在课堂教学中培养学生的猜想能力

李田甜

摘 要：“科学探究”是高中物理新课程的最大亮点，也是课堂教学的难点。它难在学生在探究之前对结果一无所知，必须先进行猜想，然后才能实验。猜想是从已知世界走向未知世界的第一步，本文主要谈谈如何在课堂教学中培养学生的猜想能力，让学生迈出科学探究的第一步。

关键词：课堂教学；培养；猜想能力；探究

一、由一个教学案例引发的思考

案例 粤教版《高中物理必修1》第三章第三节力的等效与替代这一部分内容中，有一个寻找等效力的实验与探究活动。该教材介绍的主要探究步骤如下：①分别用两个大小相等的力和一个力将结点拉至同一个位置；②用力的图示法作出这三个力的图示，如图1所示（教材原图）；③学生猜想：这三个力满足什么样的几何关系？

显然，教材改变了老师讲规律、学生做实验验证的传统课堂教学模式，而是采用探究式教学的新方法，力图给学生更多的思考空间，让学生提出分力与合力之间满足平行四边形关系的猜想。可是，由于学生缺少可供参考的经验和借助迁移的知识（矢量的性质，合成与分解的方法还未学），仅从三个力的图示出发，很难提出这一猜想。考虑到这一点，图1中作出了两条辅助线，并且提问：这三个力满足什么样的“几何”关系？这一处理实际上已将平行四边形关系告知学生，把原来开辟给学生的思考的空间封闭了。

笔者在课堂教学中尝试了这样的处理，即在上述探究过程之前加上如下三步骤：①教师演示：在两根细绳上分别挂上3只钩码和4只钩码，沿两个互相垂直的方向绕过滑轮A、B，共同牵引橡皮筋，将结点拉至O。再用一根细绳挂上5只钩码绕过滑轮C牵引橡皮筋，也将结点拉至O（三个滑轮的位置必须事先定好，如图2所示）；②学生猜想：两个共点力合成时，合力与分力之间可能有什么关系呢？③学生设计实验证明这一猜想。

这样处理的特点是，教师并没有将平行四边形的关系直接告诉学生，而是演示了一种力的合成时的特例，即三个力大小比为3：4：5的关系。学生根据3：4：5的数据关系和已学的勾股定理，不难得到如下猜想：互成直角的两个分力合成时，其合力可以用以两分力为邻边构成的矩形的对角线来表示。这样，教师通过特例的演示就将学生的思路引到平行四边形的几何关系上来了。

课后反思时，笔者不禁思考了这个问题：如何才能在课堂教学中作出最佳的引导，培养学生的猜想能力呢？

二、猜想能力的含义

猜想是科学工作者思维的一种形式，是根据已知事实材料和科学知识对所研究的问题作出的一种猜测性陈述，对问题中事物的因果性、规律性作出假定性的解释。简言之，学生的猜想能力就是指学生根据客观事实、经验和已有的科学知识，对所研究的问题进行预测的能力。

三、形成猜想的要素与关键

猜想的形成必须具备两大要素：一是客观事实，二是研究者原有的知识和经验。只有当这两个要素同时具备时，学生才能顺利地提出猜想。因此，教师在课堂教学中要促使学生形成猜想，关键在于根据学生原有的知识与经验，提供客观事实依据，启发、引导学生应用自己原有的知识和经验来审视所面对的客观事实，学会仔细观察、分析事实，从中寻找跟自己原有的知识和经验中相似的特征，并尝试用自己的知识和经验对该客观事实作出解释。

四、培养学生猜想能力的重要意义

猜想是一种创造性的思维方式，培养学生猜相通具有重要意义。首先，它能激发起学生强烈的探究欲望。一旦学生发现自己的猜想被事实所证实时，心中便会充满成就感、自豪感、满足感，进而激发起他们热爱科学的情感。其次，培养学生的猜想能力可以全面提高学生的综合素质。它可以帮助学生更加深入地明确和理解要探究的问题，加深对问题本质的认识；可以引导学生主动将已有的知识和生活经验与未知世界联系起来，提高发散思维能力和逻辑思维能力；鼓励学生勇敢地表达自己的猜想，可以提高学生的分析能力、判断能力、语言表达能力。再者，从整个科学探究的过程来看，猜想与假设是科学探究的核心，它决定着探究活动的方向。此外，猜想与假设还推动着自然科学的发展，物理学上很多重大发现都是从猜想开始的。

五、科学猜想的方法

课堂教学中，教师还应教会学生灵活运用科学猜想的方法。笔者在实践探究式教学的过程中总结了一些科学猜想的方法，取得了较好的效果。

1.事实推断法

事实推断法是指根据已有的事实，对所研究的问题进行推断，提出猜想与假设的方法。事实推断法在探究物理量之间制约关系时经常用到，如探究影响向心力大小的因素、探究影响滑动摩擦力大小的因素等，事实推断法应用的关键在于提供可参考的事实依据。

2.联系法

联系法是指在学习新知识时，借助已有的与其相似的旧知识进行比较，找出它们的联系。应用联系法时，应多注意新知识与已学过的数学知识的联系。在不少数据分析中，常常用联系法得到猜想。当我们通过分析实验数据来研究某些物理量之间的定量关系时，若找不到直接的线性关系，我们可以考虑它们之间是否满足平方线性关系、三次方线性关系或是三角函数的线性关系等等（平方、三次方、三角函数等数学知识都已学），如探究自由落体运动的位移与时间的关系、探究光的折射规律等。

3.归纳法

归纳法是指根据物理对象、物理过程中的个别情况的某种性质或规律，猜想得到该类物理对象、物理过程全体都具有这种性质或规律。这种猜想的方法符合人类从特殊到一般的认知规律。例如，通过人发出声音时声带在振动、拨琴时琴弦在振动、蜜蜂发出“嗡嗡”声时翅膀在振动等实例，归纳提出猜想：声音是由物体的振动产生的。

4.类比法

类比法是利用两个不同的事物具有某种相似的属性特征，进行同类比较，提出猜想的方法。这种方法在新授课的教学过程中经常用到。例如，在《电场》的教学过程中，我们往往是从初中的磁场引入，然后又将电场力做功与重力做功进行类比。学生学习新的物理概念时，用类比法比较容易让学生接受，还能让学生学会触类旁通，举一反三。

5.头脑风暴法

头脑风暴法是指根据自己对问题的看法，尽可能多地在头脑中收集与之相关的因素的方法。头脑风暴法可以极大地发挥学生的聪明才智，调动学生参与教学活动的积极性。例如，在探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验中，学生可能提出各种各样的相关因素，如物体的体积、质量、运动速度、接触面积、接触面粗糙程度等，这时教师应根据学生提出的猜想，引导学生用事实推断法一一将这些猜想去伪存真、去繁求精。

总之，教师课堂教学工作中，要根据学生已有的知识和经验，提供事实依据，启发、引导学生运用科学猜想的方法，将已知世界与未知世界联系起来，将对已知的无意识注意转化为有意识的再思考。让学生在猜想的过程中，学习科学的思维方法，全面提高自身的综合素质。只有这样，我们才能培养出富于想象力、富于创造性的人才，以适应时代的需要，促进科学的发展。

参考文献：

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