中学物理教学中培养学生猜想能力的策略初探

陈桂平

中学物理教学中培养学生猜想能力的策略初探

陈桂平

随着基础教育新课程改革的逐步推进，科学探究作为物理课程的教学目标、教学内容与教学方式，在教学一线得到了较大的关注。《普通高中物理新课程标准》指出，科学探究包含以下要素：提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、进行实验与搜集证据、分析与论证、交流与合作。在日常教学中，笔者发现，上述各个要素中，猜想与假设环节往往缺失或流于形式，没有真正发挥培养学生猜想能力的作用，针对这一问题，笔者着重探讨如何在高中物理教学中培养学生的猜想能力。

牛顿说：“没有大胆的推测，就没有伟大的发现”。但猜想与假设不是主观臆断，不是毫无根据的胡思乱想，不合理的猜想与假设不仅没有发展成为科学结论的可能，对探究过程也没有意义。那么，在物理教学中要如何渗透猜想的思想，让学生进行合理、有效的猜想，在潜移默化中培养学生的猜想能力呢？笔者认为可从以下几方面着手。

一、设置认知冲突激发猜想

学生往往会将一些错误的经验认识带到物理课堂中来，物理教育领域将其称为前概念。有效转变学生前概念的教学策略是引入与学生已有经验矛盾的场景，促使其产生认知冲突，并在该过程中诱发学生的质疑猜想。

例如，学生在日常生活中已经形成了力是物体运动的原因的前概念，他们认为外力可以让物体开始运动，而当把外力撤走时物体的运动将停止下来。针对上述前概念，物理教师在课堂上利用实验演示在3种不同表面上的小车运动状况，引导学生观察3种表面上小车不同的运动情况，并发现斜面越光滑，小车移动得越远。这一现象与学生的前概念是相矛盾的，从而引发学生的思维碰撞：为什么实验结果和自己的想法不一样？这是否与小车运动的表面有关？有何关系？继而思考：若运动的表面绝对光滑，小车又将如何运动？从而自然而然地提出猜想：运动物体绝对光滑平直的情况下，就会永远做匀速直线运动。这种利用认知冲突诱发的猜想，对学生而言印象将更为深刻。

二、利用类比方法进行猜想

康德说过“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比往往能指引我们前进”，这指出了类比联想的重要价值。当面对新现象时，尝试利用其他现象进行类比，推论新现象在某些方面会出现与已认识的现象相似的性质或规律。教学中，正可以根据物理量或者物理过程的相似性，引导学生进行类比与联想，并在此基础上进行猜想，取得“他山之石，可以攻玉”的效果。

例如，在物理教学中，教师经常会将水流和电流进行类比，将电场与重力场类比；电势能和重力势能相类比，还有磁场和电场、万有引力定律和库仑定律、液体浮力和气体浮力相类比等。教师引导学生经历上述类比的思维过程，并要求学生根据二者的相似性提出相应的猜想。例如，依据声现象类比光现象，因为声音是一种为学生所熟悉的波，由此可以提出相应的猜想：光可能也具有波动性。通过经历这样一种猜想过程，学生也学到类比法这样一种在科学研究中十分重要的物理学方法。

三、立足现象归纳诱发猜想

归纳法是物理学方法中十分重要的研究方法之一，利用归纳进行猜想，就是针对某一类现象中的一些例子体现出某种性质与规律，进而猜测该类现象都可能具有这样一种性质和规律。新教材中有不少物理概念都是立足于对各类自然现象的观察，采用归纳猜想的方式得出来的。同时，也要尽可能的充分利用实验室传统器材、传感器、掌上移动实验室、日常生活用品等设备为学生提供丰富、直观的现象，为诱发合理的猜想奠定思维的素材。

例如，在电磁感应的教学中，几个实验分别从导线切割、磁极运动、通断电流、改变电流、增减铁芯等方法来产生感应电流，教师可以引导学生观察与思考上述各类不同现象，启发学生抓住现象背后的共性特征并作出合理猜想。在教师的启发下，学生利用归纳思维对上述大量实例进行积极思维并提出猜想，找出产生感应电流的条件。采用归纳猜想的教学方式，有利于引导学生关注生活，学会在日常生活中总结一般性的规律并进行大胆的猜想。

四、依据科学推理促进猜想

推理猜想是科学研究中十分重要的一种猜想方式，不少科学发现也是首先通过理论推导提出假设，而后由实验证明是正确的，例如伽利略对自由落体规律的研究、海王星的发现等。这种猜想方式是立足于已经知道的知识和经验，针对新现象新研究对象进行逻辑上的分析，通过严密的逻辑推理，提出一种假设性的解释。

例如,教学中引导学生思考，光与声类似，都具有直线传播、反射、折射、干涉等规律，首先猜想：光可能跟声音一样，是一种机械波。而后进一步思考：但是声音在真空中不能传播，而光在真空中却能够传播，因此，推翻原来认为光是一种机械波的猜想。联想到电波在真空中可以传播，因此得出新的猜想：光可能是一种电磁波。学生在教师的引导下，经历上述严密的逻辑推理得出新的猜想与假设，也较好地体现了理论指导的价值。

五、借助物理学史体悟猜想

上文介绍的几种关于猜想的教学策略，都可以通过师生互动的形式予以开展，除了上述策略外，借助物理学史上科学家的猜想过程，同样能够给予学生有益的借鉴与启发。物理学史上，科学家们也采用了上述提及的各类猜想的方法，除此之外，还采用直觉思维、对称的美学思维等进行猜测，一一探讨如下。

在利用直觉思维进行猜想方面，麦克斯韦通过非凡的直觉思维提出了“涡旋电场”的假说，爱因斯坦依赖直觉思维，大胆提出光速不变的假说，还有伽利略的单摆定律等，都是这些伟大的科学家利用直觉思维进行大胆猜想的例证。在教学中教师利用上述物理学史中的相关素材，引导学生体会科学家利用直觉思维进行合理猜想的过程，通过这种替代学习方式，渗透利用直觉思维进行猜想的思想。

在利用对称性的美学思想进行猜想方面，狄拉克从对称的角度考虑，大胆地提出了反物质的假说并预言正电子的存在，法拉第利用对称的美学思想从电生磁猜测磁也能生电，等等。通过讲述上述物理学史，引导学生领悟这种运用自然科学美学思想提出猜想的思维。

六、结束语

猜想是一种人类积极认识新事物的思维活动，对于培养学生的质疑能力和创新能力具有重要的意义，是科学探究中十分重要的环节之一。上文探讨了几种在日常物理教学中提高学生猜想能力的可行性教学策略，包括利用认知冲突、利用类比联系、类比猜想、归纳推理以及利用物理学史引导学生体悟科学家猜想的思维过程等策略。让学生亲自体验科学探究的过程和方法，经历科学家所走过的轨迹，从中真切感受到成功的喜悦与研究的快乐，使学生逐渐形成勇于猜想的良好思维习惯，并在猜想的过程中树立正确的情感、态度和价值观，真正落实课程标准中提出的三维目标。

[1] 邢红军，陈清梅.论中学物理教学中科学方法教育[J].中学教育学刊,2005,8

[2] 冯一兵，李春密.浅谈物理学科自然课程资源的开发与利用[J].物理教师，2009,4

[3] 项华.论物理教育中数据素养的培养[J].中国现代教育装备，2011,4

[4] 谭琳，李正福，吴继光.磁通量概念的“探究—建构式”教学初探[J].中学物理，2011,3

[5] 魏锐，王磊.掌上移动实验室在科学教育中的应用[J].中国现代教育装备,2008,10

稿件编号：P1105028

陈桂平，本科，中教高级。

福建省惠安第三中学。