假说在科学探究中的核心地位.doc

假说在科学探究中的核心地位 物体在水中是沉还是浮案例分析主题内涵科学探究是一个包含了提出问题、做出假说、制定计划、观察、实验、搜集证据、进行解释、表达与交流的过程。科学课程标准指出：科学探究的重点不在探究的操作方法和操作技能上，而在于通过探究培养学生的科学思维能力。因此，在科学课中，如果我们教学的目标是要让学生能获得科学知识及学会如何学习，就应当尝试以各种教学策略来发展学生的科学思维能力。恩格斯说过：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”可见，假说是科学思维的核心要素。启发学生多进行有科学根据的假说，是智力和语言发展的一个相当重要的心理动因，对发展学生的科学思维能力起着至关重要的作用。假说既是科学发展的一个重要环节和思维形式，又是科学研究活动中的基本程序之一。科学课程标准在假说方面也对学生提出了具体要求：能通过对身边自然事物的观察，发现和提出问题；能运用已有知识做出自己对问题的假想答案；能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划假说作为学生科学探究活动中的一个重要组成部分，在科学教学中，对培养学生的科学思维能力、掌握科学的探究方式技能等方面具有特有的教育功能。但考察目前许多科学教学，可以发现，许多教师对于科学探究还存在着误区，认为科学探究就是动手实验。在科学探究活动的组织上，虽然教师普遍采用“提出问题提出假说设计研究方案实验探究验证得出结论”的模式，但在实际教学中，“提出假说”往往被忽略掉，即使有也只是走过场而已。科学探究强调动手做，但更强调思维探究。学生学习的过程只要是围绕科学性的、并能激发学生思维的问题展开，并为特定的教学目标所做的任何调整，都是可以接受的。都可理解为探究性学习。因此在科学探究活动中，教师要组织好对学生提出的问题进行充分讨论，启发他们思考，最后在思考中做出合理的假说，作为实验的理论依据。以便于让学生在学习过程中，有机会像科学家建立理论一样，去经历假说、预测、解释及评估的科学探究过程，以发展学生建构知识的能力。案例描述与分析课例：教科版三年级下册物体在水中的沉与浮背景：本课是小学科学三下沉和浮单元的第一课。通过对不同物体在水中沉浮状态的观察，感知物体在水中的沉浮和物体体积大小、重量之间的关系；学生主要活动过程由观察不同物体在水中的沉浮、对影响物体沉浮因素提出假说、验证三个活动组成。本课为教师借班上课。教学实录：一、创设情境，激发学生兴趣师：同学们，老师这儿有一个量筒，量筒里放了一样东西，你能不能想个办法，在不使量筒倒下的情况下，把量筒里的东西取出来吗？生：可以用筷子夹！生：教室里没有筷子啊。生：把量筒打碎就可以了！（许多学生反驳：那量筒就没用了，不行不行。）生：教室里有水，可以把水倒进量筒里，看看它能不能浮起来！师：看来也只有这个办法了，我们来试试。（请一位学生上台将水倒入量筒）生：浮起来了！是乒乓球！师：那其它东西放在水里会不会也像乒乓球那样呢？生：不会，有的东西会浮起来，有的会沉下去。师：这儿还有一个墨水瓶盖，你认为它在水里会是浮还是沉呢？（学生意见出现分歧）教师演示，分别放在水面和水中，出现不同状态。师：刚才老师用了几种方法？生：用了两种方法，一种是把瓶盖直接放在水面，是浮在水面上的。另一种把瓶盖放在水中，它又沉下去了。师：你们觉得哪种方法比较合理呢？（生沉默片刻，小声议论）生：第一种方法。生：应该是第二种，因为有的瓶盖中间有一部分是空心的，应该把它全部浸在水里，才能看它是沉还是浮。（许多学生都点着头，同意这种说法）师：指导学生把物体放入水中的正确方法。二、学生合作进行科学探究活动（提出假说设计研究方案实验探究验证得出结论）、请学生观察并推测泡沫塑料、塑料方块、木块、塑料球、橡皮筋、回形针、牙签、蜡烛等物体在水中是沉还是浮，将推测结果填写在实验记录表中。、检验自己的推测，把推测错和推测对的各放一堆。、讨论：物体在水中的沉浮和什么因素有关？生：我觉得物体在水中的沉浮和大小有关：大的物体上浮，小的物体下沉。（教师板书）因为刚才的实验中泡沫塑料、木块都很大，它们在水里是上浮的；而螺帽、回形针很小，它们却沉在水里了。生：我认为物体在水中的沉浮应该和它的轻重有关：重的物体下沉，轻的物体上浮。（教师板书）生活中有很多重的东西，像铁、石头都很重，它们在水里都会下沉；木块或树叶很轻，就能浮在水面上。实验中的螺帽很重，就沉在水底了，泡沫塑料和橡皮筋很轻，在水里是上浮的。师：两位同学讲得很有道理，看来物体的沉浮和轻重、大小真的有关系。其他同学有意见吗？生：我们小组认为物体沉浮和大小是没有关系的，因为在实验中塑料方块比螺帽大，可是塑料方块下沉了，螺帽也是下沉的；回形针也比木块小，可是回形针沉在水底，木块却浮在水面上。（请学生上台演示证明）生：我们用手掂过每个物体的重量，发现木块比回形针重，可是木块是浮在水面，回形针是沉在水底的。所以我们小组觉得物体的沉浮和轻重是没有关系的。（学生上台演示证明）师：这样看来，物体的沉浮和它的大小、轻重都没有关系了。那到底跟什么因素有关呢？（学生沉默）师：老师这儿有三个乒乓球，把它们放在水里，会是什么情况呢？生：（齐声）浮在水面上！师：老师却能让它们别浮在水面、沉在水底，还能让另一个待在水中间。（教师将、号乒乓球分别放入水中，出现以上三种情况。学生都瞪大了眼睛，想不通是怎么回事。）生：我知道了！老师肯定在号和号球里放了东西，改变重量，所以能下沉或者停在水中间！（其它学生也恍然大悟，连连点头。）师：真是这样吗？我们来看看乒乓球里到底装的是什么。（教师把两个乒乓球里的东西取出，2号球里装了20个小螺帽，3号球里装了11个小螺帽，号球未装任何东西。）生接着说：所以号球最重就下沉、号球最轻就浮在水面，号球的重量处在号和号之间，就停在水中了。师：这样的话，物体的沉浮不还是跟轻重有关吗？（学生沉默）请仔细观察一下第一组材料和这三个乒乓球组成的一组材料有什么不一样的地方。生：第一组材料的大小、轻重都不一样，而第二组材料的三个乒乓球虽然轻重不一样，但是大小是相同的。（教师板书）师：如果要使物体的沉浮与轻重有关，还需要什么条件呢？生：我觉得应该对前面同学提出的意见进行补充，只有当物体的大小一样时，才能看出物体的沉浮和轻重有关：重的物体容易下沉，轻的物体容易上浮。请学生验证修改后的假说。（材料：分别由铁、塑料、木块材料的三个同样大小，重量不同的圆柱。）师生共同得出结论，证实假说。师：那要使物体的沉浮和大小有关，需要什么样的条件呢？生：物体的轻重应该相同。请学生使用第三组材料（三个轻重相同，但大小不一样的圆柱体）验证自己的假说。师生共同得出结论：当物体的轻重相同时，物体在水中的沉浮和它的大小有关：大的物体容易上浮，小的物体容易下沉。【总评】达芬奇说过：“经验绝不会欺骗人，只是人们的解释往往欺骗自己。”在科学探究中，学生所做假说须同自然观察或实验所得的证据一致，并遵循证据规则，还须接受公开的批评质疑，同时，假说也是将所观察到的与已有知识联系起来学习新知识的方法。对于学生，这意味着对现有理解的更新。但假说要成为理论，需要经过检验、对假说的修正或证伪、再检验，反复如此，才能完成，而不是一步到位的。同时，在未达成共识之前，围绕同一问题提出的多种假，只要是合理的，都允许存在，并且需经检验。而这一系列过程，都是围绕着学生的思维冲突展开的，探究的重点即在于思维的探究。因此，在教学过程中，教师对的每一个活动都进行了精心的设计，从最初的情境设计激发起学生的兴趣，直接将生活经验与知识相联系；通过初步观察，学生提出最初关于影响物体沉浮因素的假说，继而被证伪，学生陷入茫然时，教师及时利用乒乓球的实验设计第二个情境，再次引起学生思维的碰撞，进行思考，对假说进行完善，并对之进行检验，最终达成共识。在假说的逐步完善过程中，学生对影响物体沉浮因素的认识程度也由浅入深。整个过程结构严密，突出了学生的思维探究过程。实施假说教学策略应注意的问题1、充分认识假说在科学探究中的核心地位。教师在设计每一个科学探究活动时，虽然不必强求活动在每一个方面都具有高度的探究性，但毕竟要具有一定探究性的活动内容，而且尤其不能缺少能起着核心要素作用的探究性活动内容。而假说作为科学研究中的核心要素，是形成和发展科学理论的必经途径。同样，在科学探究活动中，假说也是发挥学生思维能动性的有效方法。但我们发现，在一般的科学课上，学生可能没少忙碌于证据的收集、进行解释和求证的活动，而如何根据有限的线索确定证据收集的方向、如何在不止一个可能合理的解释面前做出决策？这些对于探究至关重要的内容则多由教科书或教师所包办，留给学生探究的空间很小。例如，植物生长需要内因和外因两方面条件：内因指植物本身品种的质量；外因指植物与外界交换物质和能量，包括养分、水分、大气、温度、光照和空间等。以往的自然、常识教材中，对此都是以理论的方式呈现出来。但对于孩子来说，怎样发现这些因素对植物生长的影响，并对此进行证明才是最有趣的经历。许多科学家在他们的论著中，对读者描述的大多是可以不费气力攀上同样高峰的路径。而事实上，多数科学家的最重要发现往往是受到无数次失败的启示而做出的。而在许多科学教学以及以往的教材中，我们给学生展示的往往是一条已经铺设好的、不费气力就能获得成功的道路。提出假说的环节往往只是走过场，而对假说求证的过程则更被误导成了纯粹的证实，而更能反映科学研究活动真实的证伪则不见踪影。这样的教学，不仅不利于培养学生的探究能力，更严重的是会误导对科学本质的理解，在学生头脑中形成不正确的科学形象。因此，教师要充分认识到假说的提出在科学家的探究和学生的探究中的核心地位，明确要实施真正的探究式学习，就不能省掉假说这一环以及为催生假说而精心设计的活动。、创设情境，引导学生多角度进行假说。 科学假说是对观察现象的一个假定性的解释，或者是对所提出的科学问题的一个推测性的回答。而且，假说之后必定有验证的活动，通过验证才能成为科学理论。由此可以看出，假说必定包含以下几个特点：（）具有一定的观察根据。（）有相关的实验或其他实证研究的工作紧随其后。（）假说是有一定的理论准备的，是符合逻辑的，而不是随意的猜测。因此，假说应该在学生充分的观察活动之后进行。但怎样让学生产生学习的兴趣，在活动中充分思考，使观察活动更有效地为假说及检验活动服务？这需要教师在活动前进行精心设计。科学课中，教师要根据小学生的心理和生理特点，采用情境化的教学方式，让学生进入一个他们所熟悉的经验中进行科学探究学习。教学情境的创设能促进学生探究学习，启迪学生的思维。但是，情境的创设和运用应该是优化、恰当而合理的，不可滥用，应突出情境的功能性和实效性，尤其是要动脑筋想办法创造和设置能引发探究、启发思考、发展思维的情境。在科学教学中，教师应从生活实际出发，运用问题情境、活动情境、故事情境、实验情境等让学生在情境中产生学习的兴趣，巧妙地设疑、激疑和质疑，有的放矢地促进学生问题意识的发展，最终让学生主动提出问题，有机地展开教学过程。情境不仅要用于开头，还可在探究活动过程中出现。如在本案例中，教师在活动之间创设了一个情境，让学生想办法取出量筒中的物体，这一情境激发了学生的好奇心，并联系已有经验，成功使物体浮出水面；在学生否定最初的假说，陷入茫然时，教师利用乒乓球在水中的沉浮状态，再次创设情境，使学生的思维发生碰撞，进一步完善假说，最终形成合理的阐述。在活动中，教师应组织好对学生提出的问题进行充分讨论，启发他们尽可能广泛地思考，最后在思考中做出合理的假说，作寻求多种解决问题的可能，为实验的理论依据。只要是合理的、有充分根据的，假说也可以是多个的。以便于让学生在学习过程中，有机会像科学家建立理论一样，去经历假说、预测、解释及评估的科学探究过程，以发展学生建构知识的能力。需要注意的是，教师在鼓励学生大胆提出假说的同时，要强调假说的经验根据或理论根据。而事实上，如果仔细观察，会发现儿童所提出的假说，无论对错，都不是随意的，它们往往有一定的逻辑性和理性，并紧密地建立在证据和经历的基础上。他们的经历可能不够丰富，体验不够深入，他们所提出的假说可能不够全面，但形成这些假说的过程本身是科学的。因此，在学生提出假说时，教师要向学生多问几个为什么。另外，对学生提出的不合理的假说，或者提出的假说超出学生检验能力范围，应该进行详细的分析，要建设性地提出修正建议，既不能妄加赞扬，也不能轻视或嘲笑。、假说是可检验的。在科学研究中，假说是形成和发展科学理论的必经途径。但是，只有当假说所做出的预见得到证实，并且在实践检验的过程中，有愈来愈多的事实和假说相一致，且未出现与之矛盾的事实，假说才能转化成为理论。同样，在科学探究活动中，假说既是学生对研究的问题所做出的预见性活动，又是检验其正确与否的前提基础。科学课程标准中对“科学探究”提出了相关的分目标：“能运用已有的知识做出自己对问题的假想答案；能根据假想答案，制定简单的科学探究活动计划。”这就要求学生提出的假说必须是与整个探究活动有严密的逻辑联系并且需要接受实验检验的。学生所提出的假说在探究活动中一般会发展为三种趋势：实验与假说预期的结果一致，确认它的正确性；假说与实验不太符合通过修正，再检验达到一致； 实践结果与假说预期不一致，被证伪。在科学研究中，检验假说的方法主要有逻辑分析（判断假说的可检验性）和实践检验（包括直接检验和间接检验）。在学生的科学探究活动中则多以实践检验为主。对于一些简单、易检验的假说，学生可以用观察和实验直接观测假说的实质内容，以证实或证伪假说。一般小学科学教学中的假说检验即属于直接检验。案例中，学生根据观察及生活经验对影响物体沉浮的因素提出了最初的假说，认为主要有“物体的大小”、“物体的轻重”两个因素，由于观察不全面，随即被其他学生以事实予以否定，但未提出新