猜想和假設與中學物理教學

卜慶貞

【摘 要】在我國加強新課程改革的今天,我們要切實轉變教學觀念,要改變以往的以教師為主導的傳統教學模式,變為以學生為主體的自主學習模式。多采用科學探究的方法,提高學生的科學素養,培養學生科學思維能力,達到高中物理課程的總目標。

【關鍵詞】猜想 假設 初中 物理教學

物理課程總目標提出讓學生“學習科學探究方法,發展自主學習能力,養成良好的思維習慣,能運用物理知識和科學探究方法解決一些問題。”科學探究是高中物理課程標準提倡的一種教學方式,而猜想和假設是科學探究中的重要一環,也是科學探究活動能否獲得成功的基礎。本文就猜想和假設與中學物理教學的關系作一些探討。

一、猜想和假設的概念、特征和方法

猜想和假設是科學思維的一種形式,是根據已知事實或已有知識對事物或現象之間的因果性、規律性做出的嘗試性解釋。科學猜想并不是隨意的猜測,猜想和假說的基本思維過程就是根據所觀察、發現的事實,調動原有的知識和經驗,對該事實的成因或結果做出假定、進行解釋的過程。一是客觀事實,二是原有認知,兩者結合起來,就是這一過程的基本特征。

物理猜想和假設的基本方法如下:

1.正向猜想和假設法。是指以研究的物理問題為源,挖掘問題的潛在因素,以潛在因素的特征、外在聯系、變化趨向為線索,進行多方延伸、質疑、發問、猜測的思維方式。

2.反向猜想和假設法。是指將物理問題的形成過程,反向分析,追根尋源,探求成因,引發誘疑,猜測深化,認識深入的思維方式。

3.類比猜想和假設法。是指根據物理問題間的屬性關系相似而進行的邏輯推理和猜想發問判斷的思維方式。

4.聯系猜想和假設法。尋求與研究的物理問題有直接和間接聯系的其他物理問題,探求他們間聯系效應的思維方式。

二、猜想和假設在物理教學中的作用

1.激發學習興趣

興趣的激發往往建立在對新奇事物的認識或對事物未來世界探索的渴望心理上。猜想和假設具有多向性,對學生來說,猜想出某些現象、問題具有新奇之感,它對學生產生吸引力,誘使學生企圖用現有知識去解釋或喚起他們對新知識的追求。

2.調動積極性

猜想和假設的過程是以客體為中心的思維發散過程,通過猜想和假設的鍛煉和培養,激發和保持了學生研究物理問題的濃厚興趣和欲望,是驅使學生學習的動力,使學生自覺地積極地去探求物理知識。因此,物理猜想和假設對調動學生學習的積極性、主動性起到重要的作用。

3.啟發思維

猜想和假設使學生獲得了掌握知識的過程和方法,提高了學生的分析能力、觀察能力、操作能力和其它方面的實驗技能,使物理教學過程變成了學生積極參與的智力活動過程,鍛煉和培養了學生的概括能力、組織能力及探究問題的靈活性、深刻性、使學生的思維有由一維變成多維,由單一變成負責復雜。

4.猜想和假設是解決物理習題的方法之一

例如,一物體從某一高度自由下落,落在直立于地面的輕質彈簧上,如圖所示。在A點,物體開始與彈簧接觸,到B點時物體速度為零,然后被彈回,下列說法正確的是:

(A)物體從A下落到B的過程中,動能不斷減少;

(B)物體從B上升到A的過程中,動能不斷變大;

(C)物體從A下落到B,以及從B上升到A的過程中速度都是先增大再減小;

(D)物體在B點時,所受合力為零。

由此題出發,聯想到水平方向上的彈簧振子,顯然,此即是一個豎直方向振動的彈簧振子。故可猜測推斷它與前者具有相同的振動規律。應選(C)。由此可見,物理猜想和假設對拓展學生解題思路,擴展定向思維,強化對問題的認識與理解具有重要意義。

三、培養學生猜想和假設能力的途徑和方法

1.營造良好的猜想和假設氛圍

教師要鼓勵學生積極思考,不迷信已有結論,不滿足現成解答,大膽猜想。對合理的猜想和假設進行鼓勵,對猜想和假設中的偏向進行引導,對不猜想的進行鞭策,使學生由被動的猜想行為轉變成自覺的猜想行為,師生共同構建物理猜想共同體。猜想是構建物理認知結構時,主體思辨活動的關鍵一步,猜想能促進知識的同化和順應的進行,加速知識的發生和遷移,猜想既有一定的科學性,又有一定的假定性,這一層面上又反映出猜想思維的敏捷性、靈活性以及批判性。

2.教師要為學生創設良好的猜想平臺

現代認知理論認為,學習是主體主動的意義建構活動,是主體在頭腦里建立和發展物理認知結構的過程,是物理活動及其經驗內化的過程。因此,猜想是在建構活動中,主體的物理認知結構對當前面臨的新知識、新問題進行的預測性的重組、整合的過程,它使外部知識與內部創造的不平衡達到暫時的平衡體現,形成良好的猜想意識。人們認識事物是一個復雜的過程,開始是根據已有的部分事實及結果,運用某種判斷推理的思維方法,對某類事實和規律提出一種推測性的看法,這種推測性的看法就是猜想。近代物理學的三大發現(X射線、放射線、電子的發現),三項革命性理論(電磁輻射有波粒二象性、相對論、量子力學)的建立過程都潛在著猜想和假設的因素,因此,猜想和假設與物理學的發展、物理教學有著密切的關系。正因為歷史上有諸多猜想的提出,物理科學才發展為今天壯觀的現代物理。因此,應教會學生怎樣猜想,形成良好的猜想意識。猜想的實現途徑,可能是探索試驗、類比、歸納、構造、聯想、審美以及它們之間的組合等,同時物理猜想是有一定規律的,如類比的規律、歸納的規律等,并且要以物理知識和經驗為支柱。

3.在物理教學中多用探究式教學

在物理教學中培養學生猜想和假設能力,我們應該采用探究式教學方法。結合物理學知識、實驗和習題教學,盡可能把有關教學內容設置出成各種疑問,抓住有利時機,創設情境,積極對學生啟發誘導,培養學生善于發現問題,激發學生主動觀察、分析、猜想和假設及驗證的探究精神。例如:在帶電粒子的圓周運動教學中,教師不是簡單地給出帶電粒子垂直進入磁場作圓周運動的結論,而是通過設置問題,使學生在探究中自己去得到結論。設置的問題有:帶電粒子垂直進入磁場,受到了洛侖茲力,將作直線運動還是曲線運動?你猜想是什么樣的曲線運動?有沒有可能是拋物線?為什么不是拋物線?為什么你認為是圓周運動?通過這些問題的設置,給學生創造了猜想情境,并對猜想的結論去分析、檢驗,使學生的猜想和假設思維能力得到了有效的培養。

4.在具體的學習活動中培養學生猜想和假設的能力

教師可以采取不同的教學方法選擇恰當的事例,教師對事例所發生的可能原因做出猜想,或者對事例的可能結果進行假設,教師為學生具體地剖析猜想、假設的思維過程,讓學生經歷,而且讓學生陳述猜想、假設的理由,在學生提出了某些猜想和假設之后,讓學生對這些猜想和假設的合理性進行評價,增強學生利用已有知識和經驗解釋新事實的意識和本領。

參考文獻:

[1]廖伯琴,張大昌.物理課程標準解讀.武漢:湖北出版社,2004.

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