化學探究教學中培養“猜想與假設”能力的實踐探討

“猜想與假設”能力是指在科學探究活動中，人們運用直覺、類比、歸納、演繹、分類、想象等思維方法，提出對問題的比較合理的猜想與假設的能力。它是一種重要的科學思維能力，是探究式學習的核心要素。在探究教學中培養和提高學生的“猜想與假設”能力，能充分發揮學生學習的主體性，有利于激發學生的學習興趣，培養學生的科學素養，有利于發展學生的思維能力，更好地實施新課程的教學。本文從“猜想與假設”的形成途徑出發，結合筆者的教學實踐，探索培養學生“猜想與假設”能力的教學策略。一、探究教學中“猜想與假設”的形成途徑（一）創設生動有趣的猜想情境，使學生想猜探究教學重視情境的創設，以激起學生的好奇心和求知欲，激發學生的學習興趣和探究欲望。在教學中如果以“有趣的實驗、生動的化學事件或學生的生活經驗等”為主線，創設生動有趣的猜想情境，采用豐富多彩的活動，激發學生內心猜想的意識，學生的猜想就會如潮水般“洶涌”。比如：我們在“原電池”的探究教學中，首先讓學生親身體驗一個趣味實驗：讓學生自愿到講臺前用舌尖感受西紅柿電池產生的電流。接著又做一個實驗：西紅柿電池的導線兩端連接一個二極管，結果二極管發光。上述神奇的趣味實驗激發了學生學習的興趣和猜想的欲望，學生爭著猜想，主動進入有效的學習狀態，收到了較好的學習效果。（二）構建輕松和諧的課堂氛圍，使學生敢猜輕松和諧的課堂氛圍會使整個課堂布滿一種活生生的氣息。學生在輕松和諧的課堂氛圍中感覺到心理氛圍是自由和安全的，就會心情舒暢，而不必花時間來保護自己，也不怕別人來責難，始終能按自己選定的目標不斷進取，敢于發表意見、敢于猜想。比如我們在上述“原電池”的探究教學中（續），再向西紅柿的兩個孔中加入稀硫酸，發現二極管更加明亮，并且銅片表面冒氣泡，而鋅片表面沒有氣泡。提出問題：為什么鋅片表面無氣泡而銅片表面卻冒氣泡？學生在輕松和諧的氛圍中大膽猜想：(1)Cu可能與稀硫酸反應，生成；(2)Zn、Cu連接后，Zn變不活潑了，Cu變活潑了，故Cu與稀硫酸反應，生成；(3)Zn、Cu連接后，Zn上的電子可能轉移到Cu上，在銅極上得電子而發生反應，生成，等等。在判斷猜想正確與否的途徑上，學生提出了做實驗、讀課本、查資料等多種方法。整個學習過程，學生暢所欲言，思維活躍，具有開放性。課堂教學取得了良好的效果。（三）提供給學生思考的時間，讓學生充分猜在課堂教學中，我們不放棄給每一位學生猜想的機會，讓學生有充足的思考時間去大膽想象，充分發揮學生的主體作用。但不同的學生，知識、能力、對問題的看法、思維的敏捷性均不一樣，提出不同的猜想所需的時間也不相同，教學時要讓學生的思維充分發散，各抒己見；學生在猜想時還要不斷地進行交流討論甚至辯論，這也需要以一定的時間為保障。因此，在探究教學中要提供給學生充分的時間，充分發揮其想象力，提出各種可能的猜想。如果沒有一定的時間保證，猜想只能匆匆進行，既不能使所有學生進行猜想，也不能使猜想達到應有的深度和效果。二、探究教學中培養“猜想與假設”能力的策略（一）啟發學生應用直覺思維法提出“猜想與假設”許多科學家和心理學家把科學創造思想歸納成這樣一個模式：經驗→直覺→概念或假設→邏輯推理→理論。可見，假設來自于直覺，而直覺并非一種神秘莫測的東西，高度的直覺能力來源于個人的學識和經驗。學生在日常生活和學習中形成了大量的日常經驗和知識，它們是學生進行猜想的直接來源和素材。比如筆者在“金屬腐蝕”的探究教學中，提出“金屬的腐蝕與哪些因素有關”這一問題時，學生根據已有的知識和生活經驗，提出了以下猜想：(1)與氧氣有關，因為家里的鐵質菜刀放于空氣中會生銹，可能被氧氣氧化了；(2)家里的鐵質菜刀切咸菜后未清洗發現易生銹，因此我想可能與電解質溶液有關；(3)純鐵不易生銹，不銹鋼也不易生銹，因此可能與金屬的成分和內部結構有關；(4)鋼管在潮濕疏松的土壤中比在干燥致密不透氣的土壤中易腐蝕，因此可能與氧氣和電解質溶液都有關系，等等。這是一個以日常經驗或事實為來源和素材應用直覺思維進行猜想的例子，是在高中化學科學探究教學中十分常見的一種猜想方法。其操作程序是：針對提出的問題一運用已有的經驗一應用直覺思維法一提出猜想與假設。其已有的經驗是指大腦中已有的知識、日常生活實例、實驗現象等。這一案例說明猜想與假設不是異想天開，應該是依據一定的經驗或事實，圍繞提出的問題可能出現的結果而展開的。（二）啟發學生應用類比法提出“猜想與假設”類比法屬于邏輯思維方法，類比是根據兩個（或兩類）對象之間在某些屬性上的相同或相似，類推出它們的其他屬性可能相同或相似的一種邏輯方法，其形成結構是“個別→個別”，這種方法既借助已有知識，又超越其框架，將兩個看似不相干的事物聯系起來，進而產生新的信息、提出新的假設。比如在“硝酸能否與銅反應”的探究教學中，有些學生類比鹽酸的性質作出猜想：硝酸與銅不反應；也有些學生類比硫酸的性質作出猜想：濃硝酸與銅會反應但沒有氫氣產生，而稀硝酸與銅不反應。這是一例根據學生已有的知識基礎（硫酸和鹽酸的性質），通過比較、類推，自主建構硝酸可能具有的性質的猜想與假設。之后通過實驗論證其合理性，進而產生新的信息：稀硝酸與稀硫酸的性質又有差異（稀硝酸與Cu能反應），從而提出新的猜想。整堂課學生始終處于探究的興奮之中，學習熱情很高。（三）啟發學生應用歸納法提出“猜想與假設”歸納法是指把具體個別的事物，分別加以綜合，從而獲得一般結論的方法；在邏輯學中，一貫把從個別走向一般的思維形式稱為歸納。歸納法的客觀基礎是個性和共性的對立統一，個性中包含著共性，通過個性可以認識共性。在探究教學中可啟發學生對一些經驗和事實進行歸納、總結，從而提出猜想。比如在“鹽溶液的酸堿性與鹽的組成有什么關系”的探究教學中，首先以實驗事實為背景，通過對溶液的酸堿性的測試，分組比較，歸納出都是強酸弱堿鹽，都是強堿弱酸鹽，都是強酸強堿鹽，從而提出猜想：強酸弱堿鹽溶液顯酸性，強堿弱酸鹽溶液顯堿性，強酸強堿鹽溶液顯中性。接著引導學生從本質上分析鹽溶液顯酸堿性的原因，自主構建鹽類水解的實質。通過這樣的猜想進行的探究教學有利于加深對鹽類水解的特征和規律的理解，其學習主動性和積極性更加有利于記憶和掌握。（四）啟發學生應用演繹法提出“猜想與假設”與歸納法相反，演繹法就是把一般規律原理運用于特殊個別范圍內以驗證規律與原理的適用性的方法，即從一般到特殊。比如“葡萄糖的化學性質”一節的探究教學，提出猜想的方法就是典型的演繹法。先分析葡萄糖的結構，利用有機物結構中官能團的共性，提出猜想：葡萄糖既有醇羥基的性質又有醛基的性質。（五）啟發學生應用