科學(xué)的假設(shè)與猜想

1、基于課標(biāo)的解讀1.嘗試根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已有知識對問題的成因提出猜想。例如在密茂的樹林中，太陽光透過樹葉中空隙照在地面上的許多光斑，大量都呈圓形，其明亮深淺不一，位置交錯(cuò)重疊。為什么這許多光斑都是圓的呢？為了探究這些圓形光斑的成因，就要先提出猜想，然后依照猜想來制定探究計(jì)劃。猜想不是胡猜亂想，猜想是應(yīng)用現(xiàn)有的經(jīng)驗(yàn)和知識對問題中的事實(shí)尋求可能解釋的過程。盡管所提出的猜想不一定是最終的科學(xué)結(jié)論，但對問題成因的猜想仍需要有一定的依據(jù)，這依據(jù)就是上述要求中所述的兩點(diǎn)：一是已有的經(jīng)驗(yàn)和知識，二是科學(xué)事實(shí)，即要求中所說的“問題”。上例中造成樹蔭下太陽圓形光斑的原因是什么？猜想之一是因?yàn)闃淙~是圓的，所以影子是圓的，

2、因?yàn)闃淙~在空中交錯(cuò)重疊，所以地下的圓斑交錯(cuò)重疊。猜想之二是因?yàn)樘柺菆A的，地面的光斑也都是圓的，圓形的光斑是圓形的太陽形成的。究竟哪種猜想更合理，需要根據(jù)已有的知識、經(jīng)驗(yàn)對照圓形光斑事實(shí)進(jìn)行思考。猜想之一認(rèn)為圓的樹葉會形成圓的影子，這固然是生活中的經(jīng)驗(yàn)，但根據(jù)已有知識，影子是光線沒有照射到的地方，而光斑是光線照射到的地方，樹蔭下的圓圈是光斑而不是影子，因此，已有的知識不支持第一個(gè)猜想。同時(shí)，地面上所有的圓形光斑都是一個(gè)很標(biāo)準(zhǔn)的圓，只有太陽的形狀和它吻合，事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)支持第二種猜想。至于為什么地面的光斑明亮不一、交錯(cuò)重疊，那將是在這種猜想的指引下進(jìn)一步探究的問題。2.對探究的方向和可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)

3、果進(jìn)行推測與假設(shè)。在探究“電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”問題時(shí)，老師問學(xué)生：如果改變通過電磁鐵的電流或者改變電磁鐵的匝數(shù)，它的磁性強(qiáng)弱會改變嗎？下面有這樣一段教學(xué)過程?！皩W(xué)生相互議論：假設(shè)通過電磁鐵的電流由1A增加到2A，電磁鐵的磁性會怎樣？是否可以這樣推測：導(dǎo)線中的2A電流是兩股1A電流匯合而成的，每股電流都產(chǎn)生一個(gè)磁場，兩個(gè)相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強(qiáng)了。如果電磁鐵的電流不變，線圈由100匝增加到200匝，它的磁性又會怎樣？是否可以這樣推測：200匝線圈是由兩組100匝線圈組合而成的，每組線圈都產(chǎn)生一個(gè)磁場，兩個(gè)相同磁場合在一起，電磁鐵的磁性增強(qiáng)了。通過以上推測可以想到：電磁鐵的線

4、圈匝數(shù)越多，通過的電流越大，電磁鐵的磁性將越強(qiáng)。”這就是對“電磁鐵磁性強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”進(jìn)行探究的可能實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的推測和假設(shè)。和猜想一樣，推測和假設(shè)的根據(jù)是探究者自己的經(jīng)驗(yàn)、知識以及所探究問題的科學(xué)事實(shí)。推測和假設(shè)的結(jié)論必須是可檢驗(yàn)的，檢驗(yàn)的結(jié)果有兩種可能：一是支持假設(shè)，即證實(shí)；二是否定假設(shè)，即證偽。一個(gè)無法檢驗(yàn)的陳述是沒有探究價(jià)值的，因而也就不是一個(gè)科學(xué)假設(shè)。3.認(rèn)識猜想與假設(shè)在科學(xué)探究中的重要性。猜想與假設(shè)在科學(xué)探究中的重要作用首先在于它是科學(xué)結(jié)論的先導(dǎo)，如果猜想與假設(shè)一旦能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的支持，它就可能發(fā)展成為科學(xué)結(jié)論。因此，猜想與假設(shè)能幫助探究者明確探究的內(nèi)容和方向，指導(dǎo)探究的沿預(yù)定

5、目標(biāo)展開，避免探究的盲目性。因?yàn)椴孪肱c假設(shè)對解決問題的方案作了一定的預(yù)見性思考，因此，它為收集信息、分析和解釋信息提供了一個(gè)大致的框架。例如在“樹蔭下圓形光斑的成因”探究問題中，其猜想是“圓形的光斑是由于圓形的太陽形成的，和樹林中透光的樹葉空隙的形狀無關(guān)”，按照這個(gè)猜想可以得到一個(gè)概括性陳述，就是“光源發(fā)出的光通過一個(gè)屏障上的小孔后在光屏上得到的光斑，其形狀與光源形狀相同，與小孔形狀無關(guān)”。按照這個(gè)陳述，就能設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證方案：取不同形狀的光源，有長條形的（日光燈）、球形的（磨沙燈泡）等。在不透光屏障上鉆不同形狀的小孔，有圓的、方的、三角形的等。觀察不同光源的光通過不同小孔后的光斑形狀，便能驗(yàn)證

6、猜想是否正確。因此可以說，猜想與假設(shè)為制定探究計(jì)劃、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案奠定了必要的基礎(chǔ)。在以上實(shí)驗(yàn)中，如果在同一屏障上鉆上多個(gè)相互靠近的大小不同的小孔，模擬樹林中雜亂無章的透光空隙，還能看到樹蔭下那種明亮不同、交錯(cuò)重疊的光斑。如果進(jìn)一步改變孔的大小、增大光屏到透光孔之間距離的調(diào)節(jié)范圍，還可以發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識許多在猜想上未曾預(yù)料到的現(xiàn)象。要使學(xué)生獲得對猜想與假設(shè)的正確認(rèn)識，應(yīng)該讓學(xué)生在經(jīng)歷猜想與假設(shè)的過程，并據(jù)此制定探究計(jì)劃或設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成探究活動，使學(xué)生體會猜想與假設(shè)是科學(xué)結(jié)論的先導(dǎo)，體驗(yàn)猜想與假設(shè)在整個(gè)探究活動中所起的引導(dǎo)性作用?！疤岢鰡栴}”與“猜想假設(shè)”的解讀 一切科學(xué)探究起源于生活，在生活中“發(fā)現(xiàn)并

7、提出問題”、并作出合理的“做出猜想與假設(shè)”。為了檢測落實(shí)新課程以來，學(xué)生“提出問題”與“猜想假設(shè)”能力培養(yǎng)的狀況，例如玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎老師要求同學(xué)針對這一現(xiàn)象，提出一個(gè)問題下面是四位同學(xué)的發(fā)言，其中較有價(jià)值且可探究的問題是A.“玻璃杯掉到水泥地上會破碎，是因?yàn)榈孛姹容^硬”B.“玻璃杯從一定高處掉到水泥地上會破碎嗎？”C.“為什么玻璃杯掉到水泥地上會破碎，而掉到沙坑里卻不容易破碎呢？”D.“玻璃杯掉到地上是否破碎與下落高度、地面的軟硬程度有什么關(guān)系？” 曾幾何時(shí)，“提出問題”成為了加個(gè)問號就行，“猜想與假設(shè)”成為了能猜能想就行，在教學(xué)實(shí)際中，似乎成了一

8、個(gè)人人都會的事情，無須加以特別的培養(yǎng)與訓(xùn)練。一個(gè)及具有科學(xué)獨(dú)特魅力的“提出問題”與“猜想假設(shè)”能力的培養(yǎng)問題，就這樣被無情、無知地拋卻了。一發(fā)現(xiàn)并提出問題的界定 古希臘哲學(xué)家芝諾用手杖在地上畫了一大一小兩個(gè)圓后，對學(xué)生說：“大圓的面積是我的知識，小圓的面積是你們的知識。顯然，我的知識比你們的要多。但是，這兩個(gè)圓圈的外面，就是你們和我都未知的領(lǐng)域（問題）。況且，大圓的圓周比小圓的圓周長，所以，知識愈多的人所要接觸到未知的領(lǐng)域愈大（問題也越深入），由此感到不足的地方也就相應(yīng)地要大?！敝ブZ的這番話把“問題”的來源講得恰如其分。奇事必究、奇書必讀、奇人必交。探究始于“問題”。芝諾告訴了我們，一個(gè)人提出

9、什么樣的“問題”，體現(xiàn)的是他的“知識”的豐富程度。探究從問題入手，學(xué)習(xí)更需要從問題開始。提出一個(gè)有研究價(jià)值的科學(xué)問題，首先需要明確的是科學(xué)問題的特征。 1能從日常生活、自然現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象的觀察中發(fā)現(xiàn)與科學(xué)有關(guān)的問題。例如：某學(xué)生感覺到生活中、自然界中各種聲音是有所不同的；不同的樂器在演奏同一首歌的時(shí)候我們?nèi)匀荒軌蜃R別不用樂器各自所發(fā)出的聲音；改變直尺的長度可以發(fā)出不同的聲音等等，于是他就意識到這是一個(gè)與物理學(xué)有關(guān)的問題。這種從日常生活、自然現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)觀察中通過偶然被捕捉的發(fā)現(xiàn)、經(jīng)過仔細(xì)對比后所發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象，僅僅是一種問題意識，如果現(xiàn)在他提出“為什么各種聲音是不同的”這樣的問題，則，這就是一個(gè)毫無

10、意義的問題了，因?yàn)樗€沒有形成具體的、能清晰、明確地用語言或文字表述的問題，這種把所觀察到的現(xiàn)象直接問題化的表述方式只是一種較低層次的方式，這是因?yàn)椋旱谝?，它把現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為問題時(shí)，在行為上比較簡單，只要把現(xiàn)象的描述加一個(gè)問號便可以了。第二，它沒有把對上述現(xiàn)象的認(rèn)識轉(zhuǎn)化為一個(gè)科學(xué)問題，因而缺乏明確的探究方向，給形成探究假設(shè)和制定研究方案帶來了一定的困難。 2能書面或口頭表述這些問題。學(xué)生把自己的發(fā)現(xiàn)，通過思考，演變?yōu)橐粋€(gè)具體、明確的科學(xué)問題，其辦法就是把觀察到的現(xiàn)象采用“問題化”的方式進(jìn)行陳述。要把發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象演變?yōu)橐粋€(gè)科學(xué)問題，需要對現(xiàn)象作進(jìn)一步的思維加工。在上例中，聲音的響與不響是由于敲擊發(fā)聲體

11、所用的力的大小的不同造成的，用力敲擊的是他物，與發(fā)聲體不同物，敲擊的目的是使發(fā)聲體振動，敲擊的力越大，發(fā)聲體振動的幅度就越大，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與振幅的大小有什么關(guān)系？”；大鐘的振動慢、小鐘的振動快，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與振動的快慢有什么關(guān)系？”；鐘聲、鼓聲各有不同，這樣，問題可以演化為“各種聲音的不同與發(fā)聲體本身有什么關(guān)系？”。進(jìn)而可以發(fā)展為“聲音有哪些基本特征”這一探究問題.提出問題的能力的發(fā)展應(yīng)該是逐步的，經(jīng)過一定案例的積累，聽取老師的分析幫助，伴隨著物理知識的豐富，提出探究問題的能力才能逐步得到提高。 3.認(rèn)識發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對科學(xué)探究的意義。不能發(fā)

12、現(xiàn)問題、并提出問題，科學(xué)探究便無從談起。正是由于有了明確、具體的探究問題，才能使探究過程具有明確的方向，使探究能沿著合理的假設(shè)一步一步走下去，可以說，問題是各個(gè)探究環(huán)節(jié)的核心。例如：“聲音有哪些基本特征”這一探究問題如果得以解決，那么我們就可以按照我們的需要模仿出各種聲音。這樣的問題探究顯然是極具意義的?？v上所述，科學(xué)問題應(yīng)該具備的基本特征是“×××與×××具有怎樣的關(guān)系”。顯然上面試題的D答案是具有這樣一個(gè)特征的。提出一個(gè)科學(xué)問題、提出一個(gè)有明確探究方向的科學(xué)問題、提出一個(gè)有探究價(jià)值的科學(xué)問題需要大家在不斷實(shí)踐中加以提高。 二猜想與假設(shè)的界定 猜想不是瞎想，猜想與假設(shè)是科學(xué)發(fā)展的根本途徑，面對未知現(xiàn)象，人們總是希望將它與已知的某些事件與觀點(diǎn)聯(lián)系起來，這就是猜想與假設(shè)的來歷。一個(gè)成功的猜想或者假設(shè)，它離事物的本來面目是