從培養猜想習慣入手提升學生的科學核心素養

趙靜

一、背景

人們對猜想的認識源于對科學探究的深入理解。90年代中期以來，一些發達國家開始逐漸認識到科學探究的重要性。美國于1996 年頒布的《國家科學教育標準》中提出采用“科學的探究”作為科學教育的基本理念和方法，并給出了探究的明確定義，即“探究是一種復雜的學習活動。它涉及觀察現象;提出問題;查閱書刊及其他信息資源以便了解已有的知識;涉及調查和研究方案;根據實驗證據來核查已有的結論;運用各種手段來搜集、分析和解釋數據;做出預測、得出答案、進行解釋，并把結果告知于人。探究需要明確假設、運用批判性思維和邏輯思維、考慮各種可能的解釋”。

我國對科學探究形成共識源于2006年《科學（3～6年級）課程標準（實驗稿）》的發布，其中提出學生應“能運用已有的知識做出自己對問題的假想答案;能根據假想答案，制定簡單的科學探究計劃。”從課標要求來看，猜想是進行科學探究的前提，是制定計劃的依據，也是學生確定研究方向、選擇實驗方法、準備實驗材料的基礎。隨著課程標準的實施，廣大科學教師對猜想的認識也逐漸深入：認為猜想與假設是科學探究的一個重要組成部分，是一種創新性的思維形式。它既是學生在探究之前對研究問題所進行的一種科學預見性思考，又是制定探究計劃、設計實驗方案的根據，可以為收集、分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架，而且探究報告最終也要對猜想與假設是否得到驗證做出明確的結論。

由此可見，國內外科學教育界對探究過程中猜想的重要性有著相同的認識，即猜想是學生科學探究活動的一個重要組成部分，對整個探究活動起著決定性作用。如果學生能夠在科學探究過程中形成猜想習慣，使猜想活動成為學生的一種自覺行為，就更有利于提高學生科學學習效率，使學生形成嚴密和創新的思維能力，提高學生的科學素養，使學生終身受益養成終身受益的學習習慣。因此，如何教育引導學生形成正確的猜想習慣就成為科學教育中的一個首要問題。為了更有針對性地培養學生建立正確的猜想習慣，筆者通過對某校小學生的猜想習慣現狀進行調查，并根據調查結果對如何培養小學生的猜想習慣提出了相應建議。

二、調查設計

（一）調查目的

猜想習慣是指學生在科學探究的過程中經過反復練習形成的一種個體需要的自動化學習行為方式。

為了了解學生的科學猜想習慣的現狀，更有針對性地培養和提升學生的猜想習慣，開展此次調查活動。這里的猜想習慣，是指學生在科學探究的過程中經過不斷練習形成的一種本身自覺的學習行為方式。

（二）調查對象

某校3年級隨機抽取2個班共58名學生、5年級隨機抽取1個班共29名學生。

（三）調查時間

2018年11月16日。

（四）調查問卷的設計

某校屬城市校，三年級的學生剛接觸科學課半個學期，通過看書了解的知識較多，但實際觀察各種動物較少，調查時剛學完空氣的物理性質，還未學到《空氣占據空間》;五年級的學生接觸科學課兩年多，對降落傘有一定的認知，但沒學習過降落傘原理，學習過簡單的變量控制知識，但在課堂中沒學習過養魚的知識。因此我根據學生已經具備的知識基礎和年齡特點，設計了調查問卷。問卷中設計的調查問題對學生來說是未知的科學問題，調查結果效度較高。

三年級調查問卷：

問題一：在水槽中漂浮著一只乒乓球，用一個杯子垂直扣住乒乓球直到水底（如圖所示），

1.你認為乒乓球會在什么位置？在圖中畫一畫。2.你是怎樣想的？

A我是瞎猜的，試一試就知道了。

B我是這樣想的：____________________________________。

問題二：蝸牛愛吃什么？你是怎樣想的？

A.不知道

B.我猜想蝸牛可能喜歡吃：_______________________，因為：_________________。

五年級調查問卷：

問題一：降落傘的傘面形狀（在面積相同的情況下）會影響降落速度嗎？

A.不知道，直接試一試就知道了

B.我猜想傘面形狀（會，不會）影響降落速度，（圓形、橢圓形、長方形、正方形、其他：_________________）降落速度最慢，（圓形、橢圓形、長方形、正方形、其他：_________________）降落速度最快，因為：_________________。

問題二：小明養了2盆金魚，每盆中裝有10條金魚。其中A盆天天換水，每天喂食，B盆三天換一次水，三天喂一次食。過了1個月，A盆中的魚只剩下2條，B盆中還有9條。要調查為何A盆中的魚成活率低，B盆中的魚成活率高，你有什么想法？

A.沒有想法，不知道怎么回事。

B.我猜想，影響成活率的因素可能是：_________________，因為_________________。

（五）調查結果的統計與分析

根據學生的答題情況，結合《科學課程標準》中提出的學生在探究中應“能運用已有的知識做出自己對問題的假想答案”的要求，我把學生的猜想習慣分成三個層次。第一層次：沒有猜想習慣，表現為學生對科學問題沒有任何猜想意識，例如學生直接選A，三年級學生不在圖中標出乒乓球的位置;第二層次：有一般的猜想習慣，表現為學生能夠具有猜想意識，但不具備猜想的方法，例如三年級學生在推測乒乓球在水中的位置時，只在圖中畫出乒乓球的位置，但是不能說出這樣猜想的原因，或者回答“因為杯子里有空氣，乒乓球輕，可以浮在水上”，這樣的推測思路顯然有明顯的邏輯漏洞;第三層次：有較好的猜想習慣，表現為學生對科學問題不僅能夠進行猜想，而且具有一定的猜想的方法，例如在回推測可能蝸牛喜歡吃什么的時候，學生回答“因為蝸牛總是爬在樹葉上”，這就是根據動物所在環境與動物食性相聯系進行的推測，還有的學生也許猜想的結果不正確，但是推測有根據且符合邏輯，例如在推測乒乓球在水中的位置時認為“杯子扣在水里水會浮上來，因為水有浮力，所以球會浮上去”，這就是根據已有的生活經驗進行的推測，那么認為這樣的學生是具有猜想意識也具有猜想方法的。

根據以上分析，我對三、五年級學生的猜想習慣情況進行了統計結果如下：三年級中，發現約19%的學生處于第一層次，即不具有猜想習慣;57%的三年級學生處于第二層次，即具有一般的猜想習慣;24%的學生屬于第三層次，即具有良好的猜想習慣。五年級的29名學生中，48%的學生處于第一層次，即不具有猜想習慣;34%的學生處于第二層次，即具有一般的猜想習慣;18%的學生處于第三層次，具有良好的猜想習慣。

通過比較我發現，剛參與科學課的三年級學生對科學很感興趣，有好奇心，愿意對各種現象進行猜想，并且能夠主動利用經驗進行有根據的猜想。五年級學生通過兩年科學課的學習，部分學生反而不愿意猜想了，而且大部分學生在猜想方法上仍然停留在三年級學生的水平，即只是根據生活經驗進行猜想，而不是根據已有信息進行推理猜想。例如在回答哪些因素影響魚的成活率時，很多學生只能提出一個影響因素，根據是“我家也養魚，經常換水魚會不習慣”，這說明在現有的教學條件下，學生的猜想習慣并沒有得到提高，反而下降了。筆者認為造成這種情況的因素有很多，比如可能是教師的教學方式、學生的興趣趨向等，這都有待進一步的研究。

三、建議

筆者根據調查結果給一線科學教師提出兩點建議，希望能提高學生的猜想習慣。

（一）在教學中應向學生強調猜想的重要性

《科學課程標準》中指出：科學探究的重點不在探究的操作方法和操作技能上，而在于通過探究培養學生的科學思維能力。猜想與假設是學生在探究之前對研究問題所進行的一種科學預見性思考，又是制定探究計劃、設計實驗方案的根據，可以為收集、分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架，而且探究報告最終也要對猜想與假設是否得到驗證作出明確的結論。因此，猜想與假設對整個探究活動起著決定性作用。在猜想和假設的過程中，學生要對研究對象或問題進行觀察、實驗、分析、比較、聯想、類比、歸納等;在探究活動中，根據已知的一些經驗，進行猜想與假設，然后制定計劃與設計實驗，這些都使學生的思維得到鍛煉。在教學中教師可以把猜想的重要性直接告訴學生，使學生重視起猜想的環節，從而逐漸形成良好的猜想習慣。

（二）教給學生猜想的方法

在學生明確了猜想的重要性以后，教師還應結合不同的科學問題，教給學生一些猜想的方法。這對發展學生的良好的猜想習慣會起到更加積極的促進作用。下面筆者介紹一些常用的猜想方法。

1.運用類比法進行猜想與假設。類比法是根據兩個對象之間的相似性，把信息從一個對象遷移到另一個對象的一種推理方法。如在學習電磁鐵時，學生發現電磁鐵通電時有磁性，斷電時沒磁性后，老師可以引導學生根據“磁鐵的性質”猜想“電磁鐵還有哪些性質呢？”，由于學生學習過磁鐵有南北極、同極相斥異極相吸、兩端磁性強等性質，因此在猜想電磁鐵的性質時就有了明確的方向。

2.運用歸納法進行猜想與假設。歸納法是通過某類對象中個別對象具有的屬性，猜想該對象全體都具有這種屬性。如在學習液體的熱脹冷縮時，學生做完“水、煤油、酒精有熱脹冷縮的性質”的實驗后，教師可以引導學生這樣猜想：“水、煤油、酒精都是液體，它們都具有熱脹冷縮的性質，那么其他液體是否也有熱脹冷縮的性質呢？”學生便能做出“所有液體可能都具有熱脹冷縮性質”的猜想，并通過對醋、橙汁等常見液體進行進一步的實驗以驗證假設。

3.運用聯系法進行猜想與假設。聯系法是指借助以前與之有直接或間接聯系的其他問題或知識。例如學生在三年級時學習過銅鐵鋁的知識，知道銅鐵鋁是金屬可以導電，那么在四年級學習導體和絕緣體，對哪些物體是導體和絕緣體進行猜想時，就可以初步推測錫、鋅等金屬也可以導電;平時的經驗又告訴他們，電器沾上水就容易壞，人會觸電死亡，因此也會做出水和人可能也是導體的猜想。

4.運用逆向思維法進行猜想與假設。逆向思維法是指從結論或現象開始，反向分析，來探究成因或條件。例如，學生在二年級時學習過語文課文《植物媽媽有辦法》，那么在三年級學習《植物怎樣傳播種子》時，可以直接出示一些植物的果實或種子，讓學生根據它的外形特征去猜想它的傳播方式并說明理由，最后建立結構與功能是相適應的科學概念。

【作者單位：北京市陳經綸中學帝景分校? 北京】