在探究猜想中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

孟小祥

【摘 要】在物理探究教學(xué)中我們一定要鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)例作出合理的猜想；讓學(xué)生走科學(xué)家所走過的軌跡，親自體驗(yàn)定性結(jié)論猜想的過程；通過對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的不同部分感受物理的魅力，使學(xué)生真正發(fā)展成為探究學(xué)習(xí)的主人。

【關(guān)鍵詞】猜想；實(shí)例證據(jù)；科學(xué)思維

偉大的物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)說過：“如果沒有大膽的猜想，就不可能有重大的發(fā)現(xiàn)?！蔽锢韺W(xué)史上有很多偉大的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明都來自于大膽的科學(xué)猜想。如丹麥物理學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)體周圍存在磁場(chǎng)后，科學(xué)家們就進(jìn)一步猜想既然電能產(chǎn)生磁那么磁能產(chǎn)生電嗎？為此許多科學(xué)家進(jìn)行研究最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，從而發(fā)明了發(fā)電機(jī)，為現(xiàn)實(shí)生活中電能的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。因此可以說在初中的物理教學(xué)中，學(xué)生能否提出合理的猜想是學(xué)生物理智慧活躍成分的一種體現(xiàn)，也是最能培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的一步。

學(xué)生能否掌握提出合理猜想的方法，是否能夠進(jìn)行有效猜想的良好思維，在很大程度上決定著我們物理探究教學(xué)的效果好壞和質(zhì)量的高低。因此在探究教學(xué)中對(duì)學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，是我們初中物理探究教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。如何培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，下面談一些個(gè)人的粗淺看法：

一、結(jié)合實(shí)例證據(jù)提出科學(xué)探究的合理猜想

我們知道物理探究實(shí)驗(yàn)中影響因素的猜想是對(duì)物理知識(shí)理解程度的體現(xiàn)，也是對(duì)創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的關(guān)鍵，因此在探究物理量的影響因素猜想教學(xué)中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活中的實(shí)例進(jìn)行合理的科學(xué)猜想。

比如在學(xué)生進(jìn)行探究電熱器放出的熱量與哪些因素有關(guān)的猜想中，有些教師一開始時(shí)依照課本的對(duì)話設(shè)計(jì)了這樣三個(gè)小問題：電爐只有在通電時(shí)才會(huì)發(fā)熱，不通電時(shí)則不會(huì)發(fā)熱；電爐通過銅導(dǎo)線接入電路中，通電時(shí)電阻絲發(fā)熱而銅導(dǎo)線卻幾乎不發(fā)熱；電爐通電時(shí)間越長(zhǎng)產(chǎn)生的熱量越多。學(xué)生根據(jù)教師提供的例子很快提出了教師所需的猜想答案：電熱器產(chǎn)生的熱量與電流、導(dǎo)體的電阻以及通電時(shí)間有關(guān)。仔細(xì)思考這種教學(xué)方式，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的猜想只是學(xué)生根據(jù)教師舉出的實(shí)例總結(jié)出來的，而非學(xué)生自己根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出的猜想，因此這種猜想是一種無效的猜想，對(duì)學(xué)生的科學(xué)思維培養(yǎng)毫無價(jià)值，可以說這樣的猜想教學(xué)是一種偽猜想教學(xué)。反思教師為什么不敢放開讓學(xué)生大膽猜想，究其原因可能是怕學(xué)生的猜想多樣，難以控制課堂的教學(xué)進(jìn)度，甚至怕學(xué)生提出一些自己也難以解釋的猜想比如產(chǎn)生的熱量與電壓有關(guān)。

對(duì)學(xué)生來講猜想的多樣化是必然的，但是如何將多樣化的猜想準(zhǔn)確性提高才是教師需要考慮的。實(shí)際上我們教師只需要提出一個(gè)問題：你能根據(jù)生活中的一些實(shí)例猜想一下電熱器放出的熱量與哪些因素有關(guān)，并分享你提出猜想的依據(jù)。因此教師必須要鼓勵(lì)學(xué)生積極猜想，認(rèn)識(shí)到猜想的多樣性并采取正確的方法去應(yīng)對(duì)它，最終才能合理地引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)并得到驗(yàn)證或結(jié)論，真正使物理實(shí)驗(yàn)的猜想擺脫“形式化”的教學(xué)方式，從而逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

二、運(yùn)用科學(xué)思維提出定性結(jié)論的合理猜想

初中物理探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論可分為定性結(jié)論和定量結(jié)論兩類，對(duì)于定性結(jié)論的分析一般只要通過分析實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)的現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)得到的數(shù)據(jù)分析都能得到，但對(duì)于定量關(guān)系的結(jié)論則有一定的難度。

比如對(duì)于電熱器放出的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間之間定量關(guān)系的教學(xué)，有教師這樣講：科學(xué)家們通過大量的實(shí)驗(yàn)不僅知道電熱器中通過的電流越大、導(dǎo)體的電阻越大、通電時(shí)間越長(zhǎng)電熱器產(chǎn)生熱量越多，還得出它們之間的具體關(guān)系Q=I■Rt，即焦耳定律。這樣的探究結(jié)論教學(xué)無可厚非，但很顯然學(xué)生對(duì)于結(jié)論只能處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，缺少一個(gè)參與發(fā)現(xiàn)的過程，學(xué)生不明白為什么這些物理量之間存在這樣的定性關(guān)系，所以這種教學(xué)只能說是一種填鴨式教學(xué)。這種處理的結(jié)果會(huì)讓學(xué)生對(duì)如何去處理和發(fā)現(xiàn)物理量之間的定性關(guān)系缺乏探究的興趣和學(xué)習(xí)激情。實(shí)際上我們教學(xué)時(shí)可以先讓學(xué)生先去模擬科學(xué)家根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)猜測(cè)熱量與電流、電阻和通電時(shí)間之間它們之間的定性關(guān)系，當(dāng)然學(xué)生的猜測(cè)可能有所偏差，再讓不同學(xué)生提出猜想的依據(jù)，最后通過已經(jīng)學(xué)習(xí)的單位之間的關(guān)系去判別公式猜想的正確性。

讓學(xué)生通過這一系列的活動(dòng)重復(fù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)公式的過程，讓學(xué)生了解到科學(xué)家是如何去發(fā)現(xiàn)物理量之間的定性關(guān)系，讓學(xué)生參與到規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)論的猜想教學(xué)不僅僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，更能讓學(xué)生參與到科學(xué)結(jié)論形成思維過程，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的物理科學(xué)思維素養(yǎng)。

三、利用物理知識(shí)提出誤差產(chǎn)生的合理猜想

初中物理的探究實(shí)驗(yàn)離不開對(duì)一些物理量的測(cè)定，但是在測(cè)量過程中由于測(cè)量的工具、實(shí)驗(yàn)的條件以及實(shí)驗(yàn)的方法等局限，測(cè)量中我們的測(cè)量結(jié)果一定會(huì)存在實(shí)驗(yàn)誤差。雖然我們測(cè)量實(shí)驗(yàn)中的誤差是不可避免的存在，但學(xué)生應(yīng)該學(xué)會(huì)分析誤差的產(chǎn)生以及知道應(yīng)該如何減小誤差。所以在物理探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生原因進(jìn)行有效的、科學(xué)的、合理的猜想分析，這樣做不僅有助于學(xué)生形成嚴(yán)密的科學(xué)思維能力，還能提高學(xué)生的物理科學(xué)素養(yǎng)。

比如測(cè)定水的密度實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于不同小組測(cè)得的數(shù)據(jù)教師讓學(xué)生進(jìn)行猜想分析形成誤差的原因。有的小組同學(xué)提出讀數(shù)的誤差、有的小組同學(xué)提出燒杯中的水未倒盡從而得到實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，但還有同學(xué)提出天氣溫度的變化引起水的密度變化，很顯然這樣的答案出乎老師的預(yù)料，但真正顯示了學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差的分析會(huì)從不同角度進(jìn)行分析，學(xué)生的科學(xué)思維在誤差的猜想分析中真正得到提高和發(fā)展。

總之，初中的物理教學(xué)主要以實(shí)驗(yàn)為主，在實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)中，讓學(xué)生進(jìn)行大膽的猜想是探究的重要組成，它不僅僅是一種自由的嘗試，而且也是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭?chuàng)造。教師一定要將培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，并將此能力滲透到探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中去。在今后的探究教學(xué)中我們一定要鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)例作出合理的猜想；讓學(xué)生走科學(xué)家所走過的軌跡，親自體驗(yàn)定性結(jié)論猜想的過程；通過對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究的不同部分感受物理的魅力，使學(xué)生真正發(fā)展成為探究學(xué)習(xí)的主人。