探究教學(xué)要重視“假設(shè)”環(huán)節(jié)

周峰

摘要：列舉了教學(xué)實踐中存在的一些問題；討論了假設(shè)在探究教學(xué)中的地位和特點(diǎn)；認(rèn)為應(yīng)該為“假設(shè)”環(huán)節(jié)建立教學(xué)規(guī)范，并思考了“提出假設(shè)”環(huán)節(jié)的有關(guān)教學(xué)策略。

關(guān)鍵詞：探究教學(xué)；假設(shè)環(huán)節(jié)；教學(xué)規(guī)范；教學(xué)策略

文章編號：1005—6629（2013）5—0037—04 中圖分類號：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力為重點(diǎn)，全面實施素質(zhì)教育，是當(dāng)前基礎(chǔ)教育改革的重點(diǎn)。以提出問題、做出假設(shè)、實驗驗證等為主要過程的“科學(xué)探究”被倡導(dǎo)為教與學(xué)的重要方式之_。但是，在探究教學(xué)實踐中，師生往往更加關(guān)注于證據(jù)的收集、解釋和結(jié)論的，比較忽視“提出假設(shè)”環(huán)節(jié)；而且許多問題可以提出多種假設(shè)，教師卻只滿足于提出一個假設(shè)；可能是由于邏輯上的疏忽，也可能出于只把假設(shè)及其驗證作為形式“過一過”而已，沒有真正讓學(xué)生體會到“假設(shè)”對實施探究過程的重要價值；有些教師甚至完全忽略了假設(shè)環(huán)節(jié)。本文根據(jù)筆者對一些“探究教學(xué)過程”的課堂觀察，討論教學(xué)實踐中的一些問題，闡述對“假設(shè)”環(huán)節(jié)的教學(xué)策略設(shè)計思考。

1 教學(xué)實踐中存在的一些問題

1.1不重視假設(shè)在科學(xué)探究中的作用，常常忽略“提出假設(shè)”環(huán)節(jié)

例如：在“質(zhì)量守恒定律”教學(xué)中，不少教師往往只通過一、兩個稱重實驗就得出結(jié)論。由于缺少假設(shè)，也沒有上位思考，學(xué)生不知道為什么要稱重，只能在教師指揮下盲目地學(xué)習(xí)。

再如：有位老師在魯科版“研究物質(zhì)性質(zhì)的方法和程序”第—課時做出這樣的小結(jié)：

實驗探究：聆聽-思考-觀察-記錄-分析、交流-推斷

活動探究：聆聽-思考-觀察-記錄-分析、交流-推斷

看不到假設(shè)在實驗探究和活動探究中的作用，也看不到真正的探究。

1.2不重視區(qū)分科學(xué)假設(shè)與隨意假設(shè)

教學(xué)片斷一：

師：物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的前后，總質(zhì)量是否發(fā)生改變？你認(rèn)為有幾種假設(shè)？

生1：不變；

生2：增加；

生3：減少。

對學(xué)生的回答，教師沒有跟進(jìn)任何“追問”（例如假設(shè)中的依據(jù)是什么？你是根據(jù)什么經(jīng)驗進(jìn)行假設(shè)的？等等）

教學(xué)片斷二：

在學(xué)生學(xué)習(xí)了“金屬和酸、和鹽反應(yīng)的兩條化學(xué)性質(zhì)”后，教師提出問題，設(shè)計實驗探究金屬Cu和Ag的活動性。

提供試劑：銅片、銀片、稀硫酸、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液。

師：請先提出假設(shè)。

生1：Cu>Ag

生2：Ag>Cu……

上述學(xué)生提出的“假設(shè)”涵蓋了各種可能情況，后續(xù)的實驗方案也不是驗證假設(shè)的實驗設(shè)計，教師沒有引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)不同假設(shè)，利用已學(xué)知識設(shè)計不同的實驗方案。這里的“假設(shè)”是一種不需要依據(jù)、未經(jīng)深入思考、隨便提出、沒有意義的猜測，顯然不是科學(xué)假設(shè)，而是一個徒有的形式。

1.3應(yīng)用不當(dāng)、虛假的“假設(shè)”

教學(xué)片斷三：

師：我有一個朋友，前段時間經(jīng)常頭疼、失眠、心情煩躁。許多醫(yī)學(xué)專家都治不好他的病。后來我得知他在原來那顆金牙的旁邊又鑲了顆不銹鋼假牙時，就猜到了病因。同學(xué)們在高一已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的有關(guān)內(nèi)容，能不能也分析—下他頭疼的原因？有什么方法解決呢？

[討論后回答]口中有兩顆不同金屬的假牙與口腔唾液中電解質(zhì)形成了原電池……長時間刺激神經(jīng)，會導(dǎo)致人生理功能紊亂，從而引發(fā)一系列病癥。所以應(yīng)該將兩顆假牙換成同一種材料，消除原電池形成的條件嘲。這位教師竟然輕而易舉地解決了許多醫(yī)學(xué)專家都治不好的??！顯然，這是虛假的。試問：虛假的情景、虛假的“假設(shè)”能發(fā)揮假設(shè)應(yīng)有的教育功能嗎？

1.4不知道怎樣才能提出合理、有效的假設(shè)，缺少對假說形成的正確方法的指導(dǎo)

教學(xué)片斷四：

師：請同學(xué)們自己觀察鉛筆芯，對石墨的物理性質(zhì)做出猜想。

師：燃燒需要怎樣的條件呢？請根據(jù)你對燃燒的了解，做出一些猜想。

師：提不出假設(shè)？你們使勁兒猜……怎么猜都行！

“因為不知道，所以要假設(shè)”或者“因為要有假設(shè)這個步驟”——這些就是學(xué)生對“假設(shè)意義”的認(rèn)知現(xiàn)狀。如何根據(jù)有限的線索提出假設(shè)，常常是學(xué)生的認(rèn)知困難。問題的根源在于：教師不重視假設(shè)的提出依據(jù)，沒有引導(dǎo)學(xué)生弄清“應(yīng)根據(jù)什么而提出假設(shè)”，教師對“假設(shè)”的依據(jù)、“假設(shè)”的目的，“假設(shè)”對后續(xù)探究活動設(shè)計或觀測的關(guān)系等等都關(guān)注不多。

1.5不知道怎樣使假設(shè)轉(zhuǎn)變成可靠的結(jié)論

教學(xué)片斷五：

教師把許多水分子比例模型放在一只大燒杯中，讓學(xué)生觀察。然后讓學(xué)生分水……以此說明“分到只剩一個水分子時不能再分了”。

用宏觀的分子模型來代替真實的分子進(jìn)行實證，這是徹頭徹尾的偽實驗，根本不是實證，而是“虛證”、“假證”。這樣做不但不能達(dá)到預(yù)期目的，而且會給學(xué)生造成“可以不實事求是”的消極影響，是絕對不應(yīng)該的。

許多研究已經(jīng)表明，教師對科學(xué)性質(zhì)的認(rèn)識程度，比其擁有科學(xué)知識的多少更直接影響教學(xué)水平。因此，教師需要掌握“假設(shè)”的意義本質(zhì)，明確“假設(shè)”在整個科學(xué)探究過程中的地位和作用。

2 假設(shè)在探究教學(xué)中的地位和特點(diǎn)

探究教學(xué)是科學(xué)課程中一種重要的教學(xué)方式?？茖W(xué)課程中的探究活動要經(jīng)歷提出問題、做出假設(shè)、實驗驗證、解釋論證、得出結(jié)論、表達(dá)交流等過程，其中的假設(shè)在一定程度上猶如科學(xué)探究中的假說，是科學(xué)課程中探究教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。

科學(xué)家通常在經(jīng)驗事實無法解釋或者缺乏直接、有力的經(jīng)驗事實，以及現(xiàn)有的理論或假說不能完美地解釋經(jīng)驗事實，或者不能解釋新的經(jīng)驗事實時提出假說。科學(xué)假說是根據(jù)已知的科學(xué)事實和科學(xué)原理，對所研究的自然現(xiàn)象及規(guī)律性作出的假定性推測和說明?？茖W(xué)假說不是毫無根據(jù)的、隨意的猜想與虛構(gòu)，無根據(jù)的猜測與假設(shè)不是科學(xué)假說?？茖W(xué)假說具有有據(jù)性、假定性、試探性、可檢驗性和可修正性，是通向科學(xué)理論的橋梁，是發(fā)揮思維能動性的有效方式，有利于科學(xué)的繁榮和發(fā)展。恩格斯說：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說。”由此，探究教學(xué)中的假設(shè)應(yīng)該具有下列特點(diǎn)：

（1）假設(shè)應(yīng)該以科學(xué)事實或科學(xué)原理為依據(jù)，不能隨意猜想與虛構(gòu)。

（2）假設(shè)需要實證，為了實證假設(shè)，需要由假設(shè)做適當(dāng)?shù)难堇[推理，得到可以直接驗證的新假設(shè)，并據(jù)此設(shè)計驗證實驗。

（3）假設(shè)常常還需要做理論的論證，使結(jié)論具有邏輯可靠性，特別是當(dāng)實證實驗不能充分證明結(jié)論時，必須用可靠的理論進(jìn)行論證。

通過假說——驗證活動，可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、創(chuàng)新能力，同時養(yǎng)成學(xué)生勇于探索真理、不怕挫折的精神和隨時糾正錯誤的態(tài)度。

3 “提出假設(shè)”環(huán)節(jié)的教學(xué)策略

針對教學(xué)實踐中存在的“假設(shè)環(huán)節(jié)匆匆?guī)н^，缺少認(rèn)真的思考和討論”等問題，筆者認(rèn)為應(yīng)該為“假設(shè)”環(huán)節(jié)建立教學(xué)規(guī)范，并思考了有關(guān)的教學(xué)策略。

3.1利用背景知識或經(jīng)驗展開討論，引導(dǎo)學(xué)生提出高質(zhì)量的假設(shè)

案例1質(zhì)量守恒定律（上教版九年級第一學(xué)期化學(xué)）

①呈現(xiàn)水分解的微觀圖示。

②學(xué)生動手模擬微觀過程。（提供教具，4個小橡皮泥球和2個大橡皮泥球）

③學(xué)生解說微觀圖示。

④學(xué)生回答問題：化學(xué)變化前后元素種類、原子個數(shù)、原子質(zhì)量是否變化。

⑤學(xué)生從微觀本質(zhì)思考：物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的前后，總質(zhì)量是否發(fā)生改變？

⑥學(xué)生推理后，產(chǎn)生猜想：化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量應(yīng)該相等。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行看圖，說圖，動手模擬圖示等多種活動，學(xué)生在這些活動的經(jīng)歷中，在“拆拆、合合、講講”的過程中，能夠逐漸感悟到化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子的重新組合。在具有此理論知識后，學(xué)生能夠由此演繹推理出“反應(yīng)前后總質(zhì)量相等”的假設(shè)。此“質(zhì)量守恒”的假設(shè)提出過程中，學(xué)生依據(jù)了一定的理論基礎(chǔ)和活動經(jīng)驗，是符合邏輯的提出“化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)總質(zhì)量應(yīng)該相等”的假設(shè)，而不是隨意的猜測。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)有意識引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成這種“有證據(jù)的猜測”的習(xí)慣。這種以活動為基礎(chǔ)，有一定的邏輯推理的假設(shè)，容易促使學(xué)生進(jìn)入奧蘇貝爾所稱的“有意義的學(xué)習(xí)”狀態(tài)。

案例2金屬活動性（上教版九年級第二學(xué)期化學(xué)）

在探究銅、鐵的活動性順序時，教師不是直接呈現(xiàn)演示實驗“鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)”，而是通過下列過程引發(fā)學(xué)生的實驗設(shè)計：

提出問題：在學(xué)“金屬和酸反應(yīng)”時，經(jīng)過“鐵比氫活潑，氫比銅活潑”的推理后，得出“鐵比銅活潑”的結(jié)論。借助“氫”的橋梁作用能比較出鐵、銅金屬的活動性。那么能否不借助橋梁，進(jìn)行直接比較呢？

已有經(jīng)驗：“鐵比氫活潑”是因為鐵把氫元素從化合態(tài)變成游離態(tài)；“氫比銅活潑”是銅不能把氫元素從化合態(tài)變成游離態(tài)。

學(xué)生確定探究的方向：用游離態(tài)鐵和銅的一種化合物或者游離態(tài)銅和鐵的一種化合物反應(yīng)。

初步假設(shè)：鐵放入硫酸銅溶液中，現(xiàn)象應(yīng)是有單質(zhì)銅產(chǎn)生。

在此教學(xué)過程中，課堂上不僅看到了學(xué)生的合理猜想，而且實驗求證環(huán)節(jié)成為學(xué)生興趣盎然且感到有意義的活動，進(jìn)而引出深層次的學(xué)習(xí)結(jié)果。基于學(xué)生已有經(jīng)驗而又驅(qū)動他們超越經(jīng)驗的“提出假設(shè)”活動，有利于調(diào)動學(xué)生在智力上積極、主動的投入。學(xué)生自己判斷從什么地方開始進(jìn)行探究，并做出預(yù)言，有利于學(xué)生形成擴(kuò)展自己知識結(jié)構(gòu)的能力，獲得對科學(xué)的積極的情感和態(tài)度，同時也許是學(xué)生最有價值的一種體驗。

3.2提供事實材料，引導(dǎo)學(xué)生形成假設(shè)

案例3金屬活動性（上教版九年級第二學(xué)期化學(xué)）

呈現(xiàn)資料：

PPT呈現(xiàn)不同金屬制成的物品在經(jīng)歷了時代變遷后，或者“五光十色”或者“銹跡斑斑”等的圖片；

PPT呈現(xiàn)不同金屬被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致不同年限等資料。

請學(xué)生根據(jù)這些資料，提出某些金屬的活動性順序。

通過這些生活材料的展示，學(xué)生感受到不同的現(xiàn)象和事實，學(xué)生在思考中，會對材料中的現(xiàn)象或事實提出一個假定性的解釋或是提出一個推測性的答案。后續(xù)的探究活動就容易在此“有意義”的氣氛中推進(jìn)。

3.3創(chuàng)設(shè)活動情境或?qū)嶒炃榫?，引?dǎo)學(xué)生提出有質(zhì)量的假設(shè)

案例4 “什么是科學(xué)”（選自“上海市第二期課程教材改革課堂教學(xué)案例與分析”）

活動設(shè)計：游戲“紙橋”

探究目的：“紙橋的載重力”與什么因素有關(guān)

活動材料：木塊2塊、鉛畫紙5張（長約26cm，寬約9cm）、打印紙2張（長約26cm，寬約9cm）、載重物若干（如小包裝餅干或橡皮）、刻度尺1把（20cm）。

教學(xué)環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情景——“紙橋”游戲

教學(xué)環(huán)節(jié)二：發(fā)現(xiàn)問題——紙張的哪些因素影響紙橋的承載能力

學(xué)生在利用材料組裝不同“紙橋”游戲中充分活動，學(xué)生發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象：在不同的紙橋上承載的餅干數(shù)不同；產(chǎn)生問題：紙橋的承載能力和什么有關(guān)？學(xué)生在真實的活動中，遇到不同的活動結(jié)果時，能自然發(fā)現(xiàn)問題，提出問題。學(xué)生依據(jù)對各自活動材料的分析，提出了厚度、硬度、折疊方式、材質(zhì)、拱形度等變量及其對紙橋承載能力影響關(guān)系的假說。

案例5二氧化碳的性質(zhì)（上教版九年級第一學(xué)期化學(xué)）

教師演示實驗：

實驗1：將碳酸飲料振蕩，氣體導(dǎo)入有澄清石灰水的試管中，發(fā)現(xiàn)石灰水變渾濁。

實驗2：碳酸飲料振蕩，氣體導(dǎo)入有紫色石蕊溶液的試管中，觀察到溶液變紅。

實驗3：將試管中的液體倒出一半進(jìn)行加熱，觀察現(xiàn)象。

生：有氣泡。

師：氣泡是什么？

生：二氧化碳。

師：為什么是二氧化碳？

生：加熱了，氣體溶解度減小，二氧化碳跑出來了。

師：為什么二氧化碳跑掉之后就恢復(fù)到原來的紫色了呢？“誰”使石蕊變紅了？

生1：水。

生2：二氧化碳。

師：還有沒有？

生3：還有碳酸。

師：我們可以先排除一個。

生4：水。

師：為什么？

生4：水是中性的……

以上教學(xué)過程中，教師都是充分利用實驗和活動，給予學(xué)生一定的經(jīng)歷和實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生通過類比、模型、聯(lián)想、直覺、想象、溯因等等做出科學(xué)假設(shè)。

綜上所述，教師對“假設(shè)”的不同教學(xué)設(shè)計直接影響到科學(xué)探究過程的實施，影響到學(xué)生科學(xué)探究學(xué)習(xí)的質(zhì)量。教師應(yīng)組織好對學(xué)生提出的問題進(jìn)行充分討論，啟發(fā)他們盡可能廣泛地思考，引導(dǎo)學(xué)生多角度進(jìn)行假說。最后在思考中做出合理的假說。在鼓勵學(xué)生大膽提出假說的同時，要強(qiáng)調(diào)假說的經(jīng)驗根據(jù)或理論根據(jù)。在學(xué)生提出假說時，教師要向?qū)W生多問幾個為什么。另外，對學(xué)生提出的不合理的假說，或者提出的假說超出學(xué)生檢驗?zāi)芰Ψ秶瑧?yīng)該進(jìn)行詳細(xì)的分析，要建設(shè)性地提出修正建議，既不能妄加贊揚(yáng)，也不能輕視或嘲笑。