物理中的美學(xué)元素之猜想與假設(shè)

摘要：“猜想與假設(shè)”是科學(xué)探究過(guò)程中重要而又必不可少的步驟，是引向目標(biāo)的燈塔，是通向真理的橋梁，能為科學(xué)探究指明前進(jìn)方向，減少?gòu)澛罚岣咝省Ｋ砸茖W(xué)大膽地進(jìn)行猜想與假設(shè)，如假設(shè)物理情境、物理?xiàng)l件、物理過(guò)程，猜想物理結(jié)論，等等，突破常規(guī)性思維方法，逐步培養(yǎng)科學(xué)、綜合分析問(wèn)題的能力素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：猜想；發(fā)散思維；魅力；原則；培養(yǎng)

課題來(lái)源：本文為江蘇教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“工科物理的美學(xué)元素提煉及滲透教育的探索與實(shí)踐”階段成果［課題批準(zhǔn)文號(hào)：蘇教科規(guī)〔2013〕1號(hào)］［課題編號(hào)：D/2013/01/038］；河海大學(xué)常州校區(qū)2013年度教育教學(xué)改革研究課題［課題編號(hào)：XZX/13A001-19］。

作者簡(jiǎn)介：趙長(zhǎng)青（1971—），男，江蘇金湖人，碩士，副教授，從事物理學(xué)理論研究。1猜想與假設(shè)在物理學(xué)中的作用

猜想與假設(shè)是科學(xué)探究中的重要環(huán)節(jié)，是我們解決物理疑難問(wèn)題時(shí)重要的科學(xué)思維方法。“猜想與假設(shè)”是對(duì)所研究的問(wèn)題，根據(jù)已知事實(shí)和科學(xué)知識(shí)的一種猜測(cè)性陳述，對(duì)問(wèn)題中事物的因果性、規(guī)律性的假定性解釋，是科學(xué)思維的一種形式。“猜想與假設(shè)”作為重要的思維方法，在物理學(xué)中的作用舉足輕重。其作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先，它可以培養(yǎng)我們的發(fā)散思維，激發(fā)我們的創(chuàng)新沖動(dòng)。創(chuàng)造力在關(guān)鍵時(shí)刻往往不是來(lái)自邏輯推理，而是來(lái)源于聯(lián)想和靈感，也就是直覺(jué)和想象力。這樣的實(shí)例不勝枚舉，如伽利略從觀察教堂吊燈的擺動(dòng)猜想出簡(jiǎn)諧振動(dòng)固有周期的不變性，為后來(lái)研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率指明了方向。其次，猜想與假設(shè)的思維習(xí)慣能夠讓我們感悟物理世界的美。世界上的萬(wàn)事萬(wàn)物都是有規(guī)律、有秩序的，同時(shí)又具備簡(jiǎn)潔對(duì)稱、和諧之美的特征。如氣體動(dòng)理論的知識(shí)告訴我們，物質(zhì)是由大量的原子和分子組成的；原子或分子在做永不停息的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)；分子之間存在著相互作用的引力和斥力。在現(xiàn)實(shí)生活中的家庭、學(xué)校、社會(huì)都是由人這個(gè)最小單位組成的，每個(gè)人都在不停地忙碌著，人與人之間或親近、或疏遠(yuǎn)，存在著相互吸引、相互排斥的關(guān)系，進(jìn)而猜想物體內(nèi)部分子的運(yùn)動(dòng)情況及相互作用，可使我們領(lǐng)略微觀世界和宏觀世界的和諧統(tǒng)一。最后，猜想與假設(shè)的思維習(xí)慣能夠提高我們對(duì)信息的甄別和處理能力。猜想與假設(shè)不僅能培養(yǎng)我們對(duì)信息的收集、處理能力，保持對(duì)自然界的好奇心，對(duì)大自然的親近、熱愛(ài)、和諧相處的情感，還能增強(qiáng)我們對(duì)信息的甄別能力。

2運(yùn)用猜想與假設(shè)需遵循的原則

當(dāng)然，靈活而合理運(yùn)用猜想與假設(shè)的思維方式必須遵循一定的原則，因?yàn)椴孪虢K究是猜想，最終需要驗(yàn)證，需要得到對(duì)實(shí)際有指導(dǎo)意義的結(jié)論。猜想與假設(shè)一般有如下原則：

首先，猜想與假設(shè)必須遵循合理性原則。猜想應(yīng)該有一定的目的，所以絕對(duì)不能胡亂猜想，胡猜亂猜不僅沒(méi)有發(fā)展成為科學(xué)結(jié)論的可能，更主要的是引導(dǎo)你走向錯(cuò)誤的方向，對(duì)探究過(guò)程沒(méi)有實(shí)際指導(dǎo)意義。其次，猜想與假設(shè)必須遵循規(guī)律性原則。猜想雖然是針對(duì)一些客觀事實(shí)和現(xiàn)象而提出來(lái)的，但科學(xué)探究的目的不是解決個(gè)別問(wèn)題，而應(yīng)是一類問(wèn)題，尋找事物之間的普遍聯(lián)系和一般規(guī)律。因此，提出的猜想要具有某種規(guī)律性。最后，要把握好猜想與假設(shè)的方向性原則。猜想是在探究之前對(duì)研究問(wèn)題所進(jìn)行的一種科學(xué)預(yù)見(jiàn)性活動(dòng)，指導(dǎo)著探究計(jì)劃的制訂和方案的設(shè)計(jì)。

3如何培養(yǎng)猜想能力

在學(xué)習(xí)的過(guò)程中猜想很重要，所以我們要培養(yǎng)自己的猜想能力，一般從以下幾個(gè)方面實(shí)施：

第一，必須豐富科學(xué)知識(shí)，從而奠定猜想基礎(chǔ)。猜想的科學(xué)告訴我們，猜想并非憑空捏造，需要科學(xué)依據(jù)，即要有各種經(jīng)歷、各種經(jīng)驗(yàn)，廣泛的生活面、知識(shí)面和閱讀面。這些潛在的東西一旦被激發(fā)就會(huì)產(chǎn)生思想的火花。

第二，需要逐步培養(yǎng)猜想興趣，做到勇于猜想，善于猜想，不斷猜想。在猜想過(guò)程中產(chǎn)生的許多想法是錯(cuò)誤的，當(dāng)我們看到自己的結(jié)論錯(cuò)誤時(shí)，往往會(huì)失去信心，這時(shí)正確對(duì)待猜想結(jié)論的錯(cuò)誤顯得特別重要。我們要明白，即使是牛頓、愛(ài)因斯坦這樣偉大的科學(xué)家都難免犯錯(cuò)，甚至?xí)e(cuò)許多次。錯(cuò)誤往往是正確的先導(dǎo)，畏懼錯(cuò)誤就是毀滅進(jìn)步。

第三，猜想過(guò)程要做到科學(xué)猜想。猜想是根據(jù)我們已有的知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的，而不是憑空瞎猜。我們不必追求嚴(yán)密的邏輯性，而是直覺(jué)思維，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，勇于提出問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

馬文蔚．物理學(xué)（第5版）．北京：高等教育出版社，2012．

卡爾·波普爾．猜想與反駁．北京：高等教育出版社，2006．

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