探究教学要重视“假设”环节

周峰

摘要：列举了教学实践中存在的一些问题；讨论了假设在探究教学中的地位和特点；认为应该为“假设”环节建立教学规范，并思考了“提出假设”环节的有关教学策略。

关键词：探究教学；假设环节；教学规范；教学策略

文章编号：1005—6629（2013）5—0037—04 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

以培养学生的创新精神和实践能力为重点，全面实施素质教育，是当前基础教育改革的重点。以提出问题、做出假设、实验验证等为主要过程的“科学探究”被倡导为教与学的重要方式之_。但是，在探究教学实践中，师生往往更加关注于证据的收集、解释和结论的，比较忽视“提出假设”环节；而且许多问题可以提出多种假设，教师却只满足于提出一个假设；可能是由于逻辑上的疏忽，也可能出于只把假设及其验证作为形式“过一过”而已，没有真正让学生体会到“假设”对实施探究过程的重要价值；有些教师甚至完全忽略了假设环节。本文根据笔者对一些“探究教学过程”的课堂观察，讨论教学实践中的一些问题，阐述对“假设”环节的教学策略设计思考。

1 教学实践中存在的一些问题

1.1不重视假设在科学探究中的作用，常常忽略“提出假设”环节

例如：在“质量守恒定律”教学中，不少教师往往只通过一、两个称重实验就得出结论。由于缺少假设，也没有上位思考，学生不知道为什么要称重，只能在教师指挥下盲目地学习。

再如：有位老师在鲁科版“研究物质性质的方法和程序”第—课时做出这样的小结：

实验探究：聆听-思考-观察-记录-分析、交流-推断

活动探究：聆听-思考-观察-记录-分析、交流-推断

看不到假设在实验探究和活动探究中的作用，也看不到真正的探究。

1.2不重视区分科学假设与随意假设

教学片断一：

师：物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变？你认为有几种假设？

生1：不变；

生2：增加；

生3：减少。

对学生的回答，教师没有跟进任何“追问”（例如假设中的依据是什么？你是根据什么经验进行假设的？等等）

教学片断二：

在学生学习了“金属和酸、和盐反应的两条化学性质”后，教师提出问题，设计实验探究金属Cu和Ag的活动性。

提供试剂：铜片、银片、稀硫酸、硫酸铜溶液、硝酸银溶液。

师：请先提出假设。

生1：Cu>Ag

生2：Ag>Cu……

上述学生提出的“假设”涵盖了各种可能情况，后续的实验方案也不是验证假设的实验设计，教师没有引导学生根据不同假设，利用已学知识设计不同的实验方案。这里的“假设”是一种不需要依据、未经深入思考、随便提出、没有意义的猜测，显然不是科学假设，而是一个徒有的形式。

1.3应用不当、虚假的“假设”

教学片断三：

师：我有一个朋友，前段时间经常头疼、失眠、心情烦躁。许多医学专家都治不好他的病。后来我得知他在原来那颗金牙的旁边又镶了颗不锈钢假牙时，就猜到了病因。同学们在高一已经学习了原电池的有关内容，能不能也分析—下他头疼的原因？有什么方法解决呢？

[讨论后回答]口中有两颗不同金属的假牙与口腔唾液中电解质形成了原电池……长时间刺激神经，会导致人生理功能紊乱，从而引发一系列病症。所以应该将两颗假牙换成同一种材料，消除原电池形成的条件嘲。这位教师竟然轻而易举地解决了许多医学专家都治不好的病！显然，这是虚假的。试问：虚假的情景、虚假的“假设”能发挥假设应有的教育功能吗？

1.4不知道怎样才能提出合理、有效的假设，缺少对假说形成的正确方法的指导

教学片断四：

师：请同学们自己观察铅笔芯，对石墨的物理性质做出猜想。

师：燃烧需要怎样的条件呢？请根据你对燃烧的了解，做出一些猜想。

师：提不出假设？你们使劲儿猜……怎么猜都行！

“因为不知道，所以要假设”或者“因为要有假设这个步骤”——这些就是学生对“假设意义”的认知现状。如何根据有限的线索提出假设，常常是学生的认知困难。问题的根源在于：教师不重视假设的提出依据，没有引导学生弄清“应根据什么而提出假设”，教师对“假设”的依据、“假设”的目的，“假设”对后续探究活动设计或观测的关系等等都关注不多。

1.5不知道怎样使假设转变成可靠的结论

教学片断五：

教师把许多水分子比例模型放在一只大烧杯中，让学生观察。然后让学生分水……以此说明“分到只剩一个水分子时不能再分了”。

用宏观的分子模型来代替真实的分子进行实证，这是彻头彻尾的伪实验，根本不是实证，而是“虚证”、“假证”。这样做不但不能达到预期目的，而且会给学生造成“可以不实事求是”的消极影响，是绝对不应该的。

许多研究已经表明，教师对科学性质的认识程度，比其拥有科学知识的多少更直接影响教学水平。因此，教师需要掌握“假设”的意义本质，明确“假设”在整个科学探究过程中的地位和作用。

2 假设在探究教学中的地位和特点

探究教学是科学课程中一种重要的教学方式。科学课程中的探究活动要经历提出问题、做出假设、实验验证、解释论证、得出结论、表达交流等过程，其中的假设在一定程度上犹如科学探究中的假说，是科学课程中探究教学的重要环节。

科学家通常在经验事实无法解释或者缺乏直接、有力的经验事实，以及现有的理论或假说不能完美地解释经验事实，或者不能解释新的经验事实时提出假说。科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及规律性作出的假定性推测和说明。科学假说不是毫无根据的、随意的猜想与虚构，无根据的猜测与假设不是科学假说。科学假说具有有据性、假定性、试探性、可检验性和可修正性，是通向科学理论的桥梁，是发挥思维能动性的有效方式，有利于科学的繁荣和发展。恩格斯说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”由此，探究教学中的假设应该具有下列特点：

（1）假设应该以科学事实或科学原理为依据，不能随意猜想与虚构。

（2）假设需要实证，为了实证假设，需要由假设做适当的演绎推理，得到可以直接验证的新假设，并据此设计验证实验。

（3）假设常常还需要做理论的论证，使结论具有逻辑可靠性，特别是当实证实验不能充分证明结论时，必须用可靠的理论进行论证。

通过假说——验证活动，可以培养学生解决问题的能力、创新能力，同时养成学生勇于探索真理、不怕挫折的精神和随时纠正错误的态度。

3 “提出假设”环节的教学策略

针对教学实践中存在的“假设环节匆匆带过，缺少认真的思考和讨论”等问题，笔者认为应该为“假设”环节建立教学规范，并思考了有关的教学策略。

3.1利用背景知识或经验展开讨论，引导学生提出高质量的假设

案例1质量守恒定律（上教版九年级第一学期化学）

①呈现水分解的微观图示。

②学生动手模拟微观过程。（提供教具，4个小橡皮泥球和2个大橡皮泥球）

③学生解说微观图示。

④学生回答问题：化学变化前后元素种类、原子个数、原子质量是否变化。

⑤学生从微观本质思考：物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变？

⑥学生推理后，产生猜想：化学反应前后物质总质量应该相等。

教师引导学生进行看图，说图，动手模拟图示等多种活动，学生在这些活动的经历中，在“拆拆、合合、讲讲”的过程中，能够逐渐感悟到化学反应的本质是原子的重新组合。在具有此理论知识后，学生能够由此演绎推理出“反应前后总质量相等”的假设。此“质量守恒”的假设提出过程中，学生依据了一定的理论基础和活动经验，是符合逻辑的提出“化学反应前后物质总质量应该相等”的假设，而不是随意的猜测。在教学过程中，教师应有意识引导学生养成这种“有证据的猜测”的习惯。这种以活动为基础，有一定的逻辑推理的假设，容易促使学生进入奥苏贝尔所称的“有意义的学习”状态。

案例2金属活动性（上教版九年级第二学期化学）

在探究铜、铁的活动性顺序时，教师不是直接呈现演示实验“铁和硫酸铜溶液反应”，而是通过下列过程引发学生的实验设计：

提出问题：在学“金属和酸反应”时，经过“铁比氢活泼，氢比铜活泼”的推理后，得出“铁比铜活泼”的结论。借助“氢”的桥梁作用能比较出铁、铜金属的活动性。那么能否不借助桥梁，进行直接比较呢？

已有经验：“铁比氢活泼”是因为铁把氢元素从化合态变成游离态；“氢比铜活泼”是铜不能把氢元素从化合态变成游离态。

学生确定探究的方向：用游离态铁和铜的一种化合物或者游离态铜和铁的一种化合物反应。

初步假设：铁放入硫酸铜溶液中，现象应是有单质铜产生。

在此教学过程中，课堂上不仅看到了学生的合理猜想，而且实验求证环节成为学生兴趣盎然且感到有意义的活动，进而引出深层次的学习结果。基于学生已有经验而又驱动他们超越经验的“提出假设”活动，有利于调动学生在智力上积极、主动的投入。学生自己判断从什么地方开始进行探究，并做出预言，有利于学生形成扩展自己知识结构的能力，获得对科学的积极的情感和态度，同时也许是学生最有价值的一种体验。

3.2提供事实材料，引导学生形成假设

案例3金属活动性（上教版九年级第二学期化学）

呈现资料：

PPT呈现不同金属制成的物品在经历了时代变迁后，或者“五光十色”或者“锈迹斑斑”等的图片；

PPT呈现不同金属被人类大规模开发、利用的大致不同年限等资料。

请学生根据这些资料，提出某些金属的活动性顺序。

通过这些生活材料的展示，学生感受到不同的现象和事实，学生在思考中，会对材料中的现象或事实提出一个假定性的解释或是提出一个推测性的答案。后续的探究活动就容易在此“有意义”的气氛中推进。

3.3创设活动情境或实验情境，引导学生提出有质量的假设

案例4 “什么是科学”（选自“上海市第二期课程教材改革课堂教学案例与分析”）

活动设计：游戏“纸桥”

探究目的：“纸桥的载重力”与什么因素有关

活动材料：木块2块、铅画纸5张（长约26cm，宽约9cm）、打印纸2张（长约26cm，宽约9cm）、载重物若干（如小包装饼干或橡皮）、刻度尺1把（20cm）。

教学环节一：创设情景——“纸桥”游戏

教学环节二：发现问题——纸张的哪些因素影响纸桥的承载能力

学生在利用材料组装不同“纸桥”游戏中充分活动，学生发现现象：在不同的纸桥上承载的饼干数不同；产生问题：纸桥的承载能力和什么有关？学生在真实的活动中，遇到不同的活动结果时，能自然发现问题，提出问题。学生依据对各自活动材料的分析，提出了厚度、硬度、折叠方式、材质、拱形度等变量及其对纸桥承载能力影响关系的假说。

案例5二氧化碳的性质（上教版九年级第一学期化学）

教师演示实验：

实验1：将碳酸饮料振荡，气体导入有澄清石灰水的试管中，发现石灰水变浑浊。

实验2：碳酸饮料振荡，气体导入有紫色石蕊溶液的试管中，观察到溶液变红。

实验3：将试管中的液体倒出一半进行加热，观察现象。

生：有气泡。

师：气泡是什么？

生：二氧化碳。

师：为什么是二氧化碳？

生：加热了，气体溶解度减小，二氧化碳跑出来了。

师：为什么二氧化碳跑掉之后就恢复到原来的紫色了呢？“谁”使石蕊变红了？

生1：水。

生2：二氧化碳。

师：还有没有？

生3：还有碳酸。

师：我们可以先排除一个。

生4：水。

师：为什么？

生4：水是中性的……

以上教学过程中，教师都是充分利用实验和活动，给予学生一定的经历和实验现象，引导学生通过类比、模型、联想、直觉、想象、溯因等等做出科学假设。

综上所述，教师对“假设”的不同教学设计直接影响到科学探究过程的实施，影响到学生科学探究学习的质量。教师应组织好对学生提出的问题进行充分讨论，启发他们尽可能广泛地思考，引导学生多角度进行假说。最后在思考中做出合理的假说。在鼓励学生大胆提出假说的同时，要强调假说的经验根据或理论根据。在学生提出假说时，教师要向学生多问几个为什么。另外，对学生提出的不合理的假说，或者提出的假说超出学生检验能力范围，应该进行详细的分析，要建设性地提出修正建议，既不能妄加赞扬，也不能轻视或嘲笑。