猜想和假设与中学物理教学

卜庆贞

【摘 要】在我国加强新课程改革的今天,我们要切实转变教学观念,要改变以往的以教师为主导的传统教学模式,变为以学生为主体的自主学习模式。多采用科学探究的方法,提高学生的科学素养,培养学生科学思维能力,达到高中物理课程的总目标。

【关键词】猜想 假设 初中 物理教学

物理课程总目标提出让学生“学习科学探究方法,发展自主学习能力,养成良好的思维习惯,能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”科学探究是高中物理课程标准提倡的一种教学方式,而猜想和假设是科学探究中的重要一环,也是科学探究活动能否获得成功的基础。本文就猜想和假设与中学物理教学的关系作一些探讨。

一、猜想和假设的概念、特征和方法

猜想和假设是科学思维的一种形式,是根据已知事实或已有知识对事物或现象之间的因果性、规律性做出的尝试性解释。科学猜想并不是随意的猜测,猜想和假说的基本思维过程就是根据所观察、发现的事实,调动原有的知识和经验,对该事实的成因或结果做出假定、进行解释的过程。一是客观事实,二是原有认知,两者结合起来,就是这一过程的基本特征。

物理猜想和假设的基本方法如下:

1.正向猜想和假设法。是指以研究的物理问题为源,挖掘问题的潜在因素,以潜在因素的特征、外在联系、变化趋向为线索,进行多方延伸、质疑、发问、猜测的思维方式。

2.反向猜想和假设法。是指将物理问题的形成过程,反向分析,追根寻源,探求成因,引发诱疑,猜测深化,认识深入的思维方式。

3.类比猜想和假设法。是指根据物理问题间的属性关系相似而进行的逻辑推理和猜想发问判断的思维方式。

4.联系猜想和假设法。寻求与研究的物理问题有直接和间接联系的其他物理问题,探求他们间联系效应的思维方式。

二、猜想和假设在物理教学中的作用

1.激发学习兴趣

兴趣的激发往往建立在对新奇事物的认识或对事物未来世界探索的渴望心理上。猜想和假设具有多向性,对学生来说,猜想出某些现象、问题具有新奇之感,它对学生产生吸引力,诱使学生企图用现有知识去解释或唤起他们对新知识的追求。

2.调动积极性

猜想和假设的过程是以客体为中心的思维发散过程,通过猜想和假设的锻炼和培养,激发和保持了学生研究物理问题的浓厚兴趣和欲望,是驱使学生学习的动力,使学生自觉地积极地去探求物理知识。因此,物理猜想和假设对调动学生学习的积极性、主动性起到重要的作用。

3.启发思维

猜想和假设使学生获得了掌握知识的过程和方法,提高了学生的分析能力、观察能力、操作能力和其它方面的实验技能,使物理教学过程变成了学生积极参与的智力活动过程,锻炼和培养了学生的概括能力、组织能力及探究问题的灵活性、深刻性、使学生的思维有由一维变成多维,由单一变成负责复杂。

4.猜想和假设是解决物理习题的方法之一

例如,一物体从某一高度自由下落,落在直立于地面的轻质弹簧上,如图所示。在A点,物体开始与弹簧接触,到B点时物体速度为零,然后被弹回,下列说法正确的是:

(A)物体从A下落到B的过程中,动能不断减少;

(B)物体从B上升到A的过程中,动能不断变大;

(C)物体从A下落到B,以及从B上升到A的过程中速度都是先增大再减小;

(D)物体在B点时,所受合力为零。

由此题出发,联想到水平方向上的弹簧振子,显然,此即是一个竖直方向振动的弹簧振子。故可猜测推断它与前者具有相同的振动规律。应选(C)。由此可见,物理猜想和假设对拓展学生解题思路,扩展定向思维,强化对问题的认识与理解具有重要意义。

三、培养学生猜想和假设能力的途径和方法

1.营造良好的猜想和假设氛围

教师要鼓励学生积极思考,不迷信已有结论,不满足现成解答,大胆猜想。对合理的猜想和假设进行鼓励,对猜想和假设中的偏向进行引导,对不猜想的进行鞭策,使学生由被动的猜想行为转变成自觉的猜想行为,师生共同构建物理猜想共同体。猜想是构建物理认知结构时,主体思辨活动的关键一步,猜想能促进知识的同化和顺应的进行,加速知识的发生和迁移,猜想既有一定的科学性,又有一定的假定性,这一层面上又反映出猜想思维的敏捷性、灵活性以及批判性。

2.教师要为学生创设良好的猜想平台

现代认知理论认为,学习是主体主动的意义建构活动,是主体在头脑里建立和发展物理认知结构的过程,是物理活动及其经验内化的过程。因此,猜想是在建构活动中,主体的物理认知结构对当前面临的新知识、新问题进行的预测性的重组、整合的过程,它使外部知识与内部创造的不平衡达到暂时的平衡体现,形成良好的猜想意识。人们认识事物是一个复杂的过程,开始是根据已有的部分事实及结果,运用某种判断推理的思维方法,对某类事实和规律提出一种推测性的看法,这种推测性的看法就是猜想。近代物理学的三大发现(X射线、放射线、电子的发现),三项革命性理论(电磁辐射有波粒二象性、相对论、量子力学)的建立过程都潜在着猜想和假设的因素,因此,猜想和假设与物理学的发展、物理教学有着密切的关系。正因为历史上有诸多猜想的提出,物理科学才发展为今天壮观的现代物理。因此,应教会学生怎样猜想,形成良好的猜想意识。猜想的实现途径,可能是探索试验、类比、归纳、构造、联想、审美以及它们之间的组合等,同时物理猜想是有一定规律的,如类比的规律、归纳的规律等,并且要以物理知识和经验为支柱。

3.在物理教学中多用探究式教学

在物理教学中培养学生猜想和假设能力,我们应该采用探究式教学方法。结合物理学知识、实验和习题教学,尽可能把有关教学内容设置出成各种疑问,抓住有利时机,创设情境,积极对学生启发诱导,培养学生善于发现问题,激发学生主动观察、分析、猜想和假设及验证的探究精神。例如:在带电粒子的圆周运动教学中,教师不是简单地给出带电粒子垂直进入磁场作圆周运动的结论,而是通过设置问题,使学生在探究中自己去得到结论。设置的问题有:带电粒子垂直进入磁场,受到了洛仑兹力,将作直线运动还是曲线运动?你猜想是什么样的曲线运动?有没有可能是抛物线?为什么不是抛物线?为什么你认为是圆周运动?通过这些问题的设置,给学生创造了猜想情境,并对猜想的结论去分析、检验,使学生的猜想和假设思维能力得到了有效的培养。

4.在具体的学习活动中培养学生猜想和假设的能力

教师可以采取不同的教学方法选择恰当的事例,教师对事例所发生的可能原因做出猜想,或者对事例的可能结果进行假设,教师为学生具体地剖析猜想、假设的思维过程,让学生经历,而且让学生陈述猜想、假设的理由,在学生提出了某些猜想和假设之后,让学生对这些猜想和假设的合理性进行评价,增强学生利用已有知识和经验解释新事实的意识和本领。

参考文献:

[1]廖伯琴,张大昌.物理课程标准解读.武汉:湖北出版社,2004.

[2]郭奕玲,沈慧君.物理学史.北京:清华大学出版社,1993.