淺談實驗探究法中的猜想

【摘要】科學探究是新一輪物理課程改革的突破口。探究性物理實驗能充分地體現學生學習主動性、探索性和創造性，而猜想是探究和創新的精髓。本文通過實例論述了猜想是實驗探究法的關鍵。

【關鍵詞】實驗探究法 物理課程改革 猜想

一、實驗探究法

實驗探究法是學生通過一系列的探究活動進行學習的一種學習方法。它是在教師啟發指導下，由學生親自動手設計，操作大量實驗，制作簡單實驗教具，在操作實驗和自制教具過程中經過觀察測量、分析、推理、概括等一系列抽象思維活動，自己建立物理概念，總結歸納物理規律，從而獲得新的物理知識的教學方法。

“實驗探究法”的著眼點不是物理知識的結論，而是物理知識的形成過程，使學生領略物理知識的全貌和物理學發展中所形成一系列研究物理學的科學方法的教學和研究。目前，許多教育工作者認為不能僅僅把實驗課放在演示(現象)證實(已有理論)的地位上，而是應該把它當作科學學習過程的核心。德國教育家第斯多惠指出：“一個壞得教師是廉價奉送真理，一個好的教師教人發現真理”。這就要求我們物理教學中不僅告訴學生物理結論，更重要的是讓學生了解物理學家是如何提出問題，采取什么樣的方法研究探究問題，還要盡量創造帶有研究氣氛的教學環境，使學生受到物理學家思維的啟發，熏陶和感染，進而領會物理學家的思維方法和研究方法。這對學生學會正確的思維，掌握科學方法，抓住知識的來龍去脈，彌補學習枯燥，激發學習的興趣，樹立熱愛科學的信念是大有益處的。

近年我國的探究性學習在理論上取得了一定的成就，涌現了一批學者。徐學福介紹探究教學理論的發展及其對我國探究教學的啟示，從理論上分析了目前我國教育界對探究性學習認識的偏差，靳玉樂從心理學教育學角度論述了探究學習的理論基礎，對探究教學的類型、特點、條件進行了周密的分析，對探究教學的模式進行詳盡的解說，還進一步指出了探究教學的實施中教師與學生的地位，應該注意的問題，評估的辦法，可以說對探究教學進行了較為系統的闡述。

實驗探究法的整個教學過程，一般分為提出問題，進行猜想，實驗驗證，獲得知識和應用知識等五個環節，其中猜想是這種教學方法的關鍵。

什么是猜想?猜想是科學思維的一種形式，是根據已知事實或已有知識對事物或現象之間的因果性，規律性做出嘗試性的解釋。科學猜想不是隨意的猜測，是當研究問題的已知條件很不完善，或用推理的方法極為困難時，先用想象的方法估計幾種可能的探索方向和范圍，然后再通過觀察、實驗、推理的方法檢驗。從方法論的角度來看，猜想也是一種科學研究方法。在物理研究領域中猜想與直覺、靈感等同屬于非常規方法。

數學家高斯曾說過：“沒有大膽的猜想就做不出偉大的發現”。縱觀物理學史，情況正是如此。

落件運動是司空見慣的，由久以來人們只知道落體在墜落過程中不斷地加速，但伽利略仔細觀察后，猜想落體的加速運動是以一種最簡單的方式被加速的，即在相等的時間內速度的增量相等，而后他的實驗，數學計算和邏輯推理證明了這種猜想是對的。海王星的發現也是猜想的結果。19世紀40年代，天文學根據計算推斷行星的運動，發現天王星的運動和計算結果不符，他們猜想在天王星附近還有另一個行星，擾亂了天王星的運行軌道，法國的勒威耶算出了猜想中的這個行星的位置，不久柏林天文臺的加勒用望遠鏡對準勒威耶算出的位置進行觀測，果然見到了一個行星，它就是海王星。

直到近代，當物理學家遇到疑難問題時，也還是習慣于先用猜想法尋找答案，發現光電效應后，有些現象舊的電磁理論解釋不了，愛因斯坦則比照普朗克的量子論猜想光的發射和接受是一份份的，從而建立了光的量子理論。

從認識論角度來看，學生認識物理世界與物理學家認識物理世界在本質上沒有區別，因此在教學過程中當老師提出一個新奇的問題時，學生也常常會聯想過去學到的知識進行猜想，這樣，他們就在探索知識旅途中正式起步了。無怪乎實驗探索法的第二個環節就是猜想，下面就以兩個知識點的教學案例做具體說明。

為了探索電流強度與電壓的關系，教師先指出導體中電流是由電壓產生的，接著提出問題，那么電流強度跟電壓大小又有什么關系呢?由于前面在電壓概念的教學中，電壓概念是與水壓類比才建立起來的，因而學生就會做出猜想，既然生活中所見水壓越大水流越急，那么很可能電壓越大電流強度越大，甚至猜想兩者成正比，從而，在教師指導下，設計如何用干電池，小燈泡來驗證。

在講到“打水漂”的物理原理及動作要領時，為了充分調動學生的猜想力，給學生講了一個故事：在二戰期間，英美盟軍為了緩解蘇聯紅軍在東線之壓力，決定炸掉德國魯爾地區的埃德、摩納兩座水壩，但水壩非常堅固，轟炸很難進行。后來工程師們發現水壩的致命的缺陷，只要有足夠的炸藥在水壩上爆炸，水壓就足夠把水壩摧毀。接下來怎么做呢?學生在下猜想后答道：用巡航導彈?飛機高空轟炸?低空俯沖轟炸?用魚雷轟炸?但我告訴學生，在當時的現有條件下，上述辦法都行不通。最后啟發學生，兒時都玩過打水漂，你們是怎么做的?學生們接著熱烈地討論兒時如何打水漂，有的甚至會使石子在水面上連續跳幾次。我因勢利導指出，英國工程師巴恩斯先生就是借于兒時打水漂的靈感發明了“水漂彈”也叫“跳彈”。

一般的說，當教師提出問題以后，學生并不能直接設計出可供探索的實驗方案來，其中必須有一個猜想的環節，猜想實際上是學生根據已經獲取的知識，對所提的問題做初步回答，從而就為設計實驗方案指明方向確定范圍。因此，猜想對實驗探法的整個教學過程有著至關重要意義。

在實施實驗探究法的教學過程中，我們抓住猜想環節，不但要培養學生的猜想能力，而且要鼓勵學生勇于猜想，充分發揮自己的猜想能力。

二、有效地鼓勵學生猜想

1 始于問題

能夠提出問題是猜想和創新的開始。一名教師在一門課中，到底是給學生教得是沒了問題還是教的能提出更多的問題?學生帶著問題走進教室，又帶著更多的問題走出教室，這是思考的結果。學習中最重要的是學會思考，學會猜想。沒有問題一定不會有創新。我們的學生要養成會猜想提問題的習慣。例如，同樣對蘋果落地這種現象，其他許多人也看到了，但他們會對此視而不見，認識不到現象背后的問題，而牛頓從中發現了問題，正是這些問題引導他去探索、去研究。

2 培養興趣

“興趣”是最好的老師。學習中有了興趣，就可以使自己在知識的海洋中忘我的暢游，不知疲倦，就能在學習中集中精力，深入思考，真正鉆研進去。為激發學生的好奇心和求知欲望，我在講到電學部分，比較燈“220V。60W”與“220V，100w”哪只亮時，首先讓學生回答，學生往往不假思索地認為“220V，100W”的亮，但通過學生的探究，對兩只燈串聯和并聯兩種不同的連接方式的實驗后，很快就發現自己的猜測是錯誤的。從而增強學生學習物理的興趣。

3 挖掘潛力

近年來，科學家們對人類的大腦的研究有了突破性的進展，發現人腦的潛能無比巨大。每個人都具有比已經達到的智力水平高得多的生理基礎，所以要樹立挖潛觀，鼓勵學生有效的開發自己，充分地釋放自己的潛能。

4 勤于實踐

學習中勤奮刻苦是任何一個人學有所成的必要條件，他是一名學生應具有的最重要的品質。任何一個人不想付出艱苦的勞動，不想經過實實在在的努力就想僥幸成功，都是不可能的。

三、結語

我們教師在應用實驗探索法教學時，應該創造一種人人講自己所猜所想氛圍，形成良好的猜想環境，猜錯想錯不要緊，只要學生勇于猜想，教師就予以鼓勵，當然猜想并非胡思亂想，教師還要引導學生根據自己學的知識和經驗進行猜想，通過猜想，不僅激發學生的思維積極性，更重要的是培養學生思維的主動性、獨立性和創造性，才能增強學生的探究意識，使之能有意的經過自己的努力去獨立的獲取知識，這是探究教學法的核心和精髓。

勇于猜想是一種探索精神，意味著求真和創新。