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物理探究過程中學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)
新課程標(biāo)準(zhǔn)與原教學(xué)大綱相比，很重要的不同就是重視科學(xué)探究的教育作用，強(qiáng)調(diào)過程和方法的學(xué)習(xí)�？茖W(xué)探究是和科學(xué)內(nèi)容并列的。在新的課程標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)科學(xué)探究能力中猜想與假設(shè)環(huán)節(jié)有這樣的基本要求：嘗試根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識(shí)對(duì)問題的成因提出猜想。對(duì)探究的方向和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行推測(cè)與假設(shè)。認(rèn)識(shí)猜想與假設(shè)在科學(xué)探究中的重要性。
中學(xué)物理教學(xué)，不僅僅是把物理知識(shí)傳授給學(xué)生，更重要的是要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)物理的能力，使他們擁有敏捷的物理智慧，猜測(cè)和想象是物理智慧中最活躍的成分，對(duì)學(xué)生猜想能力的培養(yǎng)，是物理探究過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，也往往是教師在教學(xué)過程中較難把握的難點(diǎn)。
一、猜想與假設(shè)是學(xué)習(xí)物理的重要方法
中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的過程與物理學(xué)家探索物理世界的過程在認(rèn)識(shí)上應(yīng)該是相似的，中學(xué)物理學(xué)習(xí)中的探究活動(dòng)是引導(dǎo)學(xué)生獲取物理知識(shí)、進(jìn)行類科學(xué)研究探索，培養(yǎng)科學(xué)探索創(chuàng)新能力的重要途徑。在探究活動(dòng)中，根據(jù)已知的一些物理現(xiàn)象，進(jìn)行猜想與假設(shè)，然后制定計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這本身是科學(xué)探究的內(nèi)容和要求。牛頓說過：“沒有大膽的猜想，就做不出偉大的發(fā)現(xiàn)。
事實(shí)上，在物理學(xué)史上很多偉大的發(fā)明和發(fā)現(xiàn)都是源于猜想。在奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)之后，“電能生磁，磁應(yīng)該也能生電吧？”法拉第就是在這樣的猜想下，經(jīng)過整整十年的實(shí)驗(yàn)，最終發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。物理天才霍金的時(shí)空觀讓人感覺玄妙無比，令人不能不驚嘆他的想象能力。物理學(xué)發(fā)展至今日，還有許多的猜想有待人們?nèi)プC實(shí)，相信在今后的日子里，會(huì)有更多的猜想不斷的衍生，發(fā)展。
多年來，物理課程偏深、偏難，考試偏重于對(duì)知識(shí)的記憶、理解和利用公式解題上。其直接結(jié)果，就是導(dǎo)致平時(shí)的物理教學(xué)教學(xué)中“重灌輸、輕啟發(fā)；重教授、輕活動(dòng)；重機(jī)械訓(xùn)練、輕實(shí)質(zhì)體驗(yàn)�！贝罅康哪７掠�(xùn)練使學(xué)生跌入了深深的題海，啟發(fā)思考這一行之有效的學(xué)習(xí)方法被棄而不用，本應(yīng)是學(xué)生親身體驗(yàn)的探究過程變成了直接告訴現(xiàn)成結(jié)論，通過自己的探索發(fā)現(xiàn)規(guī)律更是少而有少。教師在教學(xué)中過多重視教學(xué)生應(yīng)試技巧，而忽略了對(duì)學(xué)生創(chuàng)造思維、創(chuàng)新能力及綜合分析能力的培養(yǎng)。進(jìn)行課程改革，就是要大膽摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中不利于學(xué)生發(fā)展的老套套，跳出框框，打造全新的物理教學(xué)模式。
物理教學(xué)的一個(gè)最重要的任務(wù)，就是要教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造能力，使他們形成一定的物理思想。假如物理教學(xué)過程中回避了直覺、猜想、假設(shè)，實(shí)際上就是剝奪了學(xué)生創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，他們自己的想法和主張得不到應(yīng)有的重視，他們的想象力沒有了馳騁的空間。教師應(yīng)該在學(xué)習(xí)物理的過程中讓學(xué)生知道,物理科學(xué)不僅僅是觀察現(xiàn)象，理解公式，還可以根據(jù)現(xiàn)象充分發(fā)揮自己的想象，提出自己的觀點(diǎn)，從而能夠通過想象看到事物的本質(zhì)，最后推導(dǎo)出物理規(guī)律。
二、要鼓勵(lì)學(xué)生敢于猜想
在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中，學(xué)生往往是被動(dòng)的，接受式的進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生除了認(rèn)真聽講還是認(rèn)真聽講，根本不能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，他們的好奇心受到了壓制，他們想象的空間受到擠壓。
在這樣的情況下，一開始時(shí)，學(xué)生往往不敢猜，一方面由于他們習(xí)慣了老師說什么就是什么，另一方面他們怕自己說錯(cuò)了，受到老師的指責(zé)，或同學(xué)的嘲笑。這時(shí)就需要教師的鼓勵(lì)和引導(dǎo)，不管他們的猜測(cè)是否準(zhǔn)確合理，教師都要持肯定的態(tài)度。培養(yǎng)他們的猜想要從最容易的入手。比如在學(xué)習(xí)串聯(lián)電路中電流的關(guān)系時(shí)，猜想串聯(lián)電路中點(diǎn)的電流有什么關(guān)系這是比較容易的，又比如在演示自制溫度計(jì)時(shí)，盛水玻璃瓶放入熱水中時(shí)，不妨先讓學(xué)生猜猜，細(xì)玻璃管中的水柱會(huì)怎樣變化，盡管學(xué)生大多數(shù)都能猜到，但不能因?yàn)槿菀拙秃鲆暡孪氲倪@一環(huán)節(jié)。要知道根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)作出合理的猜想，這是科學(xué)探究中最具創(chuàng)造性的一環(huán)。只有從細(xì)微之處有意識(shí)地養(yǎng)成學(xué)生積極思維，積極猜想的習(xí)慣，才能逐步使他們形成良好的物理學(xué)習(xí)方法。
三、要讓學(xué)生學(xué)會(huì)正確的猜想方法
在課堂教學(xué)中，教師放手讓學(xué)生猜想，可能會(huì)遇到兩種尷尬的局面，一是學(xué)生怎么猜也猜不到點(diǎn)子上，二是學(xué)生的猜想漫無邊際。怎樣避免這兩種情況的發(fā)生呢？這有賴于教師在教學(xué)過程中不斷摸索。筆者在教學(xué)實(shí)踐中進(jìn)行了一些嘗試，在此拋磚引玉，與大家共同探討。
在物理教學(xué)中科學(xué)猜想與假設(shè)過程其實(shí)和科學(xué)研究一樣應(yīng)該有兩種基本的方法，第一種是實(shí)驗(yàn)方法，另一種是理論分析方法。
實(shí)驗(yàn)方法可以有下述幾個(gè)步驟：
(1)明確研究本課題的目的和要求。
(2)大膽進(jìn)行“科學(xué)猜想
(3)對(duì)猜想結(jié)果進(jìn)行討論，去偽存真，去繁求精。
比如說在探究滑動(dòng)摩擦力的大小可能與什么因素有關(guān)的過程中，在讓學(xué)生進(jìn)行猜想時(shí)，如果教師引導(dǎo)不夠，學(xué)生的猜想往往會(huì)出乎教師的意料。學(xué)生不僅猜想可能與壓力大小有關(guān)，可能與速度大小有關(guān)，可能與摩擦面的粗糙程度有關(guān)，可能與接觸面的面積有關(guān)，還猜想到了可能與質(zhì)量大小有關(guān)，可能與材料有關(guān)，可能與密度有關(guān)，可能與形狀有關(guān)等等……這樣學(xué)生的猜想放得太開，不容易猜到關(guān)鍵的點(diǎn)子上，如果所有的猜想都要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)際上在課堂教學(xué)的有限時(shí)間里也不可能做到，這時(shí)可以借助于簡(jiǎn)單得演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行引導(dǎo)，比如，讓學(xué)生體驗(yàn)一下推重一些得箱子和輕一些的箱子，或者讓學(xué)生體驗(yàn)怎樣抓牢泥鰍，然后進(jìn)行猜想，學(xué)生的猜想有了明確的指向性，就能做到有的放矢，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)的順利完成。
而理論分析方法應(yīng)該有以下步驟:
(1)有關(guān)物理定義的闡述
(2)定義中關(guān)鍵詞的分析
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(3)針對(duì)定義中的關(guān)鍵詞進(jìn)行猜想
(4)對(duì)猜想進(jìn)行結(jié)果討論，去偽存真，去繁求精。
比如在探究物體動(dòng)能的大小可能與哪些因素有關(guān)時(shí)，在猜想的環(huán)節(jié)中，可以這樣進(jìn)行操作
首先給出動(dòng)能的定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能。
篩選關(guān)鍵詞：物體，運(yùn)動(dòng)
根據(jù)關(guān)鍵詞進(jìn)行猜想：有關(guān)物體可以猜想到:密度，體積，質(zhì)量
有關(guān)運(yùn)動(dòng)可以猜想到：速度
分析：體積相同時(shí)密度越大質(zhì)量越大，因此密度和質(zhì)量其實(shí)都是與質(zhì)量有關(guān)，而密度相同時(shí)，體積越大質(zhì)量越大，因此其實(shí)也是與質(zhì)量有關(guān)。
接下來再設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，也就水到渠成。
另外物理情景的創(chuàng)設(shè)，生活經(jīng)驗(yàn)的提煉也是猜想的重要鋪墊。
比如，在研究電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生的熱跟什么因素有關(guān)時(shí)，一般學(xué)生比較直接的就能猜想到電流的大小，至于與電阻的關(guān)系，可以讓學(xué)生先親自體驗(yàn)一下“電路絲熱得發(fā)紅，而導(dǎo)線卻不怎么發(fā)熱”的生活實(shí)景，再讓他們進(jìn)行猜想。也可以創(chuàng)設(shè)物理情景：“用電熱水壺?zé)_水需要一定的時(shí)間”，來猜想電熱與時(shí)間有關(guān)。
總之，作為老師，盡量要多動(dòng)些腦筋，多創(chuàng)造一些機(jī)會(huì)，不斷激勵(lì)學(xué)生通過觀察、比較、實(shí)驗(yàn)、歸納、類比等手段提出種種假設(shè)或猜想，使學(xué)生逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用假設(shè)或猜想的方法解決問題，要讓學(xué)生善于模仿科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)的探究。探究的過程應(yīng)當(dāng)有懸念，有波瀾，要讓學(xué)生感受到成功的喜悅與失敗的痛苦，并從中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的、正確的情感、態(tài)度和價(jià)值觀。還要在猜想的同時(shí)發(fā)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行交流、討論，培養(yǎng)發(fā)散性思維。中學(xué)物理的探究過程實(shí)際上再現(xiàn)前人是如何創(chuàng)造、發(fā)明的，讓學(xué)生在前人走過的軌跡上，親自體驗(yàn)科學(xué)探究的過程與方法，使它們真正成為善于學(xué)習(xí)的人。
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