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讓科學(xué)假設(shè)推進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展范文
讓科學(xué)假設(shè)推進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展
張艷紅
假設(shè)是根據(jù)一定的事實(shí)材料和理論知識(shí)，對(duì)于研究對(duì)象的未知性質(zhì)及其原因或規(guī)律的某種推測(cè)性的說明。假設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的科學(xué)思維過程，它對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析、比較、歸納及推理，從而得出合理的科學(xué)推論。對(duì)科學(xué)研究來說，提出假設(shè)是首要而關(guān)鍵的，一項(xiàng)科學(xué)研究的目的就是驗(yàn)證所提出的假設(shè)是否正確，實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果與討論都圍繞著驗(yàn)證假設(shè)來進(jìn)行。在以探究式教學(xué)為主的科學(xué)課堂上，假設(shè)是學(xué)生從已知世界走向未知世界的橋梁。引導(dǎo)學(xué)生形成合理的假設(shè)是科學(xué)素養(yǎng)訓(xùn)練的一項(xiàng)重要內(nèi)容。
在小學(xué)階段，假設(shè)常常以“預(yù)測(cè)”、“猜想”等形式出現(xiàn)在課堂上。就教學(xué)手段而言，觀察探究前預(yù)測(cè)一下可能會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象可以提高小學(xué)生探索的興趣和效率。比如在三年級(jí)觀察蠶寶寶時(shí)，教師讓學(xué)生預(yù)測(cè)蠶寶寶今后會(huì)變成什么樣子。在極力想驗(yàn)證自己預(yù)測(cè)到底正確還是錯(cuò)誤的心情推動(dòng)下，學(xué)生對(duì)蠶寶寶的生長變化過程就會(huì)觀察得更加細(xì)致和有興趣。利用學(xué)生容易預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，引發(fā)他們的認(rèn)知矛盾，還可以激發(fā)他們?nèi)ヌ骄渴挛锏谋举|(zhì)。例如在《馬鈴薯在水中是沉還是浮》一課中，基于經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)認(rèn)為馬鈴薯會(huì)沉。確實(shí)，一個(gè)杯子里的馬鈴薯不出所料的沉在杯底，可是為什么有一個(gè)杯子里的馬鈴薯反而浮起來了呢？教師的適時(shí)引導(dǎo)可以激發(fā)學(xué)生探究其中原因的熱情。
然而科學(xué)假設(shè)的作用并不僅僅如此。作為科學(xué)探究起點(diǎn)的假設(shè)有更重要的價(jià)值�？茖W(xué)假設(shè)是學(xué)生總結(jié)以有的經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上尋找規(guī)律，并應(yīng)用這一規(guī)律進(jìn)行推理的思維過程。這個(gè)過程既需要學(xué)生調(diào)動(dòng)已有科學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備，還需要他們對(duì)這些散亂的知識(shí)進(jìn)行分析、歸納和整理。對(duì)這個(gè)過程的訓(xùn)練可以很好的促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。那么教師怎樣做才能幫助學(xué)生進(jìn)行合理的假設(shè)，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展呢？
一、正確理解科學(xué)假設(shè)的含義
1.假設(shè)不等于憑空猜測(cè)
科學(xué)假設(shè)是建立在已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的，而非憑空猜測(cè)。對(duì)于小學(xué)生來說，由于生活經(jīng)驗(yàn)的限制，或者單純的爭強(qiáng)好勝，在老師讓學(xué)生進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)有的學(xué)生瞎猜一氣。比如有的老師讓學(xué)生在觀察螞蟻前說一說自己認(rèn)為螞蟻有幾條腿，由于很多學(xué)生還沒有仔細(xì)觀察過螞蟻，他們就亂猜“4條”“6條”或“8條”，這時(shí)候他們的回答不能稱之為假設(shè)；也有可能有的學(xué)生看過相關(guān)書籍介紹，如果是這種情況，則可以被認(rèn)為是假設(shè)。
雖然人們也可以憑空做出猜測(cè)，然后尋找支持或反對(duì)的依據(jù)，但對(duì)于科學(xué)研究來說，去檢驗(yàn)隨便的猜測(cè)是非常不經(jīng)濟(jì)的行為。
2.假設(shè)應(yīng)符合邏輯
形成假設(shè)的過程是科學(xué)思維的過程，需要符合基本的思維邏輯。比如，在《聲音》單元學(xué)生剛剛區(qū)分了大小音*發(fā)出聲音高低的差別，隨后，在比較敲擊大小釘子發(fā)出聲音的差別時(shí)，學(xué)生會(huì)依據(jù)剛才的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)“小釘子發(fā)出的聲音比較高，因?yàn)樾∫?就是這樣”，這就是符合邏輯的預(yù)測(cè)。
3.假設(shè)是有待驗(yàn)證的
雖然假設(shè)是建立在已有事實(shí)基礎(chǔ)上并符合邏輯推理，但是還沒有足夠的證據(jù)能夠說明它的正確性。因此需要通過實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方法尋找充分的證據(jù)來支持或反駁這個(gè)假設(shè)。“是否真的像小音*的音高高于大音*一樣，小釘子發(fā)出的聲音高于大釘子呢？”雖然有的同學(xué)確這樣認(rèn)為，但更多同學(xué)并不是立刻信服，而是更相信實(shí)際的比較結(jié)果。又比如在討論綠豆種子發(fā)芽所必須的條件時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為種子發(fā)芽需要土壤，因?yàn)椤捌仆炼觥钡挠酌缡巧钪谐Ｒ姷默F(xiàn)象，可是，土壤是必不可少的條件嗎？“種子發(fā)芽需要土壤”這一假設(shè)就需
通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)其正確性。
二、關(guān)注學(xué)生預(yù)測(cè)的理由
即使是低年級(jí)的學(xué)生，也會(huì)自發(fā)調(diào)動(dòng)已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)或猜想。但教師若不注意加以引導(dǎo)，學(xué)生的預(yù)測(cè)則很容易流于瞎猜。如在三年級(jí)《誰流得更快一些》一課教學(xué)中，出現(xiàn)了這樣的情況——
師：水、食用油和洗潔精這三種液體有什么共同點(diǎn)？
生：它們都會(huì)流動(dòng)。
師：那它們流動(dòng)的速度一樣嗎？
生：不一樣
師：誰流得更快些呢？
生1：水流得最快，油第二，洗潔精最慢，因?yàn)椤?/p>
師打斷：還有其他想法嗎？
生2：我覺得誰最快，洗潔精第二，油最慢。
師：還有不同想法嗎？
生3：油最快，水第二，洗潔精最慢。
師：還有不同想法嗎？
……
在這個(gè)教學(xué)片段中，最初，學(xué)生依照自己的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但由于教師沒有關(guān)注學(xué)生預(yù)測(cè)的依據(jù)，在教師不斷的追問下，學(xué)生就去尋找其他可能的排序，這樣到后來，學(xué)生猜測(cè)越來越亂，他們已經(jīng)不是以經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)測(cè)而是運(yùn)用數(shù)學(xué)思維來列舉可能性了。
為了幫助學(xué)生養(yǎng)成有根據(jù)的預(yù)測(cè)的習(xí)慣，教師要時(shí)刻謹(jǐn)記讓學(xué)生在講出自己的預(yù)測(cè)或猜想時(shí)講述這樣預(yù)測(cè)的原因。老師多問一個(gè)“為什么這樣認(rèn)為”，學(xué)生就會(huì)少一個(gè)無依據(jù)的亂猜測(cè)，他們就會(huì)逐漸意識(shí)到在科學(xué)上，即使是猜測(cè)，也需要依據(jù)�！皩�(shí)證意識(shí)”正是科學(xué)素養(yǎng)的基本內(nèi)涵之一。比如在上《馬鈴薯在水中的沉浮》一課時(shí)，教師拿出兩個(gè)馬鈴薯讓學(xué)生預(yù)測(cè)，常常會(huì)出現(xiàn)一些人認(rèn)為馬鈴薯會(huì)沉在水中，而另一些人認(rèn)為會(huì)浮，這時(shí)，教師讓大家各自說說自己的理由，有的學(xué)生會(huì)說因?yàn)樗郧翱吹竭^在洗菜時(shí)馬鈴薯沉在水底，所以他預(yù)測(cè)這個(gè)馬鈴薯也會(huì)沉。學(xué)生這樣進(jìn)行預(yù)測(cè)是值得老師肯定的。
對(duì)于中低年級(jí)的學(xué)生而言，在已有生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上做出對(duì)未知事物發(fā)生發(fā)展情況的預(yù)測(cè)對(duì)他們科學(xué)態(tài)度和思維的形成非常重要。雖然這種基于生活經(jīng)驗(yàn)的、直覺化的預(yù)測(cè)看起來還并不清晰和嚴(yán)謹(jǐn)，但這種預(yù)測(cè)其實(shí)包含了學(xué)生對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)的自我解釋，能夠反映出學(xué)生科學(xué)概念和科學(xué)思維的發(fā)展水平。例如學(xué)生依據(jù)大小音*的音高差別來預(yù)測(cè)大小釘子的音高差別，這個(gè)預(yù)測(cè)包含了“物體的大小影響它發(fā)出聲音的音高”這一科學(xué)概念雛形和“觀察”、“比較”、“發(fā)現(xiàn)模式”、“邏輯推理”等科學(xué)（思維）技能。對(duì)于四年級(jí)學(xué)生而言，這樣的能力發(fā)展是非常關(guān)鍵的。教師抓住學(xué)生這樣預(yù)測(cè)的契機(jī)可以很好地引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)思維發(fā)展。
三、拋棄成見，洞察學(xué)生思維的閃光點(diǎn)
幫助學(xué)生通過建立合適的假設(shè)來提高學(xué)生科學(xué)思維能力需要教師有嚴(yán)密的邏輯思維和敏銳的洞察力，以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的思維閃光點(diǎn)和困境并幫助學(xué)生整理思維。
例如在三年級(jí)教科版《誰流得更快一些》一課中，前一節(jié)課學(xué)生已經(jīng)比較了水和油的流動(dòng)速度，并知道水比油流得快，有學(xué)生問：“為什么水流得快些？”就有一個(gè)學(xué)生這么回答：“我認(rèn)為一滴水比一滴油重些，重的物體下落得比較快，所以水流得快些�！�
圄于對(duì)正確答案的知曉，老師很容易否定學(xué)生這樣的解釋。但實(shí)際上，拋開“重的物體下落得比較快”這個(gè)有爭議的前提不論，學(xué)生提供的答案是一個(gè)非常好的三段式推論。在這種想法支持下，這個(gè)學(xué)生很自然會(huì)認(rèn)為由于洗潔精比水重，所以洗潔精流得最快，水次之，而油最慢。就科學(xué)思維的發(fā)展而言，這樣的假設(shè)要比學(xué)生在日常生活觀察基礎(chǔ)之上做出的“水流得最快而洗滌劑最慢”的假設(shè)更有價(jià)值。
經(jīng)過隨后的流動(dòng)比賽，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)自己的假設(shè)錯(cuò)了，那為什么洗滌劑流得最慢呢？液體的流動(dòng)速度和到底什么因素有關(guān)呢？原有假設(shè)被推翻后自然要尋找新的假設(shè)來
釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)過進(jìn)一步觀察比較，他們發(fā)現(xiàn)水最不黏而洗滌劑最黏稠，正好和這三種液體的流動(dòng)速度相對(duì)應(yīng)。
那是不是液體流動(dòng)的快慢和液體的黏稠程度有關(guān)呢？根據(jù)上次推論失敗的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)覺得這次的推論也不一定保險(xiǎn)，最好還是再找些實(shí)驗(yàn)證據(jù)來，所以到這里時(shí)，應(yīng)該再多找些不同粘稠程度的液體進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證，學(xué)生就會(huì)比較信服地得出結(jié)論“看來液體流動(dòng)的快慢確實(shí)和液體的粘稠程度有關(guān)”。
這樣，經(jīng)歷一個(gè)“事實(shí)——假設(shè)——檢驗(yàn)——否定——再假設(shè)——再檢驗(yàn)——得出正確結(jié)論”的螺旋上升的思維和實(shí)踐過程后，學(xué)生的分析問題能力、推理能力和重視證據(jù)又不輕信有限證據(jù)的思想都會(huì)得到發(fā)展。在這個(gè)過程中，學(xué)生最初的假設(shè)一直在推動(dòng)學(xué)生前進(jìn)。在這樣的引導(dǎo)下，要比教師否定那個(gè)學(xué)生最初的解釋后再讓學(xué)生對(duì)三種液體的流動(dòng)快慢進(jìn)行猜測(cè)和實(shí)驗(yàn)更能夠促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
通常，如果預(yù)測(cè)正確的話學(xué)生會(huì)非常有成就感，而如果預(yù)測(cè)錯(cuò)了，則會(huì)產(chǎn)生挫敗感，如果任其發(fā)展，這種挫敗感會(huì)阻礙學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。教師需要在教學(xué)中持續(xù)傳遞給學(xué)生“比起預(yù)測(cè)與結(jié)果是否相符合，尋找其中的原因更重要”的觀念。
讓學(xué)生在預(yù)測(cè)錯(cuò)誤中體驗(yàn)到自己的進(jìn)步，以進(jìn)步的成就感取代預(yù)測(cè)失敗的挫折感。
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