從培養(yǎng)猜想習(xí)慣入手提升學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)

趙靜

一、背景

人們對猜想的認識源于對科學(xué)探究的深入理解。90年代中期以來，一些發(fā)達國家開始逐漸認識到科學(xué)探究的重要性。美國于1996 年頒布的《國家科學(xué)教育標準》中提出采用“科學(xué)的探究”作為科學(xué)教育的基本理念和方法，并給出了探究的明確定義，即“探究是一種復(fù)雜的學(xué)習(xí)活動。它涉及觀察現(xiàn)象;提出問題;查閱書刊及其他信息資源以便了解已有的知識;涉及調(diào)查和研究方案;根據(jù)實驗證據(jù)來核查已有的結(jié)論;運用各種手段來搜集、分析和解釋數(shù)據(jù);做出預(yù)測、得出答案、進行解釋，并把結(jié)果告知于人。探究需要明確假設(shè)、運用批判性思維和邏輯思維、考慮各種可能的解釋”。

我國對科學(xué)探究形成共識源于2006年《科學(xué)（3～6年級）課程標準（實驗稿）》的發(fā)布，其中提出學(xué)生應(yīng)“能運用已有的知識做出自己對問題的假想答案;能根據(jù)假想答案，制定簡單的科學(xué)探究計劃?！睆恼n標要求來看，猜想是進行科學(xué)探究的前提，是制定計劃的依據(jù)，也是學(xué)生確定研究方向、選擇實驗方法、準備實驗材料的基礎(chǔ)。隨著課程標準的實施，廣大科學(xué)教師對猜想的認識也逐漸深入：認為猜想與假設(shè)是科學(xué)探究的一個重要組成部分，是一種創(chuàng)新性的思維形式。它既是學(xué)生在探究之前對研究問題所進行的一種科學(xué)預(yù)見性思考，又是制定探究計劃、設(shè)計實驗方案的根據(jù)，可以為收集、分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架，而且探究報告最終也要對猜想與假設(shè)是否得到驗證做出明確的結(jié)論。

由此可見，國內(nèi)外科學(xué)教育界對探究過程中猜想的重要性有著相同的認識，即猜想是學(xué)生科學(xué)探究活動的一個重要組成部分，對整個探究活動起著決定性作用。如果學(xué)生能夠在科學(xué)探究過程中形成猜想習(xí)慣，使猜想活動成為學(xué)生的一種自覺行為，就更有利于提高學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)效率，使學(xué)生形成嚴密和創(chuàng)新的思維能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生終身受益養(yǎng)成終身受益的學(xué)習(xí)習(xí)慣。因此，如何教育引導(dǎo)學(xué)生形成正確的猜想習(xí)慣就成為科學(xué)教育中的一個首要問題。為了更有針對性地培養(yǎng)學(xué)生建立正確的猜想習(xí)慣，筆者通過對某校小學(xué)生的猜想習(xí)慣現(xiàn)狀進行調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果對如何培養(yǎng)小學(xué)生的猜想習(xí)慣提出了相應(yīng)建議。

二、調(diào)查設(shè)計

（一）調(diào)查目的

猜想習(xí)慣是指學(xué)生在科學(xué)探究的過程中經(jīng)過反復(fù)練習(xí)形成的一種個體需要的自動化學(xué)習(xí)行為方式。

為了了解學(xué)生的科學(xué)猜想習(xí)慣的現(xiàn)狀，更有針對性地培養(yǎng)和提升學(xué)生的猜想習(xí)慣，開展此次調(diào)查活動。這里的猜想習(xí)慣，是指學(xué)生在科學(xué)探究的過程中經(jīng)過不斷練習(xí)形成的一種本身自覺的學(xué)習(xí)行為方式。

（二）調(diào)查對象

某校3年級隨機抽取2個班共58名學(xué)生、5年級隨機抽取1個班共29名學(xué)生。

（三）調(diào)查時間

2018年11月16日。

（四）調(diào)查問卷的設(shè)計

某校屬城市校，三年級的學(xué)生剛接觸科學(xué)課半個學(xué)期，通過看書了解的知識較多，但實際觀察各種動物較少，調(diào)查時剛學(xué)完空氣的物理性質(zhì)，還未學(xué)到《空氣占據(jù)空間》;五年級的學(xué)生接觸科學(xué)課兩年多，對降落傘有一定的認知，但沒學(xué)習(xí)過降落傘原理，學(xué)習(xí)過簡單的變量控制知識，但在課堂中沒學(xué)習(xí)過養(yǎng)魚的知識。因此我根據(jù)學(xué)生已經(jīng)具備的知識基礎(chǔ)和年齡特點，設(shè)計了調(diào)查問卷。問卷中設(shè)計的調(diào)查問題對學(xué)生來說是未知的科學(xué)問題，調(diào)查結(jié)果效度較高。

三年級調(diào)查問卷：

問題一：在水槽中漂浮著一只乒乓球，用一個杯子垂直扣住乒乓球直到水底（如圖所示），

1.你認為乒乓球會在什么位置？在圖中畫一畫。2.你是怎樣想的？

A我是瞎猜的，試一試就知道了。

B我是這樣想的：____________________________________。

問題二：蝸牛愛吃什么？你是怎樣想的？

A.不知道

B.我猜想蝸?？赡芟矚g吃：_______________________，因為：_________________。

五年級調(diào)查問卷：

問題一：降落傘的傘面形狀（在面積相同的情況下）會影響降落速度嗎？

A.不知道，直接試一試就知道了

B.我猜想傘面形狀（會，不會）影響降落速度，（圓形、橢圓形、長方形、正方形、其他：_________________）降落速度最慢，（圓形、橢圓形、長方形、正方形、其他：_________________）降落速度最快，因為：_________________。

問題二：小明養(yǎng)了2盆金魚，每盆中裝有10條金魚。其中A盆天天換水，每天喂食，B盆三天換一次水，三天喂一次食。過了1個月，A盆中的魚只剩下2條，B盆中還有9條。要調(diào)查為何A盆中的魚成活率低，B盆中的魚成活率高，你有什么想法？

A.沒有想法，不知道怎么回事。

B.我猜想，影響成活率的因素可能是：_________________，因為_________________。

（五）調(diào)查結(jié)果的統(tǒng)計與分析

根據(jù)學(xué)生的答題情況，結(jié)合《科學(xué)課程標準》中提出的學(xué)生在探究中應(yīng)“能運用已有的知識做出自己對問題的假想答案”的要求，我把學(xué)生的猜想習(xí)慣分成三個層次。第一層次：沒有猜想習(xí)慣，表現(xiàn)為學(xué)生對科學(xué)問題沒有任何猜想意識，例如學(xué)生直接選A，三年級學(xué)生不在圖中標出乒乓球的位置;第二層次：有一般的猜想習(xí)慣，表現(xiàn)為學(xué)生能夠具有猜想意識，但不具備猜想的方法，例如三年級學(xué)生在推測乒乓球在水中的位置時，只在圖中畫出乒乓球的位置，但是不能說出這樣猜想的原因，或者回答“因為杯子里有空氣，乒乓球輕，可以浮在水上”，這樣的推測思路顯然有明顯的邏輯漏洞;第三層次：有較好的猜想習(xí)慣，表現(xiàn)為學(xué)生對科學(xué)問題不僅能夠進行猜想，而且具有一定的猜想的方法，例如在回推測可能蝸牛喜歡吃什么的時候，學(xué)生回答“因為蝸?？偸桥涝跇淙~上”，這就是根據(jù)動物所在環(huán)境與動物食性相聯(lián)系進行的推測，還有的學(xué)生也許猜想的結(jié)果不正確，但是推測有根據(jù)且符合邏輯，例如在推測乒乓球在水中的位置時認為“杯子扣在水里水會浮上來，因為水有浮力，所以球會浮上去”，這就是根據(jù)已有的生活經(jīng)驗進行的推測，那么認為這樣的學(xué)生是具有猜想意識也具有猜想方法的。

根據(jù)以上分析，我對三、五年級學(xué)生的猜想習(xí)慣情況進行了統(tǒng)計結(jié)果如下：三年級中，發(fā)現(xiàn)約19%的學(xué)生處于第一層次，即不具有猜想習(xí)慣;57%的三年級學(xué)生處于第二層次，即具有一般的猜想習(xí)慣;24%的學(xué)生屬于第三層次，即具有良好的猜想習(xí)慣。五年級的29名學(xué)生中，48%的學(xué)生處于第一層次，即不具有猜想習(xí)慣;34%的學(xué)生處于第二層次，即具有一般的猜想習(xí)慣;18%的學(xué)生處于第三層次，具有良好的猜想習(xí)慣。

通過比較我發(fā)現(xiàn)，剛參與科學(xué)課的三年級學(xué)生對科學(xué)很感興趣，有好奇心，愿意對各種現(xiàn)象進行猜想，并且能夠主動利用經(jīng)驗進行有根據(jù)的猜想。五年級學(xué)生通過兩年科學(xué)課的學(xué)習(xí)，部分學(xué)生反而不愿意猜想了，而且大部分學(xué)生在猜想方法上仍然停留在三年級學(xué)生的水平，即只是根據(jù)生活經(jīng)驗進行猜想，而不是根據(jù)已有信息進行推理猜想。例如在回答哪些因素影響魚的成活率時，很多學(xué)生只能提出一個影響因素，根據(jù)是“我家也養(yǎng)魚，經(jīng)常換水魚會不習(xí)慣”，這說明在現(xiàn)有的教學(xué)條件下，學(xué)生的猜想習(xí)慣并沒有得到提高，反而下降了。筆者認為造成這種情況的因素有很多，比如可能是教師的教學(xué)方式、學(xué)生的興趣趨向等，這都有待進一步的研究。

三、建議

筆者根據(jù)調(diào)查結(jié)果給一線科學(xué)教師提出兩點建議，希望能提高學(xué)生的猜想習(xí)慣。

（一）在教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生強調(diào)猜想的重要性

《科學(xué)課程標準》中指出：科學(xué)探究的重點不在探究的操作方法和操作技能上，而在于通過探究培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。猜想與假設(shè)是學(xué)生在探究之前對研究問題所進行的一種科學(xué)預(yù)見性思考，又是制定探究計劃、設(shè)計實驗方案的根據(jù)，可以為收集、分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架，而且探究報告最終也要對猜想與假設(shè)是否得到驗證作出明確的結(jié)論。因此，猜想與假設(shè)對整個探究活動起著決定性作用。在猜想和假設(shè)的過程中，學(xué)生要對研究對象或問題進行觀察、實驗、分析、比較、聯(lián)想、類比、歸納等;在探究活動中，根據(jù)已知的一些經(jīng)驗，進行猜想與假設(shè)，然后制定計劃與設(shè)計實驗，這些都使學(xué)生的思維得到鍛煉。在教學(xué)中教師可以把猜想的重要性直接告訴學(xué)生，使學(xué)生重視起猜想的環(huán)節(jié)，從而逐漸形成良好的猜想習(xí)慣。

（二）教給學(xué)生猜想的方法

在學(xué)生明確了猜想的重要性以后，教師還應(yīng)結(jié)合不同的科學(xué)問題，教給學(xué)生一些猜想的方法。這對發(fā)展學(xué)生的良好的猜想習(xí)慣會起到更加積極的促進作用。下面筆者介紹一些常用的猜想方法。

1.運用類比法進行猜想與假設(shè)。類比法是根據(jù)兩個對象之間的相似性，把信息從一個對象遷移到另一個對象的一種推理方法。如在學(xué)習(xí)電磁鐵時，學(xué)生發(fā)現(xiàn)電磁鐵通電時有磁性，斷電時沒磁性后，老師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)“磁鐵的性質(zhì)”猜想“電磁鐵還有哪些性質(zhì)呢？”，由于學(xué)生學(xué)習(xí)過磁鐵有南北極、同極相斥異極相吸、兩端磁性強等性質(zhì)，因此在猜想電磁鐵的性質(zhì)時就有了明確的方向。

2.運用歸納法進行猜想與假設(shè)。歸納法是通過某類對象中個別對象具有的屬性，猜想該對象全體都具有這種屬性。如在學(xué)習(xí)液體的熱脹冷縮時，學(xué)生做完“水、煤油、酒精有熱脹冷縮的性質(zhì)”的實驗后，教師可以引導(dǎo)學(xué)生這樣猜想：“水、煤油、酒精都是液體，它們都具有熱脹冷縮的性質(zhì)，那么其他液體是否也有熱脹冷縮的性質(zhì)呢？”學(xué)生便能做出“所有液體可能都具有熱脹冷縮性質(zhì)”的猜想，并通過對醋、橙汁等常見液體進行進一步的實驗以驗證假設(shè)。

3.運用聯(lián)系法進行猜想與假設(shè)。聯(lián)系法是指借助以前與之有直接或間接聯(lián)系的其他問題或知識。例如學(xué)生在三年級時學(xué)習(xí)過銅鐵鋁的知識，知道銅鐵鋁是金屬可以導(dǎo)電，那么在四年級學(xué)習(xí)導(dǎo)體和絕緣體，對哪些物體是導(dǎo)體和絕緣體進行猜想時，就可以初步推測錫、鋅等金屬也可以導(dǎo)電;平時的經(jīng)驗又告訴他們，電器沾上水就容易壞，人會觸電死亡，因此也會做出水和人可能也是導(dǎo)體的猜想。

4.運用逆向思維法進行猜想與假設(shè)。逆向思維法是指從結(jié)論或現(xiàn)象開始，反向分析，來探究成因或條件。例如，學(xué)生在二年級時學(xué)習(xí)過語文課文《植物媽媽有辦法》，那么在三年級學(xué)習(xí)《植物怎樣傳播種子》時，可以直接出示一些植物的果實或種子，讓學(xué)生根據(jù)它的外形特征去猜想它的傳播方式并說明理由，最后建立結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的科學(xué)概念。

【作者單位：北京市陳經(jīng)綸中學(xué)帝景分校? 北京】