淺談實(shí)驗(yàn)探究法中的猜想

【摘要】科學(xué)探究是新一輪物理課程改革的突破口。探究性物理實(shí)驗(yàn)?zāi)艹浞值伢w現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、探索性和創(chuàng)造性，而猜想是探究和創(chuàng)新的精髓。本文通過(guò)實(shí)例論述了猜想是實(shí)驗(yàn)探究法的關(guān)鍵。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)探究法 物理課程改革 猜想

一、實(shí)驗(yàn)探究法

實(shí)驗(yàn)探究法是學(xué)生通過(guò)一系列的探究活動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種學(xué)習(xí)方法。它是在教師啟發(fā)指導(dǎo)下，由學(xué)生親自動(dòng)手設(shè)計(jì)，操作大量實(shí)驗(yàn)，制作簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)教具，在操作實(shí)驗(yàn)和自制教具過(guò)程中經(jīng)過(guò)觀察測(cè)量、分析、推理、概括等一系列抽象思維活動(dòng)，自己建立物理概念，總結(jié)歸納物理規(guī)律，從而獲得新的物理知識(shí)的教學(xué)方法。

“實(shí)驗(yàn)探究法”的著眼點(diǎn)不是物理知識(shí)的結(jié)論，而是物理知識(shí)的形成過(guò)程，使學(xué)生領(lǐng)略物理知識(shí)的全貌和物理學(xué)發(fā)展中所形成一系列研究物理學(xué)的科學(xué)方法的教學(xué)和研究。目前，許多教育工作者認(rèn)為不能僅僅把實(shí)驗(yàn)課放在演示(現(xiàn)象)證實(shí)(已有理論)的地位上，而是應(yīng)該把它當(dāng)作科學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程的核心。德國(guó)教育家第斯多惠指出：“一個(gè)壞得教師是廉價(jià)奉送真理，一個(gè)好的教師教人發(fā)現(xiàn)真理”。這就要求我們物理教學(xué)中不僅告訴學(xué)生物理結(jié)論，更重要的是讓學(xué)生了解物理學(xué)家是如何提出問(wèn)題，采取什么樣的方法研究探究問(wèn)題，還要盡量創(chuàng)造帶有研究氣氛的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生受到物理學(xué)家思維的啟發(fā)，熏陶和感染，進(jìn)而領(lǐng)會(huì)物理學(xué)家的思維方法和研究方法。這對(duì)學(xué)生學(xué)會(huì)正確的思維，掌握科學(xué)方法，抓住知識(shí)的來(lái)龍去脈，彌補(bǔ)學(xué)習(xí)枯燥，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，樹(shù)立熱愛(ài)科學(xué)的信念是大有益處的。

近年我國(guó)的探究性學(xué)習(xí)在理論上取得了一定的成就，涌現(xiàn)了一批學(xué)者。徐學(xué)福介紹探究教學(xué)理論的發(fā)展及其對(duì)我國(guó)探究教學(xué)的啟示，從理論上分析了目前我國(guó)教育界對(duì)探究性學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)的偏差，靳玉樂(lè)從心理學(xué)教育學(xué)角度論述了探究學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)探究教學(xué)的類(lèi)型、特點(diǎn)、條件進(jìn)行了周密的分析，對(duì)探究教學(xué)的模式進(jìn)行詳盡的解說(shuō)，還進(jìn)一步指出了探究教學(xué)的實(shí)施中教師與學(xué)生的地位，應(yīng)該注意的問(wèn)題，評(píng)估的辦法，可以說(shuō)對(duì)探究教學(xué)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的闡述。

實(shí)驗(yàn)探究法的整個(gè)教學(xué)過(guò)程，一般分為提出問(wèn)題，進(jìn)行猜想，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，獲得知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)等五個(gè)環(huán)節(jié)，其中猜想是這種教學(xué)方法的關(guān)鍵。

什么是猜想?猜想是科學(xué)思維的一種形式，是根據(jù)已知事實(shí)或已有知識(shí)對(duì)事物或現(xiàn)象之間的因果性，規(guī)律性做出嘗試性的解釋。科學(xué)猜想不是隨意的猜測(cè)，是當(dāng)研究問(wèn)題的已知條件很不完善，或用推理的方法極為困難時(shí)，先用想象的方法估計(jì)幾種可能的探索方向和范圍，然后再通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、推理的方法檢驗(yàn)。從方法論的角度來(lái)看，猜想也是一種科學(xué)研究方法。在物理研究領(lǐng)域中猜想與直覺(jué)、靈感等同屬于非常規(guī)方法。

數(shù)學(xué)家高斯曾說(shuō)過(guò)：“沒(méi)有大膽的猜想就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)”。縱觀物理學(xué)史，情況正是如此。

落件運(yùn)動(dòng)是司空見(jiàn)慣的，由久以來(lái)人們只知道落體在墜落過(guò)程中不斷地加速，但伽利略仔細(xì)觀察后，猜想落體的加速運(yùn)動(dòng)是以一種最簡(jiǎn)單的方式被加速的，即在相等的時(shí)間內(nèi)速度的增量相等，而后他的實(shí)驗(yàn)，數(shù)學(xué)計(jì)算和邏輯推理證明了這種猜想是對(duì)的。海王星的發(fā)現(xiàn)也是猜想的結(jié)果。19世紀(jì)40年代，天文學(xué)根據(jù)計(jì)算推斷行星的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)天王星的運(yùn)動(dòng)和計(jì)算結(jié)果不符，他們猜想在天王星附近還有另一個(gè)行星，擾亂了天王星的運(yùn)行軌道，法國(guó)的勒威耶算出了猜想中的這個(gè)行星的位置，不久柏林天文臺(tái)的加勒用望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)勒威耶算出的位置進(jìn)行觀測(cè)，果然見(jiàn)到了一個(gè)行星，它就是海王星。

直到近代，當(dāng)物理學(xué)家遇到疑難問(wèn)題時(shí)，也還是習(xí)慣于先用猜想法尋找答案，發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)后，有些現(xiàn)象舊的電磁理論解釋不了，愛(ài)因斯坦則比照普朗克的量子論猜想光的發(fā)射和接受是一份份的，從而建立了光的量子理論。

從認(rèn)識(shí)論角度來(lái)看，學(xué)生認(rèn)識(shí)物理世界與物理學(xué)家認(rèn)識(shí)物理世界在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū)別，因此在教學(xué)過(guò)程中當(dāng)老師提出一個(gè)新奇的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生也常常會(huì)聯(lián)想過(guò)去學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行猜想，這樣，他們就在探索知識(shí)旅途中正式起步了。無(wú)怪乎實(shí)驗(yàn)探索法的第二個(gè)環(huán)節(jié)就是猜想，下面就以?xún)蓚€(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)案例做具體說(shuō)明。

為了探索電流強(qiáng)度與電壓的關(guān)系，教師先指出導(dǎo)體中電流是由電壓產(chǎn)生的，接著提出問(wèn)題，那么電流強(qiáng)度跟電壓大小又有什么關(guān)系呢?由于前面在電壓概念的教學(xué)中，電壓概念是與水壓類(lèi)比才建立起來(lái)的，因而學(xué)生就會(huì)做出猜想，既然生活中所見(jiàn)水壓越大水流越急，那么很可能電壓越大電流強(qiáng)度越大，甚至猜想兩者成正比，從而，在教師指導(dǎo)下，設(shè)計(jì)如何用干電池，小燈泡來(lái)驗(yàn)證。

在講到“打水漂”的物理原理及動(dòng)作要領(lǐng)時(shí)，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的猜想力，給學(xué)生講了一個(gè)故事：在二戰(zhàn)期間，英美盟軍為了緩解蘇聯(lián)紅軍在東線(xiàn)之壓力，決定炸掉德國(guó)魯爾地區(qū)的埃德、摩納兩座水壩，但水壩非常堅(jiān)固，轟炸很難進(jìn)行。后來(lái)工程師們發(fā)現(xiàn)水壩的致命的缺陷，只要有足夠的炸藥在水壩上爆炸，水壓就足夠把水壩摧毀。接下來(lái)怎么做呢?學(xué)生在下猜想后答道：用巡航導(dǎo)彈?飛機(jī)高空轟炸?低空俯沖轟炸?用魚(yú)雷轟炸?但我告訴學(xué)生，在當(dāng)時(shí)的現(xiàn)有條件下，上述辦法都行不通。最后啟發(fā)學(xué)生，兒時(shí)都玩過(guò)打水漂，你們是怎么做的?學(xué)生們接著熱烈地討論兒時(shí)如何打水漂，有的甚至?xí)故釉谒嫔线B續(xù)跳幾次。我因勢(shì)利導(dǎo)指出，英國(guó)工程師巴恩斯先生就是借于兒時(shí)打水漂的靈感發(fā)明了“水漂彈”也叫“跳彈”。

一般的說(shuō)，當(dāng)教師提出問(wèn)題以后，學(xué)生并不能直接設(shè)計(jì)出可供探索的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)，其中必須有一個(gè)猜想的環(huán)節(jié)，猜想實(shí)際上是學(xué)生根據(jù)已經(jīng)獲取的知識(shí)，對(duì)所提的問(wèn)題做初步回答，從而就為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案指明方向確定范圍。因此，猜想對(duì)實(shí)驗(yàn)探法的整個(gè)教學(xué)過(guò)程有著至關(guān)重要意義。

在實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究法的教學(xué)過(guò)程中，我們抓住猜想環(huán)節(jié)，不但要培養(yǎng)學(xué)生的猜想能力，而且要鼓勵(lì)學(xué)生勇于猜想，充分發(fā)揮自己的猜想能力。

二、有效地鼓勵(lì)學(xué)生猜想

1 始于問(wèn)題

能夠提出問(wèn)題是猜想和創(chuàng)新的開(kāi)始。一名教師在一門(mén)課中，到底是給學(xué)生教得是沒(méi)了問(wèn)題還是教的能提出更多的問(wèn)題?學(xué)生帶著問(wèn)題走進(jìn)教室，又帶著更多的問(wèn)題走出教室，這是思考的結(jié)果。學(xué)習(xí)中最重要的是學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)猜想。沒(méi)有問(wèn)題一定不會(huì)有創(chuàng)新。我們的學(xué)生要養(yǎng)成會(huì)猜想提問(wèn)題的習(xí)慣。例如，同樣對(duì)蘋(píng)果落地這種現(xiàn)象，其他許多人也看到了，但他們會(huì)對(duì)此視而不見(jiàn)，認(rèn)識(shí)不到現(xiàn)象背后的問(wèn)題，而牛頓從中發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題，正是這些問(wèn)題引導(dǎo)他去探索、去研究。

2 培養(yǎng)興趣

“興趣”是最好的老師。學(xué)習(xí)中有了興趣，就可以使自己在知識(shí)的海洋中忘我的暢游，不知疲倦，就能在學(xué)習(xí)中集中精力，深入思考，真正鉆研進(jìn)去。為激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲望，我在講到電學(xué)部分，比較燈“220V。60W”與“220V，100w”哪只亮?xí)r，首先讓學(xué)生回答，學(xué)生往往不假思索地認(rèn)為“220V，100W”的亮，但通過(guò)學(xué)生的探究，對(duì)兩只燈串聯(lián)和并聯(lián)兩種不同的連接方式的實(shí)驗(yàn)后，很快就發(fā)現(xiàn)自己的猜測(cè)是錯(cuò)誤的。從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

3 挖掘潛力

近年來(lái)，科學(xué)家們對(duì)人類(lèi)的大腦的研究有了突破性的進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)人腦的潛能無(wú)比巨大。每個(gè)人都具有比已經(jīng)達(dá)到的智力水平高得多的生理基礎(chǔ)，所以要樹(shù)立挖潛觀，鼓勵(lì)學(xué)生有效的開(kāi)發(fā)自己，充分地釋放自己的潛能。

4 勤于實(shí)踐

學(xué)習(xí)中勤奮刻苦是任何一個(gè)人學(xué)有所成的必要條件，他是一名學(xué)生應(yīng)具有的最重要的品質(zhì)。任何一個(gè)人不想付出艱苦的勞動(dòng)，不想經(jīng)過(guò)實(shí)實(shí)在在的努力就想僥幸成功，都是不可能的。

三、結(jié)語(yǔ)

我們教師在應(yīng)用實(shí)驗(yàn)探索法教學(xué)時(shí)，應(yīng)該創(chuàng)造一種人人講自己所猜所想氛圍，形成良好的猜想環(huán)境，猜錯(cuò)想錯(cuò)不要緊，只要學(xué)生勇于猜想，教師就予以鼓勵(lì)，當(dāng)然猜想并非胡思亂想，教師還要引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己學(xué)的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想，通過(guò)猜想，不僅激發(fā)學(xué)生的思維積極性，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生思維的主動(dòng)性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性，才能增強(qiáng)學(xué)生的探究意識(shí)，使之能有意的經(jīng)過(guò)自己的努力去獨(dú)立的獲取知識(shí)，這是探究教學(xué)法的核心和精髓。

勇于猜想是一種探索精神，意味著求真和創(chuàng)新。