顾鹏飞
(仪征市陈集第二中学 江苏 扬州 211408)
猜想是科学创新思维中非演绎方式中的一种,在科学发展史具有重要地位.正如牛顿所说:“没有大胆的推测,就没有伟大的发现.”本文仅从中学教学环节对此作一些讨论.
猜想是学生根据已有的经验和知识对提出的问题寻求可能解释的过程.猜想是探究性实验的一个核心环节,它能帮助探究者明确探究的内容和方向,有目的地设计实验方案并进行探究,在整个探究活动中起引导性作用.但在实际过程中猜想环节还存在诸多问题,往往流于形式.
(1)假“猜想”.猜想要求学生对提出的问题寻求可能解释,即在做出猜想前,所要探究问题的成因或结果是未知的,然而新教材的编写,为了保证探究的知识性、系统性、完整性、方向性,最后几乎都有明确的探究结论,这就给那些不会猜想、害怕猜想、懒得猜想的学生提供了直接从书上找结论的机会,他们的猜想几乎是照本宣科,是假的猜想.
(2)乱“猜想”.初中学生受现有的经验和知识的限制,对学习中提出的问题往往不经思考,随手拈来,出现无目的、无根据的胡乱猜想.比如:在探究影响重力大小因素时,学生不仅猜想到重力与物体的质量有关;还猜想到与物体的形状有关;与物体运动的速度有关;与物体的颜色有关;与空气温度有关;与物体硬度有关等,不易猜想到关键地方,使得猜想过乱,影响探究方向和最终结果.
(3)被“猜想”.新课程标准倡导学生在科学探究中自主猜想,然而在实际过程中,笔者发现很多教师轻视自主猜想这一环节,顾忌学生乱“猜想”而影响探究方向,完不成教学任务,所以在教学过程中问题提出之后,不给学生自主猜想的机会,教师就全权代理学生说出猜想的结果,既省时省力又准确,殊不知,长期这样下去,学生的学习兴趣没了,动力减了,造成学生不愿猜想,不动脑筋,静坐等待.
初中生对日常生活中的物理现象常常司空见惯,很少认真观察和思考,因此在猜想与假设时缺少必要的感性经验.这时教师应引导学生回忆与问题有关的事实,或通过实验让学生观察有关现象,在此基础上,再让学生大胆的作出猜想.
例如:在研究平面镜成像特点时,教师可这样来引导学生进行猜想.
师:请同学们观察自己在平面镜前由远而近地向平面镜走时所成的像,比较像与人的大小,像到平面镜的距离和人到平面镜的距离的大小.
(学生经过观察后)
生甲:像与物等大.
生乙:当物体与平面镜的距离较远时,像比物小;当物体与平面镜的距离较近时,像与物等大.
生丙:像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等.
这样,师生通过平面镜成像情况的再现,给了学生一个仔细观察平面镜成像特点的机会,学生的猜想就有了根据,而且富有创造性.至于学生的猜想是否正确,这没关系,因为接下来还会通过实验来验证猜想的真伪.
交流与合作应贯彻在整个探究过程中,当然也包括猜想环节.某个学生的思维也许是比较单一的,但通过交流合作,就能集思广益、取长补短,所以要注意引导学生相互之间进行交流和合作.在猜想时提供学生进行展示、交流的时间和平台,采用组内或者小组间的方式,让学生充分表达自己的观点,充分与同学进行交流.这是多维互动、思维碰撞、相互启迪、成果共享的过程.在讨论的过程中往往会擦出思维的火花,有意想不到的收获,而且还能使学生养成协作探究、合作学习的良好习惯,有利于创造性思维的开发.
猜想不是主观臆断、不是乱猜,而是有根据的.这些根据可以是已有的经验和知识,也可以是一定的科学事实等.所以在让学生充分地、大胆地猜想的同时,必须要求学生说出这样猜想的根据,以防胡乱猜想或模式化.
下面是学生在探究串联电路中的电流规律时进行猜想的一个案例片段.
师:科学探究不是盲人摸象,为了使探究工作具有一定的目的性和指向性,我们往往在探究之前对研究的问题进行初步的猜想和假设.请你根据自己的经验和理解猜想一下串联电路中各点电流大小可能有怎样的关系,并说明猜想的依据.
(学生进行热烈的讨论后,提出了几种猜想.)
生甲:靠近正极电流大,靠近负极电流小.因为电流每流过一个灯要损失一点,越来越小.
生乙:可能是一样.就像水流经过每一个水轮机,如果不考虑水的蒸发和渗漏,大小应该不变.
生丙:两端电流大,中间电流小,因为靠近两极电流足.
(教师充分肯定这些猜想的合理性,并写在幻灯片上,标出猜想者的姓名)
师:到底哪位同学猜想的最符合实际情况呢,这要靠实践来检验.让我们用实验来说明问题吧!
由于学生的知识水平和思维能力的限制,他们在进行猜想时难免有些猜想实质是相同的,但学生自己无能力发现和归类.因此,教师应在学生有根据地猜想完毕以后,引导学生对他们的各种猜想进行总结归类,这也有助于培养学生的总结归纳能力.如在“探究导体的电阻与那些因素有关”时,先让学生大胆的猜想.学生猜想与导体电阻有关的量通常有长度、质量、体积、横截面积、材料、硬度、形状等.这时教师作为引导者,应引导学生进行分析,去除重复的因素,验证可能的因素.有了材料和体积,质量、硬度就可以去除,有了长度和横截面积,体积、形状就可以去除,这样一来就使探究的方向更明确;再比如“探究重力势能与哪些因素有关”时,学生的猜想通常有高度、重力、质量,我们可以引导学生分析:因为物体重力和质量成正比,所以它们是重复的,应去除一个.
(1)通过观察运用直觉进行猜想
直觉猜想是一种非逻辑地突然领悟,是以自己拥有的经验为基础未经逐步分析,从整体上跳跃地、直接地、迅速地、抽象地把握事物本质,迅速对问题提出猜想的过程.其操作程序是:针对问题—凭直觉去感受—提出猜想与假设.
如在“探究光的反射规律”中,教师演示光的反射现象,介绍反射角与入射角后,提出问题:反射角与入射角的大小有什么关系?
生甲:反射角比入射角小些.
生乙:有时候反射角大些,有时候反射角与入射角相等.
上例中每个学生都是根据已有的不同经验凭直觉提出的各种猜想.
(2)通过归纳分析进行猜想
列举事例,在对事例分析归纳的基础上进行猜想.比如:在探究“影响蒸发快慢的因素” 时可以先引导学生说明如何使湿衣服干的快;如何使湿粮食干的快;如何使教室地面上水洼干的快.然后通过对事例的归纳分析提出相应的猜想:液体温度、液体表面积、液面上方空气流动情况都可能影响蒸发的快慢.
(3)通过类比进行猜想
类比是根据两个(或两类)对象之间的某些原理上的相同或者相似,类推出它们的其他属性也可能相同或者相似的一种逻辑方法.类比法是提出猜想的重要途径,许多物理规律、概念、理论的提出都借助于类比.因此,物理教学中要引导学生通过类比,将两个对象联系起来,提高学生提出猜想的能力.比如在探究“串联电路中各处电流有什么关系”时,有些学生就以水流经过水轮机来类比,如果中途没有渗透和蒸发……每一个地方的电流应该相等.
(4)通过等效进行猜想
在探究“电磁铁的磁性强弱与电流有什么关系”时,可以引导学生这样进行推理:假设电磁铁中的电流由1 A变成3 A,导线中3 A的电流可以等效为3根1 A的电流汇合而成,每股电流都产生一个磁场,3个相同的磁场合在一起磁性增强,因此猜想:电磁铁的电流越大,磁性越强,这就是根据已有知识通过等效代替得出的猜想.
总之,猜想在探究活动中有着十分重要的地位和作用,教师在教学中要让猜想环节落在实处,巧设情境,合理引导,灵活运用各种策略让学生经历猜想的过程,培养学生的猜想习惯和能力.