高中物理課堂科學(xué)假說的教學(xué)思考

明建麗

【摘 要】科學(xué)假說在物理發(fā)展過程中有著不可替代的作用。本文研究了科學(xué)假說的概念和內(nèi)涵，指出將科學(xué)假說引入中學(xué)物理教學(xué)有著重要意義，并進一步探討了高中物理課堂科學(xué)假說的教學(xué)策略。

【關(guān)鍵詞】高中物理；科學(xué)假說；教學(xué)策略

作為一種重要的科研方法，科學(xué)假說在物理學(xué)科發(fā)展過程中起到著不可替代的作用，在眾多理論突破的過程中都有該方法的身影。回溯物理學(xué)科的發(fā)展歷程，從以太假說到相對論的建立，從光量子假說到量子力學(xué)的發(fā)展，科學(xué)假說在各項理論的發(fā)展過程中取得了累累碩果。

一、“科學(xué)假說”的概念和內(nèi)涵

“科學(xué)假說”指的是科學(xué)探索過程中對研究對象的假定說明，是對事物因果關(guān)系的假定性解釋，是從科學(xué)原理出發(fā)對科學(xué)問題做出的一種嘗試性的方案。簡單地講，“科學(xué)假說”就是科學(xué)的猜想和假設(shè)。

科學(xué)假說不同于一般意義上的胡思亂想，它應(yīng)該有以下幾個特征：（1）科學(xué)性，我們這里的“假說”前面有一個定語“科學(xué)”，這就說明假說不是毫無依據(jù)的空想，它立足于人已有的科學(xué)認識和實踐經(jīng)驗，并以確定而可靠的事實材料為依據(jù)，按照嚴謹而科學(xué)的方法推理出來；（2） 推測性，科學(xué)假說是由不完全且不充分的經(jīng)驗基礎(chǔ)上推導(dǎo)而來，是那些尚未經(jīng)過檢驗的結(jié)論，是一些留有疑問的思想形態(tài)，因此科學(xué)假說不可避免地帶有一定的想象成分和推測成分；（3） 預(yù)見性，科學(xué)假說是對事物本質(zhì)、內(nèi)在規(guī)律、及其規(guī)律性的推斷和猜測，且具有較強的預(yù)見性，當然這種預(yù)見性還不夠完善；（4）多樣性，在科學(xué)研究的過程中，物理學(xué)家對同一現(xiàn)象可能會做出兩種或兩種以上的科學(xué)假說，并據(jù)此展開比較，而且一個已經(jīng)成形的科學(xué)假說應(yīng)該包括兩個部分：即假說的核心內(nèi)容和它的有關(guān)推論；（5）可驗證性，如果相關(guān)內(nèi)容無法進行檢驗，我們就不能將其稱為科學(xué)假說，在檢驗過程中，如果那些檢驗結(jié)果和預(yù)測相符的，科學(xué)假說即進化為科學(xué)理論，如果檢驗結(jié)果與預(yù)測存在偏差，則對應(yīng)的假說還需要進行修正和完善。如果一套科學(xué)假說的核心內(nèi)容在無數(shù)次檢驗的過程中，都只得到支持它的結(jié)論，而不存在任何抵觸情形，且那些不存在偏見的人都能接受對應(yīng)的說法，我們則認為無需再尋找其他證據(jù)，那么這個科學(xué)假說也就成為科學(xué)事實，比如分子電流假說。總之，科學(xué)假說是科學(xué)探索過程中的推測和假想，這是一種最基本的科學(xué)探究方法。

一般情況下，科學(xué)假說的提出有三種類別：（1）原有的理論無法預(yù)測也不能解釋有關(guān)現(xiàn)象的發(fā)生，比如湯姆孫的原子模型無法解釋α粒子散射實驗中的大角度散射現(xiàn)象；（2）偶然觀察到的物理現(xiàn)象，比如貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象；（3）物理研究者在實驗中觀察到與原有理論完全不同的物理現(xiàn)象，比如邁克耳孫實驗的負結(jié)果，它的發(fā)現(xiàn)呼喚新假說的產(chǎn)生。

作為對科學(xué)問題一種嘗試性的解釋和回答，科學(xué)假說一般要滿足以下三個條件：（1）能合理解釋原有理論可以解釋的實驗現(xiàn)象與事實；（2）能解釋原有理論無法解釋的實驗現(xiàn)象與事實；（3）能結(jié)合已有現(xiàn)象預(yù)測未曾發(fā)現(xiàn)的事實，并為進一步的檢驗工作提供了初步構(gòu)想。

二、結(jié)合物理學(xué)史來進行科學(xué)假說教學(xué)

科學(xué)假說是科研探索的重要方法，同時也是科學(xué)思想的重要體現(xiàn)。我們在物理教學(xué)中要充分向?qū)W生滲透這種思想與方法，由此引導(dǎo)學(xué)生以更加科學(xué)化的形式組織科學(xué)探究，并在探究活動中形成認識、發(fā)展能力。

教學(xué)過程中我們要向?qū)W生展示知識形成的來龍去脈，最基本的方法就是結(jié)合物理學(xué)史引導(dǎo)學(xué)生探索物理知識的發(fā)展歷程。比如伽利略有關(guān)自由落體運動的研究，在伽利略之前，亞里士多德關(guān)于落體運動規(guī)律的觀點一直被人們奉為真理，即“質(zhì)量大的物體下落快，質(zhì)量輕的物體下落慢”，畢竟這與人們的常識也是相符的。伽利略先從邏輯的角度確定亞里士多德理論的錯誤，然后提出自己的科學(xué)假說，即質(zhì)量不同的物體所進行的落體運動應(yīng)該是同樣快慢，它們的運動屬于勻變速直線運動。在伽利略的時代，由于各方面技術(shù)都不成熟，伽利略的檢驗過程無法全面展開，他只能以斜面的方法來沖淡重力的影響，并在實驗中證明小球順著斜面運動的過程屬于勻變速直線運動，然后他進行了大膽的外推——如果角度不斷增大，物體依然是勻變速直線運動，當角度增大到90°時，物體的運動就是落體運動，這也屬于勻變速直線運動。伽利略通過嚴謹?shù)睦碚撏茖?dǎo)和巧妙的實驗設(shè)計得到了落體運動的規(guī)律，這是一個非常典型的科學(xué)假說，在當前的教學(xué)中，教師可以通過打點計時器等裝置將假說檢驗的過程呈現(xiàn)給學(xué)生，由此讓學(xué)生真正感受到伽利略科學(xué)假說的正確與偉大。

總之，在高中物理教學(xué)中，教師組織學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)假說，指導(dǎo)學(xué)生在探究活動中進行科學(xué)假說，這一切都是對學(xué)生進行科學(xué)思想和科學(xué)方法教育的重要組成，也是整個物理教學(xué)不可或缺的一環(huán)。因此，物理教師要在教學(xué)中不斷琢磨、深度探索、勇于創(chuàng)新，讓學(xué)生在嘗試科學(xué)假說的過程中發(fā)展思維、提升自我。

【參考文獻】

[1]梅紅.中學(xué)物理探究教學(xué)假說提出的策略[J].物理教師，2005（7）

[2]程前.大膽的假設(shè) 細致的驗證——談在光的本性、原子物理學(xué)中蘊含的“科學(xué)假說”思想方法教育題材[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2010.3（1）

[3]姚平鋒，唐柏忠.新課程背景下高中物理情境教學(xué)的設(shè)計策略[J].物理教師，2007（5）

[4]徐芬芬.淺談新課程理念下高中物理教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2008（8）

（江蘇省江安高級中學(xué)，江蘇 南通 226534）endprint