“猜想與反駁”在《自由落體運動》中的實踐研究

【摘 要】 本文把“猜想與反駁”應用于高中物理《自由落體運動》的教學實踐，通過實踐發現此教法有利于培養了學生大膽猜想、敢于反駁、積極創造的精神，促進學生認識結構的完善和發展，培養學生敢于面對被批判、反駁的健康心態，是培養學生的創新能力行之有效的一種方法。

【關鍵詞】 猜想與反駁 自由落體運動 實踐研究

在中學物理教學中，教師往往都是通過歸納法把物理概念和物理規律呈現給學生。歸納法是從個別經驗事實歸納出普遍有效的理論。歸納法從邏輯上是存在問題的，因為觀察是有限的，而理論卻是一個全稱陳述，有限不能證明無限，不管我們已經看到多少只白天鵝，也不能證明這樣的結論：所有的天鵝都是白色的。因此由歸納法得到的新知識是不可靠的。

在中學物理教學中如果不用歸納法，我們可以采用什么方法進行教學呢？波普爾為了解決歸納問題，根據科學發展史，提出了證偽主義，他認為科學的精神是批判的，即不斷推翻舊理論、不斷做出新的發現。因此，他提出了著名的 “猜想與反駁”科學發現方法論及其四段圖式：問題提出─嘗試解決─排除錯誤─新的問題。

在課堂中，學生的學習過程其實也是他們進行科學“再發現”的過程 ，可以嘗試用“猜想與反駁”進行中學物理教學。根據波普爾的“猜想一反駁”方法論，結合中學物理教學實際情況，“猜想與反駁”在教學中應用可以按照以下步驟進行：

提出問題→猜想→反駁→解決問題

下面是我在應用“猜想與反駁”在《自由落體運動》進行嘗試的精彩片段。

這節課我們來學習自由落體運動。自由落體運動是很常見的運動，在物理學史上曾經有兩個物理學家作過論述，一位是亞里士多德，他認為：重的物體下落得快，輕的物體下落得慢；另外一位是伽利略，他認為：重輕不同的物體下落一樣快。

師：你們認為誰的說法對？

生：伽利略對。

大部分同學一致地回答。課后了解到原來他們在小學的語文課本上學過亞里士多德和伽利略關于落體運動的論述的一篇課文，這時我意識到，我原來想把他們分為觀點不同的兩組，讓他們進行討論、爭辯的做法是行不通的了，看來我只能站在錯誤一方與他們進行辯論。

師：理由呢？你們認為伽利略對要有理由??！

S1：實驗是這樣。

這時S1站起來，在他的桌面上拿起了一本書和一本作業本，讓它們同時下落，幾乎是同時到達桌面。（我注意到他的書內夾了一張與課本一樣大小的白紙。）

師：我沒看清楚，你把書和作業本舉高一些。

實驗看到了作業本下落得慢一些。

S1：一樣快吧！

師：哪里？我看到了作業本要慢一些。

班上很多同學笑了笑，議論開來。

師：你拿書本夾的那張白紙和書重做剛才的實驗。

我一直抓住我看到的是重的物體下落得快的現象，對他們觀點進行反駁，激出學生的辯論欲望，讓他們開動腦筋尋找證據來反駁我。

S1：紙太輕啦，吔，不是紙太輕啦，是紙受到的空氣阻力太大了，空氣的阻力會吹著它。

師：不管怎樣還是輕的物體下落得慢！這是我親眼看到的。

S1：那它至少要有一定質量的物體哦！

師：紙有質量嗎？（哄，很多同學笑了）

S1：空氣阻力太大了。

師：空氣阻力的大小跟什么因素有關？

S1：面積。

師：紙和書的面積一樣大，阻力不就一樣大了嗎？但是還是輕的物體下落得慢。

全班同學都在看著他，他抓了抓頭，臉有些紅了，很不服氣的樣子。

這時全班同學都在討論，有些同學拿書、筆、草稿紙來做實驗，我注意到有一女生把紙揉成團來做實驗。

師：這位同學請你到講臺來重做剛才的實驗。

S2：不用了?。標⒌丶t了）

師：那你說我來做。

S2：把紙揉成團，讓它和書本同時下落，它們下落一樣快。（我故意把紙團揉大一些）

師：大家注意看，一樣快嗎？

其他學生：紙團慢些。

S2：還不夠小。

師：那我繼續揉（哄！很多同學笑了?。?/p>

再重做實驗，發現下落差不多一樣快。

師：一樣快嗎？

有同學搖頭，有同學點頭。

S2：一樣快！

師：我看到的還是紙團慢一些，只不過下落高度小，差別不是很大，如果讓它們同時從樓上下落，我們會清楚看到它們的差距。

過了半分鐘，后面穿紅色衣服的男孩舉手。

S4：我認為伽利略是對的。

師：為什么？

S4：實驗是這樣，伽利略在比薩斜塔上同時讓輕重不同的鐵球下落，發現它們同時落地。

師：那是書上說的！但我還是相信我眼前的事實。（讓紙和粉筆同時下落）

S4：那是因為紙太輕，空氣阻力對它的影響太大。

想了想，這位同學繼續說：拿一個瓶子，把里面的空氣抽出來，讓兩個質量不一樣的物體從上端下落，它們將會同時到達下端。

師：你怎么會想到這個辦法？

S4：初中做過這個實驗，把玻璃罩內的空氣抽出，鬧鐘的聲音傳不出來。

以前在講到這個內容時，總認為學生不會想到這個實驗。因此，往往是這樣引出：“以上討論我們知道物體下落的快慢跟空氣阻力有關，如果不受空氣阻力作用，輕重不同的物體誰下落得快呢？請看下面這個實驗（牛頓管實驗）……”現在他能夠很清楚地講出來，我很驚喜，就算是預習了，或在其他地方看過了這個實驗，也說明學生真的動腦去思考，并且確實想通了，他能很自然地引出也比被動地接受老師預先準備好的實驗要好得多。更使我驚訝的是，課后了解，他并沒有看過這個實驗，而是受到初三的一個實驗——聲音不能在真空中傳播的啟發而想到。

讓他做牛頓管實驗，同學們驚訝地看到，空氣阻力不計的情況下，羽毛和金屬同時到達下端。說明只受重力作用時，輕重不同的物體下落一樣快。

實驗非常成功，學生情不自禁報以熱烈的掌聲。這是對他最好的鼓勵，這種成功的喜悅我想他一輩子都忘不了，難道他還能對物理不感興趣嗎？

這時有個學生舉手：老師，我有問題，我認為一樣重的物體，面積小的下落得快，因此物體下落的快慢不只是跟輕重有關，還與面積有關。

邊說邊做實驗，讓同樣重的紙片和紙團同時下落，明顯看到紙團下落得快一些。

我注意到，當S4在講臺做實驗時，他一直自己在下面做實驗，沒有參與到課堂的討論。難能可貴的是他不怕別人異樣的眼光，把自己的想法說了出來，并且這種想法是來源于自己所做的實驗。而要想讓學生敢說真話，一種寬松、平等的課堂氛圍很重要。

S4沒有舉手就站了起來：紙團和紙下落快慢不一樣是因為受到的空氣阻力不同，如果是把它放到真空管內他們下落肯定會一樣快，與面積沒有關系，還是伽利略對！

大家都用贊許的目光看著S4，有兩個女生還鼓掌。

師：也就是說輕重不同的物體下落得一樣快是有條件的，必須是不受空氣阻力，只受重力作用。

……

課后很興奮，特別驚喜的是學生受聲音不能在空氣傳播的實驗啟發自然地想到牛頓管實驗。整節課學生不斷在猜想，又不斷地反駁，學生真正地動腦去思考，動手去實驗。猜想與反駁過程中，充分暴露學生的錯誤前認識，引起學生思維的沖突，最后建構科學的知識結構，使學生成為物理知識的“發現者”，讓學生體驗“猜想與反駁”的科學發現方法。在不斷地猜想、假設，不斷地批判與反駁的過程很好培養了學生大膽猜想、敢于反駁、積極創造的精神，促進學生認識結構的完善和發展，同時培養學生敢于面對被批判、反駁的健康心態。在中學物理課堂教學中，應用“猜想與反駁”進行教學是培養學生的創新能力行之有效的一種方法。

【參考文獻】

［1］波普爾，傅季重等譯.猜想與反駁. 科學知識的增長[M].上海：上海譯文出版社，2005.

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［3］吳嫻.“亞里士多德和伽利略都不對！”——發自探究課堂的驚嘆號[J].人民教育， 2002(9).

［4］羅星凱，周中權.學生頭腦中的前科學概念研究[J].江西師范大學學報（自然科學版），1991(6).