物理教学中学生科学猜想能力培养

马云霞

摘要：本文简单阐述了物理教学中培养学生科学猜想能力的意义，着重探讨如何培养学生科学猜想能力，且结合教学中具体实例和实践进行阐述。

关键词：科学猜想；猜想能力；猜想环境；创新能力

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003—6148（2012）8（S）—0022—3

高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，使其逐步形成科学态度与科学精神，培养其科学探究能力和创新能力。科学猜想作为科学探究活动中非常重要的一环。为科学探究指明了方向，是创造性思维中最活跃的因素。因此，培养学生科学猜想的能力是高中物理教学中非常重要的任务。

1 科学猜想在物理教学中的意义

1.1科学猜想的巨大力量

牛顿曾经说过：“没有大胆的猜想，就不可能有伟大的发现”。许许多多事实证明在发现真理的过程中，猜想与假设具有举足轻重的作用。譬如，伽利略在对自由落体运动研究过程中大胆猜想落体运动一定是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的；法拉第发现电磁感应现象也是建立在他关于磁能生电的猜想基础之上：赫兹发现电磁波也是受到麦克斯韦对电磁波预言的影响；如果没有爱因斯坦关于光速不变原理的大胆猜想，又哪来相对论呢？可见，猜想是伟大发现的必要前提。

1.2培养学生科学猜想能力的意义

德国教育家劳斯多指出：“一个坏的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理。”新课程改革旨在培养学生创新意识与能力，没有猜想，何来创新。因此，在物理教学中培养学生猜想能力具有重要的意义。（1）可以激发学生对所探究问题的兴趣，促进学生产生进一步探究的欲望。（2）可以促进学生科学思维发展和科学精神的培养，提高他们的联想能力、想象力和创新能力。（3）进一步帮助学生明确探究物理问题的方向性，使他们比较顺利的得出科学结论，总结物理规律。（4）通过科学猜想、理论分析或验证、实验探究或验证等探究过程的体验，使学生领会科学研究的基本方法，从中学会探索知识的方法。

2 如何培养学生猜想能力

2.1教师要创设一个良好的猜想环境

（1）营造民主、和谐、自由的课堂氛围。没有民主，就没有自主学习和合作学习，没有自由，就没有活跃的思维可言。教师要弯下身来倾听学生的声音，师生共同创造一个平等、民主、和谐、宽容的学习氛围，使课堂充满生命力，学生在无拘无束的环境中，才能自由地表达想法，激发猜想与假设的灵感。学生的猜想往往是异想天开的，教师要不怕学生猜错，更不能从言行上伤害他们的自尊，挫伤其积极性，应给予肯定和鼓励。学生猜错了教师也不必急着去纠正或证明，而是通过实验探究和理论探究让学生自己认识到问题所在。例如，在“楞次定律”教学中，笔者以铝环实验引入。让磁体的N极靠近闭合的铝环，发现铝环向相反方向转动，这是为什么呢？学生很容易猜想到铝环也具有磁性，同性相斥。让磁体的N极去靠近有缺口的铝环，铝环却没有动。这时铝环具有磁性的想法不攻自破，虽然学生疑惑重重，但至少都能猜想到应与铝环的闭合与否有关。让磁体的S极去靠近闭合的铝环，又会怎样呢？学生会不假思索的认为铝环会靠近S极。实验结果却与学生的猜想大相径庭。尽管在几次问题上学生都猜想错了，但正是这种强烈的反差，学生一探究竟的情绪高涨，思维更加活跃。

（2）创设合理物理情境，诱发学生合理猜想。猜想，不是天马行空的想象，它是在已有知识和事实的基础上，对未知的事物及其规律作出某种假定性的推测和解释。猜想也并非凭空的胡思乱想，建构主义理论认为，知识的意义总是存在于情境之中。物理探究过程中要重视情境的创设，引起学生的好奇心和求知欲，激发学生的学习兴趣和探究的欲望，打开学生猜想的空间。例如，在进行探究弹性势能的表达式教学过程中，我设计了橡皮筋弹射纸片的实验情境。用一根橡皮筋拉长不同的长度，纸片飞出去的距离不同；用不同根数的橡皮筋，纸片飞出去的距离也不同。这样贴近学生生活的物理情境，不仅使得学生参与的热情高涨，而且激发学生进一步探究的欲望，适时提出“弹性势能与哪些因素有关”的问题。学生通过对实验的分析不难猜想到弹性势能很可能与弹簧的形变量及弹簧的“软硬”即劲度系数有关。教师在创设物理情境时，注意要目的明确，这样才能给学生的猜想有了较为明确的方向，不至于胡乱猜测。

2.2教师要适时提供学生猜想的机会

科学猜想不是一个孤立的环节，也不是非有不可的教学环节，如果教师随意一句“你们不妨猜想一下”，在没有必要猜想的地方让学生猜想，反而打击学生的积极性。教师在这个环节上不必过分牵强，要恰到好处的提供可猜想的机会，要使学生体会到有猜想的价值，通过对猜想的科学检验解决他原本存在的疑惑，提升他思维能力。

（1）对物理现象本质原因的猜想。物理教学往往从物理现象出发，层层深入，抽丝剥茧，探究物理现象背后的本质原因，完成对物理规律的认识过程。例如，在“布朗运动”的教学中，布朗对花粉微粒无规则运动原因的科学猜想以及探究过程本身就是培养学生科学素养的典型素材。布朗运动不是生命现象，那么是什么原因致使花粉微粒做无规则运动呢？教师适时提出该问题，引起学生兴趣，激发其积极猜想。学生猜想到可能跟液体有关。是液体的流动引起的吗？继续提问。学生很快否定。教师继续引导：液体分子做无规则的运动，会不会跟这个有关呢？学生开始大胆猜想：花粉微粒受到液体分子的撞击，如果各个方向的撞击力无法抵消的话，微粒就会受到力的作用，运动状态发生改变，由于液体分子的运动无规则性，所以微粒运动也无规则。教师肯定学生的分析与猜想，并进一步引导：布朗运动的剧烈程度会与什么因素有关呢？学生不难分析出与微粒大小和液体温度有关。

（2）对探究结果可能性的猜想。通过科学探究获得第一手数据，但数据不是探究过程的完结，数据中隐藏的规律有时并非一眼就能看穿。比如，探究加速度与力、质量的关系实验中获得6组a与小车质量m的数据，m越大，a越小。教师这时可以鼓励学生对a与m的关系做出猜想。学生猜想有多种可能性：a与m成反比：a与m²。成反比；甚至a与m³成反比，等等。接着提问：如何直观反映两者的关系，从而判断你的假设是否成立？通过学生分组作图像进行对比分析，最终获得在力一定的情况下，加速度与物体质量成反比的结论。在物理教学中，诸如此类的地方还有多处，如在“探究求合力方法”实验、“探究功与速度变化的关系”实验、“研究平抛运动”实验等探究性实验中，教师抓住这些宝贵的机会，精心设计，提供学生猜想的广阔空间。体会科学探究的乐趣，提高自身科学探究的素质。

2.3教师要让学生学会猜想的方法

（1）运用生活经验和已有知识推理猜想。爱冈斯坦这样赞美伽利略：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”伽利略对物理规律的研究中，无处不闪烁着猜想与假设、逻辑推理的思想光芒。诸如对力与运动关系的研究，伽利略注意到当一个球沿斜面向下运动时，速度增大，向上运动时，速度减小，由此猜想：当球沿水平面运动时，速度应该不增不减。从这一点出发，他设计了著名的“理想实验”，揭示了力不是维持物体运动的原因。为物理学发展奠定了坚实的基础。

（2）运用直觉思维进行猜想。爱因斯坦在谈他创立“相对论”时说：“要通向这些定律。并没有逻辑的道路，只有通过那种对经验共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。”直觉思维新颖性、创造性的特点促进了新理论的提出，为科学作出重大突破。直觉思维是直接领悟的思维，是人脑对突然出现在面前的新事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别、敏锐而深入的洞察、直接的本质理解和综合的整体判断。直觉思维跨越性、猜测性的特点，使学生不经过详细的逻辑推理和精细的演算步骤，运用了“跳跃式”的形式提出假设。例如在讲《自由落体运动》时，把一张纸片和一块文具橡皮同时释放下落，文具橡皮下落的快；再把纸片捏成一个很紧的小纸团，和橡皮同时释放，发现两者几乎一样快。为什么会有这个现象呢？直觉告诉学生是空气阻力的影响。事实是这样吗？再做牛顿管实验：让小羽毛、金属片从同一高度同时释放，观察到金属片先到达管的底部；如果抽去管中的空气，仍从同一高度同时释放，结果截然不同，几乎同时到达管底。通过实验，学生能够大胆推测一下：在没有空气阻力的环境下，任何质量的物体在同一地点静止释放，运动规律应是一样。

（3）运用类比的方法猜想。事物之间以及事物规律之间客观存在着某种相似性，人们有意识或无意地将新和旧对比较分析，找出它们之问的相似性，往往也就找到研究新事物或者新规律的途径与方法。物理学中很多规律之间存在相似性和对称性，所以物理教学过程中类比的思想无处不在。比如，在磁感应强度的探究教学中，可以类比电场强度。教师可以先比较磁场和电场类似之处：电场对放入其中的电荷有力的作用，磁场对放入其中的磁体、通电导线也有力的作用。研究电场强度时，我们引人一个检验电荷，用检验电荷在电场中受到的电场力与其电量的比值定义电场强度，那么你能想到探究磁感应强度的方法吗？有的学生说在磁场中放入一个磁体，有学生说放入通电导线，通过对比选择通电导线较为合适。放人怎样的通电导线呢？长一点行不行？会带来什么问题？学生陷入思考。通过师生共同分析，找到问题所在：探究某一位置的磁感应强度就要知道这一位置的通电导线的受力，长导线显然不行。学生大胆猜测：通电导线要充分短。可是现实吗？不现实，怎么办？学生继续猜想：如果是匀强磁场就不存在这个问题。那么通电导线受力会与哪些因素有关呢？学生不难想到：可能与磁感应强度、导线长度、电流大小等因素有关。你能大胆推测F，I、L、B定量关系吗？你能类比电场强度的定义式，推测一下磁感应强度的定义式吗？继续类比，磁感应强度与F成正比、与IL的乘机成反比吗？这样的引导可以让学生把陌生的对象和熟悉的对象进行对比分析，从而学会类比法，并进行科学的猜想。

当然，在物理教学中注重学生科学猜想能力的培养，并非意味着削弱逻辑思维的作用，事实上两者是辩证统一、相互补充、共同发展的。猜想虽然确定科学探究的方向，但其本身并不具备论证的力量，所有物理问题的真正解决，必须依赖逻辑方法对猜想结果的论证推导，才能完成物理思维从感性认识到理性认识的飞跃。

参考文献：

[1]张彬，在科学探究过程中培养学生良好思维品质的有效策略[J]，物理教学探讨，2010，（5）：15.

[2]冯建凯，物理课教学中培养学生创新能力方面的探索[J]，物理教学探讨，2011，（11）：26.

[3]汤建国，科学猜想中学生创新思维的培养[J]，中学物理教与学，2010，（6）：6.

（栏目编辑 黄懋恩）