探究性實驗教學中如何培養學生的有效猜想

袁錄萍

【摘 要】在新課程理念的指導下，科學教學中引導學生開展形式多樣的探究性實驗教學活動已得到廣大科學教師充分的重視和體現，借以培養學生的探究精神，提高學生的探究水平和科學素養。但我們的學生在面對探究活動時，往往在建立猜想這一環節上，由于種種原因而無法建立有效猜想，以致探究性實驗教學中無法組織起真正的有效探究。所以如何針對探究的問題提出有效的猜想，已成為當前探究性實驗教學中一個亟待研究和解決的問題。

【關鍵詞】猜想；有效猜想；探究實驗

一、有效猜想的特征

關于什么是猜想，歷來是心理學家關注的問題。從心理學角度來描述猜想：“猜想”是一項思維活動，是學生有方向性的猜測和判斷，包含了直覺的判斷和理性的思考。

（一）有效猜想應具有科學性

猜想的提出不但要以實驗與經驗事實為基礎，而且要以科學理論為依據，是經過合理推測后而形成的假設。所以有效猜想不是無根據的猜測和幻想，并非胡猜瞎說。

（二）有效猜想應具有相關性

猜想不是胡猜瞎想，所思所想一定要圍繞探究性實驗中提出的問題來展開。例如：某同學將鐵釘浸沒在試管里的水中，一段時間后，發現試管底部出現了黑色粉末。請建立合理的猜想：黑色粉末是什么物質？很明顯，該探究所作出的猜想應圍繞“黑色粉末的成分是什么”來展開。

（三）有效猜想應具有發展性

有效猜想是科學猜測的產物，因而通過實驗檢驗可能成為真理，也可能成為謬誤，也有可能被證實具有某種不完整性而發展成為一種新的猜想。有時也通過相反猜想之間的對峙和爭論，形成一種變動更迭、新舊交替的局面，使猜想得以發展。例如牛頓第一定律的最終形成經過了伽利略、笛卡爾、牛頓等科學家的多次猜想的不斷發展、演進。

（四）有效猜想應具有可驗證性

猜想畢竟是猜想，有沒有意義，關鍵還要通過實驗來驗證。當然，如果建立了猜想卻設計不出實驗來驗證，或設計出的實驗卻不能說明問題的本質，那這樣的猜想也只能是無效的猜想。

二、如何讓學生建立有效猜想

（一）讓學生擁有充足的猜想時間

由于不同學生的知識背景不同，加上受到日常生活經驗、認識事物的角度及自身思維品質的影響，那么他們提出猜想所需的時間也就不會相同。另外，學生在建立猜想時通過小組討論和交流也需要一定的時間，因此只有時間得到了保證，才能使絕大多數的學生參與猜想，才能使猜想達到應有的深度。例如：某同學在實驗時發現，純度、質量、表面積都相同的兩鋁片與H+濃度相同的鹽酸和硫酸在同溫同壓下反應時產生氫氣的速率差別很大，如下表格所示：

那么導致兩次實驗時反應的速率不一樣的原因有哪些？

猜想1：Cl-對反應具有促進作用，而SO42-對反應具有阻礙作用；

猜想2：Cl-對反應具有促進作用，而SO42-對反應沒有影響；

猜想3：Cl-、SO42-均對反應具有促進作用，但Cl-影響更大；

猜想4：Cl-對反應沒有影響，而SO42-對反應具有阻礙作用；

猜想5：Cl-、SO42-對反應均具有阻礙作用，但Cl-影響更小（或SO42-影響更大）。

鋁片與鹽酸、硫酸的反應是學生非常熟悉的實驗，在外界其他條件相同的前提下，它們的反應速率理應相同，但實驗結果卻與理論推測存在著差異，這種差異就只能是與反應所處的環境（Cl-和SO42-）不同有關。學生自然而然地首先就會想到猜想1：Cl-對反應具有促進作用，SO42-對反應具有阻礙作用。而猜想2到猜想5同樣屬于有效猜想，顯然它們的得出是在猜想1的基礎上進行了必要的補充和拓展而來，這肯定需要一定的交流和討論，當然需要充足時間的保證。

（二）給學生提供必要的思維引導

學生結合鋼鐵生銹的條件，很容易想到，銅制的鏡框變綠可能是銅與空氣中的O2作用而變綠色。難道空氣中只有O2嗎？為什么鏡框的鼻墊處特別容易變綠？教師適時的這一點撥，下面的猜想便應運而出。

猜想1：可能是銅與空氣中的CO2作用而變綠色；

猜想2：可能是銅與空氣中的O2、水作用而變綠色；

猜想3：可能是銅與空氣中的O2、水、二氧化碳作用而變綠色；

而這些猜想都是科學探究中的有效猜想。

（三）用實驗修正學生的錯誤猜想

針對飲料是嘴巴吸上來的錯誤猜想，在教學中，我們可以設計如下實驗（如圖所示）。首先提供一個用塞子塞住瓶口并灌了一定水的瓶子，請一個同學上來將瓶內的水吸出來（圖左）。結果大家發現這位同學盡管使了很大的勁，也沒能將瓶中的水吸出。學生認為是塞子塞住瓶口的原因。此時可進一步追問：“為什么有塞子塞住就吸不出呢？”看來，飲料吸上來并非只是嘴在起作用。那么，還有什么因素在起作用呢？然后演示第二個實驗（圖右裝置）：將注射器活塞向里推一下（不是用嘴巴吸），學生看到瓶中的液面下降、吸管中液面上升。這又如何解釋呢？經過討論后，學生自然能理解：液體能否沿吸管上升，關鍵在于瓶內液體表面受到氣體的壓強是不是大于吸管內液體表面受到的大氣壓強。

三、結束語

有效猜想必將引導探究性實驗教學深入而高效地進行，但建立有效猜想能力的培養不是一朝一夕能完成的，教師要把學生能建立有效猜想作為一種長期的教學目標。凡是學生有可能自己給予猜測和解釋的問題，都應該為學生提供思維嘗試、實驗嘗試的機會，并允許學生犯錯誤，在錯誤中矯正思維，尋找真理，探索前進，這應該成為探究性實驗教學中持之以恒的一條原則。

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（作者單位：浙江上虞市豐惠鎮中學）