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        學(xué)生“猜想與假設(shè)”能力的培養(yǎng)策略

        2021-04-08 02:28:17宗若燦
        新教師 2021年1期
        關(guān)鍵詞:科學(xué)探究思維

        宗若燦

        小學(xué)科學(xué)以科學(xué)探究為重要的學(xué)習(xí)方式。通過(guò)探究活動(dòng),學(xué)生可以主動(dòng)構(gòu)建知識(shí),形成科學(xué)觀念,領(lǐng)悟科學(xué)研究方法。而在科學(xué)探究中,當(dāng)用原有知識(shí)無(wú)法解決問(wèn)題時(shí),根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)作出科學(xué)假設(shè)或猜想,這也是科學(xué)研究的一種方法。教學(xué)過(guò)程中,教師應(yīng)該培養(yǎng)學(xué)生的“猜想與假設(shè)”能力,這樣才能使學(xué)生完整經(jīng)歷探究的過(guò)程,提高學(xué)生的思維能力和探究能力。

        一、“猜想與假設(shè)”能力的學(xué)段性

        小學(xué)生的猜想與假設(shè)能力在不同學(xué)段有著明顯的差異。美國(guó)理科教育家安東·勞森認(rèn)為,處于形式運(yùn)算期的兒童只能依據(jù)可感知的因果關(guān)系提出假設(shè),而根據(jù)不可感知的因素提出假設(shè),必須到后形式運(yùn)算期。這表明,學(xué)生作出假設(shè)的能力具有一定的層次性,是隨著學(xué)生年齡、知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的積累以及推理能力的提升,逐步得到發(fā)展的。因此教師要針對(duì)不同學(xué)段的學(xué)生,制訂有差異性的培養(yǎng)目標(biāo),使猜想與假設(shè)的難度符合學(xué)生的思維特點(diǎn)。從學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”出發(fā)、從學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和認(rèn)知規(guī)律出發(fā)、從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā),這樣才能激活學(xué)生的科學(xué)思維,使學(xué)生展開(kāi)深度探究,從而提升科學(xué)探究的品質(zhì)。兒童概念的獲得主要有兩條途徑,第一條途徑是通過(guò)生活經(jīng)驗(yàn)積累獲得的概念;第二條是通過(guò)學(xué)習(xí)揭示概念的內(nèi)涵而獲得的概念。兒童獲得的日常概念具有形象性、具體化等特征,而科學(xué)概念卻是抽象的、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、隱蔽的。兒童的日常概念與科學(xué)概念的獲得是有一定聯(lián)系的,因此對(duì)于低年級(jí)學(xué)生,教師要為他們提供充分的感知材料,使學(xué)生在教師指導(dǎo)下,能從中提取已有的知識(shí)與觀察經(jīng)驗(yàn),對(duì)問(wèn)題做出簡(jiǎn)單猜想;對(duì)于中高年級(jí)學(xué)生,教師則要利用多種方法激活學(xué)生的科學(xué)思維,引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)象和事件發(fā)生的條件、過(guò)程、原因等方面提出假設(shè),以提升學(xué)生假設(shè)的能力。

        二、“猜想與假設(shè)”能力的培養(yǎng)策略

        學(xué)生在科學(xué)探究的過(guò)程中,遇到難以解釋的問(wèn)題時(shí),就會(huì)根據(jù)事實(shí)和已有知識(shí),對(duì)研究的問(wèn)題做出猜測(cè)性說(shuō)明或嘗試性解釋。然而受到知識(shí)基礎(chǔ)、理解能力、思維方式、生活經(jīng)驗(yàn)等方面的限制,學(xué)生往往會(huì)盲目猜測(cè),缺乏科學(xué)性和目的性。在課堂教學(xué)中,教師應(yīng)該運(yùn)用一定的教學(xué)策略,激活學(xué)生的科學(xué)思維,讓學(xué)生了解猜想與假設(shè)建立的思維過(guò)程與方法,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)猜測(cè)的能力。

        (一)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,明確猜想方向

        建構(gòu)主義理論認(rèn)為學(xué)生的學(xué)習(xí)是在一定情境下自主建構(gòu)的。因此在課堂教學(xué)中,教師要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)豐富的問(wèn)題情境,使學(xué)生對(duì)探究的內(nèi)容產(chǎn)生興趣,從而激發(fā)問(wèn)題意識(shí),為猜想與假設(shè)奠定基礎(chǔ)。由于受到思維方式、知識(shí)基礎(chǔ)、分析能力等方面的限制,學(xué)生不可能從紛繁復(fù)雜的自然現(xiàn)象中,提出科學(xué)的猜想與假設(shè)。這就需要教師在創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境時(shí),要凸顯一些問(wèn)題解決方式或答案的信息,為學(xué)生的猜想和假設(shè)提供一定的啟發(fā)和暗示。

        例如,在教學(xué)《減少對(duì)土地的侵蝕》一課時(shí),由于河流對(duì)河床和兩岸的侵蝕作用十分抽象,為了突破教學(xué)難點(diǎn),教師用多媒體課件展示一條“幾字形”古河道(如圖1)及其變遷后的樣子(如圖2)。看了古河道前后變化對(duì)比,學(xué)生便會(huì)提出問(wèn)題:為什么河道會(huì)發(fā)生變化?學(xué)生沒(méi)有相應(yīng)的生活經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)基礎(chǔ),因此很難做出合理的猜想與假設(shè)。這時(shí),教師輕輕點(diǎn)擊圖1河道中靜止的“水流”,學(xué)生便會(huì)看到河道中的水流開(kāi)始從上游湍流不息地直沖向下游。學(xué)生看到這,紛紛提出了自己的猜想:河流的沖擊作用使河道發(fā)生了改變。隨后教師繼續(xù)播放動(dòng)畫(huà)課件,使學(xué)生發(fā)現(xiàn)凹岸A處在強(qiáng)大水流的沖擊下,逐漸向右側(cè)拓展,最后與B處聯(lián)通。湍急的水流在凸岸C處發(fā)生了轉(zhuǎn)彎,水流變得緩慢,水流沖擊帶來(lái)的碎石和泥沙逐漸沉積到C處。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,C處逐漸被抬高,形成了堤岸,一條新的河道便產(chǎn)生了。C處被隔離出來(lái),因此便形成了湖泊。

        通過(guò)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問(wèn)題情境,教師成功地使學(xué)生對(duì)河道的變遷產(chǎn)生了興趣,并提出了有價(jià)值的探究問(wèn)題;隨后再利用信息技術(shù)手段活化教材內(nèi)容,激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)思維,讓學(xué)生提出了猜想和假設(shè)。信息技術(shù)手段的應(yīng)用,將水流對(duì)凹岸侵蝕、凸岸沉積的過(guò)程形象直觀地呈現(xiàn)出來(lái),驗(yàn)證了學(xué)生的猜想,激發(fā)了學(xué)生科學(xué)探究的熱情。

        (二)適時(shí)啟發(fā)引導(dǎo),掌握猜想方法

        1. 抓住聯(lián)系點(diǎn),展開(kāi)猜想與假設(shè)。

        小學(xué)科學(xué)知識(shí)具有很強(qiáng)的系統(tǒng)性,新舊知識(shí)之間往往存在著一定的聯(lián)系。這種新舊知識(shí)間的聯(lián)系點(diǎn)正是學(xué)生新知探究的切入點(diǎn)。因此在科學(xué)課堂教學(xué)中,教師要啟發(fā)學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生抓住新舊知識(shí)之間的聯(lián)系點(diǎn),通過(guò)聯(lián)系生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)展開(kāi)猜想,促進(jìn)學(xué)生自主進(jìn)行科學(xué)探究。

        例如,在教學(xué)《磁鐵的兩極》一課時(shí),教師在桌面上均勻擺放了一些回形針。當(dāng)學(xué)生將條形磁鐵橫著緩慢地從上方靠近回形針時(shí),會(huì)發(fā)現(xiàn)磁鐵兩端吸上來(lái)的回形針更多一些。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?在對(duì)此進(jìn)行猜測(cè)時(shí),二年級(jí)學(xué)生對(duì)磁鐵的磁力感知有困難。因此,教師聯(lián)系學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)進(jìn)行提問(wèn):磁鐵能夠吸引回形針,這與它的什么性質(zhì)有關(guān)?學(xué)生通過(guò)思考和回憶,把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和探究磁體性質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系起來(lái),將磁鐵磁力的大小與其吸引回形針的數(shù)量聯(lián)系起來(lái),通過(guò)知識(shí)的正向遷移,很快作出假設(shè):磁體不同部位吸引回形針的數(shù)量與磁力大小有關(guān)。

        通過(guò)抓住新舊知識(shí)間的聯(lián)系點(diǎn),學(xué)生找到了思維的支撐點(diǎn),將磁鐵吸引回形針數(shù)量的多少與磁力的大小聯(lián)系起來(lái),激活了科學(xué)思維,提高了科學(xué)探究能力。

        2. 抓住思維點(diǎn),展開(kāi)猜想與假設(shè)。

        小學(xué)科學(xué)學(xué)習(xí)以探究為核心,而探究離不開(kāi)思維的參與。在課堂教學(xué)中,教師要根據(jù)探究的問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生積極思考,以疑啟思,以思促探,提高學(xué)生的猜想與假設(shè)能力。

        例如,在教學(xué)《我們來(lái)造“環(huán)形山”》一課時(shí),教師用嫦娥奔月引出古人對(duì)探索月球的向往,隨后用Flash課件播放嫦娥奔月的場(chǎng)景。隨著嫦娥逐漸靠近月球,學(xué)生看到的不再是皎潔美麗的明月,而是表面有明有暗的月球。此時(shí)教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)地貌猜想那些明暗相間的地方可能是什么月貌,隨后教師介紹月海、月陸等月貌。介紹完月貌后,讓嫦娥繼續(xù)飛向月球。這時(shí),學(xué)生看到月球表面布滿眾多的環(huán)形坑(環(huán)形山)。學(xué)生會(huì)感到疑惑不解:為什么月球表面有這么多環(huán)形坑?這些環(huán)形坑是怎樣形成的呢? 為了一探究竟,嫦娥開(kāi)始圍繞環(huán)形坑飛行,學(xué)生也隨著嫦娥的視線看清楚了環(huán)形坑的樣子。教師用數(shù)據(jù)介紹環(huán)形坑后,引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)環(huán)形坑形成的原因。學(xué)生根據(jù)環(huán)形坑的特點(diǎn)進(jìn)行猜測(cè),有的認(rèn)為是火山噴發(fā)造成的,有的認(rèn)為是隕石撞擊形成的。教師適時(shí)出示地球上的隕石坑和死火山圖片,學(xué)生通過(guò)觀察和收集相關(guān)資料,對(duì)比、討論、交流,統(tǒng)一了認(rèn)識(shí),提出了環(huán)形坑是由隕石撞擊形成的這一猜想。

        教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生將地球上的隕石坑與月球上的環(huán)形坑進(jìn)行對(duì)比,使學(xué)生找到了兩者間的相似點(diǎn),并最終排除了環(huán)形坑是由火山噴發(fā)形成的猜想。由于抓住了學(xué)生的思維,促進(jìn)了學(xué)生沿著正確的方向進(jìn)行猜想,提高了學(xué)生科學(xué)猜想的有效性。

        3. 抓住共同點(diǎn),展開(kāi)猜想與假設(shè)。

        在科學(xué)探究過(guò)程中,一些探究對(duì)象往往有共同的特征,這時(shí)就需要通過(guò)觀察、比較、分析,歸納出這一類對(duì)象所具有的某種特質(zhì)。教師要為學(xué)生提供充足的探究材料,便于學(xué)生抓住共同點(diǎn)進(jìn)行假設(shè)。建立假設(shè)時(shí),學(xué)生需要進(jìn)行細(xì)致的分析和充分的發(fā)散,并考慮事物可能發(fā)生的變化及其影響因素。

        例如,在教學(xué)《鳥(niǎo)類的特征》一課時(shí),由于小學(xué)生對(duì)鳥(niǎo)類有一定的認(rèn)識(shí),但對(duì)鳥(niǎo)類的特征了解得并不全面,因此教師可利用多媒體課件出示一些動(dòng)物(鴿子、燕子、鸚鵡)的圖片,引導(dǎo)學(xué)生從它們的外形、生活習(xí)性等方面歸納出這些鳥(niǎo)類具有的共同特征。由于三年級(jí)的學(xué)生年齡較小,他們對(duì)鳥(niǎo)類的特征認(rèn)識(shí)得比較淺顯,教師可出示鴨子、鴕鳥(niǎo)、企鵝、蝙蝠等動(dòng)物的圖片,引導(dǎo)學(xué)生用剛才總結(jié)出的鳥(niǎo)的特征,判斷這些動(dòng)物是不是鳥(niǎo)類。通過(guò)討論交流,互相補(bǔ)充,剔除不合理的假設(shè),再通過(guò)歸納與概括統(tǒng)一了假設(shè)。

        教師為學(xué)生提供常見(jiàn)的鳥(niǎo)類圖片,使學(xué)生找到了這些鳥(niǎo)類的共同點(diǎn),為提出合理的假設(shè)奠定了基礎(chǔ)。隨后學(xué)生用并不完善的鳥(niǎo)類概念識(shí)別其他鳥(niǎo)類,在發(fā)現(xiàn)提出的假設(shè)出現(xiàn)錯(cuò)誤后及時(shí)進(jìn)行完善,提出了準(zhǔn)確的假設(shè)。在不斷修正的過(guò)程中,學(xué)生的科學(xué)思維被激活,科學(xué)探究能力也得到了提高。

        猜想與假設(shè)是學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究的前提和基礎(chǔ),學(xué)生在猜想與假設(shè)的過(guò)程中,其猜想與假設(shè)必然會(huì)出現(xiàn)不合理的地方,教師應(yīng)該以包容的心態(tài),為學(xué)生提供方法指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生不斷地完善自己的猜想與假設(shè)。學(xué)生在探究過(guò)程中出現(xiàn)認(rèn)知上的錯(cuò)誤,是在所難免的,教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤所在,將錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化為正確認(rèn)知。

        (作者單位:遼寧省營(yíng)口市營(yíng)口實(shí)驗(yàn)學(xué)校)

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