不容忽視的“假設”

浦彤

摘 要： 本文介紹了科學探究教學過程中的一個重要環節——假設的重要性、構成要素、學生做假設時可以采用的有效形式。

關鍵詞： 假設 變量 條件式假設

《新課程標準》明確提出要轉變學生的學習方式——變被動接受式學習為主動探究式學習，從而培養學生創新精神和實踐能力，以提高學生科學素養。《義務教育生物課程標準（2011年版）》把科學探究列為第一大主題。學生在學習新教材的過程中逐步體驗到科學探究的一般過程，即提出問題、做出假設、設計實驗、收集數據、得出結論、表達與交流等。但是，如果反思一下自己每堂生物課教學，大小測驗的試題，就會發現充斥于我們頭腦的仍然是一種偏執的知識本位教學觀：過于注重知識傳授，忽視學生的主動探究。在這里不得不提到有些老師在探究教學過程中不是引導學生獨立思考，對提出的科學問題做出科學合理的假設，而是誘導學生根據結論提出假設，然后按照實驗步驟絲毫不錯地重復實驗步驟，完成所謂的科學探究。這是科學探究嗎？根本就是教學作秀。這種嚴重背離課改精神的教學，不僅扼殺學生主動探索知識的動力，更讓學術腐敗的惡種深埋在學生心中。

“假設”作為科學探究的一個重要環節往往被老師和學生忽視。事實上，它對結論的得出和整個科學探究過程起著指導性和關鍵性作用，是絕對不容忽視的。那么，為什么“假設”如此重要？什么樣的假設才是真正的假設？如何才能做出科學合理的假設？

1.為什么“假設”如此重要

“假設”是科學探究的最基本、最重要環節。研究方案、實驗設計都是建立在假設基礎上的。最終結論也是基于實驗現象或實驗結果與假設比較得出的，如果結果與假設一致，則假設成立，反之假設不成立。假設對結論的得出和整個科學探究過程起著指導性和關鍵性作用。正因如此，科學家在做任何一項科學研究時，對假設這個環節都是相當重視的。而我們把科學探究引入課堂教學，正是為了讓學生在體驗科學家探究科學過程中理解科學概念，提高探究能力。

“假設”為學生提高思維清晰程度提供了幫助，對某個科學問題進行研究時，可多角度、多側面進行，但是如何才能抓住問題的癥結所在，以致研究時不偏離研究目的？假設在其中起到了很關鍵的作用。假設幫助學生關注問題的重點，圍繞這個重點進行研究，最終得出合乎邏輯的結論。事實上，很多學生經常在下結論時就把之前的研究目的遺忘了，導致結論失效。有了假設后，在學生得結論時，可以提醒他們將結論與假設聯系起來，從而得出有效的、合乎邏輯的結論。

“假設”為我們現在極力倡導的一種思維——批判性思維的發展提供了平臺。先前教育使不少學生迷信書本、迷信權威，久而久之，使學生的思維模式不是向主動探索新事物方向發展，而是向被動盲目地接受各種事物方向發展。“假設”正好為學生批判性思維發展提供了良好的平臺。學生可以質疑書本上的理論，可以質疑別人的觀點，可以質疑自己原本的想法，只要做出了假設，就對原來理論和觀點發起了挑戰，批判性思維就得到了鍛煉。

“假設”為學生預見能力訓練提供了良機，我們進行課改的最終目標是提高學生的科學素養。而一個人有能力描述、解釋甚至預言一些自然現象就是有科學素養的重要表現。讓我們再把眼光放遠點，如果學生除了能對一些自然現象進行預言外，還能對未來形勢或未知事物進行合理預測，將會對提高個人決策能力有很大幫助。

2.什么是真正的“假設”

所謂假設就是為了解釋某個現象或事件而假定出的一種情況。如果假設經過反復實驗驗證是正確的，那么就能上升為理論。所以假設本身無所謂對和錯，只有被實驗證實為正確的假設才成立，反之則不成立。假設的本質就是未經驗證的一種假想情況，因此根據結論定假設是毫無意義的。

科學假設一般關注某個現象與某個因素是否存在關系。如果兩者有關，那么存在的是何種關系。

一個真正好的假設包含兩個要素。第一，要有預測。第二，要有研究變量。也就是說，看了假設以后，要讓人明白：

（1）你研究的是什么問題？

（2）你預測的結果是什么？

（3）你在實驗中要控制哪個變量？觀察哪個變量？（在實驗中，實驗者控制的變量稱為獨立變量；觀測的變量稱為相關變量。）

（4）實驗思路是怎樣的？

①你在實驗中將怎樣變化獨立變量？是增加，是減少，還是徹底消失？

②你所要觀測記錄的是相關變量隨獨立變量做出了何反應？是隨獨立變量的變化呈現相同趨勢的變化，還是呈現相反趨勢的變化，還是無論獨立變量如何變化，它都無任何反應？

通過這樣的假設可以看出實驗者的預測及接下來的實驗思路、步驟。最后將實驗結果和假設進行比較，得出該假設是否成立，從而得出結論——研究的兩個變量之間是否存在關系，有何關系。

3.如何做出“假設”。

最常見的假設有以下三種形式：

1.提問式：如“溫度對發酵速度有影響嗎”？

2.陳述式：如“溫度有可能對發酵速度有影響”。

3.條件式：如“如果溫度與發酵速度有關，那么隨著溫度升高，發酵產生的氣體數量增多”。

比較這三種假設，很顯然學生由第一、二種假設最終得出的結論只會是“有影響”或“無影響”。這是一種低水平的思考，沒有任何推論，對培養學生科學思維沒有任何意義。而第三種條件式假設對該問題的研究要深入得多。我們可以從條件式假設中看出：

（1）研究的問題——溫度與發酵速度的關系。

（2）預測的結果——溫度與發酵速度有關，溫度升高，發酵速度加快。

（3）獨立變量——溫度，相關變量——發酵產生的氣體數量。

（4）實驗思路：

①實驗中，實驗者將升高溫度（獨立變量）；

②實驗者要觀測記錄發酵產生的氣體數量（相關變量）的變化情況。

實驗結束后，實驗者將記錄的發酵產生的氣體數量（相關變量）的變化情況，即實驗結果與假設進行比較，發現與假設一致，則假設成立，從而得出結論——溫度與發酵速度有關，且當溫度升高發酵速度加快。

從上面例子不難看出，條件式假設的優點：

（1）限定了研究的變量只有兩個，有利于學生集中關注兩個變量之間的關系。

（2）理清了實驗思路，有利于明確學生在實驗時控制哪個變量，觀測哪個變量。

（3）使結論更有深度，有利于學生深入思考科學問題。

綜上所述，條件式假設更能幫助學生得出有效、合乎邏輯、深刻的結論。

那么，寫條件式假設有何要點？

（1）在“如果”從句中表明你研究的兩個變量，以及預測它們之間是否有關。

（2）在“那么”從句中設定獨立變量和相關變量，設定實驗者在實驗中將如何控制獨立變量？是增加，是減少，還是徹底消失？預測實驗者觀測的相關變量將隨獨立變量如何變化。

下面是對生物學中一些現象做出條件式假設的幾個例子。

（單劃線標出的是獨立變量；雙劃線標出的是相關變量。）

如果光合作用與光照有關，那么葉片上未接受到光照的部分不會含有淀粉。

如果光合作用效率與光的波長有關，那么暴露在不同顏色的光下的綠色植物產生的O 的數量是不同的。

如果容器的消毒效果與所用的消毒液的濃度有關，那么消毒液的濃度越高，細菌的生長越少。

如果植物的蒸騰作用與空氣濕度有關，那么空氣濕度升高，植物散失的水分減少。

如果根的生長與重力有關，那么不管種子處于何方位，根的生長方向始終向地。

希望各位老師和學生在每次科學探究中都重視“假設”，并寫好每一個“假設”，讓學生在探究活動中了解科學家的工作方法和思維方法，學會科學研究需要的各種技能，領悟科學觀念，培養科學精神。

參考文獻：

[1]蘇明學.生物學探究式教學基本路徑的建構.生物學教學，2002，27（12）：11-12.

[2]義務教育生物學課程標準（2011年版）解讀.