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作出假设是科学探究不可或缺的要素,能够较好地展现学生的前概念水平或现有的认知水平。学生在此过程中,需要进行合理的逻辑判断,对未知的自然现象及其规律进行推想与思考,是一种积极的创造活动。
《义务教育小学科学课程标准》对作出假设这一探究要素设置的学段目标如下:
学段目标要求低年级学生要在教师指导下,能依据已有的经验,对问题作出简单猜想。
从目标中可以看出,在小学阶段,作出简单猜想是作出假设的初始阶段,提出假设、描述假设的依据是作出假设的中、高阶段。
一、什么是猜想与假设
猜想与假设是对问题中事物的因果性、规律性做出的假定性解释。作为一种推理性思维方式,猜想与假设是科学研究中的重要方法。
从心理学角度看,“猜想”是一种思维活动,是学生有方向的猜测与判断,以直觉的推断为主要特征,也包含一定的理性思考成分。积极的猜想是发现和创造的良好开端,是学生自主思维的过程,包含有创新因子。假设是在观察和事实材料的基础上,根据科学原理和科学事实进行理性思维加工后,对未知的自然现象及其规律所做的假定性解释和说明。
具体而言,猜想是学生刚接触到问题后,在已有知识经验的基础上,结合对客观现实的感性认识,依靠直觉而做出的各种假定。假设是在猜想的基础上经过一系列的观察、实验、分析、比较、归纳等逻辑推理,排除一些不可能的猜想而得到的。假设比猜想更具合理性,对探究的问题更具针对性和指导性。在猜想环节,学生充分发挥主体性,积极主动地提出尽量多的猜测与可能,不需要考虑问题与猜想之间的因果逻辑关系,因此思维常常处于非常活跃的、非逻辑的、发散的状态。在假设环节,需要对猜想进行排查,对做出的各种解释进行提炼总结,因此需要一种逻辑的聚合思维。
二、作出假设在探究式教学中的意义
牛顿有句名言:没有大胆的猜想,便不可能有伟大的发现和发明。许多科学领域的知识和探索活动,常常是人们在已有科学知识的基础上,发挥人的主观能动性,通过想象、直觉、灵感、比较、类比、归纳等多种思维形式,提出猜想或假设,最后通过实验予以验证。
小学科学课倡导以探究式为主的多元化学习方式,作出假设是科学探究的8大要素之一,为学生的智力和语言的发展提供了相当重要的心理动因,对学生获取科学知识、培养科学精神、发展科学思维能力起着至关重要的作用。
虽然小学科学学习中出现的猜想与假设的内容,基本上都有科学的结论,但对于学习过程中的小学生而言,这些科学结论还是未知的,需要他们去探究。
猜想与假设既是学生在探究前对研究的问题进行的一种科学的预见性思考,又是制订计划、设计实验方案的根据,可以为搜集、分析、处理和解释信息提供一个大致的框架,而且探究报告最终也要对猜想与假设是否得到验证做出明确的结论。因此,作出假设对整个探究活动起着决定性作用。
三、形成并验证假设的过程
在科学教学中,形成并验证假设的过程通常需要三步走:
1.初步猜想——识别变量、提出问题
学生根据自己已经掌握的事实材料、生活经验和相关知识,经过思维加工,从自己喜欢的角度提出初步猜想。
2.确定假设——操纵变量、筛选问题
学生从基本概念、基本知识出发,利用多渠道、多种方法对初步猜想进行论证和筛选。最初的猜想可能被筛选掉,也可能被梳理修改,从而确定最合理的假设。
3.验证假设——控制变量、进行实验
学生通过观察验证和实验验证的方法,检验假设的真伪。
四、低年级学生猜想能力的培养策略
能力是顺利完成某种活动所必需的、并且直接影响活动效率的个性心理特征。能力的发展随年龄的增长而变化,具有一定的规律性。童年期和少年期是某些能力发展的最重要的时期。课程标准在作出假设这个探究要素中对低年级的要求是“在教师指导下,能依据已有的经验,对问题作出简单猜想”。因此,对低年级学生猜想能力的培养需要教师的有效设计和对学生的有效训练。
在课堂教学中,对学生猜想能力的训练要避免两种“度”的不当把控。一种是将猜想忽略掉,或者一带而过、走过场,或者不问理由、不问依据;另一种是过分注重猜想,或者不考虑学生的已有认知、不分内容全部进行猜想,或者不考虑猜想可否验证、一味追问“为什么”。
那么,在教学中,针对猜想能力的培养,教师应注意哪些问题,采取哪些策略呢?
1.确定适合学生猜想的内容与问题
小学科学课堂教学实践表明,并非所有的科学探究活动都必须经历猜想过程,它取决于该堂课的探究内容是否需要,并且探究的内容必须是学生已具备了相关的知识或生活经验的问题。因为,一个问题出现时,个体需要把外界刺激提供的信息整合到自己原有的认知结构中,新旧知识紧密联系才能有效地对新问题或现象做出假设性解释,即进行合理的猜想。如果针对某一问题,学生完全没有经验或知识,就很难从自己的认知结构中提取出原有的相关内容,这样的内容就不适合进行猜想。例如,大象版小学《科学》教材一上第三单元《磁铁“魔法”城堡》中《磁铁小屋》一课的猜一猜“磁铁能吸什么,不能吸什么”就适合学生的年龄、生活基础,因为他们对于磁铁大多是认识的,他们在生活中玩过磁力棒、磁贴图片、冰箱贴、钓鱼玩具,幼儿园做过磁铁吸铁游戏,而教材中又通过“磁鐵骑士”的磁铁宝剑,吸引正要进入城堡的探探头上的铁质发卡、究究手里的铁质文具盒的情境刺激,提出了可以研究的“磁铁能吸什么”的问题。该问题既在情境中出现,又能联系学生的生活经验,所以能够促使学生根据经验进行猜想。
再如,二上第三单元《磁针与南北》中的《两极相遇了》一课,在磁铁长龙游戏后教师提出问题:“磁铁的两极相遇会有什么现象?”这个问题在学生心中已经有了自己的想法:“磁铁南极对北极可以吸在一起,但是南极和南极不能吸在一起,如果南极和南极对一块儿其中一个头就会掉头。”“两个U形磁铁颜色相同的是吸不上的,颜色不同的是能吸上的。”这样的经验已经接近事实,只需要进一步验证和归纳提升。 像“磁铁为什么能吸铁”这样的猜想问题就显然不适合低年级学生的知识水平。因此,教师进行教学设计时,要挖掘哪些教学内容中的哪些问题是学生具备已有知识和经验的,哪些问题是学生在生活中没有接触过的,从而引导学生进行合理的猜想。
2.引导学生理解并经历猜想环节
教师不仅自己要理解猜想的含义及其重要性,也要向学生渗透,要在教学中用儿童化的语言进行说明。比如在对磁铁能吸什么进行猜想时,教师可以说明:“磁铁能吸什么呢?同学们认为磁铁能吸铁、磁铁能吸金属、磁铁能吸磁铁等,我们称之为猜想。猜想是同学们根据自己的经验说出来的,事实真的是这样吗?我们还需要进一步证明。在科学课上,我们对许多问题都会产生猜想,世界上许多伟大的发现都来自这样的猜想。”学生们知道自己现在的活动是在猜想,知道猜想是很重要的环节,就会在头脑中烙上深刻的印记。
3.促进学生对猜想进行合理交流和梳理
个人的知识和经验是有限的,个人的猜想具有局限性。有效的小组交流和全班交流能引发学生经验的推广、展现猜想的丰富性、促进猜想的深刻性,使猜想趋于合理,教师要促进学生积极地就个人的猜想进行交流。比如,我们可以用统计人数的方法帮助学生对猜想进行交流:关于磁铁能吸什么这个问题,认为磁铁什么都可以吸引的有多少人,认为磁铁只能吸引铁的有多少人,认为磁铁可以吸引所有金属的有多少人等。这样,我们可以看到学生猜想的具体内容以及人数分布,为后期有效地开展实证研究提供了有效信息。教师还可以利用实物展台展示学生的猜想记录表格,让每一位同学都能够将表格中的内容和自己的猜想进行比较,对与自己意见不同的内容进行标注,作为实验过程中的重要实验内容。教师在教学中还可以利用该汇报交流环节,引导学生对初步猜想进行论证和假设,从而筛掉或梳理明显不合理的猜想。例如,在交流中,学生就会筛掉“磁铁什么都能吸引”这一初步猜想。
4.指导学生用多种形式表达猜想
“猜想”是一种思维活动,是学生有方向的猜测与判断,包含了理性思考和直觉推断。教师要想抓住并呈现这一思维活动,要通过多种多样的形式展现学生的猜想。
(1)学会借助语言表达
语言是思维的外壳,能直接表达人的思维活动,也容易被别人接受。学生怎样猜想的?他们如此猜想的依据是什么?怎样用语言规范表达自己的猜想?在教学中这些都需要引起教师的注意。如对“磁铁能吸什么,不能吸什么”这一问题猜想时,可以分三步教学:
第一步,让学生借助语言将自己的初步想法表达出来。如有的同学猜想“磁铁可以吸任何铁制的东西”,有的同学猜想“磁铁可以吸这个柜子,因为这个柜子是铁制的”,还有的同学说“磁铁可以吸桌子腿,不能吸桌子面”……
第二步,让学生说出这样猜想的理由。如教师可以进一步追问“你为什么这么想?”“理由或依据是什么?”“你生活中有这样的经验吗?”“你的生活中曾经发生过类似的事吗?”这样追问的主要目的是引导学生将猜想与生活经验联系起来,进行合理的猜想。
第三步,训练学生将猜想和猜想的原因结合起来表达。如训练学生按“我的想法是……因为……”的方式进行表达,防止他们对研究的问题胡猜乱想,做到猜想有根有据。
语言在这里发挥了重要的作用,学生将猜想清晰、完整地表达出来,也激励着他们进一步求证。
(2)借助图画、图表、表格展现猜想过程
学生的猜想会随着学习进阶的变化而变化,他们的猜想需要通过实验来验证真伪。那么,他们思维的发展与变化的过程怎样随时观测呢?我们可以通过图画、图表等可视化的方法,使学生更容易展现、接受与交流。如对“磁铁能吸什么”这一问题进行猜想时,除了语言的表达,还可以用表格的方式呈现每一位同学的思维过程,将他们的初始想法与验证后的结果进行比对。
表格可以记录每一位同学的猜想和实验验证过程,便于交流和最后进行归纳提升。
5.教给学生猜想的科学方法
低年级学生虽然有自己喜欢的猜想和表达方式,但科学的猜想方法也需要教师及时、适时地教给他们并进行训练。
(1)运用类比法进行猜想训练
类比法是根据两个对象之间的相似性,把信息从一个对象迁移到另一个对象的一种推理方法。例如,《磁针与南北》单元中《磁铁有两极》一课,在学习了条形磁铁有两极、两极吸引曲别针最多之后,教师提问:“断了的磁铁、不同形状的磁铁有两极吗?”引导学生进一步猜想。这是一个利用类比迁移进行的猜想训练,实验方法、实验材料、猜想验证过程等都会让学生体会到两个研究对象间的联系。
(2)运用归纳法进行猜想训练
归纳法是通过某类对象中个别对象具有的属性,推想该类对象全体都具有这种属性,一般适用于概念学习的分析、抽象后的结论获取。教学中,在猜想阶段也可以提前利用归纳法,为后面的概括总结进行铺垫。例如,在学习《两极相遇了》一课时,从长龙排队引入,学生发现条形磁铁两极相遇有相互吸引的现象后,教师提出“两极相遇有什么现象”的问题。在猜想中,教师可以将完全归纳法提至该环节中,让学生充分地将不同形状的磁铁的N-N、S-S、S-N、N-S相遇,进行猜想,在实验验证的基础上,归纳出“磁铁同极相斥、异极相吸”的结论。
(3)学会为预设建模,猜想可能出现的结果
教学中,我们经常会听到这样的猜想:有的学生认为条形磁铁的两端磁性强,中间磁性弱;有的学生认为条形磁铁所有部位的磁性一样强……至此猜想结束,学生马上进入到实验取证状态。这样的猜想看似已经完成,没有任何问题,然而后续教学中会发现学生在设计对比实验时总会出现差错:要么不知道设计对照组,要么得出数据后不知该怎样分析从而证明猜想的正确与否。之所以出现这些问题,关键在于学生没有将猜想进行到底,没有建构预设的模型,没有将可能出现的结果或现象与预设相联系,导致研究的问题不够明朗。
例如,当学生提出“条形磁铁的两端磁性强,中间磁性弱”的猜想后,教师应及时引导学生用“如果……那么……”的句式表达对结果的预设,从而将可能出现的不同部位吸引的曲别针数量不同的现象与猜想联系在一起,也就是说,“如果条形磁铁两端吸引曲别针数量多(或者说出吸引10个曲别针),越向中间部位吸引的曲别针数量越少(或者说出吸引8个、6个等),就说明条形磁铁两端磁性强,中间磁性弱;反之……”这样具有建模的猜想,才能为制订计划、设计实验方案提供依據,才能为搜集、分析和解释信息提供一个框架,才能使学生明确地判断出实验结果是否能证实猜想。
当然,进行猜想训练的方法还有很多,如从结论或现象开始,反向分析探究成因或条件的逆向猜想法;运用变量识别与控制的变量相关法;从事物发展变化的过程及状态猜想事物变化之初的推导原型法等。
综上所述,培养学生的猜想能力需要一个从无到有、从少到多、从注重兴趣到关注方法的过程。既要让学生为解决问题而猜想,更要让他们养成猜想的习惯,具备猜想的能力;对学生猜想能力的培养既要贯穿于科学学习活动的始终,又不必刻意追求每堂课都让学生进行猜想。这就要求教师在平时的教学中,要精心设计教学,定向对学生进行训练,有的放矢地促进学生猜想能力的发展。
北京市朝阳区教育研究中心(100028)
《义务教育小学科学课程标准》对作出假设这一探究要素设置的学段目标如下:
学段目标要求低年级学生要在教师指导下,能依据已有的经验,对问题作出简单猜想。
从目标中可以看出,在小学阶段,作出简单猜想是作出假设的初始阶段,提出假设、描述假设的依据是作出假设的中、高阶段。
一、什么是猜想与假设
猜想与假设是对问题中事物的因果性、规律性做出的假定性解释。作为一种推理性思维方式,猜想与假设是科学研究中的重要方法。
从心理学角度看,“猜想”是一种思维活动,是学生有方向的猜测与判断,以直觉的推断为主要特征,也包含一定的理性思考成分。积极的猜想是发现和创造的良好开端,是学生自主思维的过程,包含有创新因子。假设是在观察和事实材料的基础上,根据科学原理和科学事实进行理性思维加工后,对未知的自然现象及其规律所做的假定性解释和说明。
具体而言,猜想是学生刚接触到问题后,在已有知识经验的基础上,结合对客观现实的感性认识,依靠直觉而做出的各种假定。假设是在猜想的基础上经过一系列的观察、实验、分析、比较、归纳等逻辑推理,排除一些不可能的猜想而得到的。假设比猜想更具合理性,对探究的问题更具针对性和指导性。在猜想环节,学生充分发挥主体性,积极主动地提出尽量多的猜测与可能,不需要考虑问题与猜想之间的因果逻辑关系,因此思维常常处于非常活跃的、非逻辑的、发散的状态。在假设环节,需要对猜想进行排查,对做出的各种解释进行提炼总结,因此需要一种逻辑的聚合思维。
二、作出假设在探究式教学中的意义
牛顿有句名言:没有大胆的猜想,便不可能有伟大的发现和发明。许多科学领域的知识和探索活动,常常是人们在已有科学知识的基础上,发挥人的主观能动性,通过想象、直觉、灵感、比较、类比、归纳等多种思维形式,提出猜想或假设,最后通过实验予以验证。
小学科学课倡导以探究式为主的多元化学习方式,作出假设是科学探究的8大要素之一,为学生的智力和语言的发展提供了相当重要的心理动因,对学生获取科学知识、培养科学精神、发展科学思维能力起着至关重要的作用。
虽然小学科学学习中出现的猜想与假设的内容,基本上都有科学的结论,但对于学习过程中的小学生而言,这些科学结论还是未知的,需要他们去探究。
猜想与假设既是学生在探究前对研究的问题进行的一种科学的预见性思考,又是制订计划、设计实验方案的根据,可以为搜集、分析、处理和解释信息提供一个大致的框架,而且探究报告最终也要对猜想与假设是否得到验证做出明确的结论。因此,作出假设对整个探究活动起着决定性作用。
三、形成并验证假设的过程
在科学教学中,形成并验证假设的过程通常需要三步走:
1.初步猜想——识别变量、提出问题
学生根据自己已经掌握的事实材料、生活经验和相关知识,经过思维加工,从自己喜欢的角度提出初步猜想。
2.确定假设——操纵变量、筛选问题
学生从基本概念、基本知识出发,利用多渠道、多种方法对初步猜想进行论证和筛选。最初的猜想可能被筛选掉,也可能被梳理修改,从而确定最合理的假设。
3.验证假设——控制变量、进行实验
学生通过观察验证和实验验证的方法,检验假设的真伪。
四、低年级学生猜想能力的培养策略
能力是顺利完成某种活动所必需的、并且直接影响活动效率的个性心理特征。能力的发展随年龄的增长而变化,具有一定的规律性。童年期和少年期是某些能力发展的最重要的时期。课程标准在作出假设这个探究要素中对低年级的要求是“在教师指导下,能依据已有的经验,对问题作出简单猜想”。因此,对低年级学生猜想能力的培养需要教师的有效设计和对学生的有效训练。
在课堂教学中,对学生猜想能力的训练要避免两种“度”的不当把控。一种是将猜想忽略掉,或者一带而过、走过场,或者不问理由、不问依据;另一种是过分注重猜想,或者不考虑学生的已有认知、不分内容全部进行猜想,或者不考虑猜想可否验证、一味追问“为什么”。
那么,在教学中,针对猜想能力的培养,教师应注意哪些问题,采取哪些策略呢?
1.确定适合学生猜想的内容与问题
小学科学课堂教学实践表明,并非所有的科学探究活动都必须经历猜想过程,它取决于该堂课的探究内容是否需要,并且探究的内容必须是学生已具备了相关的知识或生活经验的问题。因为,一个问题出现时,个体需要把外界刺激提供的信息整合到自己原有的认知结构中,新旧知识紧密联系才能有效地对新问题或现象做出假设性解释,即进行合理的猜想。如果针对某一问题,学生完全没有经验或知识,就很难从自己的认知结构中提取出原有的相关内容,这样的内容就不适合进行猜想。例如,大象版小学《科学》教材一上第三单元《磁铁“魔法”城堡》中《磁铁小屋》一课的猜一猜“磁铁能吸什么,不能吸什么”就适合学生的年龄、生活基础,因为他们对于磁铁大多是认识的,他们在生活中玩过磁力棒、磁贴图片、冰箱贴、钓鱼玩具,幼儿园做过磁铁吸铁游戏,而教材中又通过“磁鐵骑士”的磁铁宝剑,吸引正要进入城堡的探探头上的铁质发卡、究究手里的铁质文具盒的情境刺激,提出了可以研究的“磁铁能吸什么”的问题。该问题既在情境中出现,又能联系学生的生活经验,所以能够促使学生根据经验进行猜想。
再如,二上第三单元《磁针与南北》中的《两极相遇了》一课,在磁铁长龙游戏后教师提出问题:“磁铁的两极相遇会有什么现象?”这个问题在学生心中已经有了自己的想法:“磁铁南极对北极可以吸在一起,但是南极和南极不能吸在一起,如果南极和南极对一块儿其中一个头就会掉头。”“两个U形磁铁颜色相同的是吸不上的,颜色不同的是能吸上的。”这样的经验已经接近事实,只需要进一步验证和归纳提升。 像“磁铁为什么能吸铁”这样的猜想问题就显然不适合低年级学生的知识水平。因此,教师进行教学设计时,要挖掘哪些教学内容中的哪些问题是学生具备已有知识和经验的,哪些问题是学生在生活中没有接触过的,从而引导学生进行合理的猜想。
2.引导学生理解并经历猜想环节
教师不仅自己要理解猜想的含义及其重要性,也要向学生渗透,要在教学中用儿童化的语言进行说明。比如在对磁铁能吸什么进行猜想时,教师可以说明:“磁铁能吸什么呢?同学们认为磁铁能吸铁、磁铁能吸金属、磁铁能吸磁铁等,我们称之为猜想。猜想是同学们根据自己的经验说出来的,事实真的是这样吗?我们还需要进一步证明。在科学课上,我们对许多问题都会产生猜想,世界上许多伟大的发现都来自这样的猜想。”学生们知道自己现在的活动是在猜想,知道猜想是很重要的环节,就会在头脑中烙上深刻的印记。
3.促进学生对猜想进行合理交流和梳理
个人的知识和经验是有限的,个人的猜想具有局限性。有效的小组交流和全班交流能引发学生经验的推广、展现猜想的丰富性、促进猜想的深刻性,使猜想趋于合理,教师要促进学生积极地就个人的猜想进行交流。比如,我们可以用统计人数的方法帮助学生对猜想进行交流:关于磁铁能吸什么这个问题,认为磁铁什么都可以吸引的有多少人,认为磁铁只能吸引铁的有多少人,认为磁铁可以吸引所有金属的有多少人等。这样,我们可以看到学生猜想的具体内容以及人数分布,为后期有效地开展实证研究提供了有效信息。教师还可以利用实物展台展示学生的猜想记录表格,让每一位同学都能够将表格中的内容和自己的猜想进行比较,对与自己意见不同的内容进行标注,作为实验过程中的重要实验内容。教师在教学中还可以利用该汇报交流环节,引导学生对初步猜想进行论证和假设,从而筛掉或梳理明显不合理的猜想。例如,在交流中,学生就会筛掉“磁铁什么都能吸引”这一初步猜想。
4.指导学生用多种形式表达猜想
“猜想”是一种思维活动,是学生有方向的猜测与判断,包含了理性思考和直觉推断。教师要想抓住并呈现这一思维活动,要通过多种多样的形式展现学生的猜想。
(1)学会借助语言表达
语言是思维的外壳,能直接表达人的思维活动,也容易被别人接受。学生怎样猜想的?他们如此猜想的依据是什么?怎样用语言规范表达自己的猜想?在教学中这些都需要引起教师的注意。如对“磁铁能吸什么,不能吸什么”这一问题猜想时,可以分三步教学:
第一步,让学生借助语言将自己的初步想法表达出来。如有的同学猜想“磁铁可以吸任何铁制的东西”,有的同学猜想“磁铁可以吸这个柜子,因为这个柜子是铁制的”,还有的同学说“磁铁可以吸桌子腿,不能吸桌子面”……
第二步,让学生说出这样猜想的理由。如教师可以进一步追问“你为什么这么想?”“理由或依据是什么?”“你生活中有这样的经验吗?”“你的生活中曾经发生过类似的事吗?”这样追问的主要目的是引导学生将猜想与生活经验联系起来,进行合理的猜想。
第三步,训练学生将猜想和猜想的原因结合起来表达。如训练学生按“我的想法是……因为……”的方式进行表达,防止他们对研究的问题胡猜乱想,做到猜想有根有据。
语言在这里发挥了重要的作用,学生将猜想清晰、完整地表达出来,也激励着他们进一步求证。
(2)借助图画、图表、表格展现猜想过程
学生的猜想会随着学习进阶的变化而变化,他们的猜想需要通过实验来验证真伪。那么,他们思维的发展与变化的过程怎样随时观测呢?我们可以通过图画、图表等可视化的方法,使学生更容易展现、接受与交流。如对“磁铁能吸什么”这一问题进行猜想时,除了语言的表达,还可以用表格的方式呈现每一位同学的思维过程,将他们的初始想法与验证后的结果进行比对。
表格可以记录每一位同学的猜想和实验验证过程,便于交流和最后进行归纳提升。
5.教给学生猜想的科学方法
低年级学生虽然有自己喜欢的猜想和表达方式,但科学的猜想方法也需要教师及时、适时地教给他们并进行训练。
(1)运用类比法进行猜想训练
类比法是根据两个对象之间的相似性,把信息从一个对象迁移到另一个对象的一种推理方法。例如,《磁针与南北》单元中《磁铁有两极》一课,在学习了条形磁铁有两极、两极吸引曲别针最多之后,教师提问:“断了的磁铁、不同形状的磁铁有两极吗?”引导学生进一步猜想。这是一个利用类比迁移进行的猜想训练,实验方法、实验材料、猜想验证过程等都会让学生体会到两个研究对象间的联系。
(2)运用归纳法进行猜想训练
归纳法是通过某类对象中个别对象具有的属性,推想该类对象全体都具有这种属性,一般适用于概念学习的分析、抽象后的结论获取。教学中,在猜想阶段也可以提前利用归纳法,为后面的概括总结进行铺垫。例如,在学习《两极相遇了》一课时,从长龙排队引入,学生发现条形磁铁两极相遇有相互吸引的现象后,教师提出“两极相遇有什么现象”的问题。在猜想中,教师可以将完全归纳法提至该环节中,让学生充分地将不同形状的磁铁的N-N、S-S、S-N、N-S相遇,进行猜想,在实验验证的基础上,归纳出“磁铁同极相斥、异极相吸”的结论。
(3)学会为预设建模,猜想可能出现的结果
教学中,我们经常会听到这样的猜想:有的学生认为条形磁铁的两端磁性强,中间磁性弱;有的学生认为条形磁铁所有部位的磁性一样强……至此猜想结束,学生马上进入到实验取证状态。这样的猜想看似已经完成,没有任何问题,然而后续教学中会发现学生在设计对比实验时总会出现差错:要么不知道设计对照组,要么得出数据后不知该怎样分析从而证明猜想的正确与否。之所以出现这些问题,关键在于学生没有将猜想进行到底,没有建构预设的模型,没有将可能出现的结果或现象与预设相联系,导致研究的问题不够明朗。
例如,当学生提出“条形磁铁的两端磁性强,中间磁性弱”的猜想后,教师应及时引导学生用“如果……那么……”的句式表达对结果的预设,从而将可能出现的不同部位吸引的曲别针数量不同的现象与猜想联系在一起,也就是说,“如果条形磁铁两端吸引曲别针数量多(或者说出吸引10个曲别针),越向中间部位吸引的曲别针数量越少(或者说出吸引8个、6个等),就说明条形磁铁两端磁性强,中间磁性弱;反之……”这样具有建模的猜想,才能为制订计划、设计实验方案提供依據,才能为搜集、分析和解释信息提供一个框架,才能使学生明确地判断出实验结果是否能证实猜想。
当然,进行猜想训练的方法还有很多,如从结论或现象开始,反向分析探究成因或条件的逆向猜想法;运用变量识别与控制的变量相关法;从事物发展变化的过程及状态猜想事物变化之初的推导原型法等。
综上所述,培养学生的猜想能力需要一个从无到有、从少到多、从注重兴趣到关注方法的过程。既要让学生为解决问题而猜想,更要让他们养成猜想的习惯,具备猜想的能力;对学生猜想能力的培养既要贯穿于科学学习活动的始终,又不必刻意追求每堂课都让学生进行猜想。这就要求教师在平时的教学中,要精心设计教学,定向对学生进行训练,有的放矢地促进学生猜想能力的发展。
北京市朝阳区教育研究中心(100028)