摘要:在我国新的一轮课程改革中,着重强调了学生学习方式的改变和课堂教学形式的改变,物理教学中要求“加强探究活动,发展学生的实践能力和创新意识”,而在探究活动中最活跃的因素是进行科学的猜想。因此认识探究活动,指导学生如何进行猜想与假设是摆在每一个相关教师面前的事情。
关键词: 放射性猜想;定向性深入;顺逆性交变猜想;系统分析;学科渗透
中图分类号:G4 文献标识码:A
幻想是诗人的翅膀,假设是科学的天梯―――歌德
据课程标准编写的《义务教育课程标准实验教科书·物理》其中一个指导思想是“加强探究活动,发展学生的实践能力和创新意识”,它具有“把科学探究的学习和科学内容的学习放到同等重要的地位”的主要特点,因此该教科书又称为《探索物理》。由此可见在新的教科书中 “科学探究”的重要性是不言而喻的。
对于新的教科书必须强调科学探究在学习中的作用,让学生经历科学探究的过程,改变以往以书本为主,实验为辅的传统教学模式。从探究的步骤来看,它分为如下步骤:提出问题、猜想和假设、设计实验(或制订计划)、进行实验(或收集证据)、分析和论证、评估、交流合作等。
猜想与假设是创造性思维中最活跃的因素,是科学探究中的一个重要环节,也是能否在科学探究中获得成功的关键点。善于猜想是研究自然科学的可贵品质,培养学生的猜想与假设能力是培养学生科学素养,发展学生对科学活动预见性的重要实施渠道。猜想不一定是正确的,但在科学探究中进行有目的、有方向地猜想或假设,将会给成功搭上有力的桥梁。
从某种程度来说,学生所进行的猜想与假设活动是学生探究活动中的一个难点,这不仅要求学生能对自然现象的本质及其规律敢于猜想,还必须要求学生必须进行科学猜想,不能无根据地胡思乱想。而猜想与假设活动包括学生思维活动从具体经验向抽象思维的跨越、对原有知识和生活经验的加工应用、思维活动的冲突与升华等。教学中我从以下几个方面引导学生进行科学猜想与假设活动:
一、从情景入手,进行放射性猜想
物理学是一门以实验为基础的学科,而探究实验对学生能力的培养起着重要的作用。在探究实验的猜想中,应根据所提出的问题从物理情景入手,尽可能想办法将这些抽象的东西形象化。即把所提出的抽象问题同一些具体的、形象的物理模型及可视性较强的图形联系起来,这样不仅能对所提出的问题进行很好的猜想,而且还有利于培养学生的形象思维能力,以进一步促进抽象思维能力的发展和提高。
例如,在对“影响摆的快慢的因素有哪些?”进行猜想时,学生根据已有的物理情景和生活情景开始猜想的结果有以下几方面:
(1)摆锤越重,摆得越快。猜想的理由是:生活中一些物体越重,其下落就越快(学生生活情景的再现)。
(2)摆线越长,摆得越慢。猜想的理由是:摆线越长,摆的路线越长,用的时间就长,来回摆的时间多一些,摆的就慢一些。(有关速度知识的物理情景)。
(3)摆的角度越大,摆得越快。猜想的理由是:角度越大,坡度就越陡,冲下来就会快一些。(有关生活情景和速度知识的物理情景)。
(4)摆动的空间是否在同一平面上,如果摆动的空间越接近平面,摆得越快。猜想的理由是:摆的路线在同一平面上,来回摆动所用的时间最短,摆得最快。(有关速度知识的物理情景)。
又如,在要求同学们对“乒乓球在反弹过程遵循什么规律”时,可以提醒同学从“光的反射遵循的规律?”入手进行猜想,要求同学从情景入手,进行放射性猜想。
再如,我們已经知道固体和气体都可以传声。那么,声能在液体中传播吗?你能找出事实或实验来支持你的说法吗?我们设计了“探究声波在液体中传播实验”声源用密封的放音机,然后用医用的听诊器来听取液体内传播的微弱声波。这样,就可以在课堂上演示或由学生上台操作。培养学生入射性猜想的能力。
学生的猜想结果不一定是正确的,但必须引导学生对猜想进行积极思考,教师可以帮助学生对其猜想的结果进行分析,然后根据猜想的方向设计实验,实验来进行验证。
如何在物理教学过程中,给学生创设、体验、寻找、再现物理情景,再要求学生从情景入手,进行放射性猜想,激发学生学习物理的兴趣和求知欲,培养和提高学生的形象思维、抽象思维、创造性思维等方面的能力,也是物理教师长期探索和研究的问题。
二、从联想入手,进行定向性深入
联想是学习必定要经历的环节,善于联想才有新的发现,例如,伽俐略曾经让一辆小车依次在铺有毛巾、棉布和木板的相同斜面上,从同一高度下滑,得出结论是:在毛巾表面,小车滑行的距离最短,棉布表面次之,木板表面最长。然后就联想到,假如接触面无摩擦,小车就将无限制地运动下去,从而得出了牛顿第一运动定律。可见联想在探究中的起着重要的作用。
我们现在所学的都是书本上已成的结论,基本都是正确的知识,我们所说的发现问题,进行猜想,不是怀疑一切,也不是轻易否定书本的一切,而是尽量在已有知识的基础上,通过联想,经过仔细斟酌,反复推敲,更好地将提出的问题进行定向性深入的猜想。这是思维的巨大进步,也是培养学生想象力和创造力的基础。
例如,在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关”时,有些同学猜想:因为物体间只有相互接触才可能产生摩擦力,所以摩擦力大小可能与物体间的接触面积大小有关。在这里很多学生是根据平时上学时骑自行车的情景联想到的,骑自行车时,如果轮胎里的气不足,车轮与地面的接触面积较大,骑车时较为吃力
又如,在探究“串联电路中电流的规律”时,在“猜想与假设”中,学生会针对实验电路图(如图)进行各种猜想,大多数学生会认为闭合开关后,越靠近电源正极的地方电流越大,即IA > IB>IC ,电流通过了灯泡后会使电流减小。他们猜想的理由是把电流比作“水流”进行联想的,在往地面倒水,水流得越远就变得越少,最后消失,估计电流也有类似的规律。当然也有同学猜想到“串联电路中各处的电流相等”,他们是利用“用水发电时,虽然发出了电,但水并没有减少”而联想到的,所以估计串联电路中,各处的电流是相等的。