柯亚方

摘 要：假设是科学探究的重要环节之一，是科学探究中最重要的智力活动手段。而学生的前概念有对有错，提出的猜想必然有真有伪。教师应正确对待学生错误的或不合理的假设，在分析与修正的过程中提高学生建立假设的能力，培养学生的科学态度。

关键词：假设 猜想 修正

假设是人们在证据不太充分的情况下对问题做出的猜测性的解释或判断，是科学探究的重要环节之一。假设不是瞎猜，它不仅需要以一定的知识经验为基础，还需要在科学知识的摇篮中孕育的科学直觉。在科学探究中，假设是最重要的智力活动手段，是培养学生形成缜密的科学思维不可忽视的环节，更是推动科学向前发展的重要环节。那么，在初中科学探究中，教师该怎样进行假设教学呢？

一、基于问题需要，引导学生建立假设

什么问题需要建立假设？并非全部问题都需要建立假设，建立假设需要如下几个条件：

（1）问题对学生来说是新颖的，学生并不知道确切答案；

（2）问题对学生来说是有趣的，学生有兴趣揭开它的谜底；

（3）学生对问题有一定的认识，问题的答案在学生看来并不太遥远。

由此可见，对于一个在学生看来答案十分明显的问题，是不宜让学生假装未知去建立假设的。但在教学中，也常常会看到教师针对一个对学生来说根本不是问题的问题，要求学生建立一个假设。

例如，在科学七年级上册“我们居住的地球”一节的教学中，一位教师在上课时提出这样一个问题：人类只有一个地球，地球是我们共同的家园，那么地球是什么形状的呢？请同学们针对这一问题大胆提出猜想。

对于如今的七年级学生来说，他们早已知晓地球是一个球体，让机灵的学生假装像古人那样不知地球是何形状而故意做出一些猜测是毫无必要的。事实上，这样一个问题提出后，大部分学生都会说地球是球形的，而某些学生提出其他的猜想也只是为了迎合教师的问题或是开玩笑罢了。教师这样做只是为了使科学探究的环节完整，走过场式的让学生经历建立假设的环节，这只能使新奇有趣的科学探究活动变得索然无味。

同样是这节课，另一位教师是这样引导学生对“地球形状”建立假设的：这位教师首先给学生展示人造卫星拍摄的地球照片，并对学生说：“当人类离开地球看地球时，看到的地球是一个美丽的星球，上面有蓝色的海和白色的云。但古人没有能力离开地球，就很难知道地球的确切形状，但他们在发出‘不识庐山真面目，只缘身在此山中的感慨的同时，也在积极地寻找证据以查明地球究竟是什么形状的。下面请同学们通过合作学习的方式阅读教材、查阅课前准备好的资料，了解以下问题：对于地球的形状，古人曾经提出了哪些假设？这些假设又是通过什么样的证据得以否定或肯定的？”学生积极地投入到合作探究之中，最后教师让学生相互交流探究所得。这位教师用这种探究方式使学生严肃认真地想古人之所想，真切地体验到古人科学探究的艰辛历程，明白了假设在推动科学发展过程中的重大作用。同时也有效地培养了学生获取信息、鉴别信息、处理信息、合作交流的能力。

面对同一个问题，两种不同的提问方式产生了截然不同的结果。科学探究本身有多种模式供我们选择，教师不能拘泥于某一固有模式，应开动脑筋，设计出能激起学生探究欲望、发展学生思维、有利于学生形成科学态度的探究方式。

此外，对于一个在学生看来答案十分遥远、缺乏假设基础的问题也不宜让学生假设。学生建立假设需要具备一定的基础，这种基础可以是学生并不完备的知识经验，也可以是学生的合情推理，如迁移、类比等，还可以是学生的某种直觉。学生在面对问题建立假设时，应该尽可能为自己的假设提供理论和经验的支持。比如说让初中生猜想自由落体运动的路程与时间存在什么关系、宇宙是怎么起源的等问题，由于学生不具备假设的必要基础，即便学生进行了假设，也只能是非科学性的假设。这种假设不但对探究活动无益，而且对培养学生的科学态度也是非常不利的。

二、认真倾听学生意见，善待不合理的假设

学生是根据自己已有的科学知识、生活经验、科学直觉对某一问题建立自己的假设的。由于受到原有的知识经验、认识事物的角度、自身的思维方式等因素的影响，对于同一个问题，不同的学生会有不同的“问题空间”，自然会出现不同的构想，也就产生了不合理的假设或是错误的假设。

在这里列举一些错误的或不合理的假设。譬如，在“重力”一节的教学过程中，教师如果问学生：重力的大小可能和哪些因素有关？一些学生可能会提出“重力的大小与物体的体积有关”的结论。在“摩擦力”一节的教学过程中，教师问学生：当一个物体在另一个物体表面上滑动时，物体受到的摩擦力可能和哪些因素有关？这时，可能有一些学生会提出“滑动摩擦力的大小可能和物体受到的重力有关”的假设，也有一些学生会提出“滑动摩擦力的大小可能与物体间的接触面积有关”的假设。在探究压力的作用效果和哪些因素有关时，大部分学生都会提出“压力的作用效果可能与受压面的材料有关”的假设。而在探究影响浮力大小的因素时，学生则会提出更多的假设：“浮力的大小可能和物体的密度有关”“浮力的大小可能与物体的体积有关”“浮力的大小可能与物体的质量有关”“浮力的大小可能与液体的密度有关”“浮力的大小可能和排开的液体的体积有关”，等等。在“平面镜成像”的教学过程中，教师如果问学生：平面镜所成像的大小跟物体与平面镜之间的距离有什么关系？有的学生就会说：物体与平面镜之间的距离越远，所成的像越小；物体与平面镜之间的距离越近，所成的像越大。综上，学生在建立假设时出现一些错误或偏差是十分正常的。

其实，即便是科学家，在科学认识活动中也常常会用错误的假设去解释世界。正如波普尔所说：在向科学进军的道路上，大多数的人和大多数的时间实际上是耗费在那些最终没能得到实验证据支持的假说上。但这就是真真切切的科学上的探究，没有任何一位科学家会否定这种探究的价值。因此，对学生建立假设时出现的错误或偏差，教师应当予以充分的关注和尊重，善待这些不合理的假设，要让学生有充分的表达机会。

三、深入分析假设，帮助学生寻找不合理的原因

学生在科学探究的过程中可能会建立错误的或不合理的假设，假设虽有错误或偏差，但在学生看来却是合情合理的。所以，教师应当走近学生，听听他们提出假设的理由，从已有的前概念的角度与学生一起分析出错的原因。对学生的假设万万不可不做分析、不做修正、不做检验就简单粗暴地给予评价。

例如，对“物体受到的重力与物体的体积有关”的假设，学生的理由是：一桶水总比半桶水要重些。可见学生在思考问题时因局限于同一种物质，未曾考虑不同物质如半桶沙和一桶水之间的重力关系。

又如，对“影响滑动摩擦力大小的相关因素”的假设，学生之所以认为“滑动摩擦力的大小可能和物体受到的重力有关，重力越大，滑动摩擦力越大”，原因在于他们有这样的经验：在同一路面上推轻的物体比推重的物体更容易。他们未曾想到在重力不变时，减小对路面的压力也能轻松地推动重的物体。而假设“滑动摩擦力的大小可能和物体间的接触面积有关”的学生则觉得“物体间的接触面积”毕竟是一个物体在另一个物体上滑动时的重要变量之一。

再如，在探究“浮力的大小和哪些因素有关”时，学生提出了“浮力的大小和物体自身的各个参量有关”的多种假设。学生解释道：我们平时看到有的物体在水中能上浮，有的物体在水中则下沉，浮力当然和物体本身的各参量有关。

以上例子说明，正是这些原有的经验和知识影响着学生的认知活动，使非本质因素干扰着本质因素，建立了错误的或不合理的假设。

学生在科学探究的过程中建立错误的或不合理的假设的原因是多样的。学生看到汽车从水泥路面上开到泥地上路面的凹陷程度不同，就会提出“压力的作用效果可能与受压面的材料有关”的假设，显然学生未曾辨析“压力的作用效果”与“材料的抗压性能”是两个不同的概念。浮力的大小的确与“排开的液体的各个参量”有关，但在提出“浮力的大小可能和排开的液体的重力有关”的假设的同时还提出可能与“液体的密度”“排开的液体的体积”有关的假设也是不恰当的。虽然这些变量之间存在内在的包含关系，但单独的某一项不能作为判断浮力大小的依据，这也是学生在建立假设时最经常出现的情况。至于“物体与平面镜之间的距离越远，所成的像越小”的错误假设，学生则做出这样的解释：当我在更衣镜前时，我离镜的距离越远，看到镜中我的像越小。错误的原因是学生把像的实际大小和看到的像的大小混为一谈了。

四、耐心引导学生，修正不合理的假设

波普尔提出：对于同一个问题，不同的学生会有不同的“问题空间”；而对于不同的问题，同一个学生的“问题空间”也会有所不同。每位学生的学习经历和生活经验都不尽相同，大脑中自然也就形成了不同的前概念，学生的前概念有的是正确的，也有的是错误的，再加上每个人思考问题时都具有以自我为中心的倾向，这就使得前概念通常具有排他性和不易改变的顽固性。学生提出的错误的或不合理的假设正是学生错误的前概念的反映。师者，所以传道授业解惑也。对于学生的错误假设，教师不能回避，也不能直接用自己的正确观点去覆盖。不知其惑，不思其惑，又怎能解其惑？所以，学生的错误假设同样是宝贵的教学资源，应当充分利用。教师应采取有效对策，对症下药，尤其要采用反面列举和实验验证等方法，与学生一起动摇并推翻错误假设，使学生的头脑里建构起正确的认识，从而更好地进行后续学习。

例如，修正“物体受到的重力与物体的体积有关”的假设时，教师可以问学生：体积相同的物体重力一定相同吗？体积不同的物体重力一定不同吗？这两个问题会引发学生的思考：体积相同的木块和铁块重力肯定不同，体积不同的木块和铁块重力可能相同。然后分别用弹簧秤测量体积相同但质量不同的木块和铁块的重力，体积不同但质量相同的木块和铁块的重力，结果发现前者重力不同，后者重力相同。由此可得出物体受到的重力与质量有关、与体积无关的结论。

又如，修正“滑动摩擦力的大小可能和物体受到的重力有关”的错误假设时，因为摩擦力是科学七年级下册的内容，而压力是科学八年级上册的内容，所以在此可利用简单的小实验让学生在体验中修正错误，不必过多地进行理论分析。教师可让学生把手放在桌面上滑动，一次轻压桌面滑动，另一次重压桌面滑动，感受两次摩擦力的大小有什么不同。由此认识到摩擦力的大小不是和重力有关，而是和物体间的压力有关。在此基础上再去修正“滑动摩擦力的大小跟物体的接触面积有关”的错误假设，可让学生自主设计实验验证。教师可以演示分别将同一木块平放、侧放、竖放在桌面上，并用弹簧秤水平拉动木块做匀速直线运动，发现弹簧秤读数相同，根据二力平衡可知三次运动滑动摩擦力相同，可见滑动摩擦力的大小跟物体的接触面积无关。

再如，对于“压力的作用效果可能与受压面的材料有关”这一错误假设，可将一小铁块以相同的方式放在一块木板上和一块海绵上，体会受压面的凹陷程度是压力作用效果的表现，受压面的材料不是影响因素，所以在比较压力的作用效果时应观察同一种材料的凹陷程度。

对于学生提出的“浮力的大小可能与物体的密度有关”“浮力的大小可能与物体的体积有关”“浮力的大小可能与物体的质量有关”等假设，可重新演示“浮力”一节第一课时的一个实验，即科学八年级上册的一个实验：分别在水中和空气中用弹簧秤称量物体。当物体逐渐浸入水中，学生观察到弹簧秤示数逐渐变小的时候提问学生：这个时候浮力发生了什么变化？学生答：增大。教师再问：物体本身的密度、体积、质量变了吗？学生在思索的过程中推翻了原有的错误假设，同时也直观地感知到浮力的大小与排开水的多少有关。而根据G=mg、m=ρV，可知变量“排开的液体的重力”包含变量“排开的液体的质量”，也包含变量“排开的液体的密度”和“排开的液体的体积”，若验证了浮力的大小与“排开的液体的重力”有关，也即说明了浮力和其他变量也存在关系。所以确定“浮力的大小与排开的液体的重力有关”这一猜想，并且设计出可行的实验方案来验证它。

科学问题一经提出，学生对问题的可能答案建立假设时，往往面对很多的因素，如果能排除非本质因素的干扰，准确地抓住本质因素，则会使探究的过程更有效。有效培养这种能力的土壤就是：建立假设时在教师引导下师生之间、学生之间相互倾听与修正。这一能力对后续的学习会产生积极的深远的影响，比如说探究感应电流与哪些因素有关、磁场力与哪些因素有关等。对于平面镜中所成像的实际大小与人眼看到的像的大小的关系，教师可以问学生：你在近处看一个人大还是在远处看他大？学生答：在近处大。教师再问学生：他在远处看起来小了，是因为他变小了吗？学生答：没有。然后作图说明，一个物体看起来的大小是由视角决定的，同一个物体，人眼在远处看他时由于视角较小，就显得较小。

恩格斯曾说：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到了，它使得过去用来说明和它同类的事实的方式不中用了。从这一瞬间起，就需要新的说明方式了——它最初仅仅以有限数量的事实和观察为基础，进一步的观察材料会使这些假说纯化，取消一些，修正一些，直到最后纯粹地构成定律。如果要等待构成定律的材料自己纯粹化起来，在此以前把运用思维的研究停下来，那么定律也就永远不会出现了。假设是打开认识新事物大门的一把钥匙，提高学生建立假设的能力，教师的责任很重，有待探索的问题也很多。有一点很重要，就是教师要善待之，善修之，才能取得事半功倍的效果。

参考文献

[1]郑青岳.科学探究中怎样对待学生的错误假设[J].中学物理教学参考，2009（9）.

[2]郑青岳.建立假设教学中的错误倾向[J].中学物理教学参考，2009（10）.