新课改物理探究教学中猜想与假设能力的培养论文
时间：2021-08-31【摘要】中学物理学习中的探究活动是引导学生获取物理知识、进行与科学研究探索相似，培养科学探索创新能力的重要途径。在探究活动中，根据已知的一些物理现象，进行猜想与假设，然后制定计划与设计实验，这本身是科学探究的内容和要求。
【关键词】探究活动；探索创新能力；猜想与假设；能力的培养
新课标教学大纲中明确指出：探究能力的培养要以物理知识和技能为载体，让学生经历科学探究的过程，学习科学探究的方法，培养学生科学探究精神、实践能力和创新意识。到底探究式教学应该如何展开？在此过程中教师应该把握什么问题？怎样在学生的学习过程中培养学生的探究能力？这些问题在我国尚缺乏系统的、全面的研究，根据自己近年来的实践体会，谈谈自己的一些看法。
学生对问题的猜想并不是凭空瞎说，而是根据已有的知识基础、兴趣爱好、想象能力等提出的。在此过程中学生自主建构知识，同时兼以教师的有效指导，从而得出合理的结论。如何能更好地运用学生已有的知识和技能来建构出新的“猜想和假设”，如何发挥教师的最大作用给学生以指导呢？在实际教学中，需要讲究一些策略。
1、启发学生应用直觉思维法提出猜想与假设
直觉思维是直接领悟的思维，是人脑对突然出现在面前的新事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别、敏锐而深入的洞察、直接的本质理解和综合的整体判断。直觉思维新颖性、创造性的特点促进了新理论的提出，爱因斯坦在谈到他创立的“相对论”时说：“要通向这些定律，并没有逻辑的道路，只有通过那种以对经验共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律。”
在物理探究教学中，促使学生直觉猜想的形成，教师可利用以下策略。
1.1 使学生建立宽广扎实的知识基础，形成合理的认知结构；思维不能在真空中发展，而是以对材料或信息的操作和加工为基础的。牢固掌握学科知识，理解它们的基本结构，建立起合理的认知结构，以一种网络思维、多条思维线路交叉作用的方式排列表征知识，就有利于学生进行直觉思维诱发猜想。比如在电磁学中，当带电粒子在正交的'匀强电场和匀强磁场中作匀速圆周运动时，重力或电场力会引起速度变化，我们的第一直觉就是粒子所受到的电场力与重力相互抵消，这一直觉的获得基于对物理的力学平衡条件、圆周运动向心力公式和洛仑兹力特性等基础知识的了解。因而在物理教学中，深入理解和运用直觉猜想的基础——知识至关重要。教师可采用“变式”教学明确概念的内涵和外延加强学生对知识的理解。此外，还可通过运用概念图检验、完善学生的认知结构，融会贯通所学知识。知识结构愈合理，知识积累愈宽厚，知识重组能力就愈强，直觉猜想也就愈可靠，越接近本质，同时在知识丰富的过程也深化、拓展了认知结构，它既有助于猜想的提出，也有助于猜想能力的发展。
1.2 引导学生争辩，诱发直觉猜想；学生以直觉方式进行猜想时，理智清楚、意识明确，有别于冲动行为或语言，从而对直觉结果的正确性有一种坚信感。心理学研究表明群体的个体易受他人提出见解的刺激和启发，产生群体感应和共生效应。
物理探究教学中教师应在课堂中以指导、启发、激疑、讨论等方式，引导学生产生激烈的争辩，让其心智碰撞，激发发散思维，迸发灵感的火花，启迪学生的直觉猜想，增强其坚信感。
1.3 丰富学生的直接经验；①许多科学家和心理学家把科学创造思想归纳成这一个模式：经验→直觉→概念或假设→逻辑推理→理论。可见，假设来自于直觉，而直觉并非一种神秘莫测的东西，高度的直觉能力来源于个人的学识和经验。列宁说过人类的认识过程是：“从生动的直观到抽象的思维，再从抽象的思维到实践”，即从实践→知识→实践的一个完整的认识过程，其中的知识来自于亲身实践过程中的直接经验，它也是猜想与假设的直接来源和素材，而在学校中学生所获取的知识主要通过教师言传身教习得的间接经验，认识只经历了“从抽象的思维到实践”的部分过程。只有通过亲身体会物理过程，学生才能深刻地领悟已有的间接经验，激发“对经验共鸣的理解”——直觉，从而提出多种合理的假设。因而物理教学中，教师要善于创造条件使学生能够亲自动手动脑来体会生活中的物理，丰富他们的感性认识。同时，丰富的直接经验有利于学生做出理论性假设，即在做出假设的同时也能用日常经验中的具体事例对假设的原因加以说明。而亲身在物理世界中去领略大自然的空间美、变换美、流动美，对丰富学生的想象力有出奇制胜的效果。
2、应用类比法提出猜想与假设
类比推理法属于逻辑思维方法，②类比是根据两个（或两类）对象之间在某些属性上的相同或相似，类推出它们的其他属性可能相同或相似的一种逻辑方法，其形成结构是“个别→个别”，这种方法既借助已有知识，又超越其框架，使两个看似不相干的事物联系起来，进而产生新的信息、提出新的假设。在物理学的发展过程中，许多新概念、新规律、新理论都借助于类比假设而得出的。如，法国物理学家德布罗意在光的波粒二象性的启发下，采用类比法提出了微观粒子都具有波粒二象性的假设，并从理论上建立了粒子与波动的联系。在物理教学中，最常用的是异类比较，即不同类，但相近、相似、相关的事物之间的比较。灵活地运用异类比较进行猜想，使探究教学达到“它山之石，可以攻玉”的效果，同时标明类比主体所含共同的要素，使类比结果更加清晰化。例如，用类比法帮助学生形成电容的概念的猜想，将电容器与柱形水容器进行类比。电容量（Q）类比于水的体积（V），电势差（U）类比于水的深度（h）。对于同一同一电容器，U越大，Q越大；对于同一柱形水容器，h越大，V越大。对串联电路中电流大小的猜想，可以引导他们将电流（P）与水流（Q）进行类比，他们都具有流动性（a），将灯泡类比于水渠中的水力发电机，水流的一部分能量使发电机转动，但水渠中的水却没有减少（d），从而推知电流使灯泡发光，但电流的大小也不变，提出了串联电路中电流处处相等（d）的假设。
猜想与假设既是一种自由尝试，也是一种严谨的创造，因此，它的产生是试探与定向、继承与批判、理性与非理性、严谨性与灵活性辩证统一的创新过程。在探究教学中，教师要不断提高自身的探究能力，在教学的第一线多创造机会和良好的探究环境，善于抓住学生学习与思维的特点，不断鼓励学生通过观察、直觉、比较、归纳、演绎等手段提出种种猜想与假设，让学生走科学家所走过的轨迹，亲自体验科学探究的过程和方法，感受成功的喜悦与失败的痛苦，培养学生正确的情感、态度和价值观，使他们真正发展成为学习的主人。
参考文献
[1]阎金铎田世昆《中学物理教学概论》高等教育出版社2003年3月.
[2]彭前程《物理选修3—1教师教学用书》人民教育出版社2010年6月.
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