引导大胆假设培养科学思维

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  《科学课程标准(3—6年级)》中指出:科学探究活动是培养学生科学精神、科学态度、科学思维的重要途径。在科学探究过程中,教师要鼓励学生大胆猜想,对一个问题的结果做出多种假设,并在此基础上设计实验,积极求证。假设与求证的过程是科学探究的重要组成部分,也是完成科学探究必不可少的环节。那么,教师应该如何正确地引导学生大胆假设,发展科学思维呢?
  一、以情景为依托,鼓励学生大胆假设
  科学课中的实验教学有独特的天然优势,可以用实验的方法创设问题的情境,引导学生在实验过程中自发地对科学现象产生浓厚兴趣,寻找解决问题的途径,从而促进学生科学思维的发展。如在《米饭、淀粉和碘酒的变化》一课中,教师设置了以下情境:今天老师给大家一次在课堂上吃东西的机会,把米飯放进嘴里咀嚼一分钟,仔细品尝一下,米饭到底是什么味道。接着,将准备好的米饭分给学生。在学生吃完之后,教师请学生回答白米饭是什么味道。以下是师生的对话。
  生1:我在米饭中尝到了甜味。
  生2:刚开始味道很淡,嚼着嚼着变甜了。
  师:在我们的生活中,什么东西是甜的?
  生:糖。
  师:在米饭中吃到了甜味,说明了什么?
  生:说明米饭中有糖。
  师:这种甜味是什么时候有的?
  生:是嚼了一会儿才有的。
  师:那又说明了什么呢?
  这个时候,学生就会思考:米饭为什么慢慢才变甜呢?这里面肯定有奥秘。这样的情景创设自然而然地促使学生大胆假设。
  师:你觉得是什么原因导致米饭变甜了呢?
  生:可能米饭颗粒中心有糖,牙齿咬碎了米饭,就觉得甜了。
  师:你能够通过实验来验证你的猜想吗?
  生:可以先把米饭弄碎,再放进嘴里。如果马上有甜味,说明米粒中确实有糖;如果还要过一会儿才甜,说明米粒中可能没有糖。
  师:还有没有其他想法?
  生:可能是唾液和米饭发生了化学反应,产生了糖。
  师:那我们有办法进行验证吗?
  如此的情境设定,必然促使学生想方设法验证自己的假设,实验设计的目的性更加明确了,也使学生的思维有了方向。
  二、以事实为基础,引导学生有据假设
  合理而又大胆的假设是开展科学实验的重要前提。尽管所提出的假设不一定是最终的科学结论,但对问题成因的猜想仍需要一定的依据,这种依据就是已有知识经验和科学事实。但是学生起初很难在已有知识、科学事实和问题之间建立联系,这时教师就有必要介入并提供指导,让学生带着自己的经验、知识、思考、灵感、兴致参与课堂教学,使课堂教学呈现出丰富性、复杂性、多变性和思辨性。如下面的对话。
  师:米饭是白色的,碘酒是红色的。如果把碘酒滴到米饭上,会怎么样呢?
  生:米饭会变成碘酒的颜色,也成了红色。
  师:米饭如果变成了红色,是什么变化?
  生:应该是物理变化,因为米饭只是染上了碘酒的颜色,没有产生新的物质。
  师:那还有没有其他的可能呢?
  生:米饭和碘酒是两种不同的物质,把它们混合在一起,可能会出现其他的颜色。
  师:如果出现了其他颜色,是什么变化?
  生:如果最后出现别的颜色,那应该是化学变化,因为它产生了原来所没有的新物质。
  师:你有没有办法来验证这个假设呢?
  生:我们可以通过做实验的方法来验证。
  之所以有这样的假设出现,是因为学生对物理变化和化学变化的根本区别已经很了解,这种了解使学生的假设更加科学、合理。作为教师,当一个问题被提出以后,应引导学生抓住事实线索,以已有知识为基础,帮助学生架起事实与问题之间的桥梁,促进学生科学思维的发展。
  三、以思维为中心,引导学生充分假设
  科学实验教学过程本身就是假设与求证的统一体,课堂教学设计应从培养学生的科学思维入手。事实上学生在假设过程中通常也使用了一定的方法,但自己可能没有意识到,所以教师有必要在学生实时求证时跟进,以便及时总结与拓展。
  作为科学实验教学的组织者,在学生对实验进行了充分假设以后,教师就应该让他们按照科学实验的方法进行求证,并对现象进行分析和总结。随着实验活动的展开,教师、学生的思维和实验文本不断碰撞,新的学习需求和探究方向不断产生,学生在这个过程中兴趣盎然,认识和体验不断加深。也只有在假设和求证相结合的课堂上,学生才能获得多方面的满足和发展,科学的实验探究活动才能成为学生锻炼思维、培养能力的活动。如以下的对话。
  师:刚才我们发现在米饭上滴碘酒产生了蓝紫色的新物质。它的产生和什么有关呢?
  生:我觉得和碘酒有关,是碘酒把一种物质变成了蓝紫色的新物质。
  师:那你该如何来验证呢?
  生:只要把碘酒滴到其他的物质上去试一试就知道了。
  师:还有没有其他的想法?
  生:我觉得应该是和米饭中的某种成分有关,比如米饭中的淀粉。
  师:有没有办法来验证?
  生:只要找到常用的淀粉,把碘酒直接滴在淀粉上,如果变成了蓝紫色,就说明和淀粉有关;如果没有出现蓝紫色,就说明和淀粉无关。
  师(实验后):刚才我们把碘酒直接滴在淀粉上,看到了什么现象?
  生:看到有蓝紫色产生了,而且这种颜色跟碘酒滴在米饭上的颜色是一样的。
  师:那说明了什么呢?
  生:说明蓝紫色物质的产生确实和淀粉有关,我们原来的推测是正确的。
  教师在学生进行充分假设后再让他们实验求证,在学生的积极参与和师生的良性互动中完成了实验。
  总之,假设的提出不应是学生毫无根据的主观臆测,而是建立在一定的事实和知识经验基础上,通过对丰富的感性材料进行研究而形成的。培养学生大胆假设、实时验证的能力,非一朝一夕可以完成。这种假设能力的培养,不是为了满足教材的需要,而是要让学生在假设的基础上,在实验探究过程中发展科学思维的能力,从而提高科学素养。
  (责任编辑 郭向和)
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