中年級學生作出假設能力的培養策略

王素英

許多科學領域的知識和探索活動，是人們在已有科學知識的基礎上，發揮人的主觀能動性，通過想象、直覺、靈感、比較、類比、歸納等不同層次的、多種類型的思維方法，提出猜想或假設，最后通過實驗予以驗證的。作出假設是《義務教育小學科學課程標準》（下文簡稱《課程標準》）規定的八個科學探究要素之一，并且劃分了明確的學段目標，需要科學教師在教學中深入解讀與研究，準確把握與實施。

猜想與假設的關系

《課程標準》就作出假設要素對不同學段的學生有著不同的要求：要求低年級學生在教師指導下，能依據已有的經驗，對問題作出簡單猜想;要求中年級學生在教師引導下，能基于已有經驗和所學知識，從現象和事件發生的條件、過程、原因等方面提出假設;要求高年級學生能基于所學的知識，從事物的結構、功能、變化及相互關系等角度提出有針對性的假設，并能說明假設的依據。可見，《課程標準》對于低年級的學生要求作出猜想，而對于中、高年級的學生則要求作出假設。那么，猜想和假設有什么區別呢？

從心理學角度看，猜想是一種思維活動，是學生有方向的猜測與判斷，以直覺的推斷為主要特征，也包含一定的理性思考成分。猜想是學生自主思維的過程，包含創新因子，積極的猜想是知識的再發現和再創造的良好開端。假設是在觀察和搜集的事實材料的基礎上，根據科學原理和科學事實進行理性思維加工后，對未知的自然現象及其規律所作出的假定性解釋和說明。

具體而言，猜想是學生剛接觸到問題后，在已有知識和經驗的基礎上，結合對客觀現實的感性認識，依靠想象、直覺、靈感而作出的猜測。假設是在猜想的基礎上經過一系列的分析、比較、推理、類比等思維方式，排除一些不可能的猜想而得到的。假設比猜想更具邏輯性和理性的特征，對探究的問題也更具針對性和指導性。在猜想環節，學生充分發揮主體性，積極主動地提出盡量多的猜測與可能，可能還沒有詳細考慮問題與猜想之間的因果關系或邏輯關系，因此思維常常處于非常活躍的、非邏輯的、發散的狀態。在假設環節，學生需要對猜想進行排查，對作出的各種解釋進行提煉總結，因此需要一種邏輯的聚合思維。

由于猜想與假設既是學生在探究前對所研究的問題進行的一種科學的預見性思考，又是制訂計劃、設計實驗方案的直接依據，可以為后面收集、分析、處理和解釋信息提供一個大致的框架，而且探究報告最終也要對猜想與假設是否得到驗證給出明確的結論，因此，作出假設對整個探究活動起著指向性的作用。

低、中年級作出假設能力的比較

依據低、中、高年級學生的年齡特點及其思維方式的過渡與變化，根據大象版《科學》教材編寫的探究能力要素螺旋上升訓練的要求，以及各年級探究能力培養的銜接和遞進關系，我們認為，低年級作出簡單的猜想是作出假設的初始階段，為中、高年級提出假設、說出假設的依據進行了必要的鋪墊。中年級的作出假設，是在低年級學生以形象思維為主的猜想的基礎上的提升，對猜想進行排查或推敲，并且形成假設必須有依據，以及憑借依據對假設進行簡單解釋的意識和策略，為高年級獨立進行有針對性的假設，并能完整、有序地說明假設的依據奠定扎實的基礎。可以說，中年級的作出假設起到了承上啟下、關乎全局的提升高階思維能力的重要作用。

我們知道，在科學探究的過程中，當問題轉換為學生的假設后，就需要通過科學研究的方式對假設進行證實或證偽。對于低、中年級學生而言，作出假設的要求也是不一樣的。

1.對低年級學生作出假設的三點要求

第一，要有教師的指導。教師的指導可以是全方位的，既可以在教學中告訴學生什么是猜想，又可以告訴學生猜想在科學探究中有怎樣的地位，還可以訓練學生怎樣進行猜想和選擇哪些猜想進行證明。

例如，《吹泡泡學科學》一課對“怎樣吹出大泡泡”這一問題進行猜想時，教師可以告訴學生：“像我們大家提出的加點洗發液、加點白糖、把吹管變粗能吹出大泡泡這樣的想法，我們稱之為猜想。猜想是同學們根據自己的經驗說出來的。但是大家的猜想正確嗎？事實真的是這樣嗎？我們還需要通過實驗找到證據來證明我們的猜想是對的還是錯的。”此時，教師需要及時引導學生：“大家提出了這么多的猜想，但是由于我們年齡還小，還不能采用每個小組、每位同學都探究自己的猜想的形式。讓我們先挑選出全班大多數同學都想探究的一個猜想‘加點白糖可以增大泡泡，然后再研究‘把吹管變粗的猜想是否可行……”

第二，猜想要有一定的依據。這個依據通常是學生的已有經驗，經驗是學生在日常生活中、科學探究過程中積累的感性知識、方法技巧，它還沒有達到理論的體系和高度，具有不嚴謹、不全面等缺陷，但經驗是兒童科學探究經歷的寶貴財富，是低年級學生作出猜想的重要依據。

第三，能從某個單一的角度對問題進行簡單猜想，不需要嚴格按照假設的結構來表述。如“我認為條形磁鐵的中間磁力最強”“我認為油不能溶解在水里”等，這些猜想不需要陳述理由，表達形式也簡單直白，句子結構中也往往不含條件、結果等。

2.對中年級學生作出假設的三點要求

相比低年級的作出假設，中年級明顯提出了較高的能力標準。

第一，學生在教師引導下作出假設。顯然，就教師的作用而言，“引導”較“指導”的作用表現在思維和行為等方面，增加了對學生放手的時間和空間。如學生從哪些方面進行假設、這樣假設的理由、怎樣預測、怎樣與同學交流等方面，教師可以適時提醒、點撥，提高學生“作出假設”的主動性。

第二，能基于已有經驗和所學知識，從現象和事件發生的條件、過程、原因等多方面提出假設，使假設有一定的依據。學生應該把所學的知識和已有的經驗納入作出假設的依據，而且要從多個角度思考，提出可驗證的假設。

第三，假設的表述形式更加規范。規范的假設可以展示出對現象和事件發生的條件、過程、原因的推測。如三年級上冊第三單元《溶解的秘密》中“攪拌能加快白糖溶解”，是從現象發生的條件作出假設;第四單元《流動的空氣》中“蠟燭周圍的空氣受熱后，有一部分向上升，有一部分從側面下方的開口流出”，是從事件發生的過程作出假設;第五單元《奇妙的聲音》中“聲音可以向四面八方傳播”，是從現象發生的原因作出假設。

中年級學生假設能力的培養策略

依據《課程標準》對中年級學生作出假設要素的要求，在低年級猜想能力訓練的基礎上，建議教師采取常態教學的“浸入式”訓練與特殊教學的“風暴式”訓練相結合的策略。

1.“浸入式”訓練

常態教學的“浸入式”訓練，適用于日常教學，可結合5個綜合探究單元進行訓練，達到慢慢浸入的效果。

（1）利用追問，使學生認識到假設必須有依據

小學科學課堂教學經驗表明，并非所有學生都能對問題作出假設后主動闡述理由或依據，他們的思維往往停留在對假設所表達的觀點的關注上。對于教師而言，在作出假設環節，必須清晰地了解學生觀點背后隱藏的信息，即假設的依據，只有這樣才能有效調動學生的已有知識或生活經驗，從而準確無誤地把握學生的需求，并選擇觀察、實驗的方向及證據獲取的途徑。對學生而言，在一個班集體中，一個學生提出自己的觀點，其他學生需要把外界刺激提供的信息整合到自己原有的認知結構中，使新舊知識產生緊密聯系，這樣才能有效地對新觀點或現象作出自己的判斷，即判斷對方的假設性解釋是否合理。因此，教師適時的追問，能夠起到挖掘、調出信息的作用，為教學決策和學生將要進行的探究取證提供正確的方向，也為他們更好地作出假設提供方法上的指導。

例如，《溶解的秘密》單元第2課的教學中，當教師要求學生對攪拌是否影響白糖溶解的快慢進行假設時，學生通常會回答“能加快”，或者“我認為攪拌能加快白糖溶解”這樣的表面觀點，而沒有繼續闡述理由的習慣。因此，教師在此處應追問“你的理由是什么”，或“你這個觀點的依據是什么”，或更明確地追問：“你有過這樣的經歷或經驗嗎？說說看。”這樣，學生才會說明自己的想法或觀點背后隱藏的知識與經驗，有的學生會進一步利用生活經驗加以解釋：“我曾發現爸爸給我沖白糖水時端著杯子左右搖晃。”有的學生會利用遷移類比法進行闡述：“那次我感冒了，發現媽媽給我沖感冒沖劑時就是用筷子攪拌的。”

分析學生闡述的依據不難發現，教師的追問，既能追出學生已有的經驗，又能追出他們之前所學的溶解知識，更能挖出隱藏很深的三段論中的大前提（攪拌能加快物質在水中溶解的速度）和小前提（白糖是能在水中溶解的物質），所以攪拌能加快白糖的溶解。盡管他們沒有意識到這種三段論表述的重要性與邏輯性，也可能沒有意識到自己悄然用了聯言判斷，或者不知道已經將結果（現象）與事件發生的條件或過程進行了聯系，但這些依據足以讓教師幫助學生梳理幾種可以研究的假設，給學生接下來的證實或證偽提供研究的方向。

教學中，教師如果不追問學生作出假設的理由，不順勢告知為什么要從條件、過程、原因等方面說出假設的理由，學生就不會意識到今后在科學探究中作出假設時，可以依據已有的知識和經驗，將現象和事件發生的條件、過程、原因相關聯，而這正是清晰地作出假設的方法和途徑。

（2）利用生生交流，將作出假設訓練“落地生根”

教師經常追問，會促使學生自覺地形成作出假設后需要說出依據或理由的習慣。久而久之，教師可以進一步放開學生的思維，利用生生交流的方式，抓住時機“挑動”，用“你聽懂他說什么了”或“你同意他的觀點及理由嗎”這樣的提問，引發學生之間交流的真正發生和思維的真正碰撞，從而將作出假設環節的訓練做到實處，使之為制訂計劃、獲取證據提供清晰全面的引導。

為什么說教師的語言能起到這樣的作用呢？當一個學生發表自己的觀點及理由時，教師的習慣用語“你聽懂他說什么了”或“你同意他的觀點及理由嗎”會起到“一箭四雕”的作用：

其一，其他學生若想與表達觀點及依據的學生進行交流，那么他們必須先傾聽，并保持注意力高度集中。

其二，其他學生必須將該生的語言與自己的思維融合，以做出自己的判斷。

其三，其他學生必須用自己的語言表明理解了該生的觀點。

其四，其他學生必須穿插自己的評價與質疑，進而發表自己的肯定、否定意見或質疑。

這樣，在教師的語言引導下，生生交流就能很好地形成，能夠促使作出假設環節的教學落到實處。學生在評價、質疑等交鋒中，高階思維能夠得到有效訓練。

例如，在《空氣占據空間》一課中，教師出示一張便利貼和扣緊瓶蓋的半截塑料瓶，便利貼粘在半截塑料瓶的瓶口，水槽盛有近四分之三的水，水面高于塑料瓶高度的一半。在對“把瓶口向上緩慢地扣入水中，紙便利貼是否會濕”進行假設時，由于教師始終不輕易評判學生觀點及依據的對與錯，幾經引導，使教學逐步進入高潮：

師：如果把塑料瓶瓶口朝上，豎直向下緩慢地扣到水中去，壓住幾秒，再豎直向上緩慢取出，你覺得里面的紙便利貼會濕嗎？為什么？

（學生先小組內部討論，再在班級內交流。）

生1：我覺得紙不會濕。因為空氣占據了瓶子的一半空間，水進去一半。

師：如果用畫圓圈的方式表示空氣，用橫線表示水，怎樣畫出你的理由？

（學生畫出第一種狀態圖。）

師：你同意他的觀點和理由嗎？

生2：我也認為紙不會濕，但理由不太一樣。我認為水會進去一點，紙在上面，紙不會濕。

師：這位同學說的你們聽懂了嗎？是什么意思呢？誰再說一下。

生3：我覺得她的意思是紙在最上邊。瓶子往下壓的時候，水會進去一點，但是不會高于紙的位置，因為瓶子里面有大部分空間被空氣占據著，水上不去，紙不會濕。

師：他說的是你的想法嗎？（生2點頭。）

生4：她（生2）的意思是紙貼在上面，瓶子往下壓，紙不會濕。我同意她說的紙不會濕的結果。但原因是，空氣占據瓶子的全部空間，豎直向下壓，空氣不出去，水一點也進不去。

（學生畫出第二種狀態圖。至此，雖然對紙不濕的結果推測是一致的，但在教師引導下，學生對原因的分析卻出現了三種不同的情況。）

生5：我的觀點和他們的不同，我認為紙會濕。因為水比瓶子高，當瓶子進去的時候，水就會進去，因為我們學過水是沒有固定形狀的。當瓶子壓到水里的時候，它會蓋住水，水就會進到瓶子里，變成滿瓶的水。這樣的話，紙就會全部濕了。

（學生畫出了第三種狀態圖，水在瓶子里。）

生6：我同意他（生5）的說法，紙會濕。但我和他的理由不一樣，我認為空氣不占據瓶子的空間，水能進滿。

至此，學生形成兩種不同的觀點，但理由卻大相徑庭。

觀點一：紙不濕，但理由不唯一，至少有三種。

觀點二：紙會濕，理由也不盡相同。

試想，若沒有上述學生的思維交流，沒有教師引導學生思維的碰撞，教師就難以知道學生頭腦中紛繁而迥異的觀點。

經過師生一起梳理，基本形成了假設的兩種觀點、五種理由。接下來的時間，學生可以依據不同的假設結果和理由，利用可視實驗獲取證據，檢驗所作假設和理由的真偽，為以后壓縮空氣的學習奠定了知識和經驗的基礎。

2.“風暴式”訓練

特殊教學的“風暴式”訓練，適用于特意設計的教學，教師可結合教材起始的準備單元和末尾的反思單元進行，達到促進學生快速認知的效果。

（1）利用首尾兩單元的優勢，進行基于依據作出假設的訓練

對于探究式學習，作出假設的意義在于明確研究的目標，聚焦研究的對象。在后面的探究過程中，師生將圍繞假設收集信息、分析信息，驗證假設的真偽。只有在學生理解了假設的含義后，教師才能組織他們開展探究活動，否則，探究就缺乏目的性。

如執教三年級上冊起始單元《倒立的小丑》時，教師可以集中優勢，采取“風暴式”訓練來培養學生作出假設的能力。教師可借助多媒體播放一些有關小丑走鋼絲的視頻資料，給學生視覺上的沖擊，引導他們從具體現象的觀察中提出可探究的科學問題：怎樣讓小丑不輕易地從鋼絲上掉下來？引導學生從現象發生的條件、原因等方面提出假設：如果給小丑每只手上固定一個重物，小丑就不會輕易地從鋼絲上掉下來。如果增加小丑手臂的長度又會怎樣？教師充分利用這個獨特的單元，讓學生了解什么是假設，知道假設要有依據，進而讓學生理解假設可以從問題發生的條件或原因等角度來表達。例如，如果……（條件），那么……（結果）。

同樣，教師可以結合反思單元，如三年級上冊《達爾文給我們的啟迪》，分析達爾文是怎樣提出猜想、假設和假說的，并對自己作出假設的訓練過程進行反思，提升認知能力。

（2）利用對學生評價的時機，進行作出假設的訓練與評測

教學和評價是課程實施的兩個重要環節，相輔相成。評價既對教學的效果進行監測，也與教學過程相互交融，從而促進與保證學生的發展。我們既可以利用過程性評價，也可以利用終結性評價來檢測學生的學習效果。

例如，結合三年級下冊第三單元《植物的一生》，教師可對學生進行具有拓展性的作出假設的訓練與測查。

小蘭家的陽臺上養了一盆綠蘿，長得很茂盛。假期到了，小蘭一家要外出旅行，她將綠蘿放到房間，關好門窗。20天后，小蘭一家回來，卻發現綠蘿枯萎了。

問題：請你推測，導致綠蘿枯萎的原因可能會有哪些。

這個測查題目，不是教材的翻版，主要測查學生作出假設的能力，測查學段目標的落實——能基于已有的經驗和所學的知識，從現象（綠蘿枯萎）和事件發生的條件、過程、原因等方面（如沒有足夠的水、長時間空氣不流通、氣溫變化等）作出假設。

當然，教師對學生進行作出假設訓練的方法還有很多，如從結論或現象開始反向分析探究成因或條件的逆向假設法，運用變量識別與控制來推測變量之間關系的變量相關法，從事物發展變化的過程及狀態推測事物變化的初始狀態的推導原型法等。

綜上所述，培養學生作出假設的能力，既可以從日常教學抓起，也可以進行集中訓練;既要讓學生明白作出假設的目的和意義，又要讓他們養成作出假設需要說明依據的習慣和能力。要想達到這樣的目的，需要科學教師精心設計教學，定向地對中年級學生進行訓練，為他們在高年級的作出假設能力的提升奠定基礎。