从培养猜想习惯入手提升学生的科学核心素养

赵静

一、背景

人们对猜想的认识源于对科学探究的深入理解。90年代中期以来，一些发达国家开始逐渐认识到科学探究的重要性。美国于1996 年颁布的《国家科学教育标准》中提出采用“科学的探究”作为科学教育的基本理念和方法，并给出了探究的明确定义，即“探究是一种复杂的学习活动。它涉及观察现象;提出问题;查阅书刊及其他信息资源以便了解已有的知识;涉及调查和研究方案;根据实验证据来核查已有的结论;运用各种手段来搜集、分析和解释数据;做出预测、得出答案、进行解释，并把结果告知于人。探究需要明确假设、运用批判性思维和逻辑思维、考虑各种可能的解释”。

我国对科学探究形成共识源于2006年《科学（3～6年级）课程标准（实验稿）》的发布，其中提出学生应“能运用已有的知识做出自己对问题的假想答案;能根据假想答案，制定简单的科学探究计划。”从课标要求来看，猜想是进行科学探究的前提，是制定计划的依据，也是学生确定研究方向、选择实验方法、准备实验材料的基础。随着课程标准的实施，广大科学教师对猜想的认识也逐渐深入：认为猜想与假设是科学探究的一个重要组成部分，是一种创新性的思维形式。它既是学生在探究之前对研究问题所进行的一种科学预见性思考，又是制定探究计划、设计实验方案的根据，可以为收集、分析、处理和解释信息提供一个大致的框架，而且探究报告最终也要对猜想与假设是否得到验证做出明确的结论。

由此可见，国内外科学教育界对探究过程中猜想的重要性有着相同的认识，即猜想是学生科学探究活动的一个重要组成部分，对整个探究活动起着决定性作用。如果学生能够在科学探究过程中形成猜想习惯，使猜想活动成为学生的一种自觉行为，就更有利于提高学生科学学习效率，使学生形成严密和创新的思维能力，提高学生的科学素养，使学生终身受益养成终身受益的学习习惯。因此，如何教育引导学生形成正确的猜想习惯就成为科学教育中的一个首要问题。为了更有针对性地培养学生建立正确的猜想习惯，笔者通过对某校小学生的猜想习惯现状进行调查，并根据调查结果对如何培养小学生的猜想习惯提出了相应建议。

二、调查设计

（一）调查目的

猜想习惯是指学生在科学探究的过程中经过反复练习形成的一种个体需要的自动化学习行为方式。

为了了解学生的科学猜想习惯的现状，更有针对性地培养和提升学生的猜想习惯，开展此次调查活动。这里的猜想习惯，是指学生在科学探究的过程中经过不断练习形成的一种本身自觉的学习行为方式。

（二）调查对象

某校3年级随机抽取2个班共58名学生、5年级随机抽取1个班共29名学生。

（三）调查时间

2018年11月16日。

（四）调查问卷的设计

某校属城市校，三年级的学生刚接触科学课半个学期，通过看书了解的知识较多，但实际观察各种动物较少，调查时刚学完空气的物理性质，还未学到《空气占据空间》;五年级的学生接触科学课两年多，对降落伞有一定的认知，但没学习过降落伞原理，学习过简单的变量控制知识，但在课堂中没学习过养鱼的知识。因此我根据学生已经具备的知识基础和年龄特点，设计了调查问卷。问卷中设计的调查问题对学生来说是未知的科学问题，调查结果效度较高。

三年级调查问卷：

问题一：在水槽中漂浮着一只乒乓球，用一个杯子垂直扣住乒乓球直到水底（如图所示），

1.你认为乒乓球会在什么位置？在图中画一画。2.你是怎样想的？

A我是瞎猜的，试一试就知道了。

B我是这样想的：____________________________________。

问题二：蜗牛爱吃什么？你是怎样想的？

A.不知道

B.我猜想蜗牛可能喜欢吃：_______________________，因為：_________________。

五年级调查问卷：

问题一：降落伞的伞面形状（在面积相同的情况下）会影响降落速度吗？

A.不知道，直接试一试就知道了

B.我猜想伞面形状（会，不会）影响降落速度，（圆形、椭圆形、长方形、正方形、其他：_________________）降落速度最慢，（圆形、椭圆形、长方形、正方形、其他：_________________）降落速度最快，因为：_________________。

问题二：小明养了2盆金鱼，每盆中装有10条金鱼。其中A盆天天换水，每天喂食，B盆三天换一次水，三天喂一次食。过了1个月，A盆中的鱼只剩下2条，B盆中还有9条。要调查为何A盆中的鱼成活率低，B盆中的鱼成活率高，你有什么想法？

A.没有想法，不知道怎么回事。

B.我猜想，影响成活率的因素可能是：_________________，因为_________________。

（五）调查结果的统计与分析

根据学生的答题情况，结合《科学课程标准》中提出的学生在探究中应“能运用已有的知识做出自己对问题的假想答案”的要求，我把学生的猜想习惯分成三个层次。第一层次：没有猜想习惯，表现为学生对科学问题没有任何猜想意识，例如学生直接选A，三年级学生不在图中标出乒乓球的位置;第二层次：有一般的猜想习惯，表现为学生能够具有猜想意识，但不具备猜想的方法，例如三年级学生在推测乒乓球在水中的位置时，只在图中画出乒乓球的位置，但是不能说出这样猜想的原因，或者回答“因为杯子里有空气，乒乓球轻，可以浮在水上”，这样的推测思路显然有明显的逻辑漏洞;第三层次：有较好的猜想习惯，表现为学生对科学问题不仅能够进行猜想，而且具有一定的猜想的方法，例如在回推测可能蜗牛喜欢吃什么的时候，学生回答“因为蜗牛总是爬在树叶上”，这就是根据动物所在环境与动物食性相联系进行的推测，还有的学生也许猜想的结果不正确，但是推测有根据且符合逻辑，例如在推测乒乓球在水中的位置时认为“杯子扣在水里水会浮上来，因为水有浮力，所以球会浮上去”，这就是根据已有的生活经验进行的推测，那么认为这样的学生是具有猜想意识也具有猜想方法的。

根据以上分析，我对三、五年级学生的猜想习惯情况进行了统计结果如下：三年级中，发现约19%的学生处于第一层次，即不具有猜想习惯;57%的三年级学生处于第二层次，即具有一般的猜想习惯;24%的学生属于第三层次，即具有良好的猜想习惯。五年级的29名学生中，48%的学生处于第一层次，即不具有猜想习惯;34%的学生处于第二层次，即具有一般的猜想习惯;18%的学生处于第三层次，具有良好的猜想习惯。

通过比较我发现，刚参与科学课的三年级学生对科学很感兴趣，有好奇心，愿意对各种现象进行猜想，并且能够主动利用经验进行有根据的猜想。五年级学生通过两年科学课的学习，部分学生反而不愿意猜想了，而且大部分学生在猜想方法上仍然停留在三年级学生的水平，即只是根据生活经验进行猜想，而不是根据已有信息进行推理猜想。例如在回答哪些因素影响鱼的成活率时，很多学生只能提出一个影响因素，根据是“我家也养鱼，经常换水鱼会不习惯”，这说明在现有的教学条件下，学生的猜想习惯并没有得到提高，反而下降了。笔者认为造成这种情况的因素有很多，比如可能是教师的教学方式、学生的兴趣趋向等，这都有待进一步的研究。

三、建议

笔者根据调查结果给一线科学教师提出两点建议，希望能提高学生的猜想习惯。

（一）在教学中应向学生强调猜想的重要性

《科学课程标准》中指出：科学探究的重点不在探究的操作方法和操作技能上，而在于通过探究培养学生的科学思维能力。猜想与假设是学生在探究之前对研究问题所进行的一种科学预见性思考，又是制定探究计划、设计实验方案的根据，可以为收集、分析、处理和解释信息提供一个大致的框架，而且探究报告最终也要对猜想与假设是否得到验证作出明确的结论。因此，猜想与假设对整个探究活动起着决定性作用。在猜想和假设的过程中，学生要对研究对象或问题进行观察、实验、分析、比较、联想、类比、归纳等;在探究活动中，根据已知的一些经验，进行猜想与假设，然后制定计划与设计实验，这些都使学生的思维得到锻炼。在教学中教师可以把猜想的重要性直接告诉学生，使学生重视起猜想的环节，从而逐渐形成良好的猜想习惯。

（二）教给学生猜想的方法

在学生明确了猜想的重要性以后，教师还应结合不同的科学问题，教给学生一些猜想的方法。这对发展学生的良好的猜想习惯会起到更加积极的促进作用。下面笔者介绍一些常用的猜想方法。

1.运用类比法进行猜想与假设。类比法是根据两个对象之间的相似性，把信息从一个对象迁移到另一个对象的一种推理方法。如在学习电磁铁时，学生发现电磁铁通电时有磁性，断电时没磁性后，老师可以引導学生根据“磁铁的性质”猜想“电磁铁还有哪些性质呢？”，由于学生学习过磁铁有南北极、同极相斥异极相吸、两端磁性强等性质，因此在猜想电磁铁的性质时就有了明确的方向。

2.运用归纳法进行猜想与假设。归纳法是通过某类对象中个别对象具有的属性，猜想该对象全体都具有这种属性。如在学习液体的热胀冷缩时，学生做完“水、煤油、酒精有热胀冷缩的性质”的实验后，教师可以引导学生这样猜想：“水、煤油、酒精都是液体，它们都具有热胀冷缩的性质，那么其他液体是否也有热胀冷缩的性质呢？”学生便能做出“所有液体可能都具有热胀冷缩性质”的猜想，并通过对醋、橙汁等常见液体进行进一步的实验以验证假设。

3.运用联系法进行猜想与假设。联系法是指借助以前与之有直接或间接联系的其他问题或知识。例如学生在三年级时学习过铜铁铝的知识，知道铜铁铝是金属可以导电，那么在四年级学习导体和绝缘体，对哪些物体是导体和绝缘体进行猜想时，就可以初步推测锡、锌等金属也可以导电;平时的经验又告诉他们，电器沾上水就容易坏，人会触电死亡，因此也会做出水和人可能也是导体的猜想。

4.运用逆向思维法进行猜想与假设。逆向思维法是指从结论或现象开始，反向分析，来探究成因或条件。例如，学生在二年级时学习过语文课文《植物妈妈有办法》，那么在三年级学习《植物怎样传播种子》时，可以直接出示一些植物的果实或种子，让学生根据它的外形特征去猜想它的传播方式并说明理由，最后建立结构与功能是相适应的科学概念。

【作者单位：北京市陈经纶中学帝景分校  北京】