；失敗的猜測是繼續(xù)研究的動力，更是重要發(fā)現(xiàn)。

牛頓說：“沒有大膽的猜測，就不可能有偉大的發(fā)現(xiàn)?！钡拇_，在科學研究中，“猜測”是一種很重要的科學研究手段。本文結(jié)合自己在教學《擺的研究》一課中對科學“猜測”的探尋，拋磚引玉，談談自己對科學“猜測”的思考，從“猜測”中探尋科學的真味。

一、“一切推理都必須從觀察和實驗得來”——伽利略

片段一：分組測擺，學會“猜測”。

師：同學們，咱們每一組前面都擺了一個擺（各組的擺繩長度有很大的區(qū)別，擺錘也不一樣），有些同學都忍不住想開始研究了。要不，咱們先動手感受一下，自己小組的擺15秒鐘內(nèi)擺動幾次？

（學生分組實驗）

師：（實驗完畢）請各組記錄員把實驗數(shù)據(jù)記錄到表格中。

師：同學們請看表格。15秒鐘內(nèi)我們的擺的次數(shù)為什么有很大的不同？可能是什么原因?qū)е聰[擺動有快慢？大家可以相互看看其他小組的擺，有依據(jù)地推測一下。可能是什么原因？

生1：我推測是擺錘重量影響了擺的快慢，第二小組的擺錘比我們重，表格中顯示擺動比我們快。

師：那你認為，擺錘輕重與擺動快慢是怎樣的關(guān)系？

生1：擺錘越重，擺動越快；擺錘越輕，擺動越慢。

生2：老師，我不同意。我們第四組的擺錘比第三組輕，表中數(shù)據(jù)顯示我們組比它們組擺動得快。

師：那你們認為……

生2：擺錘越輕，擺動越快；擺錘越重，擺動越慢。但我們組認為又好像不是……

師：你們怎么想的？

生3：老師，我來說。我們第四組擺錘雖然比第三組輕，但擺繩卻比他們組短，會不會還有擺繩長度的影響？

師：你們組真會觀察思考。那如果是擺繩長度在影響擺的快慢，那你們的推測是……

生3：擺繩越短，擺動越快；擺繩越長，擺動越慢。

據(jù)科學記載，伽利略在教堂做禮拜的時候，發(fā)現(xiàn)教堂頂上的吊燈由于風的吹動左右擺動，并且相同時間內(nèi)擺動的次數(shù)一樣。由此引發(fā)了他的猜測：要是風大一些，擺動的幅度就會增大，那相同時間內(nèi)擺動得快慢是否還會相同？正是有了伽利略的猜測和后續(xù)研究，才有了擺的等時性這一科學成果。正如他所說：“一切推理都必須從觀察和實驗得來?！辟だ缘摹安聹y”建立在用脈搏測量吊燈擺動次數(shù)相同的基礎上，然后根據(jù)這一現(xiàn)象做出的推測。

同樣，在本環(huán)節(jié)設計中，通過老師對各組擺的刻意設計（擺錘重量、擺繩長短的變化），使得各組實驗數(shù)據(jù)各不相同，這就是猜測的基礎和依據(jù)。然后利用觀察實驗材料與數(shù)據(jù)間的出入的方法，讓學生通過觀察自己組與其他組之間材料和數(shù)據(jù)的不同，使學生有依據(jù)地猜測，比如，生1：“我推測是擺錘重量影響了擺的快慢，第二小組的擺錘比我們重，表格中顯示擺動比我們快。”學生的猜測始終建立在觀察分析的基礎上，從而避免天馬行空地亂猜亂想，使得“猜測”還原了科學家（伽利略）的研究過程，在潛移默化中滲透科學素養(yǎng)，教學也更富有科學性。

二、“科學就是整理事實，以便從中得出普遍的規(guī)律或結(jié)論”—達爾文

片段二：聯(lián)系擺錘，提升“猜測”

（研究擺錘重量與擺的快慢關(guān)系的教學環(huán)節(jié)后，證明擺錘重量與擺的快慢無關(guān)的基礎上，教學以下內(nèi)容。）

師：同學們，既然擺的快慢與擺錘沒關(guān)系，那么我們剛才課一開始各組測的數(shù)據(jù)，擺錘重量有沒有影響它們？

生：沒有。

師：那可能與什么有關(guān)呢？

生：擺繩。

師：請各小組操作員把擺繩拆下來（簡單演示一下如何拆），掛到表格中相應的小組。

師：同學們，咱們再來分析一下剛才各組的實驗數(shù)據(jù)，在排除擺錘重量不影響擺動快慢的條件下，你有了什么新的發(fā)現(xiàn)？

生：我發(fā)現(xiàn)擺繩越長，擺動越慢。第一組擺繩最長，它擺動的次數(shù)只有11次，擺動最慢。

生：我也發(fā)現(xiàn)了，擺繩越長，擺動越慢。相反，擺繩越短，擺動越快。第四組和第五組擺繩最短，它們擺動最快。

生：老師，這個表格就像是一個倒過來的柱狀圖，只不過線越長越慢，線越短越快。

師：確實，擺繩長短正是影響擺動快慢的因素。

如果說第一個片段中我們的研究僅僅停留在有依據(jù)的猜測這一層面，那在這一個片段的教學中，著重關(guān)注的是學生的分析推測能力，關(guān)注的是更深一步的猜測。

教學中，在排除了擺錘重量影響擺的快慢的前提下，學生通過觀察數(shù)據(jù)和擺繩長度的對比表格，擺繩長度與擺快慢之間的關(guān)系一目了然，為進一步的猜測提供了最有力的分析和證據(jù)。

這兒必須要提到的是，本環(huán)節(jié)的猜測建立在什么基礎上？

在課堂教學中，我們常常會分析所做實驗的數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，然后進一步地猜測，卻很少把兩個甚至幾個相關(guān)實驗聯(lián)系起來推測分析，“聯(lián)系起來分析實驗”實際上是一種很重要的科學手段。在這一教學設計中，要求學生聯(lián)系擺錘重量與擺快慢的關(guān)系后，再來思考分析表格中的數(shù)據(jù)，可以說學生的下一步猜測是在數(shù)據(jù)分析、歸納、總結(jié)的基礎上做出的推測，這樣的“猜測”更有科學性。

這種手段用達爾文的話來說——“科學就是整理事實，以便從中得出普遍的規(guī)律或結(jié)論”。這是更深層面上的猜測！也就是在整理事實（即分析）的基礎上得出的規(guī)律和總結(jié)（即歸納推測）。

三、“我的那些最重要的發(fā)現(xiàn)是受到失敗的啟示而做出的”——戴維

片段三：“猜測”失敗，同樣重要

（在認識到擺繩長度與擺的快慢之間的關(guān)系的基礎上）

師：同學們，老師這兒有兩根擺繩，長度一樣。擺動起來……

生：擺動的速度一樣。師：因為……

生：擺繩長度不同，擺的快慢不同。擺繩長度一樣，擺的快慢相同。

師：（出示兩個長短不一樣的擺錘）要是掛上兩個重量不一樣的擺錘，擺動起來……

生：擺動起來快慢一樣。

師：因為……

生：因為擺的快慢與擺的重量無關(guān)，所以擺動起來快慢一樣。

師：真的如大家所推測的嗎？大家請看?。ń處煂嶒灒┠阌惺裁窗l(fā)現(xiàn)？

（引發(fā)“擺長”的思考）

本環(huán)節(jié)通過逐步出示實驗材料，讓學生用本節(jié)課已經(jīng)建構(gòu)的知識，將“猜測”的研究方法應用到課堂中。通過對比實驗，使學生觀察發(fā)現(xiàn)自己的“猜測”與實際不符，從而產(chǎn)生新的疑問：不僅僅擺繩長度會影響擺的快慢，還有其他因素。同時也使得學生認識到“猜測”僅僅只是理論分析，還需要用實驗來驗證。但“猜測”依然十分重要，正是猜測與實際的不符，才使得伽俐略有了研究下去的動力，才使得孩子們對下節(jié)課的研究有了更迫切的期待。

英國科學家戴維說：“我的那些最重要的發(fā)現(xiàn)是受到失敗的啟示而做出的?！蓖瑯樱〉牟聹y也是重要發(fā)現(xiàn)！

[作者單位：紹興市柯橋區(qū)湖塘中心小學 浙江]