新課改物理探究教學(xué)中猜想與假設(shè)能力的培養(yǎng)論文
【摘要】中學(xué)物理學(xué)習(xí)中的探究活動(dòng)是引導(dǎo)學(xué)生獲取物理知識(shí)、進(jìn)行與科學(xué)研究探索相似，培養(yǎng)科學(xué)探索創(chuàng)新能力的重要途徑。在探究活動(dòng)中，根據(jù)已知的一些物理現(xiàn)象，進(jìn)行猜想與假設(shè)，然后制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這本身是科學(xué)探究的內(nèi)容和要求。
【關(guān)鍵詞】探究活動(dòng)；探索創(chuàng)新能力；猜想與假設(shè)；能力的培養(yǎng)
新課標(biāo)教學(xué)大綱中明確指出：探究能力的培養(yǎng)要以物理知識(shí)和技能為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究精神、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。到底探究式教學(xué)應(yīng)該如何展開(kāi)？在此過(guò)程中教師應(yīng)該把握什么問(wèn)題？怎樣在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的探究能力？這些問(wèn)題在我國(guó)尚缺乏系統(tǒng)的、全面的研究，根據(jù)自己近年來(lái)的實(shí)踐體會(huì)，談?wù)勛约旱囊恍┛捶ā?/p>
學(xué)生對(duì)問(wèn)題的猜想并不是憑空瞎說(shuō)，而是根據(jù)已有的知識(shí)基礎(chǔ)、興趣愛(ài)好、想象能力等提出的。在此過(guò)程中學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)，同時(shí)兼以教師的有效指導(dǎo)，從而得出合理的結(jié)論。如何能更好地運(yùn)用學(xué)生已有的知識(shí)和技能來(lái)建構(gòu)出新的“猜想和假設(shè)”，如何發(fā)揮教師的最大作用給學(xué)生以指導(dǎo)呢？在實(shí)際教學(xué)中，需要講究一些策略。
1、啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用直覺(jué)思維法提出猜想與假設(shè)
直覺(jué)思維是直接領(lǐng)悟的思維，是人腦對(duì)突然出現(xiàn)在面前的新事物、新現(xiàn)象、新問(wèn)題及其關(guān)系的一種迅速識(shí)別、敏銳而深入的洞察、直接的本質(zhì)理解和綜合的整體判斷。直覺(jué)思維新穎性、創(chuàng)造性的特點(diǎn)促進(jìn)了新理論的提出，愛(ài)因斯坦在談到他創(chuàng)立的“相對(duì)論”時(shí)說(shuō)：“要通向這些定律，并沒(méi)有邏輯的道路，只有通過(guò)那種以對(duì)經(jīng)驗(yàn)共鳴的理解為依據(jù)的直覺(jué)，才能得到這些定律�！�
在物理探究教學(xué)中，促使學(xué)生直覺(jué)猜想的形成，教師可利用以下策略。
1.1 使學(xué)生建立寬廣扎實(shí)的知識(shí)基礎(chǔ)，形成合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)；思維不能在真空中發(fā)展，而是以對(duì)材料或信息的操作和加工為基礎(chǔ)的。牢固掌握學(xué)科知識(shí)，理解它們的基本結(jié)構(gòu)，建立起合理的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，以一種網(wǎng)絡(luò)思維、多條思維線路交叉作用的方式排列表征知識(shí)，就有利于學(xué)生進(jìn)行直覺(jué)思維誘發(fā)猜想。比如在電磁學(xué)中，當(dāng)帶電粒子在正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力或電場(chǎng)力會(huì)引起速度變化，我們的第一直覺(jué)就是粒子所受到的電場(chǎng)力與重力相互抵消，這一直覺(jué)的獲得基于對(duì)物理的力學(xué)平衡條件、圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式和洛侖茲力特性等基礎(chǔ)知識(shí)的了解。因而在物理教學(xué)中，深入理解和運(yùn)用直覺(jué)猜想的基礎(chǔ)——知識(shí)至關(guān)重要。教師可采用“變式”教學(xué)明確概念的內(nèi)涵和外延加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。此外，還可通過(guò)運(yùn)用概念圖檢驗(yàn)、完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，融會(huì)貫通所學(xué)知識(shí)。知識(shí)結(jié)構(gòu)愈合理，知識(shí)積累愈寬厚，知識(shí)重組能力就愈強(qiáng)，直覺(jué)猜想也就愈可靠，越接近本質(zhì)，同時(shí)在知識(shí)豐富的過(guò)程也深化、拓展了認(rèn)知結(jié)構(gòu)，它既有助于猜想的提出，也有助于猜想能力的發(fā)展。
1.2 引導(dǎo)學(xué)生爭(zhēng)辯，誘發(fā)直覺(jué)猜想；學(xué)生以直覺(jué)方式進(jìn)行猜想時(shí)，理智清楚、意識(shí)明確，有別于沖動(dòng)行為或語(yǔ)言，從而對(duì)直覺(jué)結(jié)果的正確性有一種堅(jiān)信感。心理學(xué)研究表明群體的個(gè)體易受他人提出見(jiàn)解的刺激和啟發(fā)，產(chǎn)生群體感應(yīng)和共生效應(yīng)。
物理探究教學(xué)中教師應(yīng)在課堂中以指導(dǎo)、啟發(fā)、激疑、討論等方式，引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生激烈的爭(zhēng)辯，讓其心智碰撞，激發(fā)發(fā)散思維，迸發(fā)靈感的火花，啟迪學(xué)生的直覺(jué)猜想，增強(qiáng)其堅(jiān)信感。
1.3 豐富學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)；①許多科學(xué)家和心理學(xué)家把科學(xué)創(chuàng)造思想歸納成這一個(gè)模式：經(jīng)驗(yàn)→直覺(jué)→概念或假設(shè)→邏輯推理→理論。可見(jiàn)，假設(shè)來(lái)自于直覺(jué)，而直覺(jué)并非一種神秘莫測(cè)的東西，高度的直覺(jué)能力來(lái)源于個(gè)人的學(xué)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。列寧說(shuō)過(guò)人類(lèi)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是：“從生動(dòng)的直觀到抽象的思維，再?gòu)某橄蟮乃季S到實(shí)踐”，即從實(shí)踐→知識(shí)→實(shí)踐的一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)過(guò)程，其中的知識(shí)來(lái)自于親身實(shí)踐過(guò)程中的直接經(jīng)驗(yàn)，它也是猜想與假設(shè)的直接來(lái)源和素材，而在學(xué)校中學(xué)生所獲取的知識(shí)主要通過(guò)教師言傳身教習(xí)得的間接經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)只經(jīng)歷了“從抽象的思維到實(shí)踐”的部分過(guò)程。只有通過(guò)親身體會(huì)物理過(guò)程，學(xué)生才能深刻地領(lǐng)悟已有的間接經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)“對(duì)經(jīng)驗(yàn)共鳴的理解”——直覺(jué)，從而提出多種合理的假設(shè)。因而物理教學(xué)中，教師要善于創(chuàng)造條件使學(xué)生能夠親自動(dòng)手動(dòng)腦來(lái)體會(huì)生活中的物理，豐富他們的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)，豐富的直接經(jīng)驗(yàn)有利于學(xué)生做出理論性假設(shè)，即在做出假設(shè)的同時(shí)也能用日常經(jīng)驗(yàn)中的具體事例對(duì)假設(shè)的原因加以說(shuō)明。而親身在物理世界中去領(lǐng)略大自然的空間美、變換美、流動(dòng)美，對(duì)豐富學(xué)生的想象力有出奇制勝的效果。
2、應(yīng)用類(lèi)比法提出猜想與假設(shè)
類(lèi)比推理法屬于邏輯思維方法，②類(lèi)比是根據(jù)兩個(gè)（或兩類(lèi)）對(duì)象之間在某些屬性上的相同或相似，類(lèi)推出它們的其他屬性可能相同或相似的一種邏輯方法，其形成結(jié)構(gòu)是“個(gè)別→個(gè)別”，這種方法既借助已有知識(shí)，又超越其框架，使兩個(gè)看似不相干的事物聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而產(chǎn)生新的信息、提出新的假設(shè)。在物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程中，許多新概念、新規(guī)律、新理論都借助于類(lèi)比假設(shè)而得出的.。如，法國(guó)物理學(xué)家德布羅意在光的波粒二象性的啟發(fā)下，采用類(lèi)比法提出了微觀粒子都具有波粒二象性的假設(shè)，并從理論上建立了粒子與波動(dòng)的聯(lián)系。在物理教學(xué)中，最常用的是異類(lèi)比較，即不同類(lèi)，但相近、相似、相關(guān)的事物之間的比較。靈活地運(yùn)用異類(lèi)比較進(jìn)行猜想，使探究教學(xué)達(dá)到“它山之石，可以攻玉”的效果，同時(shí)標(biāo)明類(lèi)比主體所含共同的要素，使類(lèi)比結(jié)果更加清晰化。例如，用類(lèi)比法幫助學(xué)生形成電容的概念的猜想，將電容器與柱形水容器進(jìn)行類(lèi)比。電容量（Q）類(lèi)比于水的體積（V），電勢(shì)差（U）類(lèi)比于水的深度（h）。對(duì)于同一同一電容器，U越大，Q越大；對(duì)于同一柱形水容器，h越大，V越大。對(duì)串聯(lián)電路中電流大小的猜想，可以引導(dǎo)他們將電流（P）與水流（Q）進(jìn)行類(lèi)比，他們都具有流動(dòng)性（a），將燈泡類(lèi)比于水渠中的水力發(fā)電機(jī)，水流的一部分能量使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，但水渠中的水卻沒(méi)有減少（d），從而推知電流使燈泡發(fā)光，但電流的大小也不變，提出了串聯(lián)電路中電流處處相等（d）的假設(shè)。
猜想與假設(shè)既是一種自由嘗試，也是一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膭?chuàng)造，因此，它的產(chǎn)生是試探與定向、繼承與批判、理性與非理性、嚴(yán)謹(jǐn)性與靈活性辯證統(tǒng)一的創(chuàng)新過(guò)程。在探究教學(xué)中，教師要不斷提高自身的探究能力，在教學(xué)的第一線多創(chuàng)造機(jī)會(huì)和良好的探究環(huán)境，善于抓住學(xué)生學(xué)習(xí)與思維的特點(diǎn)，不斷鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)觀察、直覺(jué)、比較、歸納、演繹等手段提出種種猜想與假設(shè)，讓學(xué)生走科學(xué)家所走過(guò)的軌跡，親自體驗(yàn)科學(xué)探究的過(guò)程和方法，感受成功的喜悅與失敗的痛苦，培養(yǎng)學(xué)生正確的情感、態(tài)度和價(jià)值觀，使他們真正發(fā)展成為學(xué)習(xí)的主人。
參考文獻(xiàn)
[1]閻金鐸田世昆《中學(xué)物理教學(xué)概論》高等教育出版社2003年3月.
[2]彭前程《物理選修3—1教師教學(xué)用書(shū)》人民教育出版社2010年6月.
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