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牛顿说过:“没有大胆的猜测,就不能作出伟大的发现。”猜想与假设是以已有的经验和已知的事实为基础,对求知事实或现象的原因及干什么作一种有一定推测性或假定性的说明。猜想是发展科学、推动创造的重要方式之一。在探究中,猜想和假设是核心内容,计划的制订、实验及证据收集都是围绕着它们而进行的,没有猜想与假设就没有方案的设计,实验就没有依据,结论就无从得出,因此猜想与假设是科学探究中的关键要素,猜想能力与假设能力也是科学探究的关键能力之一。因此,要解决学生“不会想”的严重问题,教师必须采取切实有效的教学指导策略。
一、掌握知识创设情境是前提
要使学生能够进行合理的猜想,作出科学的假设,需要学生掌握一定的科学知识作为前提,故指导学生在学习中、生活中,积累一定的经验,掌握一定的科学知识尤为重要。如果没有足够的知识作为依据,猜想就成了主观的、凭空的猜想,由此所作出的假设也就必然失去科学的意义。
科学探究活动是丰富多彩、多种多样的,教师要注意引导学生重视问题情境的创设,以引起学生的好奇心和求知欲,激发学生的学习兴趣和探究欲望,使学生在符合客观事实的基础上,能够在活动中发现问题、提出问题,作出切合实际的猜想,凸显问题解决方式或答案的信息。[1]例如在学习阿基米德定律这一内容时,我先创设实验情境:用弹簧秤在空气中、水中测物体重;把一只鸡蛋分别放入水中和CuSO4溶液中,让学生观察后猜想影响浮力大小的因素有哪些?学生纷纷给出答案,有物体的重力、体积大小,有液体的密度、深度,还有浸入液体的物体体积等,学生们急切地想知道自己的猜想是否正确。我接着说:“有不同意上述答案的同学请提出理由(质疑)。”这句话一出口,教室里一片寂静,接着,有几只手陆续举起又慢慢地放下,我知道他们处于口欲言而不能的愤悱状态,需要老师引导,我指了指讲台上的实验仪器说:“摆事实说道理。”其中一个同学受到了启发,跑到我面前对着学生做起实验来,他用弹簧秤钩着一只钩码放到不同深度两个位置。这时我看到了教室里许多举得高高的手……学生的这种“猜想”不仅为阿基米德定律实验探究铺了底,同时也使学生把自己的思维与该课题连在一起,接下去学生分组合作探究非常顺利。
二、借助生活情境和科学实验指导学生正确思考问题是基础
学生在成长的过程中,点点滴滴积累的生活经验是宝贵财富,是学习各种知识的基础和源泉,学生在探究新的知识过程中,必须借助于已有的日常生活经验,在教学中教师要有意识地利用这一点,多设计一些学生熟悉的生活实例。其思维过程为:阅读→接受信息/信息筛选→搭桥→新旧知识/生活经验→猜想。又如在对“阿基米德原理”的教学设计中,首先可引导学生研究“浮力的大小和哪些有关(阅读)?”要引出这个问题,基于学生的生活经验,联系“井里提水”和“游泳”以及通过在河水中与海水中游泳的对比等生活例子进行猜想(搭桥),根据学生提出的猜想,归纳成:①浮力的大小可能跟物体浸入液体里的体积有关;②浮力的大小还可能跟液体的密度有关。根据以上两个猜想进而指导学生设计实验方案来检验上述“猜想”是否正确。又可以从生活中常见的物质出发,分别把金属块浸在水中和煤油中,根据弹簧秤的读数,从而验证了猜想的正确性。接着激发学生提出新的探索课题和猜想:既然上述实验证明了与物体浸在液体里的体积有关,跟液体的密度有关,那么浮力的大小是否跟排开液体的重力有关呢?这一新的猜想的提出,激发了学生进一步探索的强烈求知欲,教师要抓住时机引导学生根据实验装置进行实验,并分析实验数据,容易得出结论:F浮=G排。这样一环扣一环的提问和实验,能激发学生的猜想热情。
在实验设计过程中,教师应引导学生以假设为基础,明确实验的目的,并对实验材料、方法手段的可行性加以斟酌,促进“假设”和“猜想”不断成熟。例如,在验证蜗牛有无听觉的实验中,通过拍手的形式来确定;在验证嗅觉的实验中,通过蜗牛对醋和糖反应的对比实验得出结论。这显然不能满足学生的探究欲和使问题得到解决,实验结束后学生就提出了一些疑问,认为这个实验设计不是很完美,说服力不够。因此,为了增强实验的说服力,教师应引导学生分析、设置对照组,对学生所想到的干扰问题,通过实验对照和控制变量的方法来进行排除,从而引起学生进一步参与课堂探究性学习的兴趣,通过探究的过程来达到对知识的学习和掌握,同时在这个过程中进一步培养学生的“猜想”能力。
三、积极引导学生进行质疑和猜想是关键
学生在学习过程中总能发现一些问题,随时会遇到一些不理解的内容和知识,这就要鼓励、引导学生大胆质疑。在教学过程中教师不仅要在可疑处求疑,多用一些诸如“怎样做”“为什么这样做”“可以用几种方法做”“哪一种方法更简便”“错在哪里”“为什么错”等提问,促使学生内化和运用知识;还要在无疑处求疑,让学生对所学知识和运用方法进行反思,以促进学习主体的更深层次的思考。例如,在学习理解元素概念后质疑:①质子数相同、中子数不同的原子不属于同一种元素。②质子数相同的微粒属同一种元素。③同种元素的原子,相对原子质量一定相同。又如,室外的电线,在冬天有风时便“嗡嗡”直响,而夏天即使在大风天也几乎听不到声音,为什么?请你做出合理的猜想或解释。
就是在课堂总结这一个环节,教师也要突破侧重于课程知识本身梳理的“今天同学们学到了什么”这种教师总结套路,改由学生来总结,调动学生头脑中已有的科学信息(概念、性质),引导学生对所学内容进行反思和进一步猜想,开拓新思路,获得突破性的结论。如在教学中可以先出几道题,让学生思考:①这节课学了哪些知识?你认为哪些最重要,最关键?②你哪些知识掌握得最好?是怎样掌握的?③还有哪些疑难问题?你打算怎样解决?让学生回顾与分析探索的过程,从中总结经验,“提炼”解决问题的方法。在总结过程中给学生提供这种猜想与思维的空间,无疑对学生建构新的知识结构有极大的促进作用,这样既拓展知识又培养学生的创新意识,让学生学会学习。
科学课程的优点就在于蕴涵着极其丰富的猜想资源,恰好为我们培养学生的猜想能力提供了良好的平台。每册科学课本中都有一些“探索与研究”的题目,很多教师常常忽略,其实这些都是鼓励学生进行大胆猜想的教材,这正是编者的意图,如果在教学中好好设计,是很好的资源。比如在上完“摩擦”内容后,可利用课本上的探究材料拓展学习。如收集生活和生产中增大、减小摩擦的实例,在收集实例的同时,可鼓励学生大胆猜测:一个没有摩擦的世界会是怎样的?由磁悬浮列车你能想到什么?再如,科学课本中还有许多阅读材料,是科学家的介绍、科学史的介绍、科技产品的介绍,如道尔顿的原子论,钱三强和邓稼先等。用这此科学家的研究生涯中都在运用猜想这种武器揭开大自然的奥秘的具体事例来教育学生,启发学生打开猜想的大门。
四、巧用类比联想等方法进行科学猜想是提升
科学研究中常用已知的现象和过程同未知的现象和过程相比较,找出它们的共同点、相似点或相联系的地方,然后依此为根据推测未知的现象和过程的某些特性和规律。在探究教学中,可以通过利用这种类比的方法提出猜想。例如讲解“欧姆定律”时,可引导学生把水流跟电流进行类比,即用水压来类比电压,用水管的阻力来类比导体的电阻。因为学生容易搞明白水在水管里的流量(即每秒流过横截面的水的体积):当这段水管的阻力一定时,水压(水位差)越大,水流量也越大;当水压一定时,这段水管的阻力越大,水流量则越小。通过类比学生提出了如下的科学猜想:①在电阻不变的情况下,导体中的电流强度(似如水流量)可能跟导体两端的电压成正比;②在电压不变的情况下,导体中的电流强度可能跟这段导体的电阻成反比。这时学生的思维处于高度激发状态,教师再因势利导,指出以上只是猜想的可能结论,是否正确尚需通过实验来检验。在此基础上启发学生从实验目的和控制因素出发来设计实验电路,并动手连接实验电路进行实验,获得实验数据;再引导学生分析数据之间的关系,做出推理、概括,最后得到抽象的文字关系,写出欧姆定律的公式。再如,在学习了硫酸的知识后开始学习盐酸的性质时,我引导学生反思上节课的探索过程,把陌生的对象和熟悉的对象进行对比,把未知的东西和已知的东西进行对比,从中学会“类比法”,并进行“科学猜想”,让学生在回顾中进行知识迁移,在反思中进行猜想,轻而易举地就完成了教学任务。
另外,让学生对一些事实进行归纳、总结,得出科学现象和过程的结论的可能,从而提出猜想。例如人发出声音时声带振动;蜜蜂发出“嗡嗡”声时翅膀在振动;敲击桌子时,桌子振动发出声音;弹琴时,琴弦振动发出声音……学生通过对大量实例归纳提出猜想:声音是由物体的振动产生的。在科学探究中,还有很多提出猜想的方法,例如观察分析法、反向思维法、溯因判断法、因果判断法、概括外推法等。这就需要教师在教学时根据探究内容和学生的已有知识经验及客观事实对学生进行适当引导。
教师播种的是行为,学生收获的是习惯。因此,在教学中,教师要多创造一些机会,不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种假设或猜想,使学生逐步学会运用假设或猜想的方法解决问题,还要在猜想的同时发动学生进行交流、讨论,培养他们的发散性思维,使他们真正成为善于学习的人。
五、教师指导学生进行科学猜想的注意事项
l. 树立新颖的教育观和师生观
科学课程应该立足于学生的发展,包括能力的提高、良好习惯的培养、健全人格的形成等等。课堂上问题的设计,关键不在于问题的本身,而在于学生探索知识的兴趣的培养、方法的培养和品格的形成。教师的作用在于创造条件、教会方法,而不是设计一个圈套让学生去钻,让老师牵着学生走。
心理学研究表明:只有在充满民主与和谐氛围下的教学才会使学生得到心灵的解放,他们的思维才能活跃。因此教师要树立教学相长的观念,对学生提出的疑难问题和自己一时不知的问题,要与学生共同研究切磋,直到把问题解决,对学生求真质疑的举动应给予充分的肯定和赞赏。
2. 科学“猜想”要适时适度
教师应该遵循学生学习的认知规律,适时适度地指导学生进行科学“猜想”。学习起始于学生感兴趣或熟悉的事实和现象,而不是抽象的概念或不熟悉的事物,教师引导学生要从具体事例出发,通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种假设或猜想,根据已有的知识分析问题的条件和背景材料来得出结论。因此,教师要做学生的知心人,随时从学生熟悉的生活和社会实际中选取“猜想”材料,将与科学密切相关的生活内容及时纳入科学课堂中来。另外,科学教学是一个有机整体,进行科学“猜想”不是一个孤立的环节,也不是非有不可的教学环节。如果教师过分牵强附会,反而会使学生思维混乱,影响教学质量。
总之,我们教师要充分认识到猜想的提出在学生探究中的核心地位,科学地指导学生进行猜想活动。只要我们在教学中有目的地对学生进行猜想能力的培养,那么,学生的创新能力就一定会得到相应的提高。
参考文献:
[1] 胡玉汉. 科学教学中学生“猜想与假设”能力培养[J]. 教书育人(教师新概念),2007(4).
一、掌握知识创设情境是前提
要使学生能够进行合理的猜想,作出科学的假设,需要学生掌握一定的科学知识作为前提,故指导学生在学习中、生活中,积累一定的经验,掌握一定的科学知识尤为重要。如果没有足够的知识作为依据,猜想就成了主观的、凭空的猜想,由此所作出的假设也就必然失去科学的意义。
科学探究活动是丰富多彩、多种多样的,教师要注意引导学生重视问题情境的创设,以引起学生的好奇心和求知欲,激发学生的学习兴趣和探究欲望,使学生在符合客观事实的基础上,能够在活动中发现问题、提出问题,作出切合实际的猜想,凸显问题解决方式或答案的信息。[1]例如在学习阿基米德定律这一内容时,我先创设实验情境:用弹簧秤在空气中、水中测物体重;把一只鸡蛋分别放入水中和CuSO4溶液中,让学生观察后猜想影响浮力大小的因素有哪些?学生纷纷给出答案,有物体的重力、体积大小,有液体的密度、深度,还有浸入液体的物体体积等,学生们急切地想知道自己的猜想是否正确。我接着说:“有不同意上述答案的同学请提出理由(质疑)。”这句话一出口,教室里一片寂静,接着,有几只手陆续举起又慢慢地放下,我知道他们处于口欲言而不能的愤悱状态,需要老师引导,我指了指讲台上的实验仪器说:“摆事实说道理。”其中一个同学受到了启发,跑到我面前对着学生做起实验来,他用弹簧秤钩着一只钩码放到不同深度两个位置。这时我看到了教室里许多举得高高的手……学生的这种“猜想”不仅为阿基米德定律实验探究铺了底,同时也使学生把自己的思维与该课题连在一起,接下去学生分组合作探究非常顺利。
二、借助生活情境和科学实验指导学生正确思考问题是基础
学生在成长的过程中,点点滴滴积累的生活经验是宝贵财富,是学习各种知识的基础和源泉,学生在探究新的知识过程中,必须借助于已有的日常生活经验,在教学中教师要有意识地利用这一点,多设计一些学生熟悉的生活实例。其思维过程为:阅读→接受信息/信息筛选→搭桥→新旧知识/生活经验→猜想。又如在对“阿基米德原理”的教学设计中,首先可引导学生研究“浮力的大小和哪些有关(阅读)?”要引出这个问题,基于学生的生活经验,联系“井里提水”和“游泳”以及通过在河水中与海水中游泳的对比等生活例子进行猜想(搭桥),根据学生提出的猜想,归纳成:①浮力的大小可能跟物体浸入液体里的体积有关;②浮力的大小还可能跟液体的密度有关。根据以上两个猜想进而指导学生设计实验方案来检验上述“猜想”是否正确。又可以从生活中常见的物质出发,分别把金属块浸在水中和煤油中,根据弹簧秤的读数,从而验证了猜想的正确性。接着激发学生提出新的探索课题和猜想:既然上述实验证明了与物体浸在液体里的体积有关,跟液体的密度有关,那么浮力的大小是否跟排开液体的重力有关呢?这一新的猜想的提出,激发了学生进一步探索的强烈求知欲,教师要抓住时机引导学生根据实验装置进行实验,并分析实验数据,容易得出结论:F浮=G排。这样一环扣一环的提问和实验,能激发学生的猜想热情。
在实验设计过程中,教师应引导学生以假设为基础,明确实验的目的,并对实验材料、方法手段的可行性加以斟酌,促进“假设”和“猜想”不断成熟。例如,在验证蜗牛有无听觉的实验中,通过拍手的形式来确定;在验证嗅觉的实验中,通过蜗牛对醋和糖反应的对比实验得出结论。这显然不能满足学生的探究欲和使问题得到解决,实验结束后学生就提出了一些疑问,认为这个实验设计不是很完美,说服力不够。因此,为了增强实验的说服力,教师应引导学生分析、设置对照组,对学生所想到的干扰问题,通过实验对照和控制变量的方法来进行排除,从而引起学生进一步参与课堂探究性学习的兴趣,通过探究的过程来达到对知识的学习和掌握,同时在这个过程中进一步培养学生的“猜想”能力。
三、积极引导学生进行质疑和猜想是关键
学生在学习过程中总能发现一些问题,随时会遇到一些不理解的内容和知识,这就要鼓励、引导学生大胆质疑。在教学过程中教师不仅要在可疑处求疑,多用一些诸如“怎样做”“为什么这样做”“可以用几种方法做”“哪一种方法更简便”“错在哪里”“为什么错”等提问,促使学生内化和运用知识;还要在无疑处求疑,让学生对所学知识和运用方法进行反思,以促进学习主体的更深层次的思考。例如,在学习理解元素概念后质疑:①质子数相同、中子数不同的原子不属于同一种元素。②质子数相同的微粒属同一种元素。③同种元素的原子,相对原子质量一定相同。又如,室外的电线,在冬天有风时便“嗡嗡”直响,而夏天即使在大风天也几乎听不到声音,为什么?请你做出合理的猜想或解释。
就是在课堂总结这一个环节,教师也要突破侧重于课程知识本身梳理的“今天同学们学到了什么”这种教师总结套路,改由学生来总结,调动学生头脑中已有的科学信息(概念、性质),引导学生对所学内容进行反思和进一步猜想,开拓新思路,获得突破性的结论。如在教学中可以先出几道题,让学生思考:①这节课学了哪些知识?你认为哪些最重要,最关键?②你哪些知识掌握得最好?是怎样掌握的?③还有哪些疑难问题?你打算怎样解决?让学生回顾与分析探索的过程,从中总结经验,“提炼”解决问题的方法。在总结过程中给学生提供这种猜想与思维的空间,无疑对学生建构新的知识结构有极大的促进作用,这样既拓展知识又培养学生的创新意识,让学生学会学习。
科学课程的优点就在于蕴涵着极其丰富的猜想资源,恰好为我们培养学生的猜想能力提供了良好的平台。每册科学课本中都有一些“探索与研究”的题目,很多教师常常忽略,其实这些都是鼓励学生进行大胆猜想的教材,这正是编者的意图,如果在教学中好好设计,是很好的资源。比如在上完“摩擦”内容后,可利用课本上的探究材料拓展学习。如收集生活和生产中增大、减小摩擦的实例,在收集实例的同时,可鼓励学生大胆猜测:一个没有摩擦的世界会是怎样的?由磁悬浮列车你能想到什么?再如,科学课本中还有许多阅读材料,是科学家的介绍、科学史的介绍、科技产品的介绍,如道尔顿的原子论,钱三强和邓稼先等。用这此科学家的研究生涯中都在运用猜想这种武器揭开大自然的奥秘的具体事例来教育学生,启发学生打开猜想的大门。
四、巧用类比联想等方法进行科学猜想是提升
科学研究中常用已知的现象和过程同未知的现象和过程相比较,找出它们的共同点、相似点或相联系的地方,然后依此为根据推测未知的现象和过程的某些特性和规律。在探究教学中,可以通过利用这种类比的方法提出猜想。例如讲解“欧姆定律”时,可引导学生把水流跟电流进行类比,即用水压来类比电压,用水管的阻力来类比导体的电阻。因为学生容易搞明白水在水管里的流量(即每秒流过横截面的水的体积):当这段水管的阻力一定时,水压(水位差)越大,水流量也越大;当水压一定时,这段水管的阻力越大,水流量则越小。通过类比学生提出了如下的科学猜想:①在电阻不变的情况下,导体中的电流强度(似如水流量)可能跟导体两端的电压成正比;②在电压不变的情况下,导体中的电流强度可能跟这段导体的电阻成反比。这时学生的思维处于高度激发状态,教师再因势利导,指出以上只是猜想的可能结论,是否正确尚需通过实验来检验。在此基础上启发学生从实验目的和控制因素出发来设计实验电路,并动手连接实验电路进行实验,获得实验数据;再引导学生分析数据之间的关系,做出推理、概括,最后得到抽象的文字关系,写出欧姆定律的公式。再如,在学习了硫酸的知识后开始学习盐酸的性质时,我引导学生反思上节课的探索过程,把陌生的对象和熟悉的对象进行对比,把未知的东西和已知的东西进行对比,从中学会“类比法”,并进行“科学猜想”,让学生在回顾中进行知识迁移,在反思中进行猜想,轻而易举地就完成了教学任务。
另外,让学生对一些事实进行归纳、总结,得出科学现象和过程的结论的可能,从而提出猜想。例如人发出声音时声带振动;蜜蜂发出“嗡嗡”声时翅膀在振动;敲击桌子时,桌子振动发出声音;弹琴时,琴弦振动发出声音……学生通过对大量实例归纳提出猜想:声音是由物体的振动产生的。在科学探究中,还有很多提出猜想的方法,例如观察分析法、反向思维法、溯因判断法、因果判断法、概括外推法等。这就需要教师在教学时根据探究内容和学生的已有知识经验及客观事实对学生进行适当引导。
教师播种的是行为,学生收获的是习惯。因此,在教学中,教师要多创造一些机会,不断激励学生通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种假设或猜想,使学生逐步学会运用假设或猜想的方法解决问题,还要在猜想的同时发动学生进行交流、讨论,培养他们的发散性思维,使他们真正成为善于学习的人。
五、教师指导学生进行科学猜想的注意事项
l. 树立新颖的教育观和师生观
科学课程应该立足于学生的发展,包括能力的提高、良好习惯的培养、健全人格的形成等等。课堂上问题的设计,关键不在于问题的本身,而在于学生探索知识的兴趣的培养、方法的培养和品格的形成。教师的作用在于创造条件、教会方法,而不是设计一个圈套让学生去钻,让老师牵着学生走。
心理学研究表明:只有在充满民主与和谐氛围下的教学才会使学生得到心灵的解放,他们的思维才能活跃。因此教师要树立教学相长的观念,对学生提出的疑难问题和自己一时不知的问题,要与学生共同研究切磋,直到把问题解决,对学生求真质疑的举动应给予充分的肯定和赞赏。
2. 科学“猜想”要适时适度
教师应该遵循学生学习的认知规律,适时适度地指导学生进行科学“猜想”。学习起始于学生感兴趣或熟悉的事实和现象,而不是抽象的概念或不熟悉的事物,教师引导学生要从具体事例出发,通过观察、比较、实验、归纳、类比等手段提出种种假设或猜想,根据已有的知识分析问题的条件和背景材料来得出结论。因此,教师要做学生的知心人,随时从学生熟悉的生活和社会实际中选取“猜想”材料,将与科学密切相关的生活内容及时纳入科学课堂中来。另外,科学教学是一个有机整体,进行科学“猜想”不是一个孤立的环节,也不是非有不可的教学环节。如果教师过分牵强附会,反而会使学生思维混乱,影响教学质量。
总之,我们教师要充分认识到猜想的提出在学生探究中的核心地位,科学地指导学生进行猜想活动。只要我们在教学中有目的地对学生进行猜想能力的培养,那么,学生的创新能力就一定会得到相应的提高。
参考文献:
[1] 胡玉汉. 科学教学中学生“猜想与假设”能力培养[J]. 教书育人(教师新概念),2007(4).