高中物理如何培養(yǎng)學(xué)生猜想與假設(shè)能力的研究

馬新平

【內(nèi)容摘要】猜想和假設(shè)是重要的物理學(xué)習(xí)方法，在學(xué)科探究學(xué)習(xí)中能起到承上啟下的作用。新的課程標(biāo)準(zhǔn)對于物理的中的“科學(xué)探究”提出了具體的要求：運(yùn)用已有的知識對問題的答案進(jìn)行假想，根據(jù)假想答案制定科學(xué)探究活動。因此，猜想和假設(shè)能力已經(jīng)成為學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中所必要的能力。本文對高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)能力的方法進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】高中物理 猜想和假設(shè)能力培養(yǎng)猜想和假設(shè)是一切科學(xué)研究的基礎(chǔ)，在物理的學(xué)習(xí)中也不例外。學(xué)生想要探究物理知識，就必須對物理中的某些現(xiàn)象知識進(jìn)行猜想和假設(shè)，從而根據(jù)猜想制定探究計(jì)劃。同時(shí)猜想和假設(shè)也是新舊知識的聯(lián)系渠道，學(xué)生進(jìn)行假設(shè)需要根據(jù)已有的知識或者思維方式進(jìn)行，這一方面有利于學(xué)生對舊知識的回憶、應(yīng)用，另一方面也有利于學(xué)生的思維發(fā)展。本文從以下幾個(gè)方面，研究猜想和假設(shè)能力的培養(yǎng)方法。

一、運(yùn)用已有知識和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想和假設(shè)

知識來源于生活，當(dāng)前已有的各種知識都是前人根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和生活現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)而得到的。學(xué)生學(xué)習(xí)的過程事實(shí)上就是對知識進(jìn)行再探索的過程。人們在研究物理的過程中，無不是對一個(gè)個(gè)現(xiàn)象出現(xiàn)的原因進(jìn)行猜想，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、得出結(jié)論、總結(jié)規(guī)律[1]。從伽利略到牛頓，再到法拉第，支撐他們進(jìn)行物理研究的無不是一個(gè)個(gè)生活中猜想和假設(shè)。因此，培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)能力首先就要從生活出發(fā)，借助學(xué)生已有的知識和生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想和假設(shè)，為學(xué)生奠定知識探究的基礎(chǔ)。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理選修三中的“焦耳定律”時(shí)，在探究“影響電流經(jīng)過導(dǎo)體產(chǎn)生熱量影響的因素”這一問題時(shí)，教師就可以先讓學(xué)生們想象一下生活中常見的電器。如電磁爐能夠產(chǎn)生大量的熱，甚至高達(dá)幾百度，鎢絲燈泡亮的時(shí)間長也能產(chǎn)生熱量，并且燈泡產(chǎn)生的熱量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于線路產(chǎn)生的熱量。學(xué)生們在思考后，就可以得出一個(gè)猜想：熱量與導(dǎo)體本身的電阻有關(guān)，與電流的大小也有關(guān)。接著教師可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)猜想，結(jié)合時(shí)間去驗(yàn)證猜想是否正確。這樣借助生活經(jīng)驗(yàn)和已有的知識儲備可以對一些現(xiàn)象進(jìn)行猜想，為知識探究創(chuàng)造目標(biāo)。

二、運(yùn)用思維直覺進(jìn)行猜想和假設(shè)

直覺是人的一種特殊感覺，也被稱為除五感以外的第六種感覺。直覺實(shí)際上可以看作一種慣性的思維，而這種思維在很多時(shí)候是正確的。通過直覺學(xué)生們可以很直接的預(yù)測物理現(xiàn)象中可能存在定理，并根據(jù)直覺進(jìn)行猜想和假設(shè)，進(jìn)而對其中的知識進(jìn)行探究[2]。所以，在學(xué)習(xí)過行程中，教師要注重學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生根據(jù)現(xiàn)象觀察利用直覺推理出現(xiàn)象中可能存在的物理規(guī)律，從而更好地進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理必修二中“向心力”這一節(jié)時(shí)，教師可以先讓學(xué)生們思考，在生活，如果我們拿著一件物體轉(zhuǎn)圈，如果松開手，物體很快就會飛出去。但是月球是圍繞地球轉(zhuǎn)動的，為什么沒有脫離地球呢？學(xué)生們很快會根據(jù)直覺進(jìn)行猜想“會不會存在一個(gè)力，讓月球無法脫離地球。”通過這樣的假設(shè)，學(xué)生們就擁有了研究方向，通過研究可以發(fā)現(xiàn)，月球在圍繞地球轉(zhuǎn)動時(shí)，存在向心力，因此月球無法飛離地球。運(yùn)用直覺思維，學(xué)生們可以很快對一種現(xiàn)象作出假設(shè)進(jìn)而開展探索。

三、運(yùn)用類比思想進(jìn)行猜想和假設(shè)

類比，就是將兩個(gè)或者兩個(gè)以上具有相似特性的，但不完全相同的事物進(jìn)行比較，從而分析出事物相同和不同的特征[3]。類比思想在學(xué)習(xí)中極為常見，特別是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中經(jīng)常出現(xiàn)，因此學(xué)生通常具備一定的類比思想。而在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生們也可以利用類比思想，將一個(gè)已知原理的物理現(xiàn)象和相似但原理未知的現(xiàn)象進(jìn)行類比，進(jìn)而提出猜想和假設(shè)，對想象中包含的物理規(guī)律進(jìn)行研究。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)知識的快速遷移，同時(shí)也能讓學(xué)生更加容易理解知識。所以，在教學(xué)中，教師也要常用類比思想，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行猜想和假設(shè)，從而探究知識。

例如，在學(xué)習(xí)人教版高中物理選修三“電勢能和電勢”一節(jié)中，要研究電荷在電場中又沒有能量的問題。而靜電力做功實(shí)際上和重力做功有著相似之處，做工都與路徑無關(guān)。而教師就可以利用兩者的相似之處，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比學(xué)習(xí)，進(jìn)而猜想電荷在電場中會不會存在和重力勢能相似的電勢能。學(xué)生們在作出猜想“電荷在電場中存在與重力勢能相似的電勢能。”后，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)而驗(yàn)證猜想是否正確。這樣，利用類比思想，學(xué)生在遇到未知知識和難點(diǎn)問題時(shí)，可以根據(jù)已有的、與之相似的現(xiàn)象、知識進(jìn)行類比分析，進(jìn)而對新的現(xiàn)象及可能存在的物理規(guī)律作出假設(shè)，能夠提升學(xué)生對新知識的接受能力，同時(shí)也能夠有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

結(jié)論

猜想與假設(shè)在探究物理知識的過程中有著極為重要的作用，同時(shí)猜想與假設(shè)也是探究物理規(guī)律所必要的方法和手段。因此在教學(xué)過程中，教師要有意識地培養(yǎng)學(xué)生猜想和假設(shè)的能力，運(yùn)用各種方法、情境引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行假設(shè)和猜想，幫助學(xué)生提升探究知識的能力和學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]盛學(xué)良.科學(xué)探究教育在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用———基于牛頓萬有引力定律分析[J].學(xué)周刊，2017，（1）：49-50.

[2]陳麗珊，陳海.基于高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教學(xué)探究[J].基礎(chǔ)教育研究，2016，（20）：7-8.

[3]姚麗鵬，劉爍.高中物理教科書中實(shí)驗(yàn)探究水平的研究[J].首都師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（3）：29-35.

（作者單位：甘肅省甘谷縣第三中學(xué)）