加强物理猜想教学，本文主要内容关键词为：物理论文，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。
新课程标准与原教学大纲相比，显著的不同就是重视科学探究的教育作用，强调过程和方法的学习。科学探究是和科学内容并列的。在新的课程标准中，对科学探究能力中猜想与假设环节有这样的基本要求：尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设，认识“猜想与假设”在科学探究中的重要性。
中学物理教学，不仅仅是把物理知识传授给学生，更重要的是要培养学生的学习物理的思维方式，使他们拥有敏捷的物理智慧，猜想则是物理智慧中最活跃的成分。
一、猜想是学习物理的重要方法
建构主义认为，学生要认识的知识基本上都是未知的，学生学习不是被动接受知识的过程，而是通过理解学习内容，运用他们头脑中的已有知识去探索未知。在这探索过程中会碰到种种困难，因此需要借助科学的想象，大胆进行猜想并验证猜想，从而自主建构新知识。
牛顿说过：“没有大胆的猜想，就做不出伟大的发现。”事实上，在物理学史上很多伟大的发明和发现都是源于猜想。
19世纪末叶，经典物理上空升起两朵“乌云”，指的是不能由当时的物理理论解释清楚的两个重要实验。第二朵“乌云”对应于黑体辐射现象，按照经典理论得出的辐射公式违背实验事实，特别是短波区“紫外灾难”——辐射能量密度趋向无限大，正是第二朵“乌云”所影射之困难的主要方面。喜爱音乐的科学家不会不明白，乐器奏出的谐音频率是其基音频率的整数倍，谐音频率并非连续地改变，著名的物理学家普朗克注意到了这一点。他仔细地分析黑体辐射的能量密度分布，意外地发现
=x=0.2014h式是一个固定的常量。若假定辐射场与物质的分子、原子所交换的能量为nhγ，就是说，交换能量是一份一份地进行，那么便可以得出=x=0.2014h，并可导出与实验事实结果一致的辐射公式。正是由于普朗克对不变常量的探求，并将其引入物质与辐射的能量交换过程，也正是这个由巧妙猜想而形成的能量子假设，日后成为整个量子物理内在美的根基。
进行新课程改革，就是要大胆摒弃传统教学中不利于学生发展的老套套，跳出框框，打造全新的物理教学模式。物理教学的一个最重要的任务，就是要教会学生学习物理思维方式，培养他们的创造能力，使他们形成一定的物理思想。假如物理教学过程中回避了直觉、猜想、假设，实际上就是剥夺了学生创造的机会，他们自己的想法和主张得不到应有的重视，他们的想象力没有了驰骋的空间。教师应该在学习物理的过程中让学生知道，物理科学不仅仅是观察现象、理解公式，还可以根据现象充分发挥自己的想象，提出自己的观点，从而能够通过想象看到事物的本质，最后推导出物理规律。
二、要鼓励学生敢于猜想
在传统的课堂教学中，学生往往是单一被动的，接受式的学习，学生除了认真听讲还是认真听讲，根本不能体现学生的主动学习，他们的好奇心受到了压制，想象空间受到挤压。新课程实践中，学生需要教师的鼓励和引导，不管他们的猜测是否准确合理，教师都要持肯定的态度。例如在讲解“迷你实验室——观察玻璃瓶（截面为椭圆形）的微小形变”时，我按图1所示，用手指先沿横截面的短轴方向紧压瓶子，管中水柱明显上升，再沿横截面的长轴方向紧压瓶子，管中水柱明显下降。我问为什么挤压瓶子的不同部位，水柱会上升或下降。大部分学生根据已有的经验猜想说，手握瓶子时使水受热膨胀。我首先肯定学生敢于猜想，然后把问题交给学生，应如何解决这个问题呢？经过学生们的探究发现：如果是水受热膨胀，那么沿横截面的短轴和长轴方向压瓶子，结果应该一样，而实验中发现两次压瓶子，结果不一样，可见不是热膨胀。那到底是什么原因促使管中水柱上升或下降呢？有同学进一步猜想可能玻璃瓶很软，我点点头，同时用钢笔敲了敲玻璃瓶，表明玻璃瓶比较坚硬。在我的鼓励下，又有同学猜想可能跟玻璃瓶的形状有关，我表扬他观察很认真。学生们仔细观察发现玻璃瓶是椭圆形的，根据几何性质可知，用手指沿横截面的短轴方向紧压瓶子，横截面变小，而水体积一定，所以水柱明显上升；沿横截面的长轴方向紧压瓶子，横截面变大，而水体积一定，所以水柱明显下降。通过探究本实验，学生最终明白了物体受力，就一定会发生形变，只不过有些形变很微小，肉眼看不见。
图1
只有从细微之处有意识地养成学生积极思维、积极猜想的习惯，才能逐步使他们形成良好的物理学习方法。
三、前概念情境的创设是猜想的重要铺垫
有经验的物理教师在教学中发现，在物理学习的过程中，不同层次的学生，他们在学习物理的某个新概念或新定律时，常常表现出前概念现象。教师可以精心地创设前概念情境，当新奇生动的现象出乎学生的意料之外时，好奇的心理驱使他们积极地思索。教师需要精心地引导，及时地抓住学生闪现出来的认知矛盾，掀起思维冲突的狂澜，调动学生的主观能动性，积极探究、解决问题。
例如在探究圆锥为什么会向“上”滚时，事先我让学生们分组用挂历纸制作好双锥体。我按图2调整好筷子的宽度和两书间距，演示前，我请学生们猜想双锥体将怎样运动，由于大部分小学科学课和初中物理课中老师有演示过“双锥体”实验，大部分学生们都回答将向“上”滚，可演示结果却是向下滚，与大多数学生以前看过的现象不同。于是学生们好奇地问怎么会向下滚？我再次调整好筷子的宽度和两书间距，再次请学生们猜想双锥体将怎样运动，学生们回答将向“上”滚，可演示结果是双锥体不动，静止在筷子上。学生再次发出感叹怎么会这样？！急切想知道在什么条件下双锥体会向上、下滚、静止？！思维高度活跃。我抓住时机，让学生们分组探究双锥体自动爬坡的原因、双锥体自动爬坡需要满足什么条件，这样就将探究过程延伸到课外。此外，由“双锥体自动爬坡”问题很容易联想到神秘的“怪坡”现象，让学生上网收集“怪坡”的有关信息及不同的观点，对各种观点进行讨论，发表个人见解，有效地培养学生收集、应用信息的能力，培养学生的科学精神。
图2
四、适时引导学生正确猜想
在课堂教学中，教师放手让学生猜想，可能会遇到两种尴尬的局面，一是学生受固有思维限制不敢猜想，二是学生随意猜想、不着边际。如果所有的猜想都要进行验证，在课堂有限的时间内不可能做到。怎样避免这两种情况的发生呢？这有赖于教师在教学过程中适时引导学生对猜想结果进行讨论，去伪存真，去繁求精。让学生的猜想有了明确的指向性，就能做到有的放矢，有助于学生学习任务的顺利完成。
例如在探究“10秒钟时间内将生鸡蛋竖起来”时，我先问学生怎样将熟鸡蛋竖起来。大部分学生说可以象哥伦布一样竖鸡蛋。我表示同意，并指出哥伦布竖鸡蛋是增大底部面积。我进一步提问，怎样在10秒钟时间内不损坏外壳将一个生鸡蛋竖起来。学生们说不可能，于是我将一个生鸡蛋用力摇晃后在10秒钟时间内竖立起来。学生很惊奇，我告诉学生“只要你们用力摇晃生鸡蛋，你们也行”。于是让他们亲自动手实践，将鸡蛋竖起来。我让学生猜想为什么有的鸡蛋没能竖立起来，学生们七嘴八舌，有的说“桌子不平”“有空气流动”“鸡蛋不规则”“鸡蛋太小”……于是引导学生将能竖起来和不能竖起来鸡蛋进行认真观察比较。学生们认真观察比较后发现，没能竖立起来的鸡蛋天生不足，外形怪异、不规则。我讲解完鸡蛋的构造后，让学生探究为什么要用力摇晃，生鸡蛋才能竖立起来的原因。学生激烈讨论后，得出竖立起来的鸡蛋与桌面接触的是鸡蛋中较大的一端，增大了底部面积；鸡蛋中较大一端里面有一个空气室，用力摇晃后，蛋清和蛋黄就会冲破薄膜，进入空气室，鸡蛋重心就降低了。综合两方面措施，生鸡蛋竖起来也就容易多了。
五、运用猜想应注意的问题
第一，猜想带有一定想象、推测的成分，具有或然性。猜想是在已有知识和少量事实基础上提出来的，因此，在未经实验检验前，结论具有或然性。在教学中切忌以偏概全、以点代面。
第二，我们强调猜想的作用，并不意味着可以削弱逻辑思维的作用。事实上，这两种能力是相辅相成的，在教学中对这两种能力的培养应并行进行。
猜想作为一种非逻辑的思维方法，与物理抽象逻辑思维方法是辩证统一的。在任何物理教学过程中，两者都是共同存在、相互补充、共同发展的。猜想可以打开思路，架通逻辑思维与非逻辑思维之间的桥梁，但仍然要依赖两者的结合，对思维的过程进行整理、加工、归纳、分析，形成可以操作的知识系统。猜想本身并没有论证的力量，所有物理问题的真正解决，必须依赖逻辑方法对猜想结果的论证推导，才能完成物理思维从感性认识到理性认识飞跃。