科学猜想的教学反思及实践

1 科学猜想科学猜想 的教学反思及实践的教学反思及实践 伟大的物理学家牛顿说过 没有大胆的猜想 就做不出伟大的发现 作为科学探究要素之一的 猜想与假设 在科学探究中的突出作用表现在两个 方面 一是 对解决问题的方案作了一定的预见性思考 为收集信息 分析和 解释信息提供了一个大致的框架 二是科学结论的先导 如果实验结果能够支 持猜想与假 则猜想和假设就可能发展成为科学的结论 因此 猜想与假设能 帮助探究者明确探究的内容和方向 指导探究沿预定目标展开 从而有效避免 了探究的盲目性 依据这一准绳 这一环节的教学早已被广大的物理教师落实到日常的教学 实践中 但是 笔者根据几年来的教学观察和实践 察觉到了在落实这一要素 的教学活动中存在一些误区或不足 主要有以下几方面 引导猜想的情境不适 当或缺少情境 对学生的猜想缺少科学的评判 滥用猜想使其流于形式等 一 创设有效情境 促成科学猜想一 创设有效情境 促成科学猜想 教育心理学的研究表明 初中学生的思维尤其抽象逻辑思维属于经验型水 平 经常需要具体的 直观的 感性经验的支持 猜想也是学生思维的结果 要引导学生进行科学合理的猜想与假设 此前的情境就显得尤为重要 情境是引发学生主动学习的发动机 在科学探究的猜想与假设这一环节中 其基本功能和作用表现在 使问题与学生原有认知结构中的经验发生联系或产 生冲突 从而激活现有的经验去 同化 学习活动中的新知识 导致认知结构 的改组或重建 显然 创设的情境只有引起学生思维上的冲突和精神上的共 鸣 才能成为激发学生猜想的助推剂 但是 笔者通过课堂观察发现 有些用 来引导学生猜想的情境由于距离学生的生活太远 学生缺少类似的经历或感受 兴奋点难以被激发 最终导致 引导 成为 灌输 其所起的作用达不到教 学者的预期 或者是猜想前缺少相应的情境 导致学生的猜想成为无源之水 例 1 某位教师对 比热容 的引入创设了以下两个情境 情境一 师 大家知道吐鲁番吗 生 知道 葡萄多 还有哈密瓜 师 对 在当地还有一句俗语 早穿皮袄午穿纱 围着火炉吃西瓜 生 说明当地的温差大呗 有些得意 师 很好 那么 为什么吐鲁番的昼夜温差大呢 2 虽然尝试解释 却越说越糊涂 情境二 师 早春 农民们为了防止秧苗不被冻坏 通常采用什么方法 用生 塑料薄膜罩起来 几乎异口同声 师 有些发愣 这样当然可以 但是 农民们长采用 日排夜灌 的方 法 这又是为什么 师 请大家讨论并猜想其中蕴涵的物理学道理 课堂观察表明 以上两个情境不但没有帮助学生形成有效的猜想 反而把 学生引入了茫然的境地 究其原因 是作为引导猜想的情境距离学生的生活太 远 在情境一中 学生对 吐鲁番 的了解基本仅限于地理课本中的知识和生 活的 葡萄 和 哈密瓜 而对当地的自然环境和气温变化没有切身的体验 情境二中 城市里的学生有的甚至分不清稻谷和麦粒 分不清韭菜和麦苗 如 何能够知道 日排夜灌 这种做法的作用 以此两情境来引导学生猜想 物质 吸热升温 放热降温 的特性 显然是不合适的 其结果可想而知 对城市学 生来说 如果以学生在人工水体附近玩耍的经历和感受为情境 引导学生回忆 白天和夜晚时水和大理石 或水泥 地面温度的区别 然后再让学生去猜想 效果是否会好些 例 2 某位教师在 探究杠杆平衡条件 的教学时 教学了杠杆的 五要素 和杠杆平衡的概念后提出问题 杠杆平衡的条件是什么 然后直接让学生猜想 学生一时茫然不知所措 任凭教师怎样努力地引导 学生始终不能形成较为科 学的猜想 最后还是教师自己越俎代庖 究其原因 是在学生猜想前缺少必要 的 能够引发学生思维碰撞的情境作为引导 学生无法在已有的知识间建立联 系并形成冲突 缺少前进的阶梯 教学中我是这样处理的 先在杠杆两边挂上 数目不等的钩码建立平衡 在水平位置平衡 学生观察和思维后形成初步的认 知 当杠杆平衡时 较大的力其力臂则较小 在此基础上再分别改变动力 阻 力 动力臂和阻力臂 则原有的平衡被打破 学生通过对实验现象的观察 充 分认识到杠杆的平衡跟以上四个因素都有关系 学生接下来的猜想则有了方向 有效性也大大提高 因此 创设有效的情境对于帮助学生形成科学合理的猜想是良好的催化剂 如何创设有效情境 大体有以下两条途径 引导学生在已有的知识之间建立联 3 系 引起学生思维上的碰撞从而形成猜想 引导学生通过观察自然 生活 生 产现象和事实 通过具体的 直观的 感性的观察或体验 并以此为依据概括 或抽象成猜想 二 做好示范引领 使猜想走向理性二 做好示范引领 使猜想走向理性 猜想是科学探究的重要环节之一 课程标准告诉我们 并非所有的科学探 究都要经历七个环节 显然 并非所有的探究活动都需要猜想 因此 作为物 理教师要做好示范和引领的工作 力争避免 为赋新诗强说愁 错误做法 即 力争避免无意义的猜想和形式主义的猜想 有的探究课题一方面因为学生认知上的原因 另一方面因为探究过程的复 杂性 结论的复杂性或结论的不确定性 学生难以形成较为科学的猜想 比如 探究凸透镜成像的规律 学生经历用凸透镜观察远处的物体和近处的物体所 形成的像这一活动后 感受到像的正到和大小与物距有关已经足够 再让学生 猜想具体的关系显然是不现实的 也是不科学的 因为以学生的知识储备不可 能形成进一步的科学猜想 再比如 在进行 比较燃料燃烧放出的热量 这一 活动时 让学生猜想哪种燃料燃烧放出的热量多也是没有意义的 原因有三 这一活动的主题是为了让学生通过实验观察 感受并认识到质量相同的燃料完 全燃烧时放出的热量是不同的这一物理事实 该活动的功能是为建立 热值 的概念服务 以学生的认知不可能给出科学的猜想 因此 教学中要力争杜绝 无意义的猜想和形式主义的猜想 非科学的滥用猜想的行为不仅是非理性的 而且会加重学生的心理负担和学习负担 把学生推向 削足适履 的境地 三 着力评价促进 综合提升能力三 着力评价促进 综合提升能力 猜想是对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设 众所周知 猜想不一定是正确的 甚至可能与科学结论完全相反 在评价学生经过思维后 的猜想时 我们应该从是否有利于培养并提升学生的能力 是否有利于完善学 生的认知和是否有利于后继的有效探究为指导 从学生的认知角度去思考问题 一方面不能用自己的认知简单武断的以 是 或 否 来评价 另一方面 教 师既要给学生搭建展示思维过程的舞台 又要做好引导工作 借助因前概念而造成的借助因前概念而造成的 错误错误 猜想帮助学生完善认知 猜想帮助学生完善认知 由于学生认知上 的原因和个体差异 猜想的结果可能会远远超出我们的预期 这是因为学生对 将要探究的物理事物或现象已经有了一定的生活积累或经验 但是 这些积累 和经验却又是粗浅的 片段的或片面的 有的甚至是错误的 从而导致学生形 4 成了与科学结论相左的 错误 猜想 那些正确的 与科学结论相符的猜想毫 无疑问是后继的探究主题 而那些与科学结论相左的猜想 我们也不能轻率地 否定 因为这既是学生思维冲突的结果 对此而形成的后继探究对纠正学生认 知上的偏差 帮助学生形成完善 系统的知识结构也是大有裨益的 比如 在 探究重力的大小与哪些因素有关 时 有学生提出了 重力的 大小与物体的体积有关 的猜想 这是学生在生活形成了 体积大的物体也比 较重 的前概念积累 在 探究影响摩擦力大小的因素 时 有学生提出了 摩擦力的大小与物体运动的速度有关 的猜想 原因何在 生活积累告诉他 们 擦黑板时速度越快越容易擦得干净 诸如此类的前概念是导致学生形成误 猜想的根本原因 对此 笔者认为在教学过程中不仅应当保留这类猜想 而且 还应当给予学生充分的时间和空间去探究 让学生在探究中实现自我否定的升 华 在自我否定的基础上完善认知结构 借助借助 错误错误 猜想培养提升物理思维能力 猜想培养提升物理思维能力 猜想不一定是正确的 这一点 毋容置疑 对学生的错误猜想甚至异想天开的猜想给予鼓励的同时 对那些缺 乏物理思维的猜想却不应该予以迁就 当然也不能完全否定 精神上的鼓励是 必要的 而是要引导他们从物理事物的本质这一角度去思维 如 浮力的大 小与哪些因素有关 有的学生经过思考后给出 浮力的大小与物体的质量 体积 密度 有关 这样的猜想 对此猜想 在给予学生精神肯定的同时 要 给予学科思维方面的否定 因为这样的猜想缺少物理思维的支撑 因为学生没 有充分认识到 浮力 注 按照教学中的习惯和主题 此处只讨论液体的浮力 是液体对浸在其中的物体产生的竖直向上的托力 这一物理本质 浮力是由于 液体产生的 其大小必然跟液体的 有关 跟物体本身是没有关系的 因此 上述的猜想显然缺少物理思维的支撑 惯性思维和为了猜想而猜想是形成上述 猜想的主要原因 因此 在教学中不能迁就 而应该引导学生从物理事物的本 质这个角度去认知 以此培养并提升学生物理思维的能力和水平 我认为这才 是正确的处理方式 再比如 感应电流的方向与哪些因素有关 学生在猜想时往往会给出 感应电流的方向与磁场的强弱 和导体切割磁感应线的快慢有关 这样的猜 想 这显然也是缺少科学的物理思维造成的 在教学中应该引导学生认识 方向 是与 方向 有关的 即 感应电流的方向 应该与 磁场 方向 和 导体切割磁感应线时的运动方向 有关 而 大小 是与 5 大小 或 强弱 有关的 即 感应电流 的大小与 磁场的强弱 和 导体切割磁感应线的快慢 有关 类似的还有 探究杠杆的平衡条件 时 有学生给出 动力 动力臂 阻力 阻力臂 的猜想 从物理学的量纲角度 这显然是错误的 对于初中学生只要从 两个物理量不同 单位也不同 因而 不能相加减 这个角度加以引导并分析 则可以轻松的否定这一猜想 因而使 得后继探究的方向更加明确 主题更加突出 所以 只有熏陶并引导学生从物理事物的本质出发 从物理事物内在的逻 辑联系出发 帮助学生学会科学的物理思维 学生的猜想才会少走弯路 学生 的猜想才会走向科学 思维能力和水平才会得到提升 科学探究之路才会走得 稳 走得远 预留时空 综合提升能力 预留时空 综合提升能力 猜想不是胡猜乱想 猜想是用现有的经验和知 识对问题中的事实寻求可能解释的过程 尽管所提出的猜想不一定是最终的科 学结论 但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据 一是已有的经验和知识 二是科学事实 因此 为了培养学生科学猜想的能力和科学探究能力 在学生 给出猜想后 应该让学生陈述形成该猜想的依据或思维的过程 此举一则可以 杜绝学生的盲目猜想 二则可以培养并提高他们的表达能力 尤其是对知识和 信息的梳理能力和抽象概括能力 三则可以从学生的表述中捕捉他们思维过程 中的偏差或漏洞 然后 或提醒学生重新梳理思维形成猜想 或通过师生共同 的思维活动纠偏补漏 或提醒学生在后继的探究中主意观察的方向和主题 让 他 们 真正走入手脑并举的探究活动 以提高学生的思维和辨析能力 因此 学生在经历观察 思考 陈述 归纳 再思考 动手探究等系列过程的锤炼后 当探究过程和探究结论对他们的猜想和猜想成因形成科学的验证时 其结果可 以有力地 有效地澄清他们模糊的认知 会给学生以豁然开朗的感觉和兴奋 对学生的学习兴趣和学习热情有莫大的促进作用 很可惜 这一过程经常被有 的老师忽略甚至抛弃 这种做法应当引起我们的反思 综上所述 要使学生获得对猜想与假设的正