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探究性学习是指学生在学习中自主地 “提出问题-做出假设-制订计划-实验探究-形成结论-实验验证” 的过程。可见,假设已成为学生科学探究活动的一个重要组成部分。
假设即“假说”,是以已有事实材料和科学理论为依据而对未知事实或规律所提出的一种推测性说明,即假定;假设是形成和验证某一假定的思维过程①。作为一种理性思维的形式,假设是科学研究中重要的方法。那么,如何引导学生建立合理的假设呢?
一、正视思维局限,培养假设意识。
(一)动手之前先动脑,有利于主动探究。
学生是科学教育活动的探索者,在动手前,让学生先假设“可能会出现什么情况?”、“是什么原因?”、“可能与哪些因素有关?”等,可以调动他们已有的知识经验,借助判断与推理,产生不同的解释,使他们对探究活动更加投入,使实验活动更具针对性。在《探测暗盒里的电路》时,我就开门见山地提出了“你们打算怎么研究?把猜测或假设的结果写在纸上”。然后,要求学生用自己的观点去说服别人。这就要求学生,养成动手之前先动脑的习惯。有了假设才能使实验与观察有计划、有目的地进行。可见,假设对于科学观察和实验具有先导作用。
(二)肯定学生的想法,呵护假设的火花。
在科学活动过程中,要允许学生做出任何结论,对学生提出的各种假设要加以肯定和鼓励,即使是错误的,也不要简单地给予纠正,而要引导学生自己通过实验推翻错误的假设。如:《小车的运动》中,当我让学生对“小车从斜坡上冲下来,向前冲出去的距离与什么有关?” 提出假设时,有一组学生汇报的假设是“与路面的光滑或粗糙的程度有关,路面越光滑,冲出去的距离越近”。我只是轻轻地问了一句“能说说你们的理由吗?”,学生说:“因为路面光滑,车轮容易打滑,所以跑不远”。于是,我把他们的假设及时地板书下来。后来,通过实验探究,他们终于发现自己的假设是错误的。不过,他们又提出了一个新问题“什么情况下,车轮容易打滑?”。你看,又产生了一个能够激发学生自主探究的问题。
教师要认真对待每一个假设,让学生通过自己的探究,去证明它们的正确或错误。证明错误,也是一个结论。这样才能让所有的学生积极、大胆地提出假设,真正到达以学生为主体的目的。
二、收集事实材料,充实假设基础。
(一)收集资料,拓展已知。
既然假设是“是以已有事实材料和科学理论为依据”,那么我们就应该不断地充实、丰富、拓展学生的“事实材料和理论依据”,这是一个思维、也是一个信息积累的过程。如:在《猴面包树和斑马》一课的教学前,我首先要求学生收集"关于热带草原的有关资料。在课堂上,我是这样设问的:
师:请你做个假设,生长在非洲草原上的猴面包树,它“大肚子”般的树干有什么作用?
生:储藏水分。
师:你是怎么想的?
生:因为非洲草原的气候是雨季和旱季交替,而且旱季很漫长,植物为了适应环境就要有储藏水分的本领。所以,我想它的树干应该像水桶一样有储存水分的功能。
假如学生没有收集热带草原的资料,未能了解热带草原的气候特征,那么他们就不可能做出以上的假设。可见,收集与整理资料的重要性。
(二)已有经验,建立假设。
学生提出假设活动的基础就是根据已有的知识和经验,对要研究的问题经过思维的再加工活动。下面是我执教《摆的研究》的教学实录:
师:摆的快慢究竟与哪些因素有关?请同学们联系生活实际和自己的经验,大胆地做出你认为合理的假设,并谈谈假设的理由。
生1:我认为摆锤越轻,摆动的速度越快。
师:为什么?
生1:因为物体越轻说明它受到地球引力越小,它(运动时所要克服的)阻力也就小,这样,它就比较容易动起来,就像瘦的人跑得快,胖的人跑不动一样。
生2:我认为摆的角度越大,摆动的速度越快。
师:有理由吗?
生2:就像赛车在有坡度的立交跑道上行驶一样,坡度越陡,它冲下来的速度就越快。
师:你玩过赛车吗?
生2:玩过!
生3:我觉得摆线越短,摆得越快。
师:有根据吗?
生3:你看摆线越短(边说边比画),它运动的路程也短,摆动一次所用的时间也就短,所以速度就变快;要是摆线变长了,路程也就加长,摆动一次需要的时间就要更多一些,速度就慢些,所以我认为摆线越短,摆的速度越快。
生4:老师,我认为摆的快慢与他们说的都有关。
师:是吗!
生4:因为他们说的都很有道理......
生:哈、哈哈!(全班同学都被逗乐了)
因此,培养学生收集、整理资料的意识与习惯,引导学生把假设建立在已有的知识和经验的基础上,就成了提高学生假设能力的行之有效的途径之一。
三、多种思维互补,建立合理假设。
(一)合作交流,完善假设。
学生相互交流,从不同的角度阐述假设。这种多样性的思维能带来智慧的互补与共享,激发创造火花,并在交流中使假设得到不断的完善。
在四上《假设》最后的拓展部分,我设计了这样一道题:“刘乐乐同学是个品学兼优的学生,现在他突然没来上学,也没向老师请假,请你联系生活提出一个合理的假设”。
不加以思考的学生往往脱口而出 “他睡过头了”、“他去网吧”......,马上有同学反驳“那为什么没有请假?”、“拜托,他是品学兼优的学生,怎么可能去网吧”。
看似简单的题目,其实并不简单。首先要明白一点假设的前提是“刘乐乐是品学兼优的学生”,他不会出现逃学等可能;其次,提出的假设必须能解释两个问题:一是突然没来上学;二是没有请假。只有这三者具备了,才能算是合理的假设。
在教学中,我曾经做了这样的对比实验:没经过小组交流合作就进行汇报的,合理性仅10%左右;而经过交流、讨论后再汇报的,其合理性到60~70%。
(二)提供依据,减少误差。
在四下《苹果为什么落地》一课的教学中,让学生对自己携带的小物品受到多大的地球引力提出假设时,我估计到学生对重力单位“牛”的认识缺乏感受的经验,不清楚1牛的重力到底有多大?所以我特地为他们提供了一个0.5牛的钩码作为假设和判断的依据,学生在充分感受0.5牛的重力后,再对其他物体所受地球引力的大小提出假设。因此在很大的程度上减少了假使时产生较大的误差,甚至有不少学生对部分物体预测的准确率达到了100%。这个做法,对于在某些方面的知识或经验缺乏的学生而言以及在假设的初步阶段,显得尤为重要,它可以避免或减少学生建立错误或不合理的假设。
假设是如此重要,但是在科学探究活动中,我们并不一定要求学生事事都进行假设。比如伽利略做自由落体时就没有“物体都应该显示出相同的加速度”的假设。此外,我们要,宽容并允许他们提出错误的假设,这比"告诉"留给学生的印象更深。
假设即“假说”,是以已有事实材料和科学理论为依据而对未知事实或规律所提出的一种推测性说明,即假定;假设是形成和验证某一假定的思维过程①。作为一种理性思维的形式,假设是科学研究中重要的方法。那么,如何引导学生建立合理的假设呢?
一、正视思维局限,培养假设意识。
(一)动手之前先动脑,有利于主动探究。
学生是科学教育活动的探索者,在动手前,让学生先假设“可能会出现什么情况?”、“是什么原因?”、“可能与哪些因素有关?”等,可以调动他们已有的知识经验,借助判断与推理,产生不同的解释,使他们对探究活动更加投入,使实验活动更具针对性。在《探测暗盒里的电路》时,我就开门见山地提出了“你们打算怎么研究?把猜测或假设的结果写在纸上”。然后,要求学生用自己的观点去说服别人。这就要求学生,养成动手之前先动脑的习惯。有了假设才能使实验与观察有计划、有目的地进行。可见,假设对于科学观察和实验具有先导作用。
(二)肯定学生的想法,呵护假设的火花。
在科学活动过程中,要允许学生做出任何结论,对学生提出的各种假设要加以肯定和鼓励,即使是错误的,也不要简单地给予纠正,而要引导学生自己通过实验推翻错误的假设。如:《小车的运动》中,当我让学生对“小车从斜坡上冲下来,向前冲出去的距离与什么有关?” 提出假设时,有一组学生汇报的假设是“与路面的光滑或粗糙的程度有关,路面越光滑,冲出去的距离越近”。我只是轻轻地问了一句“能说说你们的理由吗?”,学生说:“因为路面光滑,车轮容易打滑,所以跑不远”。于是,我把他们的假设及时地板书下来。后来,通过实验探究,他们终于发现自己的假设是错误的。不过,他们又提出了一个新问题“什么情况下,车轮容易打滑?”。你看,又产生了一个能够激发学生自主探究的问题。
教师要认真对待每一个假设,让学生通过自己的探究,去证明它们的正确或错误。证明错误,也是一个结论。这样才能让所有的学生积极、大胆地提出假设,真正到达以学生为主体的目的。
二、收集事实材料,充实假设基础。
(一)收集资料,拓展已知。
既然假设是“是以已有事实材料和科学理论为依据”,那么我们就应该不断地充实、丰富、拓展学生的“事实材料和理论依据”,这是一个思维、也是一个信息积累的过程。如:在《猴面包树和斑马》一课的教学前,我首先要求学生收集"关于热带草原的有关资料。在课堂上,我是这样设问的:
师:请你做个假设,生长在非洲草原上的猴面包树,它“大肚子”般的树干有什么作用?
生:储藏水分。
师:你是怎么想的?
生:因为非洲草原的气候是雨季和旱季交替,而且旱季很漫长,植物为了适应环境就要有储藏水分的本领。所以,我想它的树干应该像水桶一样有储存水分的功能。
假如学生没有收集热带草原的资料,未能了解热带草原的气候特征,那么他们就不可能做出以上的假设。可见,收集与整理资料的重要性。
(二)已有经验,建立假设。
学生提出假设活动的基础就是根据已有的知识和经验,对要研究的问题经过思维的再加工活动。下面是我执教《摆的研究》的教学实录:
师:摆的快慢究竟与哪些因素有关?请同学们联系生活实际和自己的经验,大胆地做出你认为合理的假设,并谈谈假设的理由。
生1:我认为摆锤越轻,摆动的速度越快。
师:为什么?
生1:因为物体越轻说明它受到地球引力越小,它(运动时所要克服的)阻力也就小,这样,它就比较容易动起来,就像瘦的人跑得快,胖的人跑不动一样。
生2:我认为摆的角度越大,摆动的速度越快。
师:有理由吗?
生2:就像赛车在有坡度的立交跑道上行驶一样,坡度越陡,它冲下来的速度就越快。
师:你玩过赛车吗?
生2:玩过!
生3:我觉得摆线越短,摆得越快。
师:有根据吗?
生3:你看摆线越短(边说边比画),它运动的路程也短,摆动一次所用的时间也就短,所以速度就变快;要是摆线变长了,路程也就加长,摆动一次需要的时间就要更多一些,速度就慢些,所以我认为摆线越短,摆的速度越快。
生4:老师,我认为摆的快慢与他们说的都有关。
师:是吗!
生4:因为他们说的都很有道理......
生:哈、哈哈!(全班同学都被逗乐了)
因此,培养学生收集、整理资料的意识与习惯,引导学生把假设建立在已有的知识和经验的基础上,就成了提高学生假设能力的行之有效的途径之一。
三、多种思维互补,建立合理假设。
(一)合作交流,完善假设。
学生相互交流,从不同的角度阐述假设。这种多样性的思维能带来智慧的互补与共享,激发创造火花,并在交流中使假设得到不断的完善。
在四上《假设》最后的拓展部分,我设计了这样一道题:“刘乐乐同学是个品学兼优的学生,现在他突然没来上学,也没向老师请假,请你联系生活提出一个合理的假设”。
不加以思考的学生往往脱口而出 “他睡过头了”、“他去网吧”......,马上有同学反驳“那为什么没有请假?”、“拜托,他是品学兼优的学生,怎么可能去网吧”。
看似简单的题目,其实并不简单。首先要明白一点假设的前提是“刘乐乐是品学兼优的学生”,他不会出现逃学等可能;其次,提出的假设必须能解释两个问题:一是突然没来上学;二是没有请假。只有这三者具备了,才能算是合理的假设。
在教学中,我曾经做了这样的对比实验:没经过小组交流合作就进行汇报的,合理性仅10%左右;而经过交流、讨论后再汇报的,其合理性到60~70%。
(二)提供依据,减少误差。
在四下《苹果为什么落地》一课的教学中,让学生对自己携带的小物品受到多大的地球引力提出假设时,我估计到学生对重力单位“牛”的认识缺乏感受的经验,不清楚1牛的重力到底有多大?所以我特地为他们提供了一个0.5牛的钩码作为假设和判断的依据,学生在充分感受0.5牛的重力后,再对其他物体所受地球引力的大小提出假设。因此在很大的程度上减少了假使时产生较大的误差,甚至有不少学生对部分物体预测的准确率达到了100%。这个做法,对于在某些方面的知识或经验缺乏的学生而言以及在假设的初步阶段,显得尤为重要,它可以避免或减少学生建立错误或不合理的假设。
假设是如此重要,但是在科学探究活动中,我们并不一定要求学生事事都进行假设。比如伽利略做自由落体时就没有“物体都应该显示出相同的加速度”的假设。此外,我们要,宽容并允许他们提出错误的假设,这比"告诉"留给学生的印象更深。