劉景世

（寶雞文理學(xué)院物理與信息技術(shù)系，陜西 寶雞 721016）

猜想與假設(shè)是科學(xué)探究的第2個要素，是創(chuàng)造性思維中最活躍的因素，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力最有效的途徑，然而在過去的教學(xué)中卻常常被忽略.究其原因，主要來自學(xué)生和教師兩個方面：一是在高考指揮棒的作用下，學(xué)生對“一張試卷定終身”的結(jié)果看得非常清楚，認識不到學(xué)會猜想與假設(shè)對其終身發(fā)展的重要意義與作用，“坐享其成”的思想非常嚴重；二是教師也是從應(yīng)試教育的模式下培養(yǎng)出來的，并未用素質(zhì)教育基本理念武裝自己的頭腦，更談不上將素質(zhì)教育理念貫穿于教育教學(xué)全過程.教師閱讀物理課程標(biāo)準(zhǔn)中的“教學(xué)建議”部分才發(fā)現(xiàn)，課程標(biāo)準(zhǔn)對科學(xué)探究其余6個要素的操作方法和要求作了一些粗淺的描述，而對猜想與假設(shè)這一要素的操作方法卻只字未提，理論上的空白導(dǎo)致了教學(xué)行為的舉步維艱.用什么方法引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè)？能否理出一條簡明的思路？這就是本文所要探討的核心問題.“教育科學(xué)研究應(yīng)該直接面向當(dāng)代中國基礎(chǔ)教育改革和發(fā)展的實踐，認真研究和解決中小學(xué)在辦學(xué)實踐中所面臨的實際問題.”［1］

1 訓(xùn)練學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思維方法

提高教師啟發(fā)藝術(shù)，有效訓(xùn)練學(xué)生思考，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，是學(xué)生由“笨”變靈的基本途徑.研究愛因斯坦的教育觀以及他的成功經(jīng)驗，可以使教師從中受到很大的啟發(fā).愛因斯坦認為：“對一個人來說，學(xué)習(xí)知識并不像顯現(xiàn)的那么重要，他也無須為此去學(xué)校而可以從書本上獲得.在學(xué)校里，教育的價值并不是學(xué)到很多的知識，而是受到如何進行思考的訓(xùn)練，而這是不可能從書本上學(xué)到的.”［2］在教學(xué)中只有充分發(fā)揮教師的啟發(fā)引導(dǎo)作用，才能使學(xué)生的思考得到有效的訓(xùn)練，才能喚醒學(xué)生學(xué)習(xí)的樂趣.“當(dāng)學(xué)生遇到困難時，教師要引導(dǎo)他們?nèi)ハ?；?dāng)學(xué)生思路狹窄時，教師要啟發(fā)他們拓寬；當(dāng)學(xué)生迷途時，教師要把他們引上正路；當(dāng)學(xué)生無路時，教師要引導(dǎo)他們鋪路架橋；當(dāng)學(xué)生‘山重水復(fù)疑無路’時，教師要引導(dǎo)他們步入‘柳暗花明又一村’的佳境.”［3］啟發(fā)與引導(dǎo)的過程也是師生進行情感交流的過程，教師滿腔的熱情、高度的責(zé)任心和高超的啟發(fā)藝術(shù)具有強烈的感染力，這是訓(xùn)練學(xué)生思考的前提和基礎(chǔ).要想使學(xué)生學(xué)會科學(xué)思維方法，并能正確、靈活地用其進行猜想與假設(shè)，教師還必須引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一個認真領(lǐng)悟、親身體驗、深刻理解、熟練掌握的自主建構(gòu)的過程，這是訓(xùn)練學(xué)生思考的關(guān)鍵和根本任務(wù).物理學(xué)家探索物理領(lǐng)域的過程與學(xué)生進行科學(xué)探究學(xué)習(xí)的過程，同屬于人對自然界的認識過程，二者有著本質(zhì)的聯(lián)系，這就為我們從科學(xué)研究的過程中探討猜想與假設(shè)的科學(xué)思維方法找到了最可靠的依據(jù).科學(xué)探究教學(xué)的過程應(yīng)該是教師引導(dǎo)學(xué)生進行“再發(fā)現(xiàn)”的過程.科學(xué)家在研究物理過程中所創(chuàng)造的思維方法就是教師在科學(xué)探究教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè)的方法.回顧物理學(xué)發(fā)展史，用來引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè)的科學(xué)思維方法主要有以下3種.

1.1 逆向思維方法

逆向思維也叫求異思維，它是對司空見慣的似乎已成定論的事物或觀點反過來思考的一種思維方式.與常規(guī)思維不同，逆向思維是反過來思考問題，是用絕大多數(shù)人沒有想到的思維方式去思考問題.運用逆向思維去思考和處理問題，實際上就是以“出奇”去達到“制勝”.因此，逆向思維的結(jié)果常常會令人大吃一驚，喜出望外，別有所得.

伽利略就是用逆向思維方法否定了亞里士多德關(guān)于“重物比輕物落得快”的錯誤觀點.伽利略的思維過程是：假定“重物落得快而輕物落得慢”的觀點是正確的.若取兩個物塊m1和m2，使m1＞m2，把m1和m2用細繩連接在一起后自由釋放，那么連接體的速度v必然介于m1和m2單獨下落到同一高度時的速度v1和v2之間，即v2＜v＜v1；但從亞里士多德的結(jié)論出發(fā)卻得出了相反的結(jié)論v＞v1（因為m1＋m2＞m1），這樣就從同一命題下得出不能自圓其說的矛盾，因此，伽利略就猜想到亞里士多德的觀點是錯誤的.這是他建立自由落體定律的起點，也是逆向思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的貢獻.

只要某一物理現(xiàn)象或物理過程的可逆性存在，運用逆向思維方法就一定能取得創(chuàng)造性的成果.例如，當(dāng)奧斯特、安培等物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電生磁的現(xiàn)象后，靠自學(xué)成才的法拉第運用逆向思維方法，猜想到磁能否生電的科學(xué)研究課題，經(jīng)過不懈的努力，終于找到了磁生電的條件.逆向思維方法在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)探究中都具有十分重要的意義和作用，在創(chuàng)新教育中，這種方法是不可缺少的.

1.2 歸納演繹方法

歸納和演繹是引導(dǎo)學(xué)生猜想與假設(shè)的重要方法之一.歸納是從個別到一般，演繹是從一般到個別，兩者進程反向，相輔相成，都是從已知向未知做探索的一種思維方法.歸納是演繹的根據(jù)，演繹是歸納的發(fā)展和指導(dǎo)；用歸納法必須以可靠的實驗事實為依據(jù)，用演繹法必須以實踐檢驗的科學(xué)結(jié)論為前提.歸納和演繹正如分析和綜合一樣，也是相互聯(lián)系的.單靠歸納法并不能取得完全可靠的知識，單是從某一特性在一系列事物中的不斷重復(fù)出現(xiàn)，并不能斷言這一特性對于一切同類事物都是存在的.例如大多數(shù)液體都是熱脹冷縮的，并不能因此斷言任何液體在任何情況下都是如此，如4℃到0℃之間的水恰好就是熱縮冷脹.

法拉第就是利用歸納演繹的方法找到了磁生電的條件.因此，教師在進行“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”這節(jié)課的教學(xué)時，就可以用這一方法引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè).在實驗探究的過程中，教師要深刻揭示3個實驗的內(nèi)在聯(lián)系，理清思路，學(xué)生自然會領(lǐng)悟出歸納與演繹這一創(chuàng)新思維方法的意義及其內(nèi)在聯(lián)系，為今后的科學(xué)探究奠定基礎(chǔ).“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”一節(jié)課中可設(shè)計3個演示實驗.實驗1：當(dāng)導(dǎo)體回路的一部分作切割磁力線運動時，回路中有電流產(chǎn)生.實驗2：當(dāng)條形磁鐵在螺線管中插入或拔出的瞬間，回路中有電流產(chǎn)生.歸納實驗1、2可得如下結(jié)論：當(dāng)穿過閉合回路的磁通量（Φ＝BS）發(fā)生變化時，回路中才有電流產(chǎn)生.實驗1演示了回路面積S發(fā)生變化的情況；實驗2演示了在回路面積S不變的條件下，讓磁感應(yīng)強度B發(fā)生變化的情況.在物理概念形成的過程中，教師必須引導(dǎo)學(xué)生突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，讓學(xué)生領(lǐng)悟其中的創(chuàng)新思維方法，這是提高科學(xué)探究質(zhì)量的關(guān)鍵.在實驗1、2中，“磁通量的變化”是本質(zhì)，“運動”則是非本質(zhì)的東西.為了突出本質(zhì)，摒棄非本質(zhì)，才設(shè)計了實驗3：有兩個線圈，原線圈A通電后就是一個電磁鐵，怎樣才能使副線圈B產(chǎn)生電流？實驗3的特征是只有“磁通量的變化”，沒有磁鐵和導(dǎo)體的“相對運動”，是對歸納所得到的結(jié)論的演繹.完成3個演示實驗的過程其實質(zhì)也是一個歸納與演繹的過程.“抽象思維主要包括演繹和歸納兩種方法.小學(xué)就可以引入抽象思維的教育，這樣就可以讓學(xué)生的理論推理能力提前6－7年.”［4］小學(xué)數(shù)學(xué)課中的抽象思維訓(xùn)練就為初、高中的科學(xué)探究順利實施奠定了基礎(chǔ).

1.3 形象思維方法

所謂形象思維，就是用形象作為思維的元素和手段來分析思考問題的一種創(chuàng)造性思維方法.“形象思維和抽象思維都以感性認識作為基礎(chǔ).形象思維雖然具有形象性，具有感性直觀的外殼，實質(zhì)上卻是反映著事物本身的屬于理性認識階段的思維活動.”［5］物理學(xué)中的理想實驗、理想模型都是形象思維的產(chǎn)物.結(jié)合科學(xué)探究的具體內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生用形象思維方法進行猜想與假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生形象思維能力，對學(xué)生的成才具有十分重要的意義和作用.

形象思維能解決抽象思維難以解決的問題.法拉第用歸納與演繹的方法找到磁生電的條件后，很多人對磁生電的過程和原理難以理解.法拉第敏于形象思維，提出了場和磁力線的概念，從能量守恒的角度成功地解釋了磁生電的原理：在蹄形磁鐵兩極間存在著磁力線，每一條磁力線就好像是一個橡皮筋，只有切割磁力線做功，才能實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，磁通量發(fā)生變化的過程實質(zhì)就是克服阻力做功的過程.可見，形象思維在科學(xué)研究中是非常重要的.在科學(xué)探究教學(xué)中，要借助思維科學(xué)研究的成果，注重人的思維的全面和辯證發(fā)展.錢學(xué)森主張：“一是改變只注重知識傳授和知識積累的傳統(tǒng)教育方式，盡早引入抽象思維的教育.二是學(xué)會運用形象思維去解決抽象思維所不能解決的實際問題.不同的思維方式對人們的認知發(fā)展有不同的價值和作用，形象思維常常能彌補抽象思維的不足和局限，二者的結(jié)合與互補，才是創(chuàng)新之道.”［4］

通過對上述3種創(chuàng)新思維方法的分析和討論，能夠理出一條簡明的的思路：科學(xué)家有成功的結(jié)果，必然有成功的方法.這些方法就是引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè)，從而順利完成科學(xué)探究教學(xué)的方法.科學(xué)探究是人才成長規(guī)律的體現(xiàn).科學(xué)探究要素是科學(xué)家群體成功經(jīng)驗的高度概括與總結(jié).科學(xué)探究的基本特征是以問題為載體，整個探究過程就是教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)提出問題、分析解決問題的過程.因此，教師可把科學(xué)探究課題分解成幾個子課題，引導(dǎo)學(xué)生多次進行猜想與假設(shè)，激活學(xué)生思維，不斷提出問題、分析問題和解決問題，讓學(xué)生體驗探究樂趣，領(lǐng)悟、理解和掌握多種創(chuàng)新思維方法.這對于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力，進一步提高科學(xué)探究質(zhì)量是非常重要的.

2 關(guān)愛學(xué)生成長，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式

在長期應(yīng)試教育的背景下，大多數(shù)教師期望學(xué)生能在各種考試中考出好成績，因此其行為往往是偏愛優(yōu)等生，討厭學(xué)困生，在課堂教學(xué)中不能平等對待每一個學(xué)生.這種人格上的不平等抑制了學(xué)生個性的發(fā)展，挫傷了大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，因而不利于在課堂教學(xué)中順利實施“猜想與假設(shè)”這一科學(xué)探究基本要素.引導(dǎo)學(xué)生進行猜想與假設(shè)時，教師都希望每一個學(xué)生能認真思考、積極參與，最大限度地發(fā)揮自己的聰明才智；沒有人愿意看到“懶惰”、坐享其成的現(xiàn)象.只要教師尊重學(xué)生身心發(fā)展規(guī)律，遵循人才成長規(guī)律，關(guān)愛學(xué)生成長，轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，就可以如愿以償.在每次的猜想與假設(shè)活動結(jié)束以后，教師應(yīng)及時引導(dǎo)學(xué)生進行反思，回憶自己猜想與假設(shè)的思路是否清晰，采用的分析方法是否合理，已掌握的材料是否完備，分析的過程是否嚴謹，得出的結(jié)論是否科學(xué).經(jīng)過長期的自我反思，學(xué)生的猜想與假設(shè)能力必會大大提高.但不同思維方法的特點和使用條件有所不同，教學(xué)中可以根據(jù)具體情況靈活掌握使用.要讓學(xué)生學(xué)會任意一種科學(xué)思維方法都必須經(jīng)歷這樣4個階段：教師示范，學(xué)生領(lǐng)悟；大膽猜想，認真論證；親身體驗，深刻理解；反復(fù)應(yīng)用，熟練掌握.只有這樣，才可能使課堂教學(xué)的“猜想與假設(shè)”更加精彩.

“教育的秘訣就是通過對學(xué)生具體的尊重、理解、信任、欣賞、激勵和寬容等言行和神情，讓學(xué)生切切實實地感受到愛.”［6］教師關(guān)愛學(xué)生成長，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，指導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，逐漸轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，是提高科學(xué)探究教學(xué)質(zhì)量的根本保證.“學(xué)生通過研究性學(xué)習(xí)活動，形成一種積極的、生動的自主、合作、探究學(xué)習(xí)方式.”［7］新課程倡導(dǎo)自主、合作、探究學(xué)習(xí).愛因斯坦之所以能夠成為最偉大的理論物理學(xué)家之一，就是因為他獨立思考并善于與同伴進行合作探究.自主、合作、探究學(xué)習(xí)是時代精神的反映，是人才成長的必由之路，是實施創(chuàng)新教育的必然選擇.教師角色的轉(zhuǎn)變是改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的關(guān)鍵.教師只有更新教育理念，深刻理解自主、合作、探究學(xué)習(xí)的內(nèi)涵、內(nèi)在聯(lián)系以及深遠意義，才能自覺地轉(zhuǎn)變自己的角色.新課程理念下的教師不再是“知識的搬運工”，而應(yīng)該是良好氛圍的創(chuàng)造者，自主學(xué)習(xí)的激勵者，合作學(xué)習(xí)的促進者和探究學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者.在改變學(xué)生學(xué)習(xí)方式的過程中，教師應(yīng)起到“科學(xué)伯樂作用、啟發(fā)引導(dǎo)作用、組織促進作用、權(quán)威榜樣作用和評價激勵作用.”［6］

在中國，高考的功能并非僅僅為高等教育甄選人才，還發(fā)揮著促進教育公平的功能.因此，高考“指揮棒”如何轉(zhuǎn)動歷來是人們關(guān)心的焦點所在.隨著基礎(chǔ)教育新課程改革的深入進行，全國統(tǒng)一高考的模式已經(jīng)呈現(xiàn)出與社會發(fā)展逐漸脫節(jié)的現(xiàn)象.例如，統(tǒng)一高考限制了教師的多樣化、個性化的教學(xué)方式和學(xué)生靈活多樣、積極主動的學(xué)習(xí)方式；而各地考試科目、內(nèi)容和難易深淺程度不一的差別，又使高校難以用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來判定不同地區(qū)的高考分數(shù)所代表的學(xué)生學(xué)習(xí)水平.可喜的是，各級教育行政部門和廣大教育工作者逐漸意識到這一問題，并且想方設(shè)法地不斷改革與創(chuàng)新.例如，近年來，隨著“北約”、“華約”等一些重點大學(xué)開始自主招生考試的嘗試，全國統(tǒng)一高考的格局已經(jīng)發(fā)生了變化.因此，高考指揮棒所產(chǎn)生的負面影響是暫時的，隨著教育體制改革的不斷深入，國家很快會拿出一個創(chuàng)新人才選拔方案，徹底改變高考與新課程不相適應(yīng)的現(xiàn)狀.當(dāng)前最關(guān)鍵的問題是，教師本人要努力提高自己實施科學(xué)探究教學(xué)的專業(yè)能力，讓課堂教學(xué)的猜想與假設(shè)更加精彩，為促進基礎(chǔ)教育新課程改革順利進展，全面提高國民素質(zhì)作出新的貢獻.

1 陳小婭.創(chuàng)新教育科學(xué)研究 服務(wù)基礎(chǔ)教育事業(yè)［J］.教育研究，2009（10）：3.

2 Jossem E L.愛因斯坦的教育觀［J］.物理與工程，2005（3）：1－11.

3 余文森.論自主、合作、探究學(xué)習(xí)［J］.教育研究，2004（11）：28.

4 龔放.從思維發(fā)展視角求解“錢學(xué)森之問”［J］.教育研究，2009（12）：5－7.

5 崔學(xué)鴻.教育的秘訣是讓學(xué)生感受到愛［J］.中國教育學(xué)刊，2010（1）：39.

6 劉誠杰.論合作探究學(xué)習(xí)的意義和策略［J］.課程·教材·教法，2007（3）：22－24.

7 朱慕菊，劉兼，康長運等.走進新課程［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2002.30.