培养学生猜想与假设能力的教学策略

李　强

渝北区教育教学研究室，重庆市渝北区401120

摘要：学生猜想与假设能力水平的高低将直接影响科学探究能力的水平，让学生认识猜想与假设在科学探究中的重要作用，尝试根据经验和已有的知识对问题的成因提出猜想与假设，科学客观地评定学生猜想与假设的能力，能导向教学真正关注于学生科学探究能力的培养，使学生有机会体验真正意义上的科学探究。

关键词：科学探究；猜想与假设；能力评价

中图分类号：G633.7 文献标识码：A文章编号：1003-6148(2009)3(S)-0067-4お

猜想与假设是科学探究中的重要环节，是研究者根据已知事实材料和科学知识对所研究的问题做出的一种猜测性陈述。学生猜想与假设能力水平的高低将直接影响科学探究能力的水平。因此，探索在物理教学中培养学生猜想与假设能力的教学策略具有重要的意义。

1 猜想与假设的重要作用

猜想与假设在科学探究中的重要作用首先在于它是科学结论的先导，如果猜想与假设能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论。因此，猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿预定的目标展开，避免探究的盲目性。

例如，浸入液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体多少是有关的，如果把物体排开的液体收集起来称量一下，就会发现它受到的重力刚好等于浮力的大小，这样的结果无疑可以作为著名的阿基米德原理的实验事实基础。但关键的问题是，人们一开始怎么会想到要设法去收集由物体浸入而被排开的那一部分液体呢？这正是猜想与假设在科学探究中所起的引导性作用，在科学发现的过程中，这也是最奥妙、最有魅力的一段。要使学生获得对猜想与假设的正确认识，就应该让学生经历猜想与假设的过程，并据此制定探究计划或设计实验，完成探究活动，使学生体会猜想与假设是科学结论的先导，体验猜想与假设在整个探究活动中所起的引导性作用。

猜想与假设在科学探究中除了为探究活动指明方向外，还可以充分发展学生的创造性思维，培养学生的创造能力。猜想与假设是创造性思维中最活跃的因素，物理科学不仅仅是观察现象，理解公式，还可以根据现象充分发挥自己的想象，提出自己的观点，从而能够通过现象看到事物的本质，最后推导出物理规律。

猜想与假设是科学探究中的一个重要环节，要实施真正的科学探究，就不能省掉猜想与假设。培养学生猜想与假设的能力，能导向教学真正关注于学生科学探究能力的培养，使学生有机会体验真正意义上的科学探究。

2 猜想与假设的相互关系

猜想与假设是对问题中事物的因果性、规律性做出的假定性解释。作为一种理性思维的形式，猜想与假设是科学研究中重要的方法，从其形成来看，可分为两个环节：一是猜想环节；二是假设环节。猜想是学生接触到问题后，在已有知识经验的基础上，结合对客观现实的感性认识依靠直觉而做出的各种假定；假设是在猜想的基础上经过一系列的观察、分析、比较、归纳等逻辑推理及排除掉一些不可能的猜想而得到的较为科学的假设。

例如，探究树荫下圆形光斑形成的原因是什么？提出两个猜想：一是树叶是圆形的，它的影子也是圆形的，因为树叶在空中交错重叠，所以地上的圆斑交错重叠；二是太阳是圆的，地面的光斑也是圆的，圆形的光斑是圆形的太阳形成的。这两个猜想那个更合理呢？根据已有知识，影子是光线没有照到的地方，而光斑是光线照射到的地方，树荫下的圆圈是光斑而不是影子，地面上所有圆形光斑都是一个标准圆，只有太阳的形状和它吻合，事实支持第二种猜想，因此通过推理分析便得出第一个猜想是不合理的。

假设比猜想更具有合理性，对探究的问题更有针对性和指导性。在猜想环节，学生充分发挥主体性，积极主动地提出尽量多的猜测与可能，不需要考虑问题与猜想之间的因果逻辑关系，因此思维常常处于一种非常活跃的、非逻辑的、发散的状态。在假设环节，需要对猜想进行排查，并对做出的种种解释进行提炼总结，因此假设更需要一种聚合的逻辑思维。

3 猜想与假设的操作程序

猜想与假设是要按一定的思维程序才能完成的，但猜想与假设没有固定不变的模式。下面几个猜想与假设的例子，用于说明在教学中用到过的或可能用到的基本程序。要说明的是，这些程序不是一成不变的，猜想与假设的过程，应该是十分灵活，思维充分发散的过程。

3．1 利用日常经验进行猜想

学生在日常生活和学习中形成了大量的经验和知识，它们是学生进行猜想的直接来源和素材，初中物理科学探究中十分常见的一种猜想方法其操作程序是：针对问题——运用已有的经验——提出猜想。其已有的经验是指大脑中已有的知识、日常生活实例、实验现象等。

例如，在重力势能的大小与哪些因素有关的探究教学中，学生根据自己的日常经验和知识想到：从高处下落到地面的物体其破坏力要强些，重的物体比轻的物体下落到地面时危害大些。从而提出猜想：物体的重力势能可能与物体的高度、重力或者质量等因素有关。

同样，在摩擦力与哪些因素有关的科学探究中，学生根据经验或事实想到：推一个重的物体比推一个轻的物体费力得多；在光滑一些的表面上推物体容易些，推车比推箱子更容易（车是靠轮子滚动的，而箱子是滑动的）。从而会提出猜想：摩擦力的大小可能跟物体的重力有关；可能跟物体表面的光滑程度有关；还可能与物体的运动方式有关等。

3．2 运用直觉思维进行猜想

直觉思维是未经逐步分析就迅速对问题答案做出合理的猜测、设想或突然领悟的思维，直觉思维猜想是以自己拥有的经验为基础，从整体上跳跃地、直接地、迅速地、抽象地把握事物本质，提出猜想的过程。其操作程序是：针对问题——凭直觉去感受——提出猜想与假设。例如，在牛顿第一定律的探究教学中，师生一起做斜面实验，看到小车在三种表面上的不同运动情况。斜面越光滑，小车运动的就越远。学生凭直觉感觉到：若斜面非常光滑，则小车就会运动的非常远。从而提出猜想：运动物体在不受外力的情况下，可能会永远做匀速直线运动。

在光的反射规律的实验探究中，教师演示光的反射现象，介绍反射角与入射角。提出问题：反射角与入射角的大小有什么关系？每个学生都会根据已有的不同经验或当时观察到的现象凭直觉提出的各种猜想，如：反射角比入射角小些；反射角比入射角大些；反射角与入射角一样大；有时候反射角大些，有时候反射角与入射角相等，有时候反射角小于入射角。（需要说明的是：教师在演示时，学生在不同的位置观察到的入射角与反射角的大小是不同的。）3．3 运用归纳法进行猜想

学生对一些经验和事实进行归纳、总结，得出物理现象和过程的结论的可能从而提出猜想。其操作程序是：针对提出的问题——对一些现象和事实进行归纳--提出猜想与假设。

例如，人发出声音时声带振动；蜜蜂发出“嗡嗡”声时翅膀在振动；敲击桌子时，桌子振动发出声音；拨琴时，琴弦振动发出声音……，学生通过对大量实例归纳提出猜想：声音是由物体的振动产生的。

3．4 利用类比联想进行猜想

科学研究中，常用已知的现象和过程同未知的现象和过程相比较，找出它们的共同点、相似点或相联系的地方，然后依此为根据推测未知的现象和过程的某些特性和规律。在探究教学中，可以通过联想类比的方法提出猜想。其操作程序是：针对提出的问题——回忆或探讨相似问题的结论——将这些结论与新问题进行类比——提出猜想与假设。

例如，在探究串联电路中电流的特点时，通过电流可以联想到水流，引导学生把电路类比成管道，电流类比为水流，学生对水在管道中流动的情况是熟悉的，从而提出串联电路中各处电流都相等的猜想。

在探究影响导体电阻大小的因素时，也会遇到同样的情况。学生对这个问题的猜想也采用了类比推理的方法。学生认为导体的电阻和导体的长度与粗细有关系，因为水管的粗细和长度会影响水流的大小。

在科学探究中还有很多提出猜想的方法，例如观察分析法、反向思维法、溯因判断法、因果判断法、概括外推法等。这就需要教师在教学时根据探究内容和学生的已有知识经验及客观事实对学生进行适当的引导。

4 猜想与假设的能力评价

4．1 猜想与假设能力的三个要素

猜想与假设是学生根据已知事实材料和科学知识对所研究的问题做出的一种猜测性陈述。虽然学生的猜想与假设必须根据已有的知识和经验，但学生要顺利完成假设活动必须摆脱已有理论定时和超越有限事实的束缚，充分发挥创造性和想象力。

学生对一个问题可以提出多种猜想与假设，学生猜想与假设的多样性正好能说明学生思维的发散性和创造性，所以学生对一个问题能否提出与问题相关的多个猜想与假设应是评价学生猜想与假设能力的一个重要因素。猜想与假设的主观性并不意味着猜想与假设可以是毫无根据的猜测，猜想与假设虽然就其形式而言是超越事实的主观创造，但就其内容而言又必须符合已有的客观事实，而不应该与之相冲突。因此学生提出的猜想与假设必须是有充分理由的，从这方面来说，学生能够说出猜想与假设的合理的理由应该是学生猜想与假设能力的一个要素。有些学生能提出多种猜想与假设，也能够说明理由，但是这些猜想与假设都没有触及问题的本质，即不利于问题的解决；有些猜想与假设是在现有的条件下不能用逻辑或实验来检验的，不符合可检验的性质，因此这些猜想与假设的质量不高。所以，学生提出的猜想与假设的质量也应该是评价学生猜想与假设能力的一个要素。综上所述，评价学生的猜想与假设能力的要素为：提出与问题相关猜想与假设的个数；说出猜想与假设合理的理由；猜想与假设的质量。

4．2 猜想与假设能力PTA评价量表的制定

PTA评价量表本是美国教师沃尔弗德与安迪生以及她们的同事所倡导和开发的一种对于学生作业、尤其是开放性作业的评分工具，PTA量表法为评价学生的猜想与探究能力提供了很好的理论支持。我们把猜想与假设能力的三个要素作为一级指标，并赋于它们相应的权重，再给出相应的二级指标和具体的评分细则，由此可以制定以下表1物理猜想与假设能力的PTA评价量表。

4．3 猜想与假设能力评价的实例分析

为了更好地说明猜想与假设能力评价的操作过程，我们用上表对甲乙两位同学的猜想与假设能力的评价举一实例。题目：两位同学一起做“浮力的大小与哪些因素有关？”的实验探究时，他们提出这样的问题：浮力的大小可能跟哪些因素有关？甲、乙两位同学分别做出了下面表2的假设。

对甲同学的评定：甲同学能根据问题情景提出三个与问题相关的假设，故第一项要素给3分；甲同学能说出所有假设的理由，这些理由符合事实，故第二项要素给3分；甲同学的三个假设都是对问题本质的预测，并都能够用实验来检验，故第三项要素给4分。甲同学综合得分为10分，评定等级为A级，说明甲同学猜想与假设能力强。

对乙同学的评定：乙同学也能根据问题情景提出三个与问题相关的假设，故第一项要素给3分；乙同学假设1和假设3的理由不充分，假设1中学生把浮力的大小与合力相混淆，假设3中学生把轮船本身的体积误认为是浸入水中的体积，故第二项要素给1分；乙同学的三个假设只有假设2是问题本质的预测，但所有假设都能够用实验来检验，故第三项要素给3分。乙同学综合得分为7分，等级评定C级，说明乙同学猜想与假设能力一般。

需要指出的是，这里的PTA评价量表并不是绝对的，对其中的各要素的权重和具体的评分细则还有待在实践中进一步修改与完善。

猜想与假设是科学探究中的重要环节，正是因为有了猜想与假设，才使科学探究的过程更加有悬念、有波澜，才能让学生真正感受到失败的痛苦与成功的喜悦。通过探究科学性问题，考查学生提出猜想与假设的能力，能导向教学真正关注于学生科学探究能力的培养，使学生有机会体验真正意义上的科学探究，并从中培养学生科学的、正确的情感、态度和价值观。

参考文献：

［1］廖伯琴，张大昌，等．全日制义务教育物理课程标准解读［M］．武汉：湖北教育出版社，2002

［2］高凌飚等．开放性试题如何评分——介绍两种质性评分方法［J］．学科教育，2004，8［3］应向东等．论科学探究教学与科学精神教育［J］．外国中小学教育.2004，8

(栏目编辑张正严)