物理探究實驗中的 猜想環節芻議

猜想與假設是科學探究活動的重要環節和思維形式，它是探究者面對探究的問題，在已有的認知基礎上對問題所做出的一種猜測性判斷。學生在探究實驗中所提出的猜想有真有假。那么，如何處理學生提出的猜想呢？筆者結合教學實例，談一談自己的理解與做法，與同行共勉。

猜想在科學探究中的地位

科學探究包含：提出問題，猜想與假設，設計實驗與制定計劃，進行實驗與收集證據，分析與論證，評估，交流與合作的過程?！段锢碚n程標準》強調：科學探究的重點不在探究的操作方法和操作技能上，而在于通過探究培養學生的科學思維能力。恩格斯說過：“只要自然科學在思維著，它的發展形式就是猜想和假設?！被仡櫩茖W發展的歷程，任何一個科學理論的誕生，在其發展過程中都有著大膽的猜想和假設。猜想與假設是科學思維的核心要素，是形成和發展科學理論的必經途徑。牛頓說：“沒有大膽的猜想，就不可能有偉大的發現。”猜想與假設既是科學探究的一個重要環節和思維形式，又是科學探究活動中的基本程序之一。教師組織學生利用學生已有的認知水平提出合理的猜想與假設，還是有相當大的教學難度的，但在現實教學中，許多教師對科學探究還存在著誤區，認為科學探究就是動手實驗。在物理探究實驗的組織形式上，雖然教師普遍采用“提出問題，猜想與假設，設計實驗，實驗探究，得出結論”的模式，但在實際教學中，猜想與假設往往只是走過場，流于形式而已。

允許學生提出錯誤的猜想

由于猜想和假設是建立在學生原有的認知基礎之上，缺乏充分的證據。學生常常對新知的問題做出解釋和猜想時，雖然有些情況是錯誤的，但是在學生看來卻是合理的，所以出現偏差是十分正常的。例如，在摩擦力的教學中，探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關？許多學生會猜想摩擦力的大小與物體所受到的重力大小有關，給出的解釋是，生活中發現車子裝滿貨物時推動會比原來更吃力，是因為車子變重了，摩擦力變大了。顯然學生的猜想受到了已有的生活經驗和認知水平的影響，提出了錯誤的猜想。

其實，即使是科學家，在科學的認識過程中，也常常會用錯誤的猜想去解釋世界。例如，生活中我們經常會發現較重的石塊下落的比較輕的羽毛快，在研究自由落體下落的快慢與哪些因素有關時，古希臘著名的科學家亞里士多德由于受到當時的認知水平和科學條件的限制，提出自己的猜想，他認為物體下落的快慢是由它們的重量大小決定的，物體越重下落的越快。當時的人們都認為這個猜想是正確的。直到2000年后，意大利科學家伽利略展示比薩斜塔自由落體實驗才正式否定了這個猜想，證實物體下落的快慢與物體的重量無關。

在探究實驗中，學生提出一些錯誤的猜想，一定有自己的合理理由，對學生提出的錯誤猜想，既不能硬性地定性為“胡說”，也不能簡單的用正確的觀點去覆蓋，強制學生去修改。從某種意義上來講，學生錯誤猜想的提出，也是學生一種認知構建的過程，更是一種寶貴的教學資源，如果我們能利用好這個資源，必將產生更大的生成性資源，豐富教學內容，使得教學內容進一步升華。何況猜想的本身也是允許錯誤的，否則就不是猜想，而是定理或真理了。

處理“猜想”的策略

在探究實驗教學中，由于受到教學時間的限制，不可能將學生所有的猜想都設計成方案驗證。這就需要教師在教學中正確把握處理學生猜想的策略。

積極地引導學生提出合理的猜想 猜想不是胡猜亂想，不合理的猜想與假設不僅沒有發展成為科學結論的可能，對探究過程也沒有意義。學生猜想的直接來源和素材主要是生活和學習中形成的大量日常經驗和知識。不同的學生由于經驗、知識、能力的不同，對問題的認識不同，因此會提出許多不合理的猜想。所以在教學過程中，教師要積極地引導學生在猜想前進行充分的討論，調動全體學生的積極性，啟發他們認真思考，形成初步的理論依據，最后做出合理的猜想。例如，在探究液體蒸發快慢與哪些因素有關的實驗教學中，教師可以引導學生根據生活中自己晾衣服，農民曬糧食的生活經驗展開討論，思考這些生活經驗所蘊含的科學道理。曬衣服時要將衣服展開來放在通風的陽光下暴曬才更容易干；曬糧食時要將糧食攤開來放在通風的陽光下暴曬才干得更快。學生利用這些已有的生活經驗，自然提出了合理的猜想。

深入分析學生提出錯誤的猜想的原因 在探究實驗教學中，即便教師做出正確的引導，學生依然會提出一些錯誤的猜想和假設，而且學生有自己的一番理由和原因，他們認為這些猜想是正確的。這就需要教師走近學生的世界，細心琢磨學生究竟為什么會發生這樣的錯誤，深入分析學生提出錯誤猜想的原因所在。學生為什么會提出這樣錯誤的猜想呢？學生的猜想是建立在一定的認知基礎之上的，顯然這些學生受到生活中一些錯誤的認知的誤導，沒有弄清楚滑動摩擦力產生的條件，也沒有理解重力與壓力的概念區別。教師抓住分析這兩點，學生馬上會意識到自己的猜想是不合理的。

歸納總結，去偽存真 對于一個開放性的探究問題，全班同學會提出眾多猜想，具體還有哪些不合理的錯誤猜想呢？這就需要教師引導學生歸納總結，大浪淘沙，去偽存真。例如，在探究電流通過導體產生的熱量與哪些因素有關的實驗中，同學們提出電流產生的熱量可能與電流、電阻、電壓、以及通電時間有關的猜想。教師在表揚學生猜想全面的同時，引導學生歸納分析一下就會發現有的是重復的猜想。電熱產生的原因是由于電流通過導體時，導體的電阻對電流產生阻礙作用，從而產生熱量。顯然電熱與電流與電阻的大小有關，但電壓可以通過歐姆定律利用電流和電阻來表示的，所以電壓這個因素是重復的。

利用公式推導，排除猜想 學生在猜想時難免會遇到一些外在的表象的無關因素，而對于這些無關的因素往往可以通過引導學生抓住事物的內在聯系，利用公式分析推理把無關的猜想排除掉。例如：九年級物理上冊第11章第五節“探究動滑輪機械效率的高低與哪些因素有關”的實驗，學生學習了機械效率的概念是有用功和總功的比值，而有用功的大小與物重以及物體被提升的高度有關，所以許多學生猜想動滑輪機械效率的高低可能與物體被提升的高度有關，物體被提升的高度越大機械效率越高。教師可以引導學生利用公式推導一下機械效率與物體被提升的高度是什么關系。η= W有用功/W總=G﹒h/F﹒S= G﹒h/F﹒n﹒h=G/n﹒F，顯然通過公式推導發現物體被提升的高度被同時約分掉了，也就是這個因素被排除掉了，所以機械效率的高低與物體被提升的高度無關。

利用思維實驗，否定猜想 思維實驗是一種在人們頭腦中想象推理的實驗。伽利略首先使用思維實驗推翻了亞里士多德自由落體的理論猜想。伽利略的思維實驗是取一個大石頭和一個小石頭，從同一高度由靜止開始下落，大石頭下落的快，小石頭下落的慢；如果將他們拴在一起，情況會如何呢？結論一：快的會被慢的拖著從而減速，慢的會被快的拖著從而加速，因此他們將以比原來那個較重的石頭小一點、比較輕的石頭快一點的速度下落。結論二：拴在一起后，它們的總重量大于較大石頭的重量，它們下落的速度應該比較大的石頭下落的速度還快。很顯然兩個結論是相互矛盾的。所以只有假定物體下落的速度與重量無關才能消除這一矛盾。這種剔除不合理的猜想的方法對學生的思維活動要求較高，教學過程中教師可以引導學生有選擇地使用。

每個學生對自己的錯誤總是會十分關注的，教師在組織學生對錯誤猜想進行剔除的過程中，學生的探究能力和認知構建水平自然水漲船高了。作為一個教師，要正視學生的每一個猜想，采取有效的策略，對癥下藥，從而使學生構建正確的認知規律。

（作者單位：江蘇省宿遷市宿豫區曹集初級中學）