科学猜想及其在科学教学设计中的应用，本文主要内容关键词为：科学论文,教学设计论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、科学猜想
科学猜想是探索科学的一种广泛应用的方法，它是用已知的科学规律对未知的自然现象及规律做出科学预见。它在科学教学设计中的灵活应用，对激发学生的兴趣和强烈的求知欲以及培养学生的探究能力、直觉思维能力等方面有着非常好的作用。它在教学设计中一般有以下几个步骤：
1.明确研究的课题以及目的要求。
2.进行直觉猜想，即对所研究的课题提出假定性说明或假定性命题。
3.根据猜测设计并动手做实验进行检验（或根据猜想进行理论论证和逻辑推理）。
4.进行理论上的论证（或设计实验来检验理论分析的结论的正确性）。
二、科学猜想在科学教学设计中的具体应用
1.根据日常生活经验进行科学猜想
生活经验是人的最直接的感觉，它是学习各种知识的基础和源泉，我们要进行科学知识的学习必须借助于人们的日常生活经验。例如在对“阿基米德定律”内容的教学设计中，首先引导学生研究“浮力的大小和哪些因素有关？”要引出这个问题，在教学设计中可以以学生的生活经验作为引导进行探索研究，启发他们联系“井里提水”和“游泳”以及在河水中与海水中游泳的对比等生活经验进行“科学猜想”，根据学生提出的猜想，归纳成以下两个问题。
（1）浮力的大小可能跟物体浸入液体里的体积有关；
（2）浮力的大小还可能跟液体的密度有关。
根据以上两个猜想，进而指导学生设计实验方案来检验上述“猜想”是否正确。通过教师的启发引导，让他们有目的地进行课本实验，分别把金属块浸在水中和煤油中做实验，验证上述猜想的正确性，从而获得有关浮力的定性规律。接着教师再启发学生进一步分析实验的结果，提出新的探索课题和猜想：既然上述实验证明了物体（金属块）浸在液体里受到的浮力大小跟物体浸入液体里的体积有关，即跟物体排开液体的体积有关，还跟液体的密度有关，那么浮力的大小是否跟排开液体的重量有关呢？这一新的猜想的提出，激发了学生进一步探索的强烈求知欲。老师要抓住时机引导学生根据课本的实验装置进行实验并分析实验数据，得出结论：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。学生为猜想与实际相符而感到了极大的满足，更增加了探求新知识的兴趣和信心。实验还证明了这个结论也适合于部分浸在液体里的物体，而且也适用于其他液体。在此基础上，教师又引导学生从理论上对阿基米德原理进行初步的论证，完成了理论论证与实验结论的统一。最后还要针对学生学习中可能存在的疑问进一步提出错误的猜想：
（1）浮力的大小是否还跟物体的形状有关？
（2）浮力的大小是否还跟物体浸没入液体中的深度有关？
然后让学生分别通过相应的实验来研究这些问题，并通过实验否定了这两个错误猜想。这样的教学过程，学生不仅对阿基米德原理获得了深刻的理解，而且也培养与训练了学生的直觉猜想的直觉思维能力。
2.根据定性的感性认识进行科学猜想
在我们科学知识的学习中，许多定量关系和理论的得出都是建立在定性认识的基础之上的，没有学生的感性认识就不可能有该知识和理论的进一步提升。例如在“液体压强计算”教学中，液体压强与深度的关系是一个难点。在设计中，首先让学生回忆已学过的液体压强特点。由于学生已经有了“液体压强随深度的增大而增大”的感性认识，学生就可以提出猜想：“液体的压强与深度有怎样的关系？是正比还是反比，还是其他关系？”在此基础上，教师指导学生在实验中怎样求液体的压强和深度以及为了求得液体的压强和深度需要先测出哪些数据？具体操作如下：
（1）利用平底管间接测液体的压强P
利用二力平衡条件得出，当装沙的玻璃管在液体中静止不动时，液体对玻璃管底部的压力F的大小一定等于沙和玻璃管的重量G的大小，即F=G，再根据P=F/S=G/π（d/2）[2]=4mg/πd[2]可知，测出m和d（管底外径）就可算出P。
（2）测出液体的深度h
液体的深度h=玻璃管底浸入液体中的深度=玻璃管高H-玻璃管顶部到液体的距离H[，0]。
（3）指导学生对实验数据进行分析和处理
启发学生算出并比较每次实验中液体的压强与对应深度的比值：p[，1]/h[，1]、p[，2]/h[，2]、p[，3]/h[，3]、p[，4]/h[，4]。
（4）实验结果
在实验误差允许的范围内，每次比值是相等的，再运用数学中的正比例知识，得出液体内部的压强跟深度成正比的关系，即p/h=恒量，从而通过实验和分析验证了上述猜想的正确性。
3.运用类比联想和类比推理的方法引导学生进行直觉猜想
在科学中有许多知识是学生从来没有遇到过的，没有感性认识和经验，对这种知识的教学，教师直接切入主题，学生很难真正掌握该知识。如果教师运用类比的方法，通过学生熟悉的情景进行对比引入教学内容使难度下降，学生更容易接受。例如，在讲解“欧姆定律”时，首先要使学生明确本节课要研究的课题是：“怎样通过实验来研究某一段电路中的电流强度跟它两端的电压和导体的电阻这三个物理量之间的关系。”接着引导学生把水流跟电流进行类比，即用水压来类比电压，用水管的阻力来类比导体的电阻。这样，学生很容易明白水从水管里通过的流量与水压、阻力的关系：当这段水管的阻力一定时，水压（水位差）越大，水流则越大。通过类比，可以向学生提出如下的猜想：
（1）在电阻不变的情况下，导体中的电流强度可能跟导体两端的电压成正比；
（2）在电压不变的情况，导体中的电流强度可能跟这段导体的电阻成反比。
这时学生的思维处于高度激发状态，教师应因势利导，指出以上只是猜想的可能结论，是否正确需要用实验来验证。在此基础上启发学生设计实验，并进行实验，分别得出几组实验数据；再引导学生联系以上猜想分析数据之间的关系，通过思考、归纳、先得到具体的数值关系式；进而通过推理、概括，再抽象到文字表述，综合概括电流强度和电压、电阻三个量之间的变化规律，总结出欧姆定律的公式I=U/R，从而用实验验证了上述猜想的正确性。这样不仅培养了学生的科学猜想的直觉思维能力，还培养了学生的分析、归纳、综合等思维能力。
科学猜想作为一种科学方法，不但在教学设计中可以运用，而且在习题解答过程中以及处理解决实际问题中都可以进行灵活运用。只要我们在教学实践中有目的地对学生进行这种科学直觉思维能力的培养，必定能使学生的思维品质得到质的飞跃。