新課改物理探究教學中猜想與假設能力的培養論文
【摘要】中學物理學習中的探究活動是引導學生獲取物理知識、進行與科學研究探索相似，培養科學探索創新能力的重要途徑。在探究活動中，根據已知的一些物理現象，進行猜想與假設，然后制定計劃與設計實驗，這本身是科學探究的內容和要求。
【關鍵詞】探究活動；探索創新能力；猜想與假設；能力的培養
新課標教學大綱中明確指出：探究能力的培養要以物理知識和技能為載體，讓學生經歷科學探究的過程，學習科學探究的方法，培養學生科學探究精神、實踐能力和創新意識。到底探究式教學應該如何展開？在此過程中教師應該把握什么問題？怎樣在學生的學習過程中培養學生的探究能力？這些問題在我國尚缺乏系統的、全面的研究，根據自己近年來的實踐體會，談談自己的一些看法。
學生對問題的猜想并不是憑空瞎說，而是根據已有的知識基礎、興趣愛好、想象能力等提出的。在此過程中學生自主建構知識，同時兼以教師的有效指導，從而得出合理的結論。如何能更好地運用學生已有的知識和技能來建構出新的“猜想和假設”，如何發揮教師的最大作用給學生以指導呢？在實際教學中，需要講究一些策略。
1、啟發學生應用直覺思維法提出猜想與假設
直覺思維是直接領悟的思維，是人腦對突然出現在面前的新事物、新現象、新問題及其關系的一種迅速識別、敏銳而深入的洞察、直接的本質理解和綜合的整體判斷。直覺思維新穎性、創造性的特點促進了新理論的提出，愛因斯坦在談到他創立的“相對論”時說：“要通向這些定律，并沒有邏輯的道路，只有通過那種以對經驗共鳴的理解為依據的直覺，才能得到這些定律。”
在物理探究教學中，促使學生直覺猜想的形成，教師可利用以下策略。
1.1 使學生建立寬廣扎實的知識基礎，形成合理的認知結構；思維不能在真空中發展，而是以對材料或信息的操作和加工為基礎的。牢固掌握學科知識，理解它們的基本結構，建立起合理的認知結構，以一種網絡思維、多條思維線路交叉作用的方式排列表征知識，就有利于學生進行直覺思維誘發猜想。比如在電磁學中，當帶電粒子在正交的勻強電場和勻強磁場中作勻速圓周運動時，重力或電場力會引起速度變化，我們的第一直覺就是粒子所受到的電場力與重力相互抵消，這一直覺的獲得基于對物理的力學平衡條件、圓周運動向心力公式和洛侖茲力特性等基礎知識的了解。因而在物理教學中，深入理解和運用直覺猜想的基礎——知識至關重要。教師可采用“變式”教學明確概念的內涵和外延加強學生對知識的理解。此外，還可通過運用概念圖檢驗、完善學生的認知結構，融會貫通所學知識。知識結構愈合理，知識積累愈寬厚，知識重組能力就愈強，直覺猜想也就愈可靠，越接近本質，同時在知識豐富的過程也深化、拓展了認知結構，它既有助于猜想的提出，也有助于猜想能力的發展。
1.2 引導學生爭辯，誘發直覺猜想；學生以直覺方式進行猜想時，理智清楚、意識明確，有別于沖動行為或語言，從而對直覺結果的正確性有一種堅信感。心理學研究表明群體的個體易受他人提出見解的刺激和啟發，產生群體感應和共生效應。
物理探究教學中教師應在課堂中以指導、啟發、激疑、討論等方式，引導學生產生激烈的爭辯，讓其心智碰撞，激發發散思維，迸發靈感的火花，啟迪學生的直覺猜想，增強其堅信感。
1.3 豐富學生的直接經驗；①許多科學家和心理學家把科學創造思想歸納成這一個模式：經驗→直覺→概念或假設→邏輯推理→理論。可見，假設來自于直覺，而直覺并非一種神秘莫測的東西，高度的直覺能力來源于個人的學識和經驗。列寧說過人類的認識過程是：“從生動的直觀到抽象的思維，再從抽象的思維到實踐”，即從實踐→知識→實踐的一個完整的認識過程，其中的知識來自于親身實踐過程中的直接經驗，它也是猜想與假設的直接來源和素材，而在學校中學生所獲取的知識主要通過教師言傳身教習得的間接經驗，認識只經歷了“從抽象的思維到實踐”的部分過程。只有通過親身體會物理過程，學生才能深刻地領悟已有的間接經驗，激發“對經驗共鳴的理解”——直覺，從而提出多種合理的假設。因而物理教學中，教師要善于創造條件使學生能夠親自動手動腦來體會生活中的物理，豐富他們的感性認識。同時，豐富的直接經驗有利于學生做出理論性假設，即在做出假設的同時也能用日常經驗中的具體事例對假設的原因加以說明。而親身在物理世界中去領略大自然的空間美、變換美、流動美，對豐富學生的想象力有出奇制勝的效果。
2、應用類比法提出猜想與假設
類比推理法屬于邏輯思維方法，②類比是根據兩個（或兩類）對象之間在某些屬性上的相同或相似，類推出它們的其他屬性可能相同或相似的一種邏輯方法，其形成結構是“個別→個別”，這種方法既借助已有知識，又超越其框架，使兩個看似不相干的事物聯系起來，進而產生新的信息、提出新的假設。在物理學的發展過程中，許多新概念、新規律、新理論都借助于類比假設而得出的.。如，法國物理學家德布羅意在光的波粒二象性的啟發下，采用類比法提出了微觀粒子都具有波粒二象性的假設，并從理論上建立了粒子與波動的聯系。在物理教學中，最常用的是異類比較，即不同類，但相近、相似、相關的事物之間的比較。靈活地運用異類比較進行猜想，使探究教學達到“它山之石，可以攻玉”的效果，同時標明類比主體所含共同的要素，使類比結果更加清晰化。例如，用類比法幫助學生形成電容的概念的猜想，將電容器與柱形水容器進行類比。電容量（Q）類比于水的體積（V），電勢差（U）類比于水的深度（h）。對于同一同一電容器，U越大，Q越大；對于同一柱形水容器，h越大，V越大。對串聯電路中電流大小的猜想，可以引導他們將電流（P）與水流（Q）進行類比，他們都具有流動性（a），將燈泡類比于水渠中的水力發電機，水流的一部分能量使發電機轉動，但水渠中的水卻沒有減少（d），從而推知電流使燈泡發光，但電流的大小也不變，提出了串聯電路中電流處處相等（d）的假設。
猜想與假設既是一種自由嘗試，也是一種嚴謹的創造，因此，它的產生是試探與定向、繼承與批判、理性與非理性、嚴謹性與靈活性辯證統一的創新過程。在探究教學中，教師要不斷提高自身的探究能力，在教學的第一線多創造機會和良好的探究環境，善于抓住學生學習與思維的特點，不斷鼓勵學生通過觀察、直覺、比較、歸納、演繹等手段提出種種猜想與假設，讓學生走科學家所走過的軌跡，親自體驗科學探究的過程和方法，感受成功的喜悅與失敗的痛苦，培養學生正確的情感、態度和價值觀，使他們真正發展成為學習的主人。
參考文獻
[1]閻金鐸田世昆《中學物理教學概論》高等教育出版社2003年3月.
[2]彭前程《物理選修3—1教師教學用書》人民教育出版社2010年6月.
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