在探究猜想中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

孟小祥

【摘 要】在物理探究教學(xué)中我們一定要鼓勵學(xué)生結(jié)合生活實例作出合理的猜想；讓學(xué)生走科學(xué)家所走過的軌跡，親自體驗定性結(jié)論猜想的過程；通過對實驗誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學(xué)生在實驗探究的不同部分感受物理的魅力，使學(xué)生真正發(fā)展成為探究學(xué)習(xí)的主人。

【關(guān)鍵詞】猜想；實例證據(jù)；科學(xué)思維

偉大的物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)說過：“如果沒有大膽的猜想，就不可能有重大的發(fā)現(xiàn)?！蔽锢韺W(xué)史上有很多偉大的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明都來自于大膽的科學(xué)猜想。如丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)體周圍存在磁場后，科學(xué)家們就進一步猜想既然電能產(chǎn)生磁那么磁能產(chǎn)生電嗎？為此許多科學(xué)家進行研究最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而發(fā)明了發(fā)電機，為現(xiàn)實生活中電能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。因此可以說在初中的物理教學(xué)中，學(xué)生能否提出合理的猜想是學(xué)生物理智慧活躍成分的一種體現(xiàn)，也是最能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一步。

學(xué)生能否掌握提出合理猜想的方法，是否能夠進行有效猜想的良好思維，在很大程度上決定著我們物理探究教學(xué)的效果好壞和質(zhì)量的高低。因此在探究教學(xué)中對學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，是我們初中物理探究教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)。如何培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，下面談一些個人的粗淺看法：

一、結(jié)合實例證據(jù)提出科學(xué)探究的合理猜想

我們知道物理探究實驗中影響因素的猜想是對物理知識理解程度的體現(xiàn)，也是對創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的關(guān)鍵，因此在探究物理量的影響因素猜想教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活中的實例進行合理的科學(xué)猜想。

比如在學(xué)生進行探究電熱器放出的熱量與哪些因素有關(guān)的猜想中，有些教師一開始時依照課本的對話設(shè)計了這樣三個小問題：電爐只有在通電時才會發(fā)熱，不通電時則不會發(fā)熱；電爐通過銅導(dǎo)線接入電路中，通電時電阻絲發(fā)熱而銅導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱；電爐通電時間越長產(chǎn)生的熱量越多。學(xué)生根據(jù)教師提供的例子很快提出了教師所需的猜想答案：電熱器產(chǎn)生的熱量與電流、導(dǎo)體的電阻以及通電時間有關(guān)。仔細思考這種教學(xué)方式，我們會發(fā)現(xiàn)這樣的猜想只是學(xué)生根據(jù)教師舉出的實例總結(jié)出來的，而非學(xué)生自己根據(jù)生活經(jīng)驗提出的猜想，因此這種猜想是一種無效的猜想，對學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)毫無價值，可以說這樣的猜想教學(xué)是一種偽猜想教學(xué)。反思教師為什么不敢放開讓學(xué)生大膽猜想，究其原因可能是怕學(xué)生的猜想多樣，難以控制課堂的教學(xué)進度，甚至怕學(xué)生提出一些自己也難以解釋的猜想比如產(chǎn)生的熱量與電壓有關(guān)。

對學(xué)生來講猜想的多樣化是必然的，但是如何將多樣化的猜想準(zhǔn)確性提高才是教師需要考慮的。實際上我們教師只需要提出一個問題：你能根據(jù)生活中的一些實例猜想一下電熱器放出的熱量與哪些因素有關(guān)，并分享你提出猜想的依據(jù)。因此教師必須要鼓勵學(xué)生積極猜想，認識到猜想的多樣性并采取正確的方法去應(yīng)對它，最終才能合理地引導(dǎo)學(xué)生完成實驗并得到驗證或結(jié)論，真正使物理實驗的猜想擺脫“形式化”的教學(xué)方式，從而逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、運用科學(xué)思維提出定性結(jié)論的合理猜想

初中物理探究性實驗的結(jié)論可分為定性結(jié)論和定量結(jié)論兩類，對于定性結(jié)論的分析一般只要通過分析實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象或?qū)嶒灥玫降臄?shù)據(jù)分析都能得到，但對于定量關(guān)系的結(jié)論則有一定的難度。

比如對于電熱器放出的熱量與電流、電阻和通電時間之間定量關(guān)系的教學(xué)，有教師這樣講：科學(xué)家們通過大量的實驗不僅知道電熱器中通過的電流越大、導(dǎo)體的電阻越大、通電時間越長電熱器產(chǎn)生熱量越多，還得出它們之間的具體關(guān)系Q=I■Rt，即焦耳定律。這樣的探究結(jié)論教學(xué)無可厚非，但很顯然學(xué)生對于結(jié)論只能處于被動接受的狀態(tài)，缺少一個參與發(fā)現(xiàn)的過程，學(xué)生不明白為什么這些物理量之間存在這樣的定性關(guān)系，所以這種教學(xué)只能說是一種填鴨式教學(xué)。這種處理的結(jié)果會讓學(xué)生對如何去處理和發(fā)現(xiàn)物理量之間的定性關(guān)系缺乏探究的興趣和學(xué)習(xí)激情。實際上我們教學(xué)時可以先讓學(xué)生先去模擬科學(xué)家根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)猜測熱量與電流、電阻和通電時間之間它們之間的定性關(guān)系，當(dāng)然學(xué)生的猜測可能有所偏差，再讓不同學(xué)生提出猜想的依據(jù)，最后通過已經(jīng)學(xué)習(xí)的單位之間的關(guān)系去判別公式猜想的正確性。

讓學(xué)生通過這一系列的活動重復(fù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)公式的過程，讓學(xué)生了解到科學(xué)家是如何去發(fā)現(xiàn)物理量之間的定性關(guān)系，讓學(xué)生參與到規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，這樣的實驗結(jié)論的猜想教學(xué)不僅僅能調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，更能讓學(xué)生參與到科學(xué)結(jié)論形成思維過程，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)思維素養(yǎng)。

三、利用物理知識提出誤差產(chǎn)生的合理猜想

初中物理的探究實驗離不開對一些物理量的測定，但是在測量過程中由于測量的工具、實驗的條件以及實驗的方法等局限，測量中我們的測量結(jié)果一定會存在實驗誤差。雖然我們測量實驗中的誤差是不可避免的存在，但學(xué)生應(yīng)該學(xué)會分析誤差的產(chǎn)生以及知道應(yīng)該如何減小誤差。所以在物理探究實驗教學(xué)中教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會對于實驗誤差產(chǎn)生原因進行有效的、科學(xué)的、合理的猜想分析，這樣做不僅有助于學(xué)生形成嚴密的科學(xué)思維能力，還能提高學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)。

比如測定水的密度實驗教學(xué)中，對于不同小組測得的數(shù)據(jù)教師讓學(xué)生進行猜想分析形成誤差的原因。有的小組同學(xué)提出讀數(shù)的誤差、有的小組同學(xué)提出燒杯中的水未倒盡從而得到實驗方案的改進，但還有同學(xué)提出天氣溫度的變化引起水的密度變化，很顯然這樣的答案出乎老師的預(yù)料，但真正顯示了學(xué)生對于實驗誤差的分析會從不同角度進行分析，學(xué)生的科學(xué)思維在誤差的猜想分析中真正得到提高和發(fā)展。

總之，初中的物理教學(xué)主要以實驗為主，在實驗探究活動中，讓學(xué)生進行大膽的猜想是探究的重要組成，它不僅僅是一種自由的嘗試，而且也是一種嚴謹?shù)膭?chuàng)造。教師一定要將培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，并將此能力滲透到探究實驗教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)中去。在今后的探究教學(xué)中我們一定要鼓勵學(xué)生結(jié)合生活實例作出合理的猜想；讓學(xué)生走科學(xué)家所走過的軌跡，親自體驗定性結(jié)論猜想的過程；通過對實驗誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學(xué)生在實驗探究的不同部分感受物理的魅力，使學(xué)生真正發(fā)展成為探究學(xué)習(xí)的主人。