培養學生猜想與假設能力的教學策略

李　強

渝北區教育教學研究室，重慶市渝北區401120

摘要：學生猜想與假設能力水平的高低將直接影響科學探究能力的水平，讓學生認識猜想與假設在科學探究中的重要作用，嘗試根據經驗和已有的知識對問題的成因提出猜想與假設，科學客觀地評定學生猜想與假設的能力，能導向教學真正關注于學生科學探究能力的培養，使學生有機會體驗真正意義上的科學探究。

關鍵詞：科學探究；猜想與假設；能力評價

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2009)3(S)-0067-4お

猜想與假設是科學探究中的重要環節，是研究者根據已知事實材料和科學知識對所研究的問題做出的一種猜測性陳述。學生猜想與假設能力水平的高低將直接影響科學探究能力的水平。因此，探索在物理教學中培養學生猜想與假設能力的教學策略具有重要的意義。

1 猜想與假設的重要作用

猜想與假設在科學探究中的重要作用首先在于它是科學結論的先導，如果猜想與假設能得到實驗結果的支持，它就可能發展成為科學結論。因此，猜想與假設能幫助探究者明確探究的內容和方向，指導探究沿預定的目標展開，避免探究的盲目性。

例如，浸入液體中的物體所受浮力的大小與其排開液體多少是有關的，如果把物體排開的液體收集起來稱量一下，就會發現它受到的重力剛好等于浮力的大小，這樣的結果無疑可以作為著名的阿基米德原理的實驗事實基礎。但關鍵的問題是，人們一開始怎么會想到要設法去收集由物體浸入而被排開的那一部分液體呢？這正是猜想與假設在科學探究中所起的引導性作用，在科學發現的過程中，這也是最奧妙、最有魅力的一段。要使學生獲得對猜想與假設的正確認識，就應該讓學生經歷猜想與假設的過程，并據此制定探究計劃或設計實驗，完成探究活動，使學生體會猜想與假設是科學結論的先導，體驗猜想與假設在整個探究活動中所起的引導性作用。

猜想與假設在科學探究中除了為探究活動指明方向外，還可以充分發展學生的創造性思維，培養學生的創造能力。猜想與假設是創造性思維中最活躍的因素，物理科學不僅僅是觀察現象，理解公式，還可以根據現象充分發揮自己的想象，提出自己的觀點，從而能夠通過現象看到事物的本質，最后推導出物理規律。

猜想與假設是科學探究中的一個重要環節，要實施真正的科學探究，就不能省掉猜想與假設。培養學生猜想與假設的能力，能導向教學真正關注于學生科學探究能力的培養，使學生有機會體驗真正意義上的科學探究。

2 猜想與假設的相互關系

猜想與假設是對問題中事物的因果性、規律性做出的假定性解釋。作為一種理性思維的形式，猜想與假設是科學研究中重要的方法，從其形成來看，可分為兩個環節：一是猜想環節；二是假設環節。猜想是學生接觸到問題后，在已有知識經驗的基礎上，結合對客觀現實的感性認識依靠直覺而做出的各種假定；假設是在猜想的基礎上經過一系列的觀察、分析、比較、歸納等邏輯推理及排除掉一些不可能的猜想而得到的較為科學的假設。

例如，探究樹蔭下圓形光斑形成的原因是什么？提出兩個猜想：一是樹葉是圓形的，它的影子也是圓形的，因為樹葉在空中交錯重疊，所以地上的圓斑交錯重疊；二是太陽是圓的，地面的光斑也是圓的，圓形的光斑是圓形的太陽形成的。這兩個猜想那個更合理呢？根據已有知識，影子是光線沒有照到的地方，而光斑是光線照射到的地方，樹蔭下的圓圈是光斑而不是影子，地面上所有圓形光斑都是一個標準圓，只有太陽的形狀和它吻合，事實支持第二種猜想，因此通過推理分析便得出第一個猜想是不合理的。

假設比猜想更具有合理性，對探究的問題更有針對性和指導性。在猜想環節，學生充分發揮主體性，積極主動地提出盡量多的猜測與可能，不需要考慮問題與猜想之間的因果邏輯關系，因此思維常常處于一種非常活躍的、非邏輯的、發散的狀態。在假設環節，需要對猜想進行排查，并對做出的種種解釋進行提煉總結，因此假設更需要一種聚合的邏輯思維。

3 猜想與假設的操作程序

猜想與假設是要按一定的思維程序才能完成的，但猜想與假設沒有固定不變的模式。下面幾個猜想與假設的例子，用于說明在教學中用到過的或可能用到的基本程序。要說明的是，這些程序不是一成不變的，猜想與假設的過程，應該是十分靈活，思維充分發散的過程。

3．1 利用日常經驗進行猜想

學生在日常生活和學習中形成了大量的經驗和知識，它們是學生進行猜想的直接來源和素材，初中物理科學探究中十分常見的一種猜想方法其操作程序是：針對問題——運用已有的經驗——提出猜想。其已有的經驗是指大腦中已有的知識、日常生活實例、實驗現象等。

例如，在重力勢能的大小與哪些因素有關的探究教學中，學生根據自己的日常經驗和知識想到：從高處下落到地面的物體其破壞力要強些，重的物體比輕的物體下落到地面時危害大些。從而提出猜想：物體的重力勢能可能與物體的高度、重力或者質量等因素有關。

同樣，在摩擦力與哪些因素有關的科學探究中，學生根據經驗或事實想到：推一個重的物體比推一個輕的物體費力得多；在光滑一些的表面上推物體容易些，推車比推箱子更容易（車是靠輪子滾動的，而箱子是滑動的）。從而會提出猜想：摩擦力的大小可能跟物體的重力有關；可能跟物體表面的光滑程度有關；還可能與物體的運動方式有關等。

3．2 運用直覺思維進行猜想

直覺思維是未經逐步分析就迅速對問題答案做出合理的猜測、設想或突然領悟的思維，直覺思維猜想是以自己擁有的經驗為基礎，從整體上跳躍地、直接地、迅速地、抽象地把握事物本質，提出猜想的過程。其操作程序是：針對問題——憑直覺去感受——提出猜想與假設。例如，在牛頓第一定律的探究教學中，師生一起做斜面實驗，看到小車在三種表面上的不同運動情況。斜面越光滑，小車運動的就越遠。學生憑直覺感覺到：若斜面非常光滑，則小車就會運動的非常遠。從而提出猜想：運動物體在不受外力的情況下，可能會永遠做勻速直線運動。

在光的反射規律的實驗探究中，教師演示光的反射現象，介紹反射角與入射角。提出問題：反射角與入射角的大小有什么關系？每個學生都會根據已有的不同經驗或當時觀察到的現象憑直覺提出的各種猜想，如：反射角比入射角小些；反射角比入射角大些；反射角與入射角一樣大；有時候反射角大些，有時候反射角與入射角相等，有時候反射角小于入射角。（需要說明的是：教師在演示時，學生在不同的位置觀察到的入射角與反射角的大小是不同的。）3．3 運用歸納法進行猜想

學生對一些經驗和事實進行歸納、總結，得出物理現象和過程的結論的可能從而提出猜想。其操作程序是：針對提出的問題——對一些現象和事實進行歸納--提出猜想與假設。

例如，人發出聲音時聲帶振動；蜜蜂發出“嗡嗡”聲時翅膀在振動；敲擊桌子時，桌子振動發出聲音；撥琴時，琴弦振動發出聲音……，學生通過對大量實例歸納提出猜想：聲音是由物體的振動產生的。

3．4 利用類比聯想進行猜想

科學研究中，常用已知的現象和過程同未知的現象和過程相比較，找出它們的共同點、相似點或相聯系的地方，然后依此為根據推測未知的現象和過程的某些特性和規律。在探究教學中，可以通過聯想類比的方法提出猜想。其操作程序是：針對提出的問題——回憶或探討相似問題的結論——將這些結論與新問題進行類比——提出猜想與假設。

例如，在探究串聯電路中電流的特點時，通過電流可以聯想到水流，引導學生把電路類比成管道，電流類比為水流，學生對水在管道中流動的情況是熟悉的，從而提出串聯電路中各處電流都相等的猜想。

在探究影響導體電阻大小的因素時，也會遇到同樣的情況。學生對這個問題的猜想也采用了類比推理的方法。學生認為導體的電阻和導體的長度與粗細有關系，因為水管的粗細和長度會影響水流的大小。

在科學探究中還有很多提出猜想的方法，例如觀察分析法、反向思維法、溯因判斷法、因果判斷法、概括外推法等。這就需要教師在教學時根據探究內容和學生的已有知識經驗及客觀事實對學生進行適當的引導。

4 猜想與假設的能力評價

4．1 猜想與假設能力的三個要素

猜想與假設是學生根據已知事實材料和科學知識對所研究的問題做出的一種猜測性陳述。雖然學生的猜想與假設必須根據已有的知識和經驗，但學生要順利完成假設活動必須擺脫已有理論定時和超越有限事實的束縛，充分發揮創造性和想象力。

學生對一個問題可以提出多種猜想與假設，學生猜想與假設的多樣性正好能說明學生思維的發散性和創造性，所以學生對一個問題能否提出與問題相關的多個猜想與假設應是評價學生猜想與假設能力的一個重要因素。猜想與假設的主觀性并不意味著猜想與假設可以是毫無根據的猜測，猜想與假設雖然就其形式而言是超越事實的主觀創造，但就其內容而言又必須符合已有的客觀事實，而不應該與之相沖突。因此學生提出的猜想與假設必須是有充分理由的，從這方面來說，學生能夠說出猜想與假設的合理的理由應該是學生猜想與假設能力的一個要素。有些學生能提出多種猜想與假設，也能夠說明理由，但是這些猜想與假設都沒有觸及問題的本質，即不利于問題的解決；有些猜想與假設是在現有的條件下不能用邏輯或實驗來檢驗的，不符合可檢驗的性質，因此這些猜想與假設的質量不高。所以，學生提出的猜想與假設的質量也應該是評價學生猜想與假設能力的一個要素。綜上所述，評價學生的猜想與假設能力的要素為：提出與問題相關猜想與假設的個數；說出猜想與假設合理的理由；猜想與假設的質量。

4．2 猜想與假設能力PTA評價量表的制定

PTA評價量表本是美國教師沃爾弗德與安迪生以及她們的同事所倡導和開發的一種對于學生作業、尤其是開放性作業的評分工具，PTA量表法為評價學生的猜想與探究能力提供了很好的理論支持。我們把猜想與假設能力的三個要素作為一級指標，并賦于它們相應的權重，再給出相應的二級指標和具體的評分細則，由此可以制定以下表1物理猜想與假設能力的PTA評價量表。

4．3 猜想與假設能力評價的實例分析

為了更好地說明猜想與假設能力評價的操作過程，我們用上表對甲乙兩位同學的猜想與假設能力的評價舉一實例。題目：兩位同學一起做“浮力的大小與哪些因素有關？”的實驗探究時，他們提出這樣的問題：浮力的大小可能跟哪些因素有關？甲、乙兩位同學分別做出了下面表2的假設。

對甲同學的評定：甲同學能根據問題情景提出三個與問題相關的假設，故第一項要素給3分；甲同學能說出所有假設的理由，這些理由符合事實，故第二項要素給3分；甲同學的三個假設都是對問題本質的預測，并都能夠用實驗來檢驗，故第三項要素給4分。甲同學綜合得分為10分，評定等級為A級，說明甲同學猜想與假設能力強。

對乙同學的評定：乙同學也能根據問題情景提出三個與問題相關的假設，故第一項要素給3分；乙同學假設1和假設3的理由不充分，假設1中學生把浮力的大小與合力相混淆，假設3中學生把輪船本身的體積誤認為是浸入水中的體積，故第二項要素給1分；乙同學的三個假設只有假設2是問題本質的預測，但所有假設都能夠用實驗來檢驗，故第三項要素給3分。乙同學綜合得分為7分，等級評定C級，說明乙同學猜想與假設能力一般。

需要指出的是，這里的PTA評價量表并不是絕對的，對其中的各要素的權重和具體的評分細則還有待在實踐中進一步修改與完善。

猜想與假設是科學探究中的重要環節，正是因為有了猜想與假設，才使科學探究的過程更加有懸念、有波瀾，才能讓學生真正感受到失敗的痛苦與成功的喜悅。通過探究科學性問題，考查學生提出猜想與假設的能力，能導向教學真正關注于學生科學探究能力的培養，使學生有機會體驗真正意義上的科學探究，并從中培養學生科學的、正確的情感、態度和價值觀。

參考文獻：

［1］廖伯琴，張大昌，等．全日制義務教育物理課程標準解讀［M］．武漢：湖北教育出版社，2002

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(欄目編輯張正嚴)