科學的假設與猜想

1、基于課標的解讀1.嘗試根據經驗和已有知識對問題的成因提出猜想。例如在密茂的樹林中，太陽光透過樹葉中空隙照在地面上的許多光斑，大量都呈圓形，其明亮深淺不一，位置交錯重疊。為什么這許多光斑都是圓的呢？為了探究這些圓形光斑的成因，就要先提出猜想，然后依照猜想來制定探究計劃。猜想不是胡猜亂想，猜想是應用現(xiàn)有的經驗和知識對問題中的事實尋求可能解釋的過程。盡管所提出的猜想不一定是最終的科學結論，但對問題成因的猜想仍需要有一定的依據，這依據就是上述要求中所述的兩點：一是已有的經驗和知識，二是科學事實，即要求中所說的“問題”。上例中造成樹蔭下太陽圓形光斑的原因是什么？猜想之一是因為樹葉是圓的，所以影子是圓的，

2、因為樹葉在空中交錯重疊，所以地下的圓斑交錯重疊。猜想之二是因為太陽是圓的，地面的光斑也都是圓的，圓形的光斑是圓形的太陽形成的。究竟哪種猜想更合理，需要根據已有的知識、經驗對照圓形光斑事實進行思考。猜想之一認為圓的樹葉會形成圓的影子，這固然是生活中的經驗，但根據已有知識，影子是光線沒有照射到的地方，而光斑是光線照射到的地方，樹蔭下的圓圈是光斑而不是影子，因此，已有的知識不支持第一個猜想。同時，地面上所有的圓形光斑都是一個很標準的圓，只有太陽的形狀和它吻合，事實和經驗支持第二種猜想。至于為什么地面的光斑明亮不一、交錯重疊，那將是在這種猜想的指引下進一步探究的問題。2.對探究的方向和可能出現(xiàn)的實驗結

3、果進行推測與假設。在探究“電磁鐵磁性的強弱與什么因素有關”問題時，老師問學生：如果改變通過電磁鐵的電流或者改變電磁鐵的匝數，它的磁性強弱會改變嗎？下面有這樣一段教學過程?！皩W生相互議論：假設通過電磁鐵的電流由1A增加到2A，電磁鐵的磁性會怎樣？是否可以這樣推測：導線中的2A電流是兩股1A電流匯合而成的，每股電流都產生一個磁場，兩個相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強了。如果電磁鐵的電流不變，線圈由100匝增加到200匝，它的磁性又會怎樣？是否可以這樣推測：200匝線圈是由兩組100匝線圈組合而成的，每組線圈都產生一個磁場，兩個相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強了。通過以上推測可以想到：電磁鐵的線

4、圈匝數越多，通過的電流越大，電磁鐵的磁性將越強?！边@就是對“電磁鐵磁性強弱與什么因素有關”進行探究的可能實驗結果進行的推測和假設。和猜想一樣，推測和假設的根據是探究者自己的經驗、知識以及所探究問題的科學事實。推測和假設的結論必須是可檢驗的，檢驗的結果有兩種可能：一是支持假設，即證實；二是否定假設，即證偽。一個無法檢驗的陳述是沒有探究價值的，因而也就不是一個科學假設。3.認識猜想與假設在科學探究中的重要性。猜想與假設在科學探究中的重要作用首先在于它是科學結論的先導，如果猜想與假設一旦能得到實驗結果的支持，它就可能發(fā)展成為科學結論。因此，猜想與假設能幫助探究者明確探究的內容和方向，指導探究的沿預定

5、目標展開，避免探究的盲目性。因為猜想與假設對解決問題的方案作了一定的預見性思考，因此，它為收集信息、分析和解釋信息提供了一個大致的框架。例如在“樹蔭下圓形光斑的成因”探究問題中，其猜想是“圓形的光斑是由于圓形的太陽形成的，和樹林中透光的樹葉空隙的形狀無關”，按照這個猜想可以得到一個概括性陳述，就是“光源發(fā)出的光通過一個屏障上的小孔后在光屏上得到的光斑，其形狀與光源形狀相同，與小孔形狀無關”。按照這個陳述，就能設計一個驗證方案：取不同形狀的光源，有長條形的（日光燈）、球形的（磨沙燈泡）等。在不透光屏障上鉆不同形狀的小孔，有圓的、方的、三角形的等。觀察不同光源的光通過不同小孔后的光斑形狀，便能驗證

6、猜想是否正確。因此可以說，猜想與假設為制定探究計劃、設計實驗方案奠定了必要的基礎。在以上實驗中，如果在同一屏障上鉆上多個相互靠近的大小不同的小孔，模擬樹林中雜亂無章的透光空隙，還能看到樹蔭下那種明亮不同、交錯重疊的光斑。如果進一步改變孔的大小、增大光屏到透光孔之間距離的調節(jié)范圍，還可以發(fā)現(xiàn)和認識許多在猜想上未曾預料到的現(xiàn)象。要使學生獲得對猜想與假設的正確認識，應該讓學生在經歷猜想與假設的過程，并據此制定探究計劃或設計實驗，完成探究活動，使學生體會猜想與假設是科學結論的先導，體驗猜想與假設在整個探究活動中所起的引導性作用?！疤岢鰡栴}”與“猜想假設”的解讀 一切科學探究起源于生活，在生活中“發(fā)現(xiàn)并

7、提出問題”、并作出合理的“做出猜想與假設”。為了檢測落實新課程以來，學生“提出問題”與“猜想假設”能力培養(yǎng)的狀況，例如玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎老師要求同學針對這一現(xiàn)象，提出一個問題下面是四位同學的發(fā)言，其中較有價值且可探究的問題是A.“玻璃杯掉到水泥地上會破碎，是因為地面比較硬”B.“玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎嗎？”C.“為什么玻璃杯掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎呢？”D.“玻璃杯掉到地上是否破碎與下落高度、地面的軟硬程度有什么關系？” 曾幾何時，“提出問題”成為了加個問號就行，“猜想與假設”成為了能猜能想就行，在教學實際中，似乎成了一

8、個人人都會的事情，無須加以特別的培養(yǎng)與訓練。一個及具有科學獨特魅力的“提出問題”與“猜想假設”能力的培養(yǎng)問題，就這樣被無情、無知地拋卻了。一發(fā)現(xiàn)并提出問題的界定 古希臘哲學家芝諾用手杖在地上畫了一大一小兩個圓后，對學生說：“大圓的面積是我的知識，小圓的面積是你們的知識。顯然，我的知識比你們的要多。但是，這兩個圓圈的外面，就是你們和我都未知的領域（問題）。況且，大圓的圓周比小圓的圓周長，所以，知識愈多的人所要接觸到未知的領域愈大（問題也越深入），由此感到不足的地方也就相應地要大?！敝ブZ的這番話把“問題”的來源講得恰如其分。奇事必究、奇書必讀、奇人必交。探究始于“問題”。芝諾告訴了我們，一個人提出

9、什么樣的“問題”，體現(xiàn)的是他的“知識”的豐富程度。探究從問題入手，學習更需要從問題開始。提出一個有研究價值的科學問題，首先需要明確的是科學問題的特征。 1能從日常生活、自然現(xiàn)象或實驗現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)與科學有關的問題。例如：某學生感覺到生活中、自然界中各種聲音是有所不同的；不同的樂器在演奏同一首歌的時候我們仍然能夠識別不用樂器各自所發(fā)出的聲音；改變直尺的長度可以發(fā)出不同的聲音等等，于是他就意識到這是一個與物理學有關的問題。這種從日常生活、自然現(xiàn)象、實驗觀察中通過偶然被捕捉的發(fā)現(xiàn)、經過仔細對比后所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，僅僅是一種問題意識，如果現(xiàn)在他提出“為什么各種聲音是不同的”這樣的問題，則，這就是一個毫無

10、意義的問題了，因為他還沒有形成具體的、能清晰、明確地用語言或文字表述的問題，這種把所觀察到的現(xiàn)象直接問題化的表述方式只是一種較低層次的方式，這是因為：第一，它把現(xiàn)象轉化為問題時，在行為上比較簡單，只要把現(xiàn)象的描述加一個問號便可以了。第二，它沒有把對上述現(xiàn)象的認識轉化為一個科學問題，因而缺乏明確的探究方向，給形成探究假設和制定研究方案帶來了一定的困難。 2能書面或口頭表述這些問題。學生把自己的發(fā)現(xiàn)，通過思考，演變?yōu)橐粋€具體、明確的科學問題，其辦法就是把觀察到的現(xiàn)象采用“問題化”的方式進行陳述。要把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象演變?yōu)橐粋€科學問題，需要對現(xiàn)象作進一步的思維加工。在上例中，聲音的響與不響是由于敲擊發(fā)聲體

11、所用的力的大小的不同造成的，用力敲擊的是他物，與發(fā)聲體不同物，敲擊的目的是使發(fā)聲體振動，敲擊的力越大，發(fā)聲體振動的幅度就越大，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與振幅的大小有什么關系？”；大鐘的振動慢、小鐘的振動快，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與振動的快慢有什么關系？”；鐘聲、鼓聲各有不同，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與發(fā)聲體本身有什么關系？”。進而可以發(fā)展為“聲音有哪些基本特征”這一探究問題.提出問題的能力的發(fā)展應該是逐步的，經過一定案例的積累，聽取老師的分析幫助，伴隨著物理知識的豐富，提出探究問題的能力才能逐步得到提高。 3.認識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對科學探究的意義。不能發(fā)

12、現(xiàn)問題、并提出問題，科學探究便無從談起。正是由于有了明確、具體的探究問題，才能使探究過程具有明確的方向，使探究能沿著合理的假設一步一步走下去，可以說，問題是各個探究環(huán)節(jié)的核心。例如：“聲音有哪些基本特征”這一探究問題如果得以解決，那么我們就可以按照我們的需要模仿出各種聲音。這樣的問題探究顯然是極具意義的?？v上所述，科學問題應該具備的基本特征是“×××與×××具有怎樣的關系”。顯然上面試題的D答案是具有這樣一個特征的。提出一個科學問題、提出一個有明確探究方向的科學問題、提出一個有探究價值的科學問題需要大家在不斷實踐中加以提高。 二猜想與假設的界定 猜想不是瞎想，猜想與假設是科學發(fā)展的根本途徑，面對未知現(xiàn)象，人們總是希望將它與已知的某些事件與觀點聯(lián)系起來，這就是猜想與假設的來歷。一個成功的猜想或者假設，它離事物的本來面目是