在課堂教學中培養學生的猜想能力

李田甜

摘 要：“科學探究”是高中物理新課程的最大亮點，也是課堂教學的難點。它難在學生在探究之前對結果一無所知，必須先進行猜想，然后才能實驗。猜想是從已知世界走向未知世界的第一步，本文主要談談如何在課堂教學中培養學生的猜想能力，讓學生邁出科學探究的第一步。

關鍵詞：課堂教學；培養；猜想能力；探究

一、由一個教學案例引發的思考

案例 粵教版《高中物理必修1》第三章第三節力的等效與替代這一部分內容中，有一個尋找等效力的實驗與探究活動。該教材介紹的主要探究步驟如下：①分別用兩個大小相等的力和一個力將結點拉至同一個位置；②用力的圖示法作出這三個力的圖示，如圖1所示（教材原圖）；③學生猜想：這三個力滿足什么樣的幾何關系？

顯然，教材改變了老師講規律、學生做實驗驗證的傳統課堂教學模式，而是采用探究式教學的新方法，力圖給學生更多的思考空間，讓學生提出分力與合力之間滿足平行四邊形關系的猜想。可是，由于學生缺少可供參考的經驗和借助遷移的知識（矢量的性質，合成與分解的方法還未學），僅從三個力的圖示出發，很難提出這一猜想。考慮到這一點，圖1中作出了兩條輔助線，并且提問：這三個力滿足什么樣的“幾何”關系？這一處理實際上已將平行四邊形關系告知學生，把原來開辟給學生的思考的空間封閉了。

筆者在課堂教學中嘗試了這樣的處理，即在上述探究過程之前加上如下三步驟：①教師演示：在兩根細繩上分別掛上3只鉤碼和4只鉤碼，沿兩個互相垂直的方向繞過滑輪A、B，共同牽引橡皮筋，將結點拉至O。再用一根細繩掛上5只鉤碼繞過滑輪C牽引橡皮筋，也將結點拉至O（三個滑輪的位置必須事先定好，如圖2所示）；②學生猜想：兩個共點力合成時，合力與分力之間可能有什么關系呢？③學生設計實驗證明這一猜想。

這樣處理的特點是，教師并沒有將平行四邊形的關系直接告訴學生，而是演示了一種力的合成時的特例，即三個力大小比為3：4：5的關系。學生根據3：4：5的數據關系和已學的勾股定理，不難得到如下猜想：互成直角的兩個分力合成時，其合力可以用以兩分力為鄰邊構成的矩形的對角線來表示。這樣，教師通過特例的演示就將學生的思路引到平行四邊形的幾何關系上來了。

課后反思時，筆者不禁思考了這個問題：如何才能在課堂教學中作出最佳的引導，培養學生的猜想能力呢？

二、猜想能力的含義

猜想是科學工作者思維的一種形式，是根據已知事實材料和科學知識對所研究的問題作出的一種猜測性陳述，對問題中事物的因果性、規律性作出假定性的解釋。簡言之，學生的猜想能力就是指學生根據客觀事實、經驗和已有的科學知識，對所研究的問題進行預測的能力。

三、形成猜想的要素與關鍵

猜想的形成必須具備兩大要素：一是客觀事實，二是研究者原有的知識和經驗。只有當這兩個要素同時具備時，學生才能順利地提出猜想。因此，教師在課堂教學中要促使學生形成猜想，關鍵在于根據學生原有的知識與經驗，提供客觀事實依據，啟發、引導學生應用自己原有的知識和經驗來審視所面對的客觀事實，學會仔細觀察、分析事實，從中尋找跟自己原有的知識和經驗中相似的特征，并嘗試用自己的知識和經驗對該客觀事實作出解釋。

四、培養學生猜想能力的重要意義

猜想是一種創造性的思維方式，培養學生猜相通具有重要意義。首先，它能激發起學生強烈的探究欲望。一旦學生發現自己的猜想被事實所證實時，心中便會充滿成就感、自豪感、滿足感，進而激發起他們熱愛科學的情感。其次，培養學生的猜想能力可以全面提高學生的綜合素質。它可以幫助學生更加深入地明確和理解要探究的問題，加深對問題本質的認識；可以引導學生主動將已有的知識和生活經驗與未知世界聯系起來，提高發散思維能力和邏輯思維能力；鼓勵學生勇敢地表達自己的猜想，可以提高學生的分析能力、判斷能力、語言表達能力。再者，從整個科學探究的過程來看，猜想與假設是科學探究的核心，它決定著探究活動的方向。此外，猜想與假設還推動著自然科學的發展，物理學上很多重大發現都是從猜想開始的。

五、科學猜想的方法

課堂教學中，教師還應教會學生靈活運用科學猜想的方法。筆者在實踐探究式教學的過程中總結了一些科學猜想的方法，取得了較好的效果。

1.事實推斷法

事實推斷法是指根據已有的事實，對所研究的問題進行推斷，提出猜想與假設的方法。事實推斷法在探究物理量之間制約關系時經常用到，如探究影響向心力大小的因素、探究影響滑動摩擦力大小的因素等，事實推斷法應用的關鍵在于提供可參考的事實依據。

2.聯系法

聯系法是指在學習新知識時，借助已有的與其相似的舊知識進行比較，找出它們的聯系。應用聯系法時，應多注意新知識與已學過的數學知識的聯系。在不少數據分析中，常常用聯系法得到猜想。當我們通過分析實驗數據來研究某些物理量之間的定量關系時，若找不到直接的線性關系，我們可以考慮它們之間是否滿足平方線性關系、三次方線性關系或是三角函數的線性關系等等（平方、三次方、三角函數等數學知識都已學），如探究自由落體運動的位移與時間的關系、探究光的折射規律等。

3.歸納法

歸納法是指根據物理對象、物理過程中的個別情況的某種性質或規律，猜想得到該類物理對象、物理過程全體都具有這種性質或規律。這種猜想的方法符合人類從特殊到一般的認知規律。例如，通過人發出聲音時聲帶在振動、撥琴時琴弦在振動、蜜蜂發出“嗡嗡”聲時翅膀在振動等實例，歸納提出猜想：聲音是由物體的振動產生的。

4.類比法

類比法是利用兩個不同的事物具有某種相似的屬性特征，進行同類比較，提出猜想的方法。這種方法在新授課的教學過程中經常用到。例如，在《電場》的教學過程中，我們往往是從初中的磁場引入，然后又將電場力做功與重力做功進行類比。學生學習新的物理概念時，用類比法比較容易讓學生接受，還能讓學生學會觸類旁通，舉一反三。

5.頭腦風暴法

頭腦風暴法是指根據自己對問題的看法，盡可能多地在頭腦中收集與之相關的因素的方法。頭腦風暴法可以極大地發揮學生的聰明才智，調動學生參與教學活動的積極性。例如，在探究影響滑動摩擦力大小的因素的實驗中，學生可能提出各種各樣的相關因素，如物體的體積、質量、運動速度、接觸面積、接觸面粗糙程度等，這時教師應根據學生提出的猜想，引導學生用事實推斷法一一將這些猜想去偽存真、去繁求精。

總之，教師課堂教學工作中，要根據學生已有的知識和經驗，提供事實依據，啟發、引導學生運用科學猜想的方法，將已知世界與未知世界聯系起來，將對已知的無意識注意轉化為有意識的再思考。讓學生在猜想的過程中，學習科學的思維方法，全面提高自身的綜合素質。只有這樣，我們才能培養出富于想象力、富于創造性的人才，以適應時代的需要，促進科學的發展。

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