探究式课堂中构建科学猜想的有效策略的论文_科技哲学论文

探究式课堂中构建科学猜想的有效策略

　随着新课程改革的不断深入，探究式教学在课堂教学中越来越受到教师与学生的关注，探究的各个要素和环节在实际教学中受到更多的重视.“猜想”是探究活动中的核心要素之一，在整个探究活动中有重要的作用.但在实际教学中，一方面学生对此要素认识不充分，理解不到位，运用不恰当，往往进行一些毫无依据的“假猜想”，阻碍了探究活动的顺利开展；另一方面，在猜想过程中，教师没有对学生加以引导，只在猜想结果上，用自己“正确”的猜想去判断学生“错误”的猜想，丧失了自身在探究过程中的主导性和学生的主体性，严重影响了学生进行有效合理的猜想.因此在探究式教学中，要提高“猜想”的“质”，必须启发和引导学生进行理性分析，探索有效策略引领学生构建科学猜想.
　　1理解猜想内涵认识科学猜想
　　在探究式教学中，猜想是指学生接触到问题后，根据已有的知识储备与生活感性经验的基础上，充分发挥思维的想象力和创造力，对所要探究的问题提出的一种初步设想.猜想作为科学探究的一个环节有着举足轻重的地位，它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，能够帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究沿预定的目标展开，避免探究的盲目性.
　　因此，对于探究性教学来说，猜想是一种重要的基本思维方法，它的基础是学生已有的知识储备与生活感性经验,它的主体是学生的主体性思维活动，它在整个探究活动中起到一种引导性作用，是探究活动的主线，是激发学生进行有效学习的“催化剂”.
　　2探索有效策略构建科学猜想
　　在实际教学当中，教师需要从学生的思维特点出发，设置各种情境，逐步引导学生经历“猜想”过程，探索有效的“猜想”策略，使学生不仅懂得“猜想”，而且学会“猜想”，从而使猜想“访问”每位学生，真正地构建起科学猜想.
　　2.1辨析问题指明方向
　　在具体的猜想活动实施之前，为了使学生的猜想有一个明确的指向性，必须要让学生知道“猜想什么”.因此在猜想过程当中，需要教师引导学生辨析猜想的问题，指明猜想的方向.
　　2.1.1问题的关系式
　　对于问题关系式的猜想，教师需要引导学生首先寻找物理量之间的定性关系，然后再猜想物理量之间的定量关系.例如在“探究弹性势能的表达式”时，学生往往凭空而想，缺乏猜想的依据，在这种情形下，需要教师循循善诱，由学生主动来寻求弹性势能与哪些物理量有关系，再来猜想这些物理量之间的具体关系.
　　2.1.2问题的成因
　　对于问题成因的猜想，教师需要激活学生的思维，引导学生注重观察、重视过程，从结果当中去寻找原因.例如在“探究电磁感应产生的条件”时，首先要让学生意识到所要猜想的是感应电流产生的原因，并不是感应电流方向的规律，其次要让学生体验实验过程，引导学生根据实验观察的结果来进行猜想.
　　2.1.3问题的规律
　　对于问题规律的猜想，学生往往无从入手，使思维陷入困境，这就需要教师提示学生从事物变化的过程当中去分析问题，提出猜想.例如在“探究感应电流方向”时，引导学生主动参与实验，认真观察实验过程，细致分析感应电流方向与磁通量变化量、感应电流磁场的关系，提出对感应电流方向的猜想.
　　2.1.4实验的结果
　　对于实验结果的猜想，学生容易陷入一个误区，把实验之前对结果的猜想与实验结束对结果的猜想这两者混淆，此时教师要加以适当的提示，寻找共同之处，辨析相异之处，做好这两者的区分.例如在“探究影响通电导线受力的因素”时，教师要让学生明白这个猜想在实验进行之前，使学生的猜想思维集中在实验之前.
　　2.2创设情境启发猜想
　　尽管学生所提出的猜想不一定是最终的科学结论，但学生所进行的猜想活动，并不是凭空捏造，也不是独自参与活动，而是教师通过创设丰富多彩的“猜想”情境，激发学生思维的兴趣，疏通学生的思维通道，调动头脑中已有知识与生活经验，贴近学生思维的“最近发展区”，并在教师的恰当引导下，突破原有的认知水平，进入猜想的最佳状态，使学生“跳一跳，够得着”，从而真正启发学生进行有效合理的猜想，使学生的猜想有目的性、有针对性.
　　2.2.1问题情境
　　问题是探究活动的起点，也是猜想活动的原动力和催化剂.因此，教师在创设问题情境时要在符合客观事实的基础上，贴近学生的实际，有较强的生活性，并提供一些问题解决的方式或答案的信息，对学生的猜想有一定的暗示性，从而巧妙地打开了学生的猜想思维，启发学生的有效猜想行为，使学生的猜想有一个明确的方向，避免胡猜乱想情况的出现.
　　比如在“探究电阻定律”时，可以创设以下的系列问题情境：
　　情境1：两条长为l、电阻为r的导体，将其串联时总电阻为多少？单独一条与串联时电阻大小的差别在哪里？这种差别对导体电阻大小有什么样的影响？
　　情境2：两条长为l、电阻为r的导体，将其并联时总电阻为多少？单独一条与并联时电阻大小的差别在哪里？这种差别对导体电阻大小有什么样的影响？
　　情境3：电线常用铜丝而不是铁丝，铜丝与铁丝对自由电子的束缚能力不同，它们对电流的阻碍作用也不尽相同，这种差别对导体电阻大小有什么样的影响？
　　通过以上系列问题情境的创设，使学生在分析问题、解决问题过程当中，主动探索，自我启发进行有效有序的猜想.
　　2.2.2实验情境
　　实验情境的创设不仅仅是知识背景设置与情景铺垫，更是思维激活的手段，只有当学生被特定的实验情境所感染，并与学生原有的认知结构紧密相连，发生相互作用时，学生的思维就会进入主动探索状态之中，原有的认知水平才会得到提升，才会产生新的思路启迪优化猜想.
　　比如在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”时，可以设置以下的实验情境:
　　把可拆变压器的原、副线圈取下，各用一根长约1m左右铜芯导线套在铁芯上作为原、副线圈，原线圈接入12v的交变电流，副线圈接一小灯泡构成回路.在原线圈铁芯处，绕上一定匝数铜芯绝缘导线，逐渐增加绕在副线圈铁芯上缠绕的圈数，观察小灯泡亮暗变化情况，然后逐渐减少副线圈铁芯上导线的圈数，再观察小灯泡亮暗变化情况；保持副线圈铁芯上缠绕的圈数不变，交替改变原线圈铁芯上导线缠绕的圈数，观察小灯泡亮暗变化情况.通过此实验情境的设置，在教师的恰当指引下，让学生通过对小灯泡亮暗变化的情况，展开猜想.
　　2.2.3生活情境
　　学生不仅对新鲜的事物感兴趣，而且还对自己熟悉的、亲身经历的事物感兴趣.创设熟悉的、有趣的、新奇的、体验性的论文联盟http://生活化情境，可以激发学生思维的热情，引导学生进行积极主动的思考，使学生自然沉浸到富有生活化气息的情境中，入情入境，体验过程，并促使学生围绕自己身边的问题展开想象，自主构建出合理恰当的猜想.
　　比如在“探究重力势能”时，可以铺设以下的生活化情境：物体由于被举高而具有重力势能，放在地面上的石块没有杀伤力，而放在高处的石块如果掉下来是很危险的；同体积的棉花糖和小石块从同一高度落下，小石块的杀伤力大，请你分析造成杀伤力的决定因素.通过此生活情境的铺设，学生可以自主获得影响重力势能的因素，并由此提出关于重力势能表达式的猜想.
　　2.2.4多媒体情境
　　多媒体具有文本、图形、动画、视频图像、声音等多种媒体集成的特点，利用多媒体创设生动活泼、形象直观，感染力强、动静结合的情境，可以模拟真实的情境，调动学生的视觉、听觉等多种感官，激发学生思维的自主性，使学生进入积极主动的认知状态，从而促使学生展开大胆的猜想.

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　　比如在“探究加速度与力、质量的关系”时，可以搭设以下的多媒体情境：在某一红绿灯处，等绿灯亮后，摩托车、小轿车、载重货车启动后加速情况；方程式赛车与普通小汽车从同一起跑线同一时刻由静止出发，启动后加速情况.通过观察多媒体视频，让学生分析摩托车和方程式赛车启动快的原因所在，在此基础上引导学生提出比较全面的符合逻辑的猜想.
　　2.3探究方法获取猜想
　　学生在教师引导下知道了猜想的方向，并通过创设丰富多彩的情境，启发了学生进行有效合理的猜想.但学生获得真正的猜想还有一定的距离，需要教师进行有效正确的指导，以学生已有认知与思维水平作为猜想“出发点”，以学生原有的知识结构与初步设想作为猜想的“生长点”，让学生积极主动参与体验猜想形成过程，探究合理恰当的方法，自主获取猜想.
　　2.3.1外推法
　　外推法是指将某个连续变化的物理量推广到一个假想的极限，把已知的科学结论或结果应用到未知领域中，它是形成猜想的或然性推理.
　　譬如在“伽利略理想斜面实验”教学设计中，首先让学生操作在斜面上某一高度从静止释放一个小球，观察滚上另一个与它对接斜面的高度，同时让学生指出小球没有上升到同一高度的原因，再进一步分析出忽略此“原因”，小球会上升到同一高度.然后在此基础上让学生通过减小第二个斜面的倾角，推理小球在第二个斜面上的情况.最后让学生思考如果将第二个斜面的倾角继续逐渐减小直至水平，猜想所产生的结果，此时学生自然而然会想到把前面的结论迁移到这种“水平极限”当中.这种按照斜面倾角变化设计的系列问题，紧扣学生已有的认知水平和思维能力，在自主探究解决问题的过程中，学生主动获得了外推法，同时又获取了合理的猜想，真正扩展了学生的认识结构，提高了学生的探究能力.
　　2.3.2类比法
　　类比法是根据两种事物在某些属性上的相似，得出它们在其他属性上也可能相似的思维方法.
　　在探究教学中，往往可以通过联想利用这种类比的方法提出猜想.譬如在“库仑定律”教学中，通过创设实验情境，让学生自主得出“电荷间的作用力随电荷量的增大而增大，随距离的增大而减小.”这样一个初步的定性猜测，还不能明确它们之间定量关系.此时可以设计如下过程：(1)让学生回忆影响两物体之间的引力与什么因素有关，并指出它们之间定性关系和定量关系；(2)比较电荷间的作用力与引力的相似之处；(3)通过比较相似之处，获取电荷间的作用力表达式的猜想.通过上述过程，一方面使学生在已有知识的基础上找到了与未知知识沟通的“桥梁”，另一方面使学生的认知自然而然扩展到新领域，这样学生不但获取了猜想而且也收获了方法.
　　2.3.3单位法
　　单位法是指根据单位相同的物理量才能彼此相等、相加或相减的原则，用物理量的单位来检验运算过程的正确性，或者寻找物理量之间关系式的方法.
　　譬如在“探究单摆周期公式”中，在教师指引下学生主动探究得到单摆的周期与摆长、重力加速度的定性关系：摆长越长，周期越长；重力加速度越大，周期越短，这个初步设想并不能准确地知道单摆周期公式.因此，可以设计以下师生互动形式的对话来探究单摆周期的具体表达式.
　　师：请你写出单摆周期与摆长、重力加速度这三者间的函数表示形式？
　　生：t=f(l,g).
　　师：根据函数t=f(l,g)指明各物理量对应的单位表达式？
　　生：s=c(m)a(ms2)b，其中a、b为待定系数，c为比例常数.
　　师：求出待定系数a、b？
　　生：根据方程：a+b=0，-2b=1,可得，
　　a=12,b=-12.
　　师：根据a、b值，求出周期表达式？
　　生：t=clg.
　　师：一个摆长为1m的单摆，测量其周期t？并求出比例常数c？已知g=9.8m/s2.
　　生：周期t=2s，比例常数c=29.8.
　　师：以上通过师生交互对接，以学生已有的数学知识为出发点，用问题带动
　　学生思考，将物理问题转化为数学问题，并在学生自主解决数学问题的过程中，学会通过“单位法”来猜想表达式.
　　2.3.4分析法
　　分析法是指将客观事物分解为各个组成部分、方面或要素分别加以研究，进而揭示事物整体的本质属性或规律的方法.
　　譬如在“探究平抛运动的规律”中，通过化曲为直的方法，将平抛运动处理为水平方向和竖直方向的两个分运动后，猜想与寻求这两个方向上的运动规律是整个探究问题的关键，因此可以设计如下两个方面的问题诱导学生进行相应的猜想活动.
　　问题1：请你思考平抛运动竖直方向上的受力情况以及在这个方向上的初速度？根据你获得的受力特征与运动情况，猜测平抛运动在竖直方向上的运动规律？
　　问题2：请你考察平抛运动水平方向上的受力情况以及在这个方向上的初速度？根据你获得的受力特征与运动情况，猜测平抛运动在水平方向上的运动规律？
　　在这两个问题的指引下，学生逐步认识到平抛运动在竖直方向和水平方向上的多种要素或属性，对要素的“剖析”过程中获得了合理猜想，并自然形成了分析方法.
　　2.3.5枚举法
　　枚举法是指在研究问题时，把所有可能发生的情况一一列举加以研究的方法，它是一种归纳性推理.
　　譬如在“探究碰撞中的不变量”中，通过演示实验知道所要追寻的“不变量”可能跟质量、速度有关，但还不能确定具体的关系式.由于定势思维的影响，学生往往会对这个“不变量”进行单一情形的猜测，比如学生会提出质量是要寻找的“不变量”，此时要及时“处理”学生的“错误”猜测，提醒学生是否忽略了其他形式的猜测，这种引导会使学生主动猜测各种关于“不变量”的可能性，从而一一例举出各种形式的“不变量”.以上通过教师恰当的引导，使学生充分发挥了主体性，在自主探究过程中获取了猜想同时又兼顾了猜想方法.
　　3评估科学猜想提升思维能力
　　评估一个科学猜想，不仅仅只看猜想结果是否与科学事实相符，更要关注学生的猜想探索过程.因为在猜想过程中，师生之间相互交流，学生之间相互讨论，各抒己见，思维发生激烈冲突，创造性的猜想才会形成，猜想方法才会被学生所掌握，学生的猜想思维才会得到培养.
　　评价一个科学猜想，不但要看学生的成功之处，更要注意学生“失败”之处.收获的成功，一方面使学生体验到喜悦的情感，另一方面可以帮助学生把成功经验转化为能力，更好地发展科学猜想的思维能力；同时遭遇到的挫折，可以促使学生从失败中分析原因，矫正思维，寻求成功，从某种意识上来说，“失败”也是一种“成功”.
　　总之，科学猜想的形成需要教师根据学生的思维发展状况，鼓励学生积极思考，体验过程，并恰当地引导学生进行大胆猜想，总结出“猜想”经验，摸索出“猜想”规律，探索出“猜想”策略，从而真正构建起合理有效的猜想.转贴于论文联盟 http://

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