在物理教学中培养学生科学猜想的能力

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  物理教学的一个重要的任务就是要教会学生科学的学习探究方法,培养他们的创造能力.猜想是一种创造性的思维形式,是科学探究的重要环节,是造就学生创造才能的基石.因此,在物理教学中培养学生科学猜想的能力,是重要的教学目标.
  1 营造和谐氛围,鼓励学生猜想
  和谐的课堂氛围是培养学生科学猜想能力的前提.要能真正激发学生学习兴趣,大胆猜想,就必须为学生营造一个情理交融、心灵交汇,充满“人性”的和谐氛围.然而,在传统的物理课堂教学中,学生往往是被动的,填鸭式的学习,他们的好奇心受到了压抑,缺乏想象和联想的空间.因此,要培养学生科学猜想的能力,我们在教学过程中应充分发扬教学民主,让学生在宽松和谐的学习氛围中敢于猜想,无所顾忌地表达自己的猜测.在教学中,笔者经常会碰到有些学生会不知不觉地猜测未知现象,提出假想,应急地猜答案,或提些奇奇怪怪的问题.面对这样的情况,笔者一方面对有的猜想给予科学的分析、实验和验证,另一方面对学生的猜测不管是否合乎情理,都鼓励他们有敢猜的胆量和不怕猜错的勇气,不吝啬鼓励、表扬的赞美言词.当然,在教学中,常常会遇到有些学生不敢猜的现象,这就特别需要我们的引导和鼓励.
  2 根据教学内容,挖掘猜想因素
  猜想是人凭借直觉、灵感、想象等常能未经仔细分析就迅速对问题的答案做出合理推测、设想.牛顿说:“没有大胆的推测就不可能有伟大的发现.”事实也是如此,任何科学、学说的出现起初都是大胆的猜想.为此,我们应根据教学内容,充分挖掘出教材中的猜想因素,鼓励学生大胆猜想,以培养学生的创造性思维,进行创造性学习.
  例如,在学习浮力概念时,笔者演示“木块在水中上浮受到浮力”,接着又通过演示钩码放入水中,沉入水底,问学生钩码是否也受到浮力的作用?再如,在教学《气体压强》一课时,笔者为各学习小组准备了一个质地较软的空饮料瓶及一壶热水.在课堂上让各组都在空饮料瓶中灌上热水,然后要求学生倒出水并迅速旋紧瓶盖,这时学生看到瓶身很快无故地瘪了下去,感到十分惊奇,产生了疑问,于是笔者向学生提问:物体发生形变,必须受到力的作用,那么瓶子瘪下去受到的是什么力呢?又如,在学习电路这一节中,在讲解串、并电路时,笔者制作了两个串联和并联电路的暗箱,分别让两只灯串联和并联,然后分别拿掉其中一只,根据出现的现象,向学生提问,让学生进行猜想,等等.这许许多多使学生充满好奇的现象或问题都隐含在教学内容之中,关键是我们要善于挖掘这些猜想因素,并从学生的好奇、好问、求知欲强等特点出发,给学生一个想象的空间,大胆猜测的空间,从而激发学生强烈的探究欲望.
  新课程强调的是以人为本,学生是教学的主体,我们的教学活动都应围绕学生这个主体而开展,为培养学生科学猜想的能力,根据教学内容,挖掘猜想因素,这对培养学生科学猜想的能力将会发挥重要的作用.
  3 采取多种方法,进行科学猜想
  对学生科学猜想能力的培养是物理探究过程中的一个重要环节,也常常是我们在物理教学过程中较难把握的难点.在物理课堂教学中,我们经常会遇到这样的情况:(1)有些学生只是为了猜想而猜想,对问题的猜想带有很大的随意性,不加以分析和思考,因而根本达不到科学探究的目的;(2)学生由于知识经验缺乏或者不能仔细地观察事物或现象,因而往往会出现一些错误的猜想.怎样克服这两种情况的发生呢?在教学实践中,笔者采取以下三种方法引导学生进行科学猜想.
  3.1 联系生活经验,引导学生进行科学猜想
  《新课程标准》中明确指出:“物理教学要注意联系实际,加强实践活动,使学生更好地理解和掌握物理基础知识,能够运用这些知识解决简单的实际问题.”初中物理知识与学生生活有着密切的联系,因此,借助学生已经积累的生活经验,从生活实际中引出物理问题引导学生进行科学猜想.例如,在探究影响蒸发快慢的因素时,结合学生司空见惯的晾晒衣服时的情景,向学生提问:我们如何将衣服更快地晒干呢?学生通过讨论得出要放在太阳底下、通风处、衣服应尽可能的展开,这样衣服才会干得更快些的结论.在此基础上,笔者再引导学生对“影响蒸发快慢的因素与哪些因素有关”进行猜想.学生利用已有生活经验进行列举,提出了如下猜想:(1)含有水份的物体运动越快,蒸发越快;(2)向水面吹风水份蒸发加快;(3)水温越高水份蒸发越快;(4)敞口容器中水份蒸发得快;(5)水份暴露在空气中的面积越大水份蒸发越快.然后,针对学生提出的猜想组织讨论:这些现象从本质上看有哪些是相同的?接着在讨论的基础上,引导学生将影响蒸发快慢的因素进行归类(水面空气流速、温度、水的表面积),最后,再引导学生采用控制变量法设计三个实验,进行探究.再如,从水中浮上来的皮球、突然停电、拔河等等,都可让学生尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想,并通过思考尝试提出可检验的猜想和假设.
  实践证明,在引导学生进行科学猜想时,紧密联系学生的生活经验,学生可以在足够的生活体验基础上,使猜想有明确的指向性、学生还能灵活运用相关物理知识,科学地认识问题并尝试科学地解决问题.
  3.2 借助实验方法,引导学生进行科学猜想
  “科学猜想”是自然科学研究的一种思想方法,它不同于无根据的幻想,是将科学性和假定性做辩证统一.然而,这个假定性命题能否成立,还需要通过实验做出验证和理论层面的论证.
  例如,在教学“阿基米德原理”时,笔者演示了书本图10-29的实验,在学生获得定性的感性认识的基础上,引导他们进行科学猜想:通过仔细观察实验,你觉得浮力大小可能与哪些因素有关?学生纷纷提出各种猜想:物体的重量、物体的大小(体积)、液体的密度、物体的密度、物体浸入液体的深度、浸入液体的体积、物体排开液体的体积等等.对学生提出的各种猜想,笔者引导学生做好恰当的点评归类工作,有的鼓励在课外探究验证,有的则在课内分小组讨论并设计实验学生自己来验证.最后,学生通过实验总结得出了以下结论:浸在液体中的物体受到浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关.在得出结论的基础上,笔者又进一步引导学生思考:刚才我们通过实验得出了上述结论,那么,浮力的大小是否跟排开液体的重力有关呢?新的“猜想”进一步激起了学生的探究欲望.接着,根据书本图10-30的实验,指导学生弄清实验装置的原理和使用方法,然后引导学生进行实验并分析实验数据,得出实验结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力,即F浮=G排(这就是阿基米德原理),从而验证了新的“猜想”的正确性.通过验证,学生也知道了实验还证明了这个结论也适合于部分浸在液体中的物体;而且也适用于其它液体.在上述基础上,笔者又引导学生从理论上对阿基米德原理进行初步的论证,以完成理论论证和实验结论的统一.为帮助学生纠正一些错误的“猜想”,还有针对性地列举了一些,如“浮力的大小是否跟物体的形状有关”等问题,让学生分别通过相应的实验来探究解决这些问题,以否定错误的“猜想”.
  总之,通过借助实验方法,引导学生进行科学猜想,课堂学习气氛活跃,学生思维和动手能力都得到了锻炼,学生不仅对阿基米德原理获得了深刻的理解,而且还学会了科学的基本方法.
  3.3 运用类比联想,引导学生进行科学猜想
  类比猜想就是把若干相似或不同的事物放在一起进行比较,让学生从旧事物的已知属性去猜想新事物也具有相似或不同的属性.例如,在探究影响导体电阻大小的因素时,我们可以和水路相类比,水管越粗,水流遇到的阻力越小;水管越长,水流遇到的阻力越大,不同材料的水管,对水流的阻力是不相同的,从此可猜想导体对电流的阻碍作用可能与导体的横截面积、材料、长度等因素有关.
  联想可以把多个不同事物联系在一起,容易触发灵感而导致新的发现.如在学习电流、电阻时,我们可以引导学生通过类比联想到水流.“电压”似“水压”、“电流”似“水流”、“电阻”似“淤泥等阻碍”.“并联”似一条大河分成几个小河,分流了.在物理教学中我们要鼓励学生发挥自由联想的习惯,使他们敢想、爱想和善于想,以开拓学生科学猜想的思路,活跃直觉思维,使固有的思维转化为创造性的思维.
  在引导学生进行科学猜想中,我们利用联想和类比的方法进行猜想,可以使猜想更具合理性.如,在探究为什么海水和沙子在同一时刻的温度不一样时,我们可以与物体的运动相联想和类比.在相同的时间内,物体通过的路程越大,表示物体运动得越快,依此猜想海水和沙子吸热在同一时刻的温度不一样,说明它们吸热升温快慢不一样的缘故.
  以上仅列举了笔者在教学中常采用的三种方法,当然引导学生进行科学猜想的方法还有很多,如(1)创设问题情景,让学生在情景中去猜想.猜想是解决问题的前奏,离开实际情景的猜想就成了胡思乱想.因此,为使学生进行合理的猜想,有时笔者还创设一些问题情景,让这些情景能有的放矢引导学生猜想,使学生会在情景中猜想;(2)紧抓关键词语.紧抓关键词语,就是先根据概念的定义,引导学生筛选关键词,然后根据关键词对影响因素进行猜想,最后设计实验进行验证;(3)依据以前所学的理论去猜想,因为物理上的很多猜想可以找到理论根据的.总之,无论采用哪种方法,都应依据教学内容及学情,都应有利于学生进行科学猜想,都应有利于培养他们的创造性思维能力.
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