柯亞方

摘 要：假設(shè)是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)之一，是科學(xué)探究中最重要的智力活動(dòng)手段。而學(xué)生的前概念有對(duì)有錯(cuò)，提出的猜想必然有真有偽。教師應(yīng)正確對(duì)待學(xué)生錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)，在分析與修正的過(guò)程中提高學(xué)生建立假設(shè)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。

關(guān)鍵詞：假設(shè) 猜想 修正

假設(shè)是人們?cè)谧C據(jù)不太充分的情況下對(duì)問(wèn)題做出的猜測(cè)性的解釋或判斷，是科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)之一。假設(shè)不是瞎猜，它不僅需要以一定的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，還需要在科學(xué)知識(shí)的搖籃中孕育的科學(xué)直覺(jué)。在科學(xué)探究中，假設(shè)是最重要的智力活動(dòng)手段，是培養(yǎng)學(xué)生形成縝密的科學(xué)思維不可忽視的環(huán)節(jié)，更是推動(dòng)科學(xué)向前發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。那么，在初中科學(xué)探究中，教師該怎樣進(jìn)行假設(shè)教學(xué)呢？

一、基于問(wèn)題需要，引導(dǎo)學(xué)生建立假設(shè)

什么問(wèn)題需要建立假設(shè)？并非全部問(wèn)題都需要建立假設(shè)，建立假設(shè)需要如下幾個(gè)條件：

（1）問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是新穎的，學(xué)生并不知道確切答案；

（2）問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)是有趣的，學(xué)生有興趣揭開(kāi)它的謎底；

（3）學(xué)生對(duì)問(wèn)題有一定的認(rèn)識(shí)，問(wèn)題的答案在學(xué)生看來(lái)并不太遙遠(yuǎn)。

由此可見(jiàn)，對(duì)于一個(gè)在學(xué)生看來(lái)答案十分明顯的問(wèn)題，是不宜讓學(xué)生假裝未知去建立假設(shè)的。但在教學(xué)中，也常常會(huì)看到教師針對(duì)一個(gè)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)根本不是問(wèn)題的問(wèn)題，要求學(xué)生建立一個(gè)假設(shè)。

例如，在科學(xué)七年級(jí)上冊(cè)“我們居住的地球”一節(jié)的教學(xué)中，一位教師在上課時(shí)提出這樣一個(gè)問(wèn)題：人類(lèi)只有一個(gè)地球，地球是我們共同的家園，那么地球是什么形狀的呢？請(qǐng)同學(xué)們針對(duì)這一問(wèn)題大膽提出猜想。

對(duì)于如今的七年級(jí)學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們?cè)缫阎獣缘厍蚴且粋€(gè)球體，讓機(jī)靈的學(xué)生假裝像古人那樣不知地球是何形狀而故意做出一些猜測(cè)是毫無(wú)必要的。事實(shí)上，這樣一個(gè)問(wèn)題提出后，大部分學(xué)生都會(huì)說(shuō)地球是球形的，而某些學(xué)生提出其他的猜想也只是為了迎合教師的問(wèn)題或是開(kāi)玩笑罷了。教師這樣做只是為了使科學(xué)探究的環(huán)節(jié)完整，走過(guò)場(chǎng)式的讓學(xué)生經(jīng)歷建立假設(shè)的環(huán)節(jié)，這只能使新奇有趣的科學(xué)探究活動(dòng)變得索然無(wú)味。

同樣是這節(jié)課，另一位教師是這樣引導(dǎo)學(xué)生對(duì)“地球形狀”建立假設(shè)的：這位教師首先給學(xué)生展示人造衛(wèi)星拍攝的地球照片，并對(duì)學(xué)生說(shuō)：“當(dāng)人類(lèi)離開(kāi)地球看地球時(shí)，看到的地球是一個(gè)美麗的星球，上面有藍(lán)色的海和白色的云。但古人沒(méi)有能力離開(kāi)地球，就很難知道地球的確切形狀，但他們?cè)诎l(fā)出‘不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中的感慨的同時(shí)，也在積極地尋找證據(jù)以查明地球究竟是什么形狀的。下面請(qǐng)同學(xué)們通過(guò)合作學(xué)習(xí)的方式閱讀教材、查閱課前準(zhǔn)備好的資料，了解以下問(wèn)題：對(duì)于地球的形狀，古人曾經(jīng)提出了哪些假設(shè)？這些假設(shè)又是通過(guò)什么樣的證據(jù)得以否定或肯定的？”學(xué)生積極地投入到合作探究之中，最后教師讓學(xué)生相互交流探究所得。這位教師用這種探究方式使學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真地想古人之所想，真切地體驗(yàn)到古人科學(xué)探究的艱辛歷程，明白了假設(shè)在推動(dòng)科學(xué)發(fā)展過(guò)程中的重大作用。同時(shí)也有效地培養(yǎng)了學(xué)生獲取信息、鑒別信息、處理信息、合作交流的能力。

面對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，兩種不同的提問(wèn)方式產(chǎn)生了截然不同的結(jié)果?？茖W(xué)探究本身有多種模式供我們選擇，教師不能拘泥于某一固有模式，應(yīng)開(kāi)動(dòng)腦筋，設(shè)計(jì)出能激起學(xué)生探究欲望、發(fā)展學(xué)生思維、有利于學(xué)生形成科學(xué)態(tài)度的探究方式。

此外，對(duì)于一個(gè)在學(xué)生看來(lái)答案十分遙遠(yuǎn)、缺乏假設(shè)基礎(chǔ)的問(wèn)題也不宜讓學(xué)生假設(shè)。學(xué)生建立假設(shè)需要具備一定的基礎(chǔ)，這種基礎(chǔ)可以是學(xué)生并不完備的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，也可以是學(xué)生的合情推理，如遷移、類(lèi)比等，還可以是學(xué)生的某種直覺(jué)。學(xué)生在面對(duì)問(wèn)題建立假設(shè)時(shí)，應(yīng)該盡可能為自己的假設(shè)提供理論和經(jīng)驗(yàn)的支持。比如說(shuō)讓初中生猜想自由落體運(yùn)動(dòng)的路程與時(shí)間存在什么關(guān)系、宇宙是怎么起源的等問(wèn)題，由于學(xué)生不具備假設(shè)的必要基礎(chǔ)，即便學(xué)生進(jìn)行了假設(shè)，也只能是非科學(xué)性的假設(shè)。這種假設(shè)不但對(duì)探究活動(dòng)無(wú)益，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度也是非常不利的。

二、認(rèn)真傾聽(tīng)學(xué)生意見(jiàn)，善待不合理的假設(shè)

學(xué)生是根據(jù)自己已有的科學(xué)知識(shí)、生活經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)直覺(jué)對(duì)某一問(wèn)題建立自己的假設(shè)的。由于受到原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)事物的角度、自身的思維方式等因素的影響，對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題，不同的學(xué)生會(huì)有不同的“問(wèn)題空間”，自然會(huì)出現(xiàn)不同的構(gòu)想，也就產(chǎn)生了不合理的假設(shè)或是錯(cuò)誤的假設(shè)。

在這里列舉一些錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)。譬如，在“重力”一節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，教師如果問(wèn)學(xué)生：重力的大小可能和哪些因素有關(guān)？一些學(xué)生可能會(huì)提出“重力的大小與物體的體積有關(guān)”的結(jié)論。在“摩擦力”一節(jié)的教學(xué)過(guò)程中，教師問(wèn)學(xué)生：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)，物體受到的摩擦力可能和哪些因素有關(guān)？這時(shí)，可能有一些學(xué)生會(huì)提出“滑動(dòng)摩擦力的大小可能和物體受到的重力有關(guān)”的假設(shè)，也有一些學(xué)生會(huì)提出“滑動(dòng)摩擦力的大小可能與物體間的接觸面積有關(guān)”的假設(shè)。在探究壓力的作用效果和哪些因素有關(guān)時(shí)，大部分學(xué)生都會(huì)提出“壓力的作用效果可能與受壓面的材料有關(guān)”的假設(shè)。而在探究影響浮力大小的因素時(shí)，學(xué)生則會(huì)提出更多的假設(shè)：“浮力的大小可能和物體的密度有關(guān)”“浮力的大小可能與物體的體積有關(guān)”“浮力的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)”“浮力的大小可能與液體的密度有關(guān)”“浮力的大小可能和排開(kāi)的液體的體積有關(guān)”，等等。在“平面鏡成像”的教學(xué)過(guò)程中，教師如果問(wèn)學(xué)生：平面鏡所成像的大小跟物體與平面鏡之間的距離有什么關(guān)系？有的學(xué)生就會(huì)說(shuō)：物體與平面鏡之間的距離越遠(yuǎn)，所成的像越??；物體與平面鏡之間的距離越近，所成的像越大。綜上，學(xué)生在建立假設(shè)時(shí)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤或偏差是十分正常的。

其實(shí)，即便是科學(xué)家，在科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中也常常會(huì)用錯(cuò)誤的假設(shè)去解釋世界。正如波普爾所說(shuō)：在向科學(xué)進(jìn)軍的道路上，大多數(shù)的人和大多數(shù)的時(shí)間實(shí)際上是耗費(fèi)在那些最終沒(méi)能得到實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持的假說(shuō)上。但這就是真真切切的科學(xué)上的探究，沒(méi)有任何一位科學(xué)家會(huì)否定這種探究的價(jià)值。因此，對(duì)學(xué)生建立假設(shè)時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤或偏差，教師應(yīng)當(dāng)予以充分的關(guān)注和尊重，善待這些不合理的假設(shè)，要讓學(xué)生有充分的表達(dá)機(jī)會(huì)。

三、深入分析假設(shè)，幫助學(xué)生尋找不合理的原因

學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中可能會(huì)建立錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)，假設(shè)雖有錯(cuò)誤或偏差，但在學(xué)生看來(lái)卻是合情合理的。所以，教師應(yīng)當(dāng)走近學(xué)生，聽(tīng)聽(tīng)他們提出假設(shè)的理由，從已有的前概念的角度與學(xué)生一起分析出錯(cuò)的原因。對(duì)學(xué)生的假設(shè)萬(wàn)萬(wàn)不可不做分析、不做修正、不做檢驗(yàn)就簡(jiǎn)單粗暴地給予評(píng)價(jià)。

例如，對(duì)“物體受到的重力與物體的體積有關(guān)”的假設(shè)，學(xué)生的理由是：一桶水總比半桶水要重些?？梢?jiàn)學(xué)生在思考問(wèn)題時(shí)因局限于同一種物質(zhì)，未曾考慮不同物質(zhì)如半桶沙和一桶水之間的重力關(guān)系。

又如，對(duì)“影響滑動(dòng)摩擦力大小的相關(guān)因素”的假設(shè)，學(xué)生之所以認(rèn)為“滑動(dòng)摩擦力的大小可能和物體受到的重力有關(guān)，重力越大，滑動(dòng)摩擦力越大”，原因在于他們有這樣的經(jīng)驗(yàn)：在同一路面上推輕的物體比推重的物體更容易。他們未曾想到在重力不變時(shí)，減小對(duì)路面的壓力也能輕松地推動(dòng)重的物體。而假設(shè)“滑動(dòng)摩擦力的大小可能和物體間的接觸面積有關(guān)”的學(xué)生則覺(jué)得“物體間的接觸面積”畢竟是一個(gè)物體在另一個(gè)物體上滑動(dòng)時(shí)的重要變量之一。

再如，在探究“浮力的大小和哪些因素有關(guān)”時(shí)，學(xué)生提出了“浮力的大小和物體自身的各個(gè)參量有關(guān)”的多種假設(shè)。學(xué)生解釋道：我們平時(shí)看到有的物體在水中能上浮，有的物體在水中則下沉，浮力當(dāng)然和物體本身的各參量有關(guān)。

以上例子說(shuō)明，正是這些原有的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)影響著學(xué)生的認(rèn)知活動(dòng)，使非本質(zhì)因素干擾著本質(zhì)因素，建立了錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)。

學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中建立錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)的原因是多樣的。學(xué)生看到汽車(chē)從水泥路面上開(kāi)到泥地上路面的凹陷程度不同，就會(huì)提出“壓力的作用效果可能與受壓面的材料有關(guān)”的假設(shè)，顯然學(xué)生未曾辨析“壓力的作用效果”與“材料的抗壓性能”是兩個(gè)不同的概念。浮力的大小的確與“排開(kāi)的液體的各個(gè)參量”有關(guān)，但在提出“浮力的大小可能和排開(kāi)的液體的重力有關(guān)”的假設(shè)的同時(shí)還提出可能與“液體的密度”“排開(kāi)的液體的體積”有關(guān)的假設(shè)也是不恰當(dāng)?shù)?。雖然這些變量之間存在內(nèi)在的包含關(guān)系，但單獨(dú)的某一項(xiàng)不能作為判斷浮力大小的依據(jù)，這也是學(xué)生在建立假設(shè)時(shí)最經(jīng)常出現(xiàn)的情況。至于“物體與平面鏡之間的距離越遠(yuǎn)，所成的像越小”的錯(cuò)誤假設(shè)，學(xué)生則做出這樣的解釋?zhuān)寒?dāng)我在更衣鏡前時(shí)，我離鏡的距離越遠(yuǎn)，看到鏡中我的像越小。錯(cuò)誤的原因是學(xué)生把像的實(shí)際大小和看到的像的大小混為一談了。

四、耐心引導(dǎo)學(xué)生，修正不合理的假設(shè)

波普爾提出：對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題，不同的學(xué)生會(huì)有不同的“問(wèn)題空間”；而對(duì)于不同的問(wèn)題，同一個(gè)學(xué)生的“問(wèn)題空間”也會(huì)有所不同。每位學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和生活經(jīng)驗(yàn)都不盡相同，大腦中自然也就形成了不同的前概念，學(xué)生的前概念有的是正確的，也有的是錯(cuò)誤的，再加上每個(gè)人思考問(wèn)題時(shí)都具有以自我為中心的傾向，這就使得前概念通常具有排他性和不易改變的頑固性。學(xué)生提出的錯(cuò)誤的或不合理的假設(shè)正是學(xué)生錯(cuò)誤的前概念的反映。師者，所以傳道授業(yè)解惑也。對(duì)于學(xué)生的錯(cuò)誤假設(shè)，教師不能回避，也不能直接用自己的正確觀點(diǎn)去覆蓋。不知其惑，不思其惑，又怎能解其惑？所以，學(xué)生的錯(cuò)誤假設(shè)同樣是寶貴的教學(xué)資源，應(yīng)當(dāng)充分利用。教師應(yīng)采取有效對(duì)策，對(duì)癥下藥，尤其要采用反面列舉和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方法，與學(xué)生一起動(dòng)搖并推翻錯(cuò)誤假設(shè)，使學(xué)生的頭腦里建構(gòu)起正確的認(rèn)識(shí)，從而更好地進(jìn)行后續(xù)學(xué)習(xí)。

例如，修正“物體受到的重力與物體的體積有關(guān)”的假設(shè)時(shí)，教師可以問(wèn)學(xué)生：體積相同的物體重力一定相同嗎？體積不同的物體重力一定不同嗎？這兩個(gè)問(wèn)題會(huì)引發(fā)學(xué)生的思考：體積相同的木塊和鐵塊重力肯定不同，體積不同的木塊和鐵塊重力可能相同。然后分別用彈簧秤測(cè)量體積相同但質(zhì)量不同的木塊和鐵塊的重力，體積不同但質(zhì)量相同的木塊和鐵塊的重力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者重力不同，后者重力相同。由此可得出物體受到的重力與質(zhì)量有關(guān)、與體積無(wú)關(guān)的結(jié)論。

又如，修正“滑動(dòng)摩擦力的大小可能和物體受到的重力有關(guān)”的錯(cuò)誤假設(shè)時(shí)，因?yàn)槟Σ亮κ强茖W(xué)七年級(jí)下冊(cè)的內(nèi)容，而壓力是科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)的內(nèi)容，所以在此可利用簡(jiǎn)單的小實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在體驗(yàn)中修正錯(cuò)誤，不必過(guò)多地進(jìn)行理論分析。教師可讓學(xué)生把手放在桌面上滑動(dòng)，一次輕壓桌面滑動(dòng)，另一次重壓桌面滑動(dòng)，感受兩次摩擦力的大小有什么不同。由此認(rèn)識(shí)到摩擦力的大小不是和重力有關(guān)，而是和物體間的壓力有關(guān)。在此基礎(chǔ)上再去修正“滑動(dòng)摩擦力的大小跟物體的接觸面積有關(guān)”的錯(cuò)誤假設(shè)，可讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。教師可以演示分別將同一木塊平放、側(cè)放、豎放在桌面上，并用彈簧秤水平拉動(dòng)木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)彈簧秤讀數(shù)相同，根據(jù)二力平衡可知三次運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)摩擦力相同，可見(jiàn)滑動(dòng)摩擦力的大小跟物體的接觸面積無(wú)關(guān)。

再如，對(duì)于“壓力的作用效果可能與受壓面的材料有關(guān)”這一錯(cuò)誤假設(shè)，可將一小鐵塊以相同的方式放在一塊木板上和一塊海綿上，體會(huì)受壓面的凹陷程度是壓力作用效果的表現(xiàn)，受壓面的材料不是影響因素，所以在比較壓力的作用效果時(shí)應(yīng)觀察同一種材料的凹陷程度。

對(duì)于學(xué)生提出的“浮力的大小可能與物體的密度有關(guān)”“浮力的大小可能與物體的體積有關(guān)”“浮力的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)”等假設(shè)，可重新演示“浮力”一節(jié)第一課時(shí)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即科學(xué)八年級(jí)上冊(cè)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)：分別在水中和空氣中用彈簧秤稱(chēng)量物體。當(dāng)物體逐漸浸入水中，學(xué)生觀察到彈簧秤示數(shù)逐漸變小的時(shí)候提問(wèn)學(xué)生：這個(gè)時(shí)候浮力發(fā)生了什么變化？學(xué)生答：增大。教師再問(wèn)：物體本身的密度、體積、質(zhì)量變了嗎？學(xué)生在思索的過(guò)程中推翻了原有的錯(cuò)誤假設(shè)，同時(shí)也直觀地感知到浮力的大小與排開(kāi)水的多少有關(guān)。而根據(jù)G=mg、m=ρV，可知變量“排開(kāi)的液體的重力”包含變量“排開(kāi)的液體的質(zhì)量”，也包含變量“排開(kāi)的液體的密度”和“排開(kāi)的液體的體積”，若驗(yàn)證了浮力的大小與“排開(kāi)的液體的重力”有關(guān)，也即說(shuō)明了浮力和其他變量也存在關(guān)系。所以確定“浮力的大小與排開(kāi)的液體的重力有關(guān)”這一猜想，并且設(shè)計(jì)出可行的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)驗(yàn)證它。

科學(xué)問(wèn)題一經(jīng)提出，學(xué)生對(duì)問(wèn)題的可能答案建立假設(shè)時(shí)，往往面對(duì)很多的因素，如果能排除非本質(zhì)因素的干擾，準(zhǔn)確地抓住本質(zhì)因素，則會(huì)使探究的過(guò)程更有效。有效培養(yǎng)這種能力的土壤就是：建立假設(shè)時(shí)在教師引導(dǎo)下師生之間、學(xué)生之間相互傾聽(tīng)與修正。這一能力對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)會(huì)產(chǎn)生積極的深遠(yuǎn)的影響，比如說(shuō)探究感應(yīng)電流與哪些因素有關(guān)、磁場(chǎng)力與哪些因素有關(guān)等。對(duì)于平面鏡中所成像的實(shí)際大小與人眼看到的像的大小的關(guān)系，教師可以問(wèn)學(xué)生：你在近處看一個(gè)人大還是在遠(yuǎn)處看他大？學(xué)生答：在近處大。教師再問(wèn)學(xué)生：他在遠(yuǎn)處看起來(lái)小了，是因?yàn)樗冃×藛幔繉W(xué)生答：沒(méi)有。然后作圖說(shuō)明，一個(gè)物體看起來(lái)的大小是由視角決定的，同一個(gè)物體，人眼在遠(yuǎn)處看他時(shí)由于視角較小，就顯得較小。

恩格斯曾說(shuō)：只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說(shuō)。一個(gè)新的事實(shí)被觀察到了，它使得過(guò)去用來(lái)說(shuō)明和它同類(lèi)的事實(shí)的方式不中用了。從這一瞬間起，就需要新的說(shuō)明方式了——它最初僅僅以有限數(shù)量的事實(shí)和觀察為基礎(chǔ)，進(jìn)一步的觀察材料會(huì)使這些假說(shuō)純化，取消一些，修正一些，直到最后純粹地構(gòu)成定律。如果要等待構(gòu)成定律的材料自己純粹化起來(lái)，在此以前把運(yùn)用思維的研究停下來(lái)，那么定律也就永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)了。假設(shè)是打開(kāi)認(rèn)識(shí)新事物大門(mén)的一把鑰匙，提高學(xué)生建立假設(shè)的能力，教師的責(zé)任很重，有待探索的問(wèn)題也很多。有一點(diǎn)很重要，就是教師要善待之，善修之，才能取得事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

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