在探究猜想中培養學生的科學思維

孟小祥

【摘 要】在物理探究教學中我們一定要鼓勵學生結合生活實例作出合理的猜想；讓學生走科學家所走過的軌跡，親自體驗定性結論猜想的過程；通過對實驗誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學生在實驗探究的不同部分感受物理的魅力，使學生真正發展成為探究學習的主人。

【關鍵詞】猜想；實例證據；科學思維

偉大的物理學家牛頓曾經說過：“如果沒有大膽的猜想，就不可能有重大的發現。”物理學史上有很多偉大的發現與發明都來自于大膽的科學猜想。如丹麥物理學家奧斯特發現了通電導體周圍存在磁場后，科學家們就進一步猜想既然電能產生磁那么磁能產生電嗎？為此許多科學家進行研究最終發現了電磁感應現象，從而發明了發電機，為現實生活中電能的大規模應用奠定了基礎。因此可以說在初中的物理教學中，學生能否提出合理的猜想是學生物理智慧活躍成分的一種體現，也是最能培養學生科學素養的一步。

學生能否掌握提出合理猜想的方法，是否能夠進行有效猜想的良好思維，在很大程度上決定著我們物理探究教學的效果好壞和質量的高低。因此在探究教學中對學生猜想能力的培養，是我們初中物理探究教學中的一個重要環節。如何培養學生的猜想能力，下面談一些個人的粗淺看法：

一、結合實例證據提出科學探究的合理猜想

我們知道物理探究實驗中影響因素的猜想是對物理知識理解程度的體現，也是對創造性思維培養的關鍵，因此在探究物理量的影響因素猜想教學中應引導學生結合生活中的實例進行合理的科學猜想。

比如在學生進行探究電熱器放出的熱量與哪些因素有關的猜想中，有些教師一開始時依照課本的對話設計了這樣三個小問題：電爐只有在通電時才會發熱，不通電時則不會發熱；電爐通過銅導線接入電路中，通電時電阻絲發熱而銅導線卻幾乎不發熱；電爐通電時間越長產生的熱量越多。學生根據教師提供的例子很快提出了教師所需的猜想答案：電熱器產生的熱量與電流、導體的電阻以及通電時間有關。仔細思考這種教學方式，我們會發現這樣的猜想只是學生根據教師舉出的實例總結出來的，而非學生自己根據生活經驗提出的猜想，因此這種猜想是一種無效的猜想，對學生的科學思維培養毫無價值，可以說這樣的猜想教學是一種偽猜想教學。反思教師為什么不敢放開讓學生大膽猜想，究其原因可能是怕學生的猜想多樣，難以控制課堂的教學進度，甚至怕學生提出一些自己也難以解釋的猜想比如產生的熱量與電壓有關。

對學生來講猜想的多樣化是必然的，但是如何將多樣化的猜想準確性提高才是教師需要考慮的。實際上我們教師只需要提出一個問題：你能根據生活中的一些實例猜想一下電熱器放出的熱量與哪些因素有關，并分享你提出猜想的依據。因此教師必須要鼓勵學生積極猜想，認識到猜想的多樣性并采取正確的方法去應對它，最終才能合理地引導學生完成實驗并得到驗證或結論，真正使物理實驗的猜想擺脫“形式化”的教學方式，從而逐步培養學生的科學素養。

二、運用科學思維提出定性結論的合理猜想

初中物理探究性實驗的結論可分為定性結論和定量結論兩類，對于定性結論的分析一般只要通過分析實驗出現的現象或實驗得到的數據分析都能得到，但對于定量關系的結論則有一定的難度。

比如對于電熱器放出的熱量與電流、電阻和通電時間之間定量關系的教學，有教師這樣講：科學家們通過大量的實驗不僅知道電熱器中通過的電流越大、導體的電阻越大、通電時間越長電熱器產生熱量越多，還得出它們之間的具體關系Q=I■Rt，即焦耳定律。這樣的探究結論教學無可厚非，但很顯然學生對于結論只能處于被動接受的狀態，缺少一個參與發現的過程，學生不明白為什么這些物理量之間存在這樣的定性關系，所以這種教學只能說是一種填鴨式教學。這種處理的結果會讓學生對如何去處理和發現物理量之間的定性關系缺乏探究的興趣和學習激情。實際上我們教學時可以先讓學生先去模擬科學家根據實驗現象和數據猜測熱量與電流、電阻和通電時間之間它們之間的定性關系，當然學生的猜測可能有所偏差，再讓不同學生提出猜想的依據，最后通過已經學習的單位之間的關系去判別公式猜想的正確性。

讓學生通過這一系列的活動重復科學家發現公式的過程，讓學生了解到科學家是如何去發現物理量之間的定性關系，讓學生參與到規律的發現過程，這樣的實驗結論的猜想教學不僅僅能調動學生學習物理的積極性，更能讓學生參與到科學結論形成思維過程，從而有效地培養學生的物理科學思維素養。

三、利用物理知識提出誤差產生的合理猜想

初中物理的探究實驗離不開對一些物理量的測定，但是在測量過程中由于測量的工具、實驗的條件以及實驗的方法等局限，測量中我們的測量結果一定會存在實驗誤差。雖然我們測量實驗中的誤差是不可避免的存在，但學生應該學會分析誤差的產生以及知道應該如何減小誤差。所以在物理探究實驗教學中教師應指導學生學會對于實驗誤差產生原因進行有效的、科學的、合理的猜想分析，這樣做不僅有助于學生形成嚴密的科學思維能力，還能提高學生的物理科學素養。

比如測定水的密度實驗教學中，對于不同小組測得的數據教師讓學生進行猜想分析形成誤差的原因。有的小組同學提出讀數的誤差、有的小組同學提出燒杯中的水未倒盡從而得到實驗方案的改進，但還有同學提出天氣溫度的變化引起水的密度變化，很顯然這樣的答案出乎老師的預料，但真正顯示了學生對于實驗誤差的分析會從不同角度進行分析，學生的科學思維在誤差的猜想分析中真正得到提高和發展。

總之，初中的物理教學主要以實驗為主，在實驗探究活動中，讓學生進行大膽的猜想是探究的重要組成，它不僅僅是一種自由的嘗試，而且也是一種嚴謹的創造。教師一定要將培養學生的猜想能力，并將此能力滲透到探究實驗教學的每一個環節中去。在今后的探究教學中我們一定要鼓勵學生結合生活實例作出合理的猜想；讓學生走科學家所走過的軌跡，親自體驗定性結論猜想的過程；通過對實驗誤差的猜想分析感受成功的喜悅與失敗的痛苦，讓學生在實驗探究的不同部分感受物理的魅力，使學生真正發展成為探究學習的主人。