物理“探究性學習”中學生猜想能力的培養

楊亨時

新課程改革要求我們要注重學生創造能力的培養，強調要改變過去那種“教師講，學生聽”的教學方式，努力尋找能夠激發學生創新意識和培養學生實踐能力的教學途徑。新課程標準與原教學大綱相比，最大的區別就是重視科學探究的教育作用，強調過程和方法的學習。物理教學，不僅僅是把物理知識傳授給學生，更重要的是要培養學生學習物理的能力，使他們擁有敏捷的物理思維。對學生猜想能力的培養，是物理探究過程中的一個重要環節，也是教師在教學過程中較難把握的難點。筆者在教學實踐中對學生猜想能力的培養進行了一些嘗試，有一些心得體會。

一、重視猜想與假設是學習物理的重要方法

牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發現”。中學物理教學中的探究活動是引導學生獲取物理知識、進行類科學研究探索，培養科學探索創新能力的重要途徑。在探究活動中，根據已知的一些物理現象，進行猜想與假設，然后制定計劃與設計實驗，這本身是科學探究的內容和要求。事實上，在物理學史上很多偉大的發明和發現都是源于猜想。在奧斯特發現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下，經過長期努力，最終發現了電磁感應現象。

二、要創造氛圍，鼓勵學生敢于猜想

創設有利于科學探究的教學情境，是每個物理教師應認真思考、并付諸實踐的一項重要工作。愉悅的學習環境有利于學生投入學習，能使學生都能在自然和諧的氛圍中進行探究學習。教師要積極營造有利于學生好奇、感悟、反思的課堂氛圍，讓學生感到物理學科是那樣生動、有趣；要努力構建有利于學生想象、質疑、理性思維的學習環境，要想方設法創設民主、平等、自由的學習空間。這就要求教者周密思考，做好必要的準備、合理安排教學內容、巧妙設置探究問題、科學安排探究作業，使學生的思維能力、語言表達能力、動手操作能力等不斷提高。學生的能力不斷提高就能產生強烈的學習欲望，就能形成樂于學習，勤于動手，努力求知，發奮進取的積極狀態，從而避免產生學習受挫的誘因。在過去的課堂教學中，學生們的好奇心受到了壓制，他們想象的空間受到擠壓。他們只能是被動的，接受式的學習，在這樣的情況下，一開始時，學生往往不敢猜，一方面由于他們習慣了老師說什么就是什么，另一方面他們怕自己說錯了，受到老師的指責，或同學的嘲笑。這時就需要教師的鼓勵和引導，不管他們的猜測是否準確合理，教師都要持肯定的態度。培養他們的猜想要從最容易的人手，逐步讓學生養成積極思維，積極猜想的習慣，才能逐步使他們形成良好的物理學習方法。

三、要讓學生學會正確的猜想方法

拋出一枚硬幣，等它落定后，是正面朝上，還是反面朝上?這也是一種猜測，但這種猜測沒有任何依據，其結果完全是隨機的，科學探究中的猜想與假設不是這種胡亂的瞎猜，而是科學思維的一種形式，是對所研究的問題根據已知事實材料和科學知識作出的一種猜測性陳述，對問題中事物的因果性、規律性作出假定性解釋。它的兩個基本特征是：第一具有一個客觀事實；第二研究者原有的知識和經驗。在課堂教學中，教師放手讓學生猜想，經常遇到三種尷尬的局面，一是課堂氣氛沉悶，不敢猜想；二是學生怎么猜也猜不到點子上；三是學生的猜想漫無邊際，占用課堂時間較長。怎樣避免上述情況的發生呢?

(一)物理情景的創設，生活經驗的提煉是猜想的重要鋪墊。

學生學習了探究問題的一般方法，并不代表已經會探究，仍然需要一定時間的訓練，需要經過量的積累。特別是對高一學生，在探究學習一開始訓練時，可從物理情景的創設，生活經驗的提煉開始，先重形式輕結果，而不必求全求深，給學生一個逐步適應的過程。例如新課標教材必修1第2章第4節“自由落體運動”這節課，教師可設置如下的探究問題——探究影響落體運動快慢的因素。這個問題探究的起點較低，源于生活中的常見現象，但學生平時對這一現象并沒有深入、理性的思考，問題一經提出，學生在新奇之余，是愿意、也是能夠進行自主探究的。由于該探究活動比較簡單，主要采用控制變量法，進行對比性實驗，探究過程中的猜想與假設、制定方案、實驗探究、收集證據、解釋與結論、表達與交流等各個要素都易于操作和實施，如果在探究之后再讓學生談感受，講收獲，學生可以說出許多，并能從中享受學習成功的快樂，由此也就能形成積極向上的心理趨向。學生從類似這樣比較簡單的探究活動中初步了解探究學習的方法和步驟，再經過較長時間的訓練，就能初步形成技能。再比如，在研究電流通過導體時產生的熱跟什么因素有關時，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“電路絲熱得發紅，而導線卻不怎么發熱”的生活實景，再讓他們進行猜想。也可以創設物理情景：“用電熱水壺燒開水需要一定的時間”，來猜想電熱與時間有關。

(二)在物理教學過程中，根據具體探究實驗的實驗方法進行合理猜想。

實驗方法可以有下述幾個步驟：(1)明確研究本課題的目的和要求；(2)大膽進行“科學猜想；(3)對猜想結果進行討論，去偽存真，去繁求精。

比如說在探究滑動摩擦力的大小可能與什么因素有關的過程中，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。學生不僅猜想可能與壓力大小有關，可能與速度大小有關，可能與摩擦面的粗糙程度有關，可能與接觸面的面積有關，還猜想到了可能與質量大小有關，可能與材料有關，可能與密度有關，可能與形狀有關等等……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進行引導，比如，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啤酒瓶，然后進行猜想，學生的猜想有了明確的指向性，就能做到有的放矢，有助于學生學習任務的順利完成。學生掌握了探究學習方法并具備了一定技能之后，就可以進入實質性的探究學習，以求質的發展。這里再以“自由落體運動”這節課為例，我們可以繼續設置如下探究問題一探究自由落地運動的性質。猜想自由落體運動是初速度為零的勻加速運動相對容易，但通過什么樣的實驗、什么樣的方法來驗證這種猜想則有一定的困難。所以這個探究問題的重點就在于如何設計可操作的具體實驗并進行實際測量，再通過分析和計算得出結論，這才是實質性的探究學習。探究小組通過思考、討論可設計出多種方案，有利用秒表和米尺的，有利用書本上的頻閃照片的，有利用打點計時器和刻度尺的，有利用速度傳感器和計算機的，等等。通過這樣具體而深入的探究活動，學生對落體運動從感性認識上升到理性認識，并對科學的研究方法有了深刻的體會，真正達到科學探究教學的目的。

(三)在學習某一個物理概念進行理論分析有關的

猜想。

理論分析的幾個步驟：(1)有關物理定義的闡述；(2)定義中關鍵詞的分析；(3)針對定義中的關鍵詞進行猜想；(4)對猜想進行結果討論，去偽存真。

比如在探究物體動能的大小可能與哪些因素有關時，在猜想的環節中，可以這樣進行操作。首先給出動能的定義：物體由于運動而具有的能叫動能；篩選關鍵詞：物體，運動；根據關鍵詞進行猜想：有關物體可以猜想到：密度，體積，質量；有關運動可以猜想到：速度；分析：體積相同時密度越大質量越大，因此密度和質量其實都是與質量有關，而密度相同時，體積越大質量越大，因此其實也是與質量有關。接下來再設計實驗進行驗證，也就水到渠成。

(四)教師既要放手也要引領。

學生是學習的主體，新課程探究性教學中提倡放手讓學生自主學習、自主探究，但這種放手絕對不是放羊。放羊式教學必然會導致大面積學生的學習受挫。教師在探究過程中要做好指導者和幫助者，及時調控學生的探究活動，并在恰當的時候給受挫的學生以指導和幫助，掌握技巧，控制分寸，點到為止。例如在“探究圖1求合力的方法”的教學中，如直接要求學生猜想合力與分力的關系，學生是不可能想到“平行四邊形”關系的。為防止學生受挫，教師可先進行如下的演示：用兩組鉤碼成900拉橡皮條[圖1(a)]，再用一組鉤碼拉橡皮條[圖1(b)]，然后引導學生猜想，這時學生幾乎都能猜想出“勾股定理”的關系。最后再采用教材的做法，在白紙板上利用彈簧秤拉橡皮條的方法，深入探究合力與分力的關系，這樣通過教師的引領，降低臺階。學生就能比較容易得到正確結論。

總之，作為老師，盡量要多想辦法，多創造一些機會，不斷激勵學生通過觀察、比較、實驗、歸納、類比等手段提出種種假設或猜想，使學生逐步學會運用假設或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，要讓學生感受到成功的喜悅與失敗的痛苦，并從中培養學生科學的、正確的情感、態度和價值觀。還要在猜想的同時發動學生進行交流、討論，培養發散性思維。中學物理的探究過程實際上再現前人是如何創造、發明的，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，使他們真正成為善于學習的人。