探究教學要重視“假設”環節

周峰

摘要：列舉了教學實踐中存在的一些問題；討論了假設在探究教學中的地位和特點；認為應該為“假設”環節建立教學規范，并思考了“提出假設”環節的有關教學策略。

關鍵詞：探究教學；假設環節；教學規范；教學策略

文章編號：1005—6629（2013）5—0037—04 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

以培養學生的創新精神和實踐能力為重點，全面實施素質教育，是當前基礎教育改革的重點。以提出問題、做出假設、實驗驗證等為主要過程的“科學探究”被倡導為教與學的重要方式之_。但是，在探究教學實踐中，師生往往更加關注于證據的收集、解釋和結論的，比較忽視“提出假設”環節；而且許多問題可以提出多種假設，教師卻只滿足于提出一個假設；可能是由于邏輯上的疏忽，也可能出于只把假設及其驗證作為形式“過一過”而已，沒有真正讓學生體會到“假設”對實施探究過程的重要價值；有些教師甚至完全忽略了假設環節。本文根據筆者對一些“探究教學過程”的課堂觀察，討論教學實踐中的一些問題，闡述對“假設”環節的教學策略設計思考。

1 教學實踐中存在的一些問題

1.1不重視假設在科學探究中的作用，常常忽略“提出假設”環節

例如：在“質量守恒定律”教學中，不少教師往往只通過一、兩個稱重實驗就得出結論。由于缺少假設，也沒有上位思考，學生不知道為什么要稱重，只能在教師指揮下盲目地學習。

再如：有位老師在魯科版“研究物質性質的方法和程序”第—課時做出這樣的小結：

實驗探究：聆聽-思考-觀察-記錄-分析、交流-推斷

活動探究：聆聽-思考-觀察-記錄-分析、交流-推斷

看不到假設在實驗探究和活動探究中的作用，也看不到真正的探究。

1.2不重視區分科學假設與隨意假設

教學片斷一：

師：物質發生化學變化的前后，總質量是否發生改變？你認為有幾種假設？

生1：不變；

生2：增加；

生3：減少。

對學生的回答，教師沒有跟進任何“追問”（例如假設中的依據是什么？你是根據什么經驗進行假設的？等等）

教學片斷二：

在學生學習了“金屬和酸、和鹽反應的兩條化學性質”后，教師提出問題，設計實驗探究金屬Cu和Ag的活動性。

提供試劑：銅片、銀片、稀硫酸、硫酸銅溶液、硝酸銀溶液。

師：請先提出假設。

生1：Cu>Ag

生2：Ag>Cu……

上述學生提出的“假設”涵蓋了各種可能情況，后續的實驗方案也不是驗證假設的實驗設計，教師沒有引導學生根據不同假設，利用已學知識設計不同的實驗方案。這里的“假設”是一種不需要依據、未經深入思考、隨便提出、沒有意義的猜測，顯然不是科學假設，而是一個徒有的形式。

1.3應用不當、虛假的“假設”

教學片斷三：

師：我有一個朋友，前段時間經常頭疼、失眠、心情煩躁。許多醫學專家都治不好他的病。后來我得知他在原來那顆金牙的旁邊又鑲了顆不銹鋼假牙時，就猜到了病因。同學們在高一已經學習了原電池的有關內容，能不能也分析—下他頭疼的原因？有什么方法解決呢？

[討論后回答]口中有兩顆不同金屬的假牙與口腔唾液中電解質形成了原電池……長時間刺激神經，會導致人生理功能紊亂，從而引發一系列病癥。所以應該將兩顆假牙換成同一種材料，消除原電池形成的條件嘲。這位教師竟然輕而易舉地解決了許多醫學專家都治不好的??！顯然，這是虛假的。試問：虛假的情景、虛假的“假設”能發揮假設應有的教育功能嗎？

1.4不知道怎樣才能提出合理、有效的假設，缺少對假說形成的正確方法的指導

教學片斷四：

師：請同學們自己觀察鉛筆芯，對石墨的物理性質做出猜想。

師：燃燒需要怎樣的條件呢？請根據你對燃燒的了解，做出一些猜想。

師：提不出假設？你們使勁兒猜……怎么猜都行！

“因為不知道，所以要假設”或者“因為要有假設這個步驟”——這些就是學生對“假設意義”的認知現狀。如何根據有限的線索提出假設，常常是學生的認知困難。問題的根源在于：教師不重視假設的提出依據，沒有引導學生弄清“應根據什么而提出假設”，教師對“假設”的依據、“假設”的目的，“假設”對后續探究活動設計或觀測的關系等等都關注不多。

1.5不知道怎樣使假設轉變成可靠的結論

教學片斷五：

教師把許多水分子比例模型放在一只大燒杯中，讓學生觀察。然后讓學生分水……以此說明“分到只剩一個水分子時不能再分了”。

用宏觀的分子模型來代替真實的分子進行實證，這是徹頭徹尾的偽實驗，根本不是實證，而是“虛證”、“假證”。這樣做不但不能達到預期目的，而且會給學生造成“可以不實事求是”的消極影響，是絕對不應該的。

許多研究已經表明，教師對科學性質的認識程度，比其擁有科學知識的多少更直接影響教學水平。因此，教師需要掌握“假設”的意義本質，明確“假設”在整個科學探究過程中的地位和作用。

2 假設在探究教學中的地位和特點

探究教學是科學課程中一種重要的教學方式。科學課程中的探究活動要經歷提出問題、做出假設、實驗驗證、解釋論證、得出結論、表達交流等過程，其中的假設在一定程度上猶如科學探究中的假說，是科學課程中探究教學的重要環節。

科學家通常在經驗事實無法解釋或者缺乏直接、有力的經驗事實，以及現有的理論或假說不能完美地解釋經驗事實，或者不能解釋新的經驗事實時提出假說?？茖W假說是根據已知的科學事實和科學原理，對所研究的自然現象及規律性作出的假定性推測和說明?？茖W假說不是毫無根據的、隨意的猜想與虛構，無根據的猜測與假設不是科學假說。科學假說具有有據性、假定性、試探性、可檢驗性和可修正性，是通向科學理論的橋梁，是發揮思維能動性的有效方式，有利于科學的繁榮和發展。恩格斯說：“只要自然科學在思維著，它的發展形式就是假說?！庇纱?，探究教學中的假設應該具有下列特點：

（1）假設應該以科學事實或科學原理為依據，不能隨意猜想與虛構。

（2）假設需要實證，為了實證假設，需要由假設做適當的演繹推理，得到可以直接驗證的新假設，并據此設計驗證實驗。

（3）假設常常還需要做理論的論證，使結論具有邏輯可靠性，特別是當實證實驗不能充分證明結論時，必須用可靠的理論進行論證。

通過假說——驗證活動，可以培養學生解決問題的能力、創新能力，同時養成學生勇于探索真理、不怕挫折的精神和隨時糾正錯誤的態度。

3 “提出假設”環節的教學策略

針對教學實踐中存在的“假設環節匆匆帶過，缺少認真的思考和討論”等問題，筆者認為應該為“假設”環節建立教學規范，并思考了有關的教學策略。

3.1利用背景知識或經驗展開討論，引導學生提出高質量的假設

案例1質量守恒定律（上教版九年級第一學期化學）

①呈現水分解的微觀圖示。

②學生動手模擬微觀過程。（提供教具，4個小橡皮泥球和2個大橡皮泥球）

③學生解說微觀圖示。

④學生回答問題：化學變化前后元素種類、原子個數、原子質量是否變化。

⑤學生從微觀本質思考：物質發生化學變化的前后，總質量是否發生改變？

⑥學生推理后，產生猜想：化學反應前后物質總質量應該相等。

教師引導學生進行看圖，說圖，動手模擬圖示等多種活動，學生在這些活動的經歷中，在“拆拆、合合、講講”的過程中，能夠逐漸感悟到化學反應的本質是原子的重新組合。在具有此理論知識后，學生能夠由此演繹推理出“反應前后總質量相等”的假設。此“質量守恒”的假設提出過程中，學生依據了一定的理論基礎和活動經驗，是符合邏輯的提出“化學反應前后物質總質量應該相等”的假設，而不是隨意的猜測。在教學過程中，教師應有意識引導學生養成這種“有證據的猜測”的習慣。這種以活動為基礎，有一定的邏輯推理的假設，容易促使學生進入奧蘇貝爾所稱的“有意義的學習”狀態。

案例2金屬活動性（上教版九年級第二學期化學）

在探究銅、鐵的活動性順序時，教師不是直接呈現演示實驗“鐵和硫酸銅溶液反應”，而是通過下列過程引發學生的實驗設計：

提出問題：在學“金屬和酸反應”時，經過“鐵比氫活潑，氫比銅活潑”的推理后，得出“鐵比銅活潑”的結論。借助“氫”的橋梁作用能比較出鐵、銅金屬的活動性。那么能否不借助橋梁，進行直接比較呢？

已有經驗：“鐵比氫活潑”是因為鐵把氫元素從化合態變成游離態；“氫比銅活潑”是銅不能把氫元素從化合態變成游離態。

學生確定探究的方向：用游離態鐵和銅的一種化合物或者游離態銅和鐵的一種化合物反應。

初步假設：鐵放入硫酸銅溶液中，現象應是有單質銅產生。

在此教學過程中，課堂上不僅看到了學生的合理猜想，而且實驗求證環節成為學生興趣盎然且感到有意義的活動，進而引出深層次的學習結果?；趯W生已有經驗而又驅動他們超越經驗的“提出假設”活動，有利于調動學生在智力上積極、主動的投入。學生自己判斷從什么地方開始進行探究，并做出預言，有利于學生形成擴展自己知識結構的能力，獲得對科學的積極的情感和態度，同時也許是學生最有價值的一種體驗。

3.2提供事實材料，引導學生形成假設

案例3金屬活動性（上教版九年級第二學期化學）

呈現資料：

PPT呈現不同金屬制成的物品在經歷了時代變遷后，或者“五光十色”或者“銹跡斑斑”等的圖片；

PPT呈現不同金屬被人類大規模開發、利用的大致不同年限等資料。

請學生根據這些資料，提出某些金屬的活動性順序。

通過這些生活材料的展示，學生感受到不同的現象和事實，學生在思考中，會對材料中的現象或事實提出一個假定性的解釋或是提出一個推測性的答案。后續的探究活動就容易在此“有意義”的氣氛中推進。

3.3創設活動情境或實驗情境，引導學生提出有質量的假設

案例4 “什么是科學”（選自“上海市第二期課程教材改革課堂教學案例與分析”）

活動設計：游戲“紙橋”

探究目的：“紙橋的載重力”與什么因素有關

活動材料：木塊2塊、鉛畫紙5張（長約26cm，寬約9cm）、打印紙2張（長約26cm，寬約9cm）、載重物若干（如小包裝餅干或橡皮）、刻度尺1把（20cm）。

教學環節一：創設情景——“紙橋”游戲

教學環節二：發現問題——紙張的哪些因素影響紙橋的承載能力

學生在利用材料組裝不同“紙橋”游戲中充分活動，學生發現現象：在不同的紙橋上承載的餅干數不同；產生問題：紙橋的承載能力和什么有關？學生在真實的活動中，遇到不同的活動結果時，能自然發現問題，提出問題。學生依據對各自活動材料的分析，提出了厚度、硬度、折疊方式、材質、拱形度等變量及其對紙橋承載能力影響關系的假說。

案例5二氧化碳的性質（上教版九年級第一學期化學）

教師演示實驗：

實驗1：將碳酸飲料振蕩，氣體導入有澄清石灰水的試管中，發現石灰水變渾濁。

實驗2：碳酸飲料振蕩，氣體導入有紫色石蕊溶液的試管中，觀察到溶液變紅。

實驗3：將試管中的液體倒出一半進行加熱，觀察現象。

生：有氣泡。

師：氣泡是什么？

生：二氧化碳。

師：為什么是二氧化碳？

生：加熱了，氣體溶解度減小，二氧化碳跑出來了。

師：為什么二氧化碳跑掉之后就恢復到原來的紫色了呢？“誰”使石蕊變紅了？

生1：水。

生2：二氧化碳。

師：還有沒有？

生3：還有碳酸。

師：我們可以先排除一個。

生4：水。

師：為什么？

生4：水是中性的……

以上教學過程中，教師都是充分利用實驗和活動，給予學生一定的經歷和實驗現象，引導學生通過類比、模型、聯想、直覺、想象、溯因等等做出科學假設。

綜上所述，教師對“假設”的不同教學設計直接影響到科學探究過程的實施，影響到學生科學探究學習的質量。教師應組織好對學生提出的問題進行充分討論，啟發他們盡可能廣泛地思考，引導學生多角度進行假說。最后在思考中做出合理的假說。在鼓勵學生大膽提出假說的同時，要強調假說的經驗根據或理論根據。在學生提出假說時，教師要向學生多問幾個為什么。另外，對學生提出的不合理的假說，或者提出的假說超出學生檢驗能力范圍，應該進行詳細的分析，要建設性地提出修正建議，既不能妄加贊揚，也不能輕視或嘲笑。