基于學生生活等創(chuàng)設科學猜想的情境*

本文系“江蘇省太倉市吳志明正高級教師工作室”的研究成果之一.

王獻國

(江蘇省太倉市第一中學，江蘇　太倉　215400)

基于學生生活等創(chuàng)設科學猜想的情境*

*本文系“江蘇省太倉市吳志明正高級教師工作室”的研究成果之一.

王獻國

(江蘇省太倉市第一中學，江蘇太倉215400)

摘要：科學探究中的猜想能力，需要優(yōu)秀的思維品質來保證障.研究表明，猜想應該來源于已有知識和生活經(jīng)驗，來源于物理模型，來源于實驗現(xiàn)象，來源于前期的實驗結論.

關鍵詞：科學探究；猜想；生活

猜想是一種復雜的思維形式，是人們以已有的科學知識與理論為指導，運用科學的思維方法，結合已經(jīng)獲得的經(jīng)驗材料，對未知的自然事物的產(chǎn)生及其運動規(guī)律所作出的推斷和假定，是一種帶有推測性和假定性的思維成果，猜想方法是科學探究中的重要方法.

在義務教育階段，物理課程不僅應該注重科學知識的傳授和技能的訓練，還應重視學生科學探究能力、創(chuàng)新意識以及科學精神的培養(yǎng).在課堂教學中，教師放手讓學生猜想，可能會遇到兩種情況，一是學生怎么猜也猜不到點子上，二是學生的猜想漫無邊際.怎樣避免這兩種情況的發(fā)生呢？筆者提出以下策略.

1根據(jù)已有生活經(jīng)驗進行猜想

學生進行猜想的首要基礎就是學生已有的知識或生活經(jīng)驗，當學生根據(jù)已有的知識進行了初步猜想后，教師再引導學生充分利用生活經(jīng)驗，對初步提出的猜想結果進行再比較、分析.既然猜想要根據(jù)已有的生活經(jīng)驗和知識，就需在生活中多觀察，多思考，從而積累一定的生活經(jīng)驗，如果沒有足夠的經(jīng)驗和知識作為依據(jù)，那么這樣的猜想往往就會成主觀臆斷，憑空猜想.

例如，在猜想電磁鐵的磁性強弱與電流大小的關系時，根據(jù)生活經(jīng)驗，對通電導體和磁體周圍存在磁場等學科知識的聯(lián)系、類比，學生可作出猜想：通過電磁鐵的電流由0.5A增加到1A，相當于導線中的1A電流是兩股0.5A電流匯合而成的，每股電流都產(chǎn)生一個磁場，兩個相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強了.

在猜想電磁鐵的磁性強弱與線圈匝數(shù)的關系時，可先假設電磁鐵線圈中的電流不變，線圈由50匝增加到100匝，是因為100匝線圈是由兩組50匝線圈組合而成的，每組線圈都產(chǎn)生一個磁場，兩個相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強了.

在探究導體的電阻和哪些因素有關時，由于學生在道路交通上積累了一定的生活經(jīng)驗，而電路可與天天行走的道路來做類比，電路中導體對電流有阻礙作用，而道路的路況、寬度、材料等都決定了對車流有阻礙作用，此時學生會猜想：“導體對電流的阻礙作用也應該和導體的長度、橫截面積、材料、溫度等有關”.在知識基礎上的猜想，就有方向了，而不是東一榔頭西一棒，節(jié)約了時間，少走了彎路.

2根據(jù)物理模型進行猜想

物理學所分析的、研究的實際問題往往很復雜，為了便于著手分析與研究，物理學中常常采用“簡化”的方法，對實際問題進行科學抽象的處理，用一種能反映原物質本質特性的理想物質(過程)或假想結構，去描述實際的事物(過程).這種理想物質(過程)或假想結構稱之為物理模型，它能使物理問題化難為易，化繁為簡.

縱觀物理學發(fā)展史，許多重大的發(fā)現(xiàn)與結論，都是由于科學家們經(jīng)過大膽的猜想構思，創(chuàng)建出科學的能夠解釋所見現(xiàn)象的物理模型，并通過實驗檢驗或實踐驗證.如原子的核式結構等等.

那么，要培養(yǎng)學生關于物理模型的猜想能力，教師須在傳授知識的過程中，根據(jù)實際課時的內(nèi)容安排，及時向學生強調基本物理模型建立的過程和條件，并要求學生把握住這些基本的物理模型，并且在具體解決物理問題時,引導學生如何根據(jù)題設條件，從物理規(guī)律出發(fā)，通過分析、綜合、類比等，突出對所要研究問題起主要作用的因素，略去非本質的次要因素，使思維從紛繁復雜的具體問題中抽象、構造出我們熟悉的物理模型，然后應用掌握的相關知識予以解決.

當然，對學生這種能力的要求并非一朝一夕就能培養(yǎng)出來的.不管他們的猜測是否準確合理，教師都要持肯定的態(tài)度.培養(yǎng)他們的猜想要從最容易的入手.比如，老師在實驗室用某種方法在長方形玻璃缸內(nèi)配制了一些白糖水.兩天后，同學們來到實驗室上課，一位同學用激光筆從玻璃缸的外側將光線斜向上射入白糖水，發(fā)現(xiàn)了一個奇特的現(xiàn)象：白糖水中的光路不是直線，而是一條向下彎曲的曲線.關于對這個現(xiàn)象的解釋，同學們提出了以下猜想，其中能合理解釋該現(xiàn)象的猜想是().

A. 玻璃缸的折射作用

B. 激光筆發(fā)出的光線未絕對平行

C. 白糖水的密度不是均勻的，越深密度越大

D. 激光筆發(fā)出的各種顏色的光發(fā)生了色散

以上現(xiàn)象是學生以前沒有見到的，所以有猜想的必要.學生觀察到的現(xiàn)象是一根彎曲的光線，他們已有的知識是：(1) 光在水里、玻璃里、空氣里是沿直線傳播的.(2) 光只有在反射、折射時才會發(fā)生偏折，我們原有的模型是光從水里射向空氣里時，折射角大于入射角.如果我們建立起這樣一個模型：糖水可看成由多層不同的透明物質組成，光線在這多層的透明物質中發(fā)生了多次折射，每一次折射又類似于光從水里射向空氣里的情況一樣.運用這個猜想，來解釋我們所看見的現(xiàn)象是說得通的，通過閱讀題目發(fā)現(xiàn)：白糖水是經(jīng)過了兩天的時間，上、下糖水密度肯定是不均勻的，把它看成是由多層不同的透明物質組成的也是說得通的.

3根據(jù)實驗現(xiàn)象進行猜想

在讓學生進行猜想時，如果教師引導不夠，學生的猜想往往會出乎教師的意料.這樣學生的猜想放得太開，不容易猜到關鍵的點子上，如果所有的猜想都要設計實驗進行驗證，實際上在課堂教學的有限時間里也不可能做到，這時可以借助于簡單的演示實驗引導學生進行猜想.

比如，要猜想摩擦與哪些因素有關時，可讓學生體驗一下推重一些的箱子和輕一些的箱子，或者讓學生體驗怎樣抓牢泥鰍，然后進行猜想.這樣學生的猜想有了明確的指向性，就能做到有的放矢，會猜想出摩擦與正壓力、接觸面有關.

比如，在研究電流通過導體時產(chǎn)生的熱與什么因素有關時，一般學生比較直接的就能猜想到電流的大小，至于與電阻的關系，可以讓學生先親自體驗一下“電阻絲熱得發(fā)紅，而導線卻不怎么發(fā)熱”的生活現(xiàn)象，再讓他們進行猜想.

4根據(jù)實驗結論進行猜想

在歷史上有不少理論是在實驗結論的基礎上逐步發(fā)展、建立起來的.牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”.如在奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應之后，“電能生磁，磁應該也能生電吧？”法拉第就是在這樣的猜想引領下，經(jīng)過整整十年的實驗，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象.

有了猜想的良好素質，學生就會根據(jù)實驗結論去猜想.如講完發(fā)電機的工作原理后，學生就提出了猜想：電動機在工作時，線圈也在做切割磁感線運動，電動機線圈中同時也有感應電流.能提出這樣的猜想的學生為數(shù)很少，但我們應該看到，學生的猜想能力確實得到了提高.此時老師可在表揚這位學生的同時，鼓勵他繼續(xù)努力，對猜想進行驗證，這不僅培養(yǎng)了學生的猜想能力，也使他們有了學習的動力.

總之，作為老師，盡量要多動腦筋，創(chuàng)造生動的教學情境，不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等手段提出猜想，使學生逐步學會運用猜想的方法解決問題，要讓學生善于模仿科學家進行科學的探究.探究的過程應當有懸念、有波瀾，要讓學生體驗到成功的喜悅與失敗的痛苦，并從中培養(yǎng)學生積極的情感、態(tài)度和價值觀.還要在猜想的同時，發(fā)動學生進行交流、討論，培養(yǎng)發(fā)散性思維.中學物理的探究過程實際上是再現(xiàn)了前人如何創(chuàng)造、發(fā)明的，讓學生在前人走過的軌跡上，親自體驗科學探究的過程與方法，使他們成為善于學習的公民.

參考文獻：

[1] 物理課程標準研制組.全日制義務教育物理課程標準解讀[M].武漢：湖北教育出版社，2002.

[2] 劉炳昇.中學理科實驗教學指導——初中物理分冊[M].南京：江蘇科學技術出版社，2012.