（课程与教学论专业论文）初一生物教学中学生“假设能力”培养的实验研究.pdf

i 初一生物教学中学生“假设能力”培养的实验研究 初一生物教学中学生“假设能力”培养的实验研究 研究生姓名：研究生姓名：檀俊 导师姓名：导师姓名：宋凤宁 学科专业：学科专业：课程与教学论 研究方向：研究方向：教学心理 年级： 年级：2004 级 摘要 摘要 “假设能力”是科学探究能力的核心要素。了解学生在探究性活动中是如何进行假设 的，有哪些因素影响学生的假设，学生在提出假设时遇到的主要困难等情况对于搞好探究 性教学活动有非常重要的实践意义和理论意义。生物教学中有很多的资源能成为探究活动 的主题，因此在生物探究教学中培养学生的“假设能力”具有极大的可行性。 本研究首先以调查问卷的形式，了解当前初中学生生物“假设能力”现状；然后，采 用了实验班与控制班前后测实验设计模式， 以初一年级的 2 个教学班共 107 名学生为被试， 进行了为期 3 个月的实验研究。整个教学实验分为示范观摩、尝试应用和巩固完善三个阶 段。在这三个阶段里，教师逐步培养学生的“假设能力” ，其指导性逐渐减弱而不再起主 导作用，同时学生的自主性也逐渐提高。 前后测问卷结果表明：(1)前测时实验班学生中能提出多个与问题相关假设的人数少， 经过实验后能提出多个与问题相关假设的人数有所增加；(2)前测时实验班学生大多都不 能针对自己所提出的假设进行合理解释，经过实验后学生中能对自己提出的假设进行合理 解释的人数有所增加；(3)前测时实验班很少有学生能提出针对问题情境的假设，经过实 验后学生中能提出针对问题情境的假设的人数大大增加；(4)前测和后测时实验班的学生 都不存在性别和民族的显著差异； （5）经过实验培养后低分和中分组学生的“假设能力” 有比较明显的提高，但是高分组学生的“假设能力”提高不明显（以前测成绩作为标准划 分高、中及低分组） ； （6）虽然教学实验后，实验班学生的学业成绩与控制班没有显著的 差异，但是实验班的高分组和中分组学生却有显著的提高（以后测成绩作为标准划分高、 中及低分组） 。 在实验研究基础上，笔者提出以下建议，为培养学生“假设能力”提供一些参考：第 一，选择合适的材料，在课堂中创设问题情境，让学生在问题情境中逐步学会运用适当的 策略作出合理科学的假设；第二，要有意识的培养学生良好的学习习惯，重视学生学习策 略的培养；第三，在教学过程中，教师还应创设平等的氛围，重视学生的自主性，对学生 提出的各种假设及理由加以鼓励；第四，在教学过程中，教师要尽可能给学生充足的时间 思考问题等。 因此，只要教师有意识地按照一定的教学模式对学生进行“假设能力”培养，就可以 有效地提高学生“假设能力” 。 关键词：生物 探究 假设能力 教学实验 关键词：生物 探究 假设能力 教学实验 ii the experimental study on students ability of hypothesis in biology teaching in grade one of junior school author: tan jun tutor: song fengning major: curriculum and instruction theory field: teaching psychology grade:2004 abstract “the ability of hypothesis” is the core link of scientific inquiry. for improving the teaching and learning of scientific inquiry, its very important to understand how the students conduct their hypothesis, what factors affect the students hypothesis and what the major difficulties the students have when conducting hypothesis. there are many resources in the teaching of biology as the themes of inquiry. therefore, it is possible to cultivate students ability of hypothesis in the teaching of biology inquiry. the entire teaching experiment comprises of three phases: “demonstration and learning”, “attempting and application” and “consolidation and improvement”. during these phases, the teacher will cultivate the students ability of hypothesis step by step. the teachers effect of instructiveness will be gradually decreased. and the teachers dont play the leading role any longer. meanwhile, the students autonomy is emerged fully. in this research, we firstly aim at obtaining a general idea of students ability of hypothesis at the present teaching status in junior school with the form of questionnaire. then, we cultivated the ability of hypothesis by a survey on the model experimental design under two groups, namely the experimental class and the control class. ss who are 107 students of two classes in grade one of junior school is to take a three-month experimental study. the result of the questionnaires shows that: (1) few students of the experimental class can raise lots of hypotheses related to the problem in the pretest. but the number of the students who can raise lots of hypotheses related to the problem is greatly increased after experimental cultivating; (2) most students of the experimental class cant explain the reasons of hypotheses in the pretest reasonably. but the number of the students who can raise the reasons of hypotheses is greatly increased after experimental cultivating; (3) few students of the experimental class can raise hypotheses specifically for the problem circumstance in the pretest. but the number of the students who can raise hypotheses specifically for the problem circumstance is greatly increased after experimental cultivating; (4) there is no significant differences in gender and national differences of the experimental class between the pretest and the posttest; (5) the low and the medium group of the experimental class whose ability of hypothesis are better than that before the experimental cultivating, but the high group is the same as before（the students are divided into three groups according to the scores of the pretest）; (6) after the teaching of experiment, there is no significant difference in the aspect of biology scores between the experimental class and the control class. but biology scores of the high and the medium group of the experimental iii class is improved notably（the students are divided into three groups according to the scores of the posttest）. in order to cultivate students ability of hypothesis, we make the following recommendations according to the experimental study. first, selecting suitable materials and creating problem situation in the class, the students are able to learn to use appropriate strategies to make reasonable scientific hypothesis in the problem situation gradually; second, the teachers should make students have good learning habits and teach them learning strategies; third, in the process of teaching, the teachers should create the atmosphere of equality, pay attention to the students independences and encourage the students to raise the hypotheses and reasons; forth, in the process of teaching, the teachers should try to give students enough time to thinking and so on. in a word, the teachers can effectively improve students ability of hypothesis if they consciously teach students according to the model of experimental study. key words: biology inquiry, the ability of hypothesis, the teaching experiment 论文独创性声明论文独创性声明 本人郑重声明： 所提交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的成果。 除文中已 经注明引用的内容外， 本论文不含其他个人或其他机构已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 研究生签名： 日期： 论文使用授权声明论文使用授权声明 本人完全了解广西师范大学有关保留、使用学位论文的规定。广西师范大学、中国科学技术信息研 究所、清华大学论文合作部，有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印 或其他复制手段保存论文。 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 除在保密期内的保密论文外， 允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权 广西师范大学学位办办理。 研究生签名： 日期： 导 师签名： 日期： 1 引言 1 引言 “假设能力”是科学探究能力的核心要素。假设是对问题的解决方案作了一定的预见 性思考，为制定探究计划、设计实验方案奠定了必要的基础，为收集信息、分析和解释信 息提供了一个大致的框架，它能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿着预定目 标展开，避免探究的盲目性1。罗星凯(2001)曾经提出要实施真正的探究式学习，就不能 省掉假说这一环节以及为催生假说而精心设计的活动。自然科学的发展就是沿着假说理 论新假说新理论的途径，不断地向前发展，可以说，一部科学发展史就是一部假 说和理论不断更迭的历史。2而 hoover s.m.（1990）等学者认为，形成假设的能力独立 于一般的认识能力，它影响着问题解决中被试的反应数量和质量，是值得专门加以研究的 一种独立能力3。了解学生在探究性活动中是如何进行假设的，有哪些因素影响学生的假 设，学生在提出假设时遇到的主要困难等情况对于促进教学活动有非常重要的理论意义和 实践意义。因而关于学生“假设能力”方面的研究对发展学生的思维能力、改进初中生物 教学、推动当前的基础教育改革，具有十分重要的意义。 2 文献综述 2.1 “假设能力”的界定 2.1.1 “假设”的界定 2 文献综述 2.1 “假设能力”的界定 2.1.1 “假设”的界定 很多国内外的学者都对“假设”的定义作了阐释，他们多数认为假设是对所要研究或 探讨的问题做出的尝试性的回答，并且回答需要进一步检验，如： arthur.s.reber(1986)在心理学词典中认为假设（hypothesis）指在科学研究中， 任何一项对某些事实作出尝试性解释的陈述、命题或设计。提出一项假设总是为了让它经 受经验检验，然后根据证据或是支持它或是拒绝它4。 张旺（1999）认为假设是科学工作者在经验不足的情况下进行的一种理论虚构，而思 维创造的一个十分显著的特征是科学家的理论虚构5。 郑长龙（2003）认为假设是根据已有的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及 其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学思维的一种重要的形式6。 徐学福（2003）认为假设是对所要探究的问题提出暂时性的回答或建议性回答，这种 回答是否正确，有待于观察结果的检验。他认为假设其实就是猜测，而假设可以分为（1） 原因的假设，即对某个现象或事件产生的原因提出看法； （2）可以验证的假设，即能够对 它进行检验的，目的是弄清它是否得到证实。7 假设一般指根据已有的事实和理论，提出关于未知事实的假定性说明。假设具有以下 特点： （1）假设是对客观事物各种现象的一种猜测，不一定正确，须进一步通过实验或实 践来检验或证实； （2）假设以事实、知识和观察为基础，具有一定的客观根据； （3）假设 可以不断修正、补充和更新，逐步正确地反映未知事实。8 2.1.2 假设、猜想与假说的区别 2.1.2 假设、猜想与假说的区别 大多数学者认为假设是根据已有的科学事实和科学原理对所要研究或探讨的问题做 出的尝试性的回答，并且回答需要进一步检验。而猜想是在观察和实验的基础上，根据已 有的科学知识和经验事实对未知的事实进行理性思维作用而做出的猜测性推断。猜想中有 很多非逻辑的因素，但只有在逻辑思维的作用下，才能出现思维的复现、想象、直觉，从 而做出猜想。猜想如果用准确的科学语言以逻辑形式表达出来就成为具体假设。9从以上 定义可以看出，猜想比假设更广泛，表达的言语更自由。对中学生来说，猜想和假设在实 际探究活动中往往不断反复，彼此交融，相互融合。本研究对两者不做严格区分。同样假 设和假说也是有区别的，假设是认识的初级阶段，它没有构成系统的陈述；而科学的假说 是认识的高级阶段，它已具备了科学理论的形式和内容10。 2.1.3“假设能力”的操作定义 2.1.3“假设能力”的操作定义 能力是指直接影响人的活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征11。假设活动是学 生面对要解决的问题，搜索与问题相关的信息，并利用已经掌握的这些信息和对问题的理 解方式，对问题的结果进行猜测，提出假设，以确定解决问题的大致框架。这个过程表面 看似简单，实际它是一个集认知、理解、回忆、分析、推理、直觉等过程为一体的复杂的 心理历程，是一个重要的收集和整理信息的过程。12相应地， “假设能力”是顺利完成假 设活动的复杂的心理历程所具备的个性心理特征。从另一个角度上看，有学者认为假设是 科学工作者在经验不足的情况下进行的一种理论虚构，而思维创造的一个十分显著的特征 是科学家的理论虚构，从这个意义上来说， “假设能力”也是一种重要创造能力13。此外， “假设能力”也是一种重要的思维能力。 综上所述，本文对学生“假设能力”下的操作定义为学生在问题情境中能够根据已有 的知识和经验提出与问题相关的假设，而提出的假设尽可能多且符合科学性，同时能对所 提出的假设进行解释的能力。 2.2 关于“假设”的理论研究 2.2.1 “假设考验说” 2.2 关于“假设”的理论研究 2.2.1 “假设考验说” j.s.bruner 等学者于 20 世纪 50 年代从信息加工的角度， 对人工概念的形成进行大量 研究的基础上提出著名的假设考验说(hypothesistesting theory)。后来又得到其他心 理学家的补充和发展，使这一理论成为当前最有影响的概念形成理论。该理论认为，人在 概念形成过程中要利用现在得到的和已贮存的有关信息，从而主动提出一些可能的假设。 假设可被看作认知单位， 是人解决概念形成问题的行为的内部表征。 它们组成一个假设库。 在对任何一个刺激作出反应之前，人必须从他的假设库中取出一个或几个假设，并根据其 中一个来作出反应，即对所用的假设进行考验。如果反应是正确的，该假设就将继续使用， 否则就要更换假设，将原先的送回假设库，再取出其他假设。这个过程如此进行下去，直 到取得正确的假设，即可形成概念。这个过程是一种富有策略性的假设考验过程。人需要 运用一定的策略来形成假设， 如整体策略和部分策略； 也需要运用一定的策略来考验假设， 如继时性扫描、同时性扫描、保守性聚焦和博奕性聚焦等。由于运用策略，人的概念形成 过程带有显著的主动性和智慧性的特色。 根据假设考验说， 概念形成是以顿悟方式实现的。 在取得正确的假设之前，人的正确反应只停留在机遇水平。一旦获得正确的假设，问题立 即解决。这种全或无的学习方式得到逆向学习曲线的证实。在假设考验过程中，当被否定 的假设送回假设库后， 它们与未被考验过的假设有同样机会再取出来， 这被称作替代取样。 14 2.2.2 piaget 对“假设”的思考 2.2.2 piaget 对“假设”的思考 piaget(1958)认为形式操作思维开始于一系列假设的形成，而具体操作思维则基本还 处于经验现实的水平之上，只能进行有限几步可能的转换操作。因此，具体操作思维期的 儿童的假设不过是可能的事物 ，是对经验情景的简单的、很小的一点延伸而已。换言 之，这一时期的儿童不能提出任何假设，虽然他在操作的过程中也在试图对所获得的记录 进行协调，但是他仍然在所操作的事物上面建构现实结果。如果有人提出异议，认为这些 认知结构也可以作为假设的话，它充其量只能算是可能进行的操作的计划大纲，而这一假 设并没包含如果假设的条件得到满足后真实情景将会怎样的想象。此外，形式思维中现实 性和可能性之间思维的方向是可逆的，可能性不再只是经验情景或实施的真实操作的延 伸，反而是现实性现在从属于可能性。在形式操作思维中给定的事实（即假设）被看作为 一系列必定要发生的转变的一部分活动领域，因为它们既不被解释，甚至也不被看作事实 直到被试实施检验程序。换句话说，也就是形式思维本质上是假设演绎的。通过形式思维 推理不再直接涉及观察现实，而是涉及假设的陈述。15 2.2.3“假设检验的双重搜索模型” 2.2.3“假设检验的双重搜索模型” wason(1960)设计了一项作业来测查成年人在规则发现中的假设检验策略。在该作业 中，主试告诉被试他手中有一个规则需要被试去发现，并向被试提供一个符合这一规则的 例子“246”三个数字组成的一个数对，被试可以通过提供其他的数对获得主试反馈 而发现规则，直到被试确信找到规则为止。该研究的结果显示，人们通常得到一个错误的 规则，如图 1 所示 ： 图 1 研究结果图式 他认为，人们之所以找到一个过窄的规则，是由于他们有强烈的“证真偏向” 。 16whharton c m 等人(1993) 对 wason 的这一作业，作了一些改动，不仅要求被试提供一个正例(符合 规则的数对)，同时还要给出一个反例。实验结果表明，被试作业成绩有明显改善，这说 明了在假设检验策略中，两个目标要优于单目标，两个目标策略有利于克服“证实偏向” 。 17 wason 的这一作业及人工概念形成研究虽然提示了一定的规律，但离真正意义上的科 学发现尚有很大距离。为了开发出一个科学推理过程的一体化模型，klahr d 和 kunbarg k(1988)设计了一个科学发现的作业。该作业要求被试尝试操作，观察“big trak”坦克 （受计算机控制）如何运动，发现计算机键盘上的“rpt”键的控制功能。只有当被试输 完 16 指令构成的一个系列，坦克才按照指令行动，除“rpt”键外，其它键的功能均告诉 被试。与以往的研究相比，该作业具有以下 4 个特点： 被试须自己设计较复杂的实验，而不是只要从事先已定好的例子中挑选出来。 实验与假设之间的映射关系是不明显的，而概念学习任务中的实验和假设都是用精 确的同样的语句描述出来了。 从实验中得到的反馈是多元化的，不只是对和错两种。 该实验情境被试的经验和情景语义能起一定的作用。 显然，该研究更接近真实的科学发现。研究表明科学发现的过程包括在假设问题空间和实 验问题空间这两个问题空间中进行启发式搜索的过程，此即假设检验的双重搜索模型。18 2.2.4“标准理论” 2.2.4“标准理论” kahneman 和 miller(1986)提出的标准理论(norm theory)认为，事件总是在一定的背 景下与某一标准相比被进行评价，背景不同、标准不同，评价的结果也就不同。标准理论 提出，如果事件的结果与其标准相似，那么这个结果是正常的。而所谓的异常的结果，其 与标准与结果不同，因此它的标准往往是假设的。kahneman 等用可变性(mutability)和标 准性(normality)这一对概念来描述结果与标准之间的关系，认为结果与标准越是不同， 其标准性越低，可变性越高，也越容易在假设思维中被改变。19 总之，国外学者多在对人工概念形成的大量研究的基础上对假设的心理过程进行了分 析，认为假设被看作是认知单位，假设与假设之间进行对比选择直至提出最终的假设。其 后，学者多集中在对假设检验策略研究上，有学者还提出了被试在思考问题时，在假设空 间和实验问题空间中会进行对比启发式搜索，逐步发现问题的解决。此外，还有学者从背 景和标准出发研究假设。相对于国外学者的研究，国内学者对于假设的研究起步较晚，研 究对象缺乏广泛性，主要是针对中小学生，如项红专(2004)20在其主编的中学科学探究 教学的策略与艺术中指出在科学探究活动中，学生进行猜想与假设的过程，实际上就是 “主体的科学认知结构对当前面临的新知识、新问题进行的预测性的重组、整合的过程” ， 通过猜想与假设“使外部知识与内部创造的不平衡达到暂时的平衡” 。 2.3 不同年龄段学生 “假设能力”的发展研究 2.3.1 国外的研究 2.3 不同年龄段学生 “假设能力”的发展研究 2.3.1 国外的研究 levine(1972)运用间隔反馈实验程序(blanktrials method) 研究儿童在四维度 （每 维度 2 个值）问题空间中形成单维度人工概念的能力发展时发现，从 5 岁开始儿童就能同 时运用证真、证伪两种假设检验策略，如果只考察运用证真策略，2 至 3 岁小孩也能进行 假设检验的思维判断。后来，关于人工概念形成的进一步研究发现，如果实验任务是形成 一个多维度概念，儿童要到 11 岁才能有效地进行假设检验的思维。21 inhelder 和 piaget（1955、1958）通过研究也发现，儿童很难完成像钟摆频率等许 多科学现象领域内的假设检验任务，断言儿童直到形式运算阶段才能形成科学现象的假设 检验能力。22 piaget(1958)认为处于形式运算阶段儿童 （11 岁左右） 的主要特征是它们有能力处理 假设而不只是单纯地处理客体，而且提出的假设并不是客体，而是命题，假设的内容则是 类、关系等能够直接予以证实的命题内运算；从假设推导出来的推论也是这样。另一方面， 利用它来从假设达到结论的那种演绎性运算是命题间运算，是对运算进行的运演，也就是 二级运算。可是，由于所处时代的限制，他未能深入揭示假设检验思维的心理过程。23 hoover s.m.（1990）等人对 9 年级天赋较高的学生（high-ability students）的 科学假设形成能力进行了研究，结果表明学生回答的质量与数量之间存在正相关，男女生 之间差异并不显著，假设形成的能力独立于智力24。 dejong 和 van joolingen（1998）对探究能力与理解的有关研究进行了综述，认为 学生往往不熟悉假说的特征（即变量以及变量之间的关系） ，不能够在所收集的数据的基 础上表述或者改进假说，不敢提出可能被推翻的假说25。 2.3.2 国内的研究 2.3.2 国内的研究 张庆林等（1998）对假设检验思维进行了研究，他们通过“炮打飞机”的游戏程度来 研究小学生、中学生和大学生解决问题过程中的形成假设、设计实验、实验检验三个阶段 上的假设检验策略。该研究将被试提出的假设按假设的数量、假设的类型、假设的质量三 个维度来统计等。统计结果发现小学生的假设检验能力比较低，中学生的水平有了明显的 发展，中学阶段是培养儿童科学发现的假设检验能力的关键期，该研究还认为科学发现应 包括三个问题空间：形成假设、设计实验、实施实验三个阶段上所面临的问题空间。26 张庆林（2001）用自创的固定样例程序（呈现给所有被试的肯定或否定的样例是完全 一致的）来进一步深入考察小学儿童假设检验策略的发展。在本次研究中，张庆林把儿童 的使用的假设策略由低级到高级分为四类。策略 i，猜测策略：个体胡乱猜测，不能依据 题目中的信息进行判断。策略 ii，特征策略：个体根据某一个具体样例的个别特征作出 判断。策略，单维肯定策略：个体不仅能看到具体样例的具体特征，而且能上升到维度 高度来考虑问题。策略，单维转换策略：个体不仅能从某个维度的高度来思考问题，而 且在思考某个维度之后，能够转换一个维度再思考，能够考虑到问题的不同维度。研究结 果表明，成功组在猜测策略和特征策略的使用频率上明显低于不成功组，但在单维肯定和 单维转换策略的使用频率上成功组则明显高于不成功组。随着年级的增长，特征策略呈现 迅速上升趋势，但猜测策略下降缓慢，也就是说，儿童使用不成功策略的人数随年级的增 高而逐步减少，成功策略使用率则显著上升。儿童的策略水平既受年级影响，也受试题影 响。27 张军鹏（2003）通过设置适宜探究的问题情境，选取一所省重点中学和一所非重点中 学的 130 名高三理科学生为研究对象，采用调查测试的方法对理科学生的科学探究能力 现状进行了调查研究，结果发现大部分高三理科学生具有一定的猜想和假设的能力，但也 有一部分学生缺乏这种能力28。 张琴美（2003）通过精心设计的杠杆平衡的问题情境，采用访谈的方法，研究在真实 情境下学生的科学假设检验思维。通过研究发现（1）初二相比小学六年级的学生的科学 假设能力有较大的发展，初二学生已经初步具备就较为复杂的科学现象进行假设检验的能 力； （2）能否注意到正反例的有效特征、学生已有经验（已有的数学模式、能否加以数学 操作、倾向何种操作等） 、信息加工容量等因素直接影响被试提出假设的数量、类型和质 量； （3）男女生之间的差异不显著； （4）学生物理、数学和语文等学科的成绩与他们用科 学假设检验手段解决杠杆平衡问题的深度有关。29 姚蕾等（2004）认为科学探究能力是学习者或研究主体在科学探究过程中逐步形成和 发展起来的，是对探究活动进程及方式起稳定调节作用的个性心理特征。他们自编了“化 学探究学习能力调查问卷” ，其中提出猜想与假设的能力主要表现在（1）能对问题的答案 提出可验证的假设； （2）能对提出的假设进行质疑； （3）能寻找有关背景知识，恰当地确 定课题研究的内容、起点和方向。通过在江苏省内采取随机整群抽样法对部分高一学生进 行问卷调查，结果发现大部分高一学生还是不太善于围绕所要解决的问题，根据新获得的 事实材料对探究问题做出猜测和假设。30 罗国忠 （2007） 对 9 年级一个班 52 名学生运用引导式评价来评价他们的科学探究能力， 提供学生每一探究步骤的范本答案，引导学生进行探究，学生同时把过程和结果写在工作 单上，然后教师根据工作单评价学生各个探究要素的能力。结果表明，这个班的学生在识 别变量和形成结论方面表现较好，但在表述问题、作出假设、设计方案等方面表现较差。 同时他还认为学生如果缺乏必要的共同知识或经验来假设，甚至胡乱猜测，引导式评价可 能不太公平。31 综上所述，不同年龄段学生的“假设能力”发展各不相同。大多数学者认为中学阶段 是培养学生“假设能力”的关键时期。此外，国内学者对学生的“假设能力”调查的结果 发现国内学生的“假设能力”普遍较低，认为学生不善于为围绕问题提出相应的假设。 2.4 对“假设能力”培养的研究 2.4 对“假设能力”培养的研究 一些中学教师结合教学实际对学生“假设能力”的培养做了初步探索。 刘乃忠（1998）认为培养学生的猜想能力，需要（1）抓好“双基”是培养学生猜想 能力的基础； （2）正确引导是培养学生猜想能力的“催化剂” ； （3）科学模式是培养学生 猜想能力的重要方法，可以引导学生运用类比、观察、分析等方法进行猜想； （4）猜想教 学是提高学生创造能力的有效途径。32 罗词安（2003）随机抽取上饶市初一两班，通过研究元认知训练对生物探究学习效果 的影响而发现元认知训练对学生“作出假设”这一方面有极其显著影响33。 李怀强（2004）认为在实践中培养“假设能力”需要强调（1）关注生物学现象与通 过已有知识建立的“构想”之间的差异，并建立可能的联系； （2）利用“可能的联系”建 立假设性解释； （3）研究假设，找出证明假设性解释是否合理的方法、途径34。 游良霞（2004）提出进行假设的三则方法分别为（1）类比假设，即对两个或两类相 近事物进行比较的基础上得出的假设； （2）点面假设，即是由个别事物的特征想到一 般事物可能具有的特征； （3）枚举假设，即尽可能多地列举可能性等35。 曾兵芳（2006）认为学生可以从反应本质出发、根据与问题相关的已有知识和经验的 归纳、根据与问题相关的物质组成成分的分析及根据与问题相关的外界环境的推理等方法 来进行猜想与假设36。 吴成军（2007）认为在教学中可以通过（1）模拟经典的生物实验中科学家们的思维 过程；（2）给予学生更多思考的时间和空间；（3）引导学生进行合理的推理而不是主观 的臆断；（4）帮助学生形成客观的科学史观；（5）进行及时的训练和巩固等来培养学生 的“假设能力”37。 总之，由这些初步探索我们看出大多数教师认为培养学生“假设能力”应注意以下几 点：第一，重视学生的知识基础，拓宽学生的知识面；第二，重视学生学习策略的培养， 特别是作出假设时可以采取的策略培养；第三，教师的教学方法需要多样性，符合学生的 年龄特点，重在引导；第四，尊重学生，给学生充分的自主权等。 2.5 “假设能力”培养的干预理论 2.5 “假设能力”培养的干预理论 目前国内外并没有专门针对“假设能力”培养的干预理论，大多是经验上的认识。本 研究就已有的研究基础上，选取以下理论作为实验研究的培养方案的理论依据： 2.5.1 探究教学法 2.5.1 探究教学法 探究教学的出发点在于学生，目的是希望学生能像科学家搞研究那样独立地通过探究 活动来获得知识，而不是由教师安排好一切，让学生顺着预定的途径“走”下去。即探究 是学生的探究，教只是为学服务，而不是要学服从教。因此，现有对探究教学的研究主要 集中在探究学习上，把探究学习作为教的出发点。38 而探究学习是指在有了发现以后的那些阶段，学习者开始系统掌握检验那些概念或观 念的科学及逻辑法则，探究学习只涉及分析思维等理智活动，在整个探究过程中起初是困 惑不解，这时要用发现过程，等到了比较高级的检验阶段时，就用探究过程39。 anderson(1995)在他主编的教学和教育百科全书中，认为探究教学的本质是不直 接把构成教学目标的有关概念和认知策略直接告诉学生，而是由教师创造一种智力和社会 交往环境，让学生通过探索发现有利于开展这种探索的学科内容要素的认知策略40。 2.5.2 元认知训练方法 2.5.2 元认知训练方法 国内外大量的研究结果表明，元认知在语言学习、阅读理解、写作、记忆、问题解决， 以及各种自我学习中都起着重要作用，研究还证明元认知水平的提高是思维品质提高的原 因。h.l.swanson(1991)的研究发现，元认知不同于一般能力倾向，如果一个人具有良好 的元认知知识，那么即使他的一般能力不高，也能在问题解决过程 取得好成绩，也就是 说， 元认知能弥补一般能力倾向的不足， 它能影响问题的解决41。 元认知训练的方法很多， 如： 记笔记训练法：通过记笔记可以发现新旧知识、技能的内在联系和新知识之间的内 在联系，有助于有效控制自己的认知过程和材料加工过程42。 自我质疑法：指导学生多自问、多反思。 出声思维：教师通过语言把自己对某个问题的思维过程展现给学生，如在解决某个 新问题时，想到哪些策略，什么是首选策略，哪些是补救策略，自己是怎样调整、转换这 些策略。教师还可以要求学生描述自己的思维进程，并引导其他同学对其思维过程进行评 价。此外，教师还可以要求学生解释自己所作出的假设的理由或训练学生在解决问题时以 自问自答的形式，提出一些关于问题解决过程中的问题，并自己加以回答，同时作好记录。 相互提问法：由于经验背景的差异，每个人对问题的理解常常各异，这种差异就成 为一种宝贵的学习资源。学生们在互相提问中，明白了别人对问题也可以有不同解释，有 利于他们摆脱自我中心的思维倾向；在互相讨论中，学生各自的想法、思路被明晰化、外 显化，这样可以更好地对自己的理解和思维过程进行审视和监控；在互相质疑中，其观点 的对立及相互指出对方的逻辑矛盾，可以更好地引发学生的认知冲突和自我反思，深化各 自的认识；此外，采用相互提问法还有助于激起彼此的灵感，促进彼此建构出新的假设和 更深层的理解。 3 问题提出 3 问题提出 从上述文献中，我们可以发现研究的成果主要有以下几个方面：第一，对于假设的定 义，大多数学者认为假设是对所要研究或探讨的问题做出的尝试性的回答，且回答需要进 一步检验；第二，对于提出假设的过程，大多数学者认为提出假设的过程是一个复杂的认 知过程，需要不断建构认知结构，通过运用各种策略，逐步解决问题；第三，对于提出假 设的影响因素， 有的学者认为是问题的背景和相应标准的差异， 有的学者认为是知识结构、 经验等的缺失，有的学者认为是策略的应用方面等原因；第四，对于假设能力培养的最适 宜阶段，多数学者认为中学阶段是“假设能力”培养的最佳阶段；第五，对于“假设能力” 培养的策略研究，学者们提出了各种策略，有类比假设、点面假设和枚举假设等，这 些策略对提高学生的“假设能力”有影响；第六，对于“假设能力”培养的干预理论，因 为目前尚未有专门针对假设能力培养的理论，而本文中的“假设能力”是探究能力中的核 心要素，所以主要采用的是探究的相关理论作为培养的理论依据。 而目前对于学生在探究性学习过程中的“假设能力”虽然已有一定的研究，但主要是 针对学生“假设能力”的现状的调查，且主要是对于物理和化学这两门科目，其他科目包 括生物很少涉及。此外，对学生的“假设能力”并未进行专门而系统的实验培养。 “假设能力”是科学探究能力的核心要素。作出假设在探究活动中为制定探究计划、 设计实验方案奠定了必要的基础，为收集信息、分析和解释信息提供了一个大致的框架， 还能明确探究的内容和方向，指导探究沿着预定目标展开，避免探究的盲目性。加强对初 中生“假设能力”的研究，这对培养学生的思维能力有着重要的研究意义。因此，为了能 更好地培养学生的“假设能力” ，丰富现有的研究成果，本研究将对初一学生进行生物教 学中“假设能力”培养的实验研究。 4 教学实验研究 4.1 教学总体设计 4 教学实验研究 4.1 教学总体设计 本研究认为，学生“假设能力”的培养应以具体的教学活动为载体，需要一套基本、 必要的培养程序及方法。控制班以传统模式上课，而传统模式对“假设能力”培养不重视 且授课以教师为主导；实验班则重视学生“假设能力”培养，强调学生的自主性，培养学 生在问题情境下作出科学性有依据的假设。具体的教学实验步骤模式如图 2。 模式分为两大部分，第一大部分是教师和学生间的互动关系；第二大部分是教学实验 的实施阶段模式。 图 2 教学实验步骤模式 主要实施阶段分为三个阶段 主要实施阶段分为三个阶段 （1）第一个阶段：示范观摩阶段（教师的主导作用明显） （1）第一个阶段：示范观摩阶段（教师的主导作用明显） 该阶段是从蛆是从哪里来这一探究实验开始，教师在课堂上先教授学生探究过程 的几个步骤并和学生共同探讨这几个步骤的意义。这一指导过程中，在讲解“作出假设” 这一步时，教师和学生共同讨论什么是假设，并使学生明确假设的定义；然后教师讲疟疾 产生的病因的科学发现故事，引导学生初步认识科学家作出假设的思考过程，以及对为什 么要进行假设去思考，使学生对作出假设的意义有一定的认识。接着教师就蛆是从哪里 来这一探究实验让学生先思考“蛆是从哪里来”这一探究问题，并让学生尝试作出假设。 因为学生刚第一次接触探究实验，对探究还不是很理解。教师就采取先示范如何作出假设 的思维过程：先考虑这个问题中有哪些已知条件，接着分析这些条件，然后适当采取一些 策略，通过综合所得到的信息作出有依据的假设。教师的示范目的是使学生在课堂上对如 何科学地作出假设的过程有一定的认识，并对比自己的思考过程，让学生意识到作出假设 需要通过思考有依据的作出而不是仅仅依靠直觉盲目作出假设。 课后教师布置预习作业：预习探究实验探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快 ，并依 据课堂上教师的“出声思维”学生自己尝试作出假设及说明理由。教师还鼓励学生在课间 可以与同学之间采取互相提问法，讨论各自的想法。此外，教师和学生还共同学习制作了 认知提示卡，提示卡上可以写这些内容：是否知道与此有关的问题？根据以往知识我能做 出假设吗？我的假设科学吗？有多大程度的可检验性？还有没有其它的假设？需要与人 探讨吗？假设错误怎么办？能将假设的推理写出来吗？等，让学生在作不出假设的情况 下，可以通过提示卡上的问题对自己的思维有一定的指引作用。 上到探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快这一探究实验时，教师先在课堂上引导 学生就他们在预习中如何在分析探究问题情境后作出假设的思考过程来进行汇报（包括如 何分析问题情境、提出假设时采取了哪些策略等）并作适当的指导。接着让学生分组进行 探究实验，在实验中体会作出假设的意义。 （2）第二个阶段：尝试应用阶段（教师逐步减少指导） （2）第二个阶段：尝试应用阶段（教师逐步减少指导） 该阶段主要以影响鼠妇分布的环境因素 、 探究影响菊花开放的生态因素 草履虫 对刺激的反应 、 苹果的腐坏这四个探究实验为主，教师创设问题情境，学生尝试作出 假设，逐步学会在作出假设之前分析探究问题的情境，综合所得到的信息，提出合理的假 设。 同时，教师结合生物史，讲历史上的科学发现故事，引导学生进一步分析科学家作出 假设的理由及其改进假设的依据。通过对科学家的了解，让学生加深对假设意义的领悟。