張陳江

小學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)通常開始于某一個(gè)科學(xué)問題。在好奇心和求知欲的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)下，對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行分析，提出有一定依據(jù)且存在可能的對(duì)結(jié)果的猜想，這就是假設(shè)。假設(shè)環(huán)節(jié)在學(xué)生的科學(xué)探究活動(dòng)中起到承上啟下的連接作用，根據(jù)研究對(duì)象的不同，假設(shè)可以分成預(yù)測(cè)性假設(shè)、相關(guān)性假設(shè)和因果性假設(shè)。在小學(xué)階段的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，需要學(xué)生作出的主要是相關(guān)性假設(shè)。只有在合理假設(shè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用已有的知識(shí)、技能、方法制訂研究計(jì)劃，開展研究并進(jìn)行觀察與記錄，收集證據(jù)，對(duì)比分析，最終得出結(jié)論。正因?yàn)榧僭O(shè)環(huán)節(jié)如此重要，所以需要教師更加關(guān)注學(xué)生提出假設(shè)的過程，以提高整個(gè)探究活動(dòng)的效率。

一、案例呈現(xiàn)

【案例1】

在研究“水的蒸發(fā)快慢與什么因素有關(guān)”時(shí)，學(xué)生提出了這樣的假設(shè)。

放在火上燒，蒸發(fā)得快；

放在太陽下曬，蒸發(fā)得快；

放在爐灶上烘烤，蒸發(fā)得快；

用電吹風(fēng)吹，蒸發(fā)得快；

用嘴對(duì)著吹，蒸發(fā)得快；

用扇子扇，蒸發(fā)得快；

……

看起來，學(xué)生思維活躍，提出了許多種假設(shè)。其實(shí)稍加歸類，就會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)際上只提出了兩方面假設(shè)：一是溫度，二是空氣流動(dòng)。該問題的本意是讓學(xué)生說出是哪些可能的因素影響水蒸發(fā)的快慢，而學(xué)生卻表述成了能加快蒸發(fā)的方法。為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？筆者認(rèn)為是學(xué)生沒有搞清楚研究問題和假設(shè)的表述方法兩者的區(qū)別。

【案例2】

研究“降落傘下落的快慢與什么因素有關(guān)”時(shí)，教師讓學(xué)生根據(jù)問題作出假設(shè)。于是學(xué)生提出了這樣一些假設(shè)。

降落傘下落快慢與重量有關(guān)，降落傘越重，下落得越快；

降落傘下落快慢與風(fēng)有關(guān)，風(fēng)越小，下落得越快；

降落傘下落快慢與高度有關(guān)，高度越高，下落得越快；

降落傘下落快慢與降落傘的材質(zhì)有關(guān)；

……

這些假設(shè)讓教師頗為失望，因?yàn)闆]有一個(gè)是在教師預(yù)期的范圍內(nèi)。于是教師提醒學(xué)生：“你們看看降落傘由哪些部分組成，然后再進(jìn)行假設(shè)?！苯?jīng)過反復(fù)提示，學(xué)生終于說到了“點(diǎn)子”上：降落傘下落快慢可能與傘面大小有關(guān)；可能與傘繩長短有關(guān)；可能與重物重量有關(guān)。

【案例3】

研究“摩擦力大小與什么因素有關(guān)”時(shí)，學(xué)生提出了如下的假設(shè)。

摩擦力大小與拉力大小有關(guān)，拉力越大，摩擦力越大；

摩擦力大小與拉力大小有關(guān)，拉力越小，摩擦力越小。

全班五十個(gè)學(xué)生，竟然只提出了這兩個(gè)假設(shè)，而且這兩種表述也只是對(duì)同一種因素的不同猜測(cè)。教師再問有沒有別的不同假設(shè)，回應(yīng)他的是一片沉寂。

二、案例場(chǎng)景回放

雖然教師不希望出現(xiàn)上述現(xiàn)象，但是這些現(xiàn)象的出現(xiàn)往往與教師的教學(xué)行為有直接關(guān)系。

例如，在案例1中，教師在開始上課前設(shè)計(jì)了一個(gè)小小的觀察活動(dòng)：用一塊濕布看似無意地把黑板上的一道粉筆劃痕擦掉了，留下了一小塊水跡，并略帶遺憾地喃喃自語：“哎呀，黑板濕了！”等到師生問好后，“無意”中扭頭一看“咦？干了！”于是向?qū)W生求解：“你們知道水去哪里了？”學(xué)生紛紛幫忙：“水變成水蒸氣蒸發(fā)到空氣中去了?！边@時(shí)，教師順?biāo)浦鄣靥岢鲞@節(jié)課要研究的問題——水蒸發(fā)的快慢與什么因素有關(guān)呢？于是，就有了案例1中學(xué)生的眾多假設(shè)。

在這節(jié)課中，雖然教師的設(shè)計(jì)巧妙，但學(xué)生只觀察（且是無意中觀察）到了一種水蒸發(fā)的現(xiàn)象。他們只能在“黑板上水不見了”這個(gè)現(xiàn)象的基礎(chǔ)上加上自己的聯(lián)想，提出假設(shè)。而這些假設(shè)一定會(huì)受到所觀察到現(xiàn)象的局限。事實(shí)上，學(xué)生就是把目光“聚焦”在黑板上的水很快不見了的原因的推測(cè)上，以及還有哪些可以讓黑板上的水很快消失的方法的設(shè)計(jì)上。如果教師能提供更多的生活中水蒸發(fā)的現(xiàn)象供學(xué)生觀察體驗(yàn)，他們可能就不會(huì)出現(xiàn)思路的局限和方向的偏頗了。

案例2中的教師在課堂上用PPT向?qū)W生展示了多幅降落傘下落的圖片，有的傘面寬大像巨大的蝙蝠，有的傘繩較短如同蘑菇，有的下落時(shí)形似筆尖，還有的降落傘在風(fēng)中飄搖。有的圖上是單獨(dú)的一個(gè)降落傘，有的卻像許多大大小小的花朵競(jìng)相開放。

教師讓學(xué)生仔細(xì)觀察圖片中的降落傘，提出了本節(jié)課要研究的主題——降落傘下落的速度與什么因素有關(guān)？教師這樣設(shè)計(jì)的意圖是提供豐富的圖片信息，期望通過讓學(xué)生充分觀察各種降落傘，能進(jìn)行對(duì)比、分析、概括，發(fā)現(xiàn)降落傘下降的速度究竟是與哪個(gè)因素有關(guān)系。然而，教師的意圖展現(xiàn)在零散的圖片中，不能讓學(xué)生很好地獲取與主題相關(guān)的信息。學(xué)生對(duì)于降落傘的結(jié)構(gòu)沒有足夠的認(rèn)識(shí)，沒有制作和試用降落傘的體驗(yàn)，只是根據(jù)對(duì)每一幅圖片的觀察，加入自己的生活經(jīng)驗(yàn)，不確定地表達(dá)出自己對(duì)這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)，甚至還會(huì)嘗試著去揣度教師的提問意圖。

案例3中，教師在揭示了摩擦力概念后，用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉動(dòng)一塊木塊，來演示木塊在桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦力，并提出了“摩擦力大小與什么因素有關(guān)”的研究主題。為了讓學(xué)生看清楚，教師將木塊從左拉到右，再放回原處從左拉到右，在反復(fù)的演示中，拉木塊的速度也有輕微的差異。學(xué)生看出了這些變化，并且理解為可能是教師的有意暗示，于是將教師拉木塊的速度與用力的大小自然聯(lián)系起來，得到了這樣的啟示：摩擦力大小可能與拉力大小有關(guān)。由于對(duì)假設(shè)內(nèi)容表達(dá)的方式缺乏認(rèn)識(shí)，所以錯(cuò)誤地將“拉力越大，摩擦力越大”和“拉力越小，摩擦力越小”看成是兩個(gè)假設(shè)。為了激勵(lì)更多學(xué)生踴躍發(fā)表見解，教師及時(shí)表揚(yáng)了發(fā)言學(xué)生?？墒牵瑢W(xué)生又錯(cuò)誤地將教師的表揚(yáng)理解成了是對(duì)假設(shè)內(nèi)容的肯定，于是就不再去思考其他可能影響摩擦力大小的因素了。

三、指導(dǎo)策略

（一）充分觀察研究的對(duì)象

科學(xué)問題的提出一般都會(huì)基于某個(gè)或某些具體的現(xiàn)象或生活場(chǎng)景。從中產(chǎn)生的問題多多少少會(huì)涉及這個(gè)情境中的一些因素。這些因素會(huì)影響對(duì)問題的結(jié)構(gòu)分析。因此，在提出一個(gè)問題后，需要讓學(xué)生對(duì)研究對(duì)象及其所在的情境進(jìn)行充分的觀察，只有在了解了這些因素對(duì)研究對(duì)象和問題所起的作用后，才能作出選擇和判斷。

首先，要充分觀察研究對(duì)象的結(jié)構(gòu)。比如在研究“橫梁的抗彎曲能力與什么有關(guān)”時(shí)，教師出示一組來自學(xué)生生活的圖片——教室頂上的橫梁、高架道路下面的橫梁、橋面下方的橫梁等，組織學(xué)生觀察比較這些圖中橫梁的共性和差異。學(xué)生分小組從橫梁的長度、寬度、厚度、橫截面等形狀和橫梁的材質(zhì)等方面進(jìn)行比較，很自然地產(chǎn)生推測(cè)：是不是這些因素在影響著橫梁的承重能力？經(jīng)過對(duì)信息的整理，學(xué)生提出對(duì)這個(gè)問題的假設(shè)。

橫梁的抗彎曲能力與橫梁的長度有關(guān)，橫梁越長，越容易彎曲；

橫梁的抗彎曲能力與橫梁的寬度有關(guān)，橫梁越寬，越不容易彎曲；

橫梁的抗彎曲能力與橫梁的厚度有關(guān)，橫梁越厚，越不容易彎曲；

橫梁的抗彎曲能力與橫梁的橫截面形狀有關(guān)，橫截面是梯形（上大下小）的，不容易彎曲；

橫梁的抗彎曲能力與橫梁是否空心有關(guān)，實(shí)心的橫梁不容易彎曲；

橫梁的抗彎曲能力與橫梁的材質(zhì)有關(guān)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的不容易彎曲；

……

學(xué)生提出的假設(shè)比較全面，考慮到了橫梁結(jié)構(gòu)的各個(gè)方面。這都應(yīng)該歸功于學(xué)生對(duì)橫梁形狀和結(jié)構(gòu)的仔細(xì)觀察比較。

其次，要充分觀察研究對(duì)象的作用。一個(gè)物體在體現(xiàn)功能的時(shí)候，其實(shí)都是組成它的結(jié)構(gòu)中的某一個(gè)或者幾個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)揮了作用。在充分觀察物體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，和具體的功能聯(lián)系起來，能更好地讓學(xué)生提出合理的假設(shè)。比如研究“皮球落地后反彈高度和什么因素有關(guān)”的時(shí)候，學(xué)生對(duì)皮球的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，知道了皮球內(nèi)有壓縮空氣，壓縮空氣具有彈性，地面的軟硬程度也可能影響皮球反彈的高度等。他們提出這樣的假設(shè)。

皮球反彈的高度與球內(nèi)充入空氣量有關(guān)，充氣越多，反彈高度越高，充氣越少，反彈高度越低；

皮球反彈的高度與地面軟硬程度有關(guān)，地面硬，反彈高度高，地面軟，反彈高度低；

皮球反彈的高度與皮球下落速度有關(guān)，下落速度越快，反彈高度越高，下落速度越慢，反彈高度越低；

皮球反彈的高度與皮球下落高度有關(guān)，下落高度越高，反彈高度越高，下落高度越低，反彈高度越低。

雖然由于知識(shí)面的局限，學(xué)生對(duì)物體下落的高度與下落速度之間沒有能建立關(guān)聯(lián)，把下落高度與下落速度看成兩種因素，但是學(xué)生充分地關(guān)注了皮球下落過程中相關(guān)因素所發(fā)揮的作用，提出的假設(shè)具有較強(qiáng)的合理性和驗(yàn)證價(jià)值。

（二）加強(qiáng)感官情緒的體驗(yàn)

在提出假設(shè)前，學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)材料時(shí)產(chǎn)生的主觀體驗(yàn)和平時(shí)生活中積累的經(jīng)驗(yàn)會(huì)幫助學(xué)生作出判斷。因此，教師應(yīng)該給學(xué)生操作材料的體驗(yàn)過程，應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生充分挖掘生活中的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，來提高假設(shè)內(nèi)容的合理性。

比如在研究降落傘下落速度的影響因素時(shí)，教師先讓學(xué)生動(dòng)手做一個(gè)降落傘。學(xué)生在動(dòng)手的過程中仔細(xì)識(shí)別了制作材料的特征，知道了傘面有大有小、形狀各不相同，傘繩有長有短、有多有少，重物有輕有重。在玩的時(shí)候觀察了降落傘下落時(shí)的姿態(tài)，并在觀察了別人的降落傘后，不經(jīng)意間將這些降落傘進(jìn)行了比較。有了這樣的直觀體驗(yàn)，當(dāng)教師提出“降落傘下落快慢與什么因素有關(guān)”的問題時(shí)，學(xué)生很自然地對(duì)降落傘制作材料和剛才的觀察結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步審視，發(fā)現(xiàn)了一些可能影響降落傘下落速度的因素。

降落傘下落快慢與傘面大小有關(guān)，傘面越大，下落越快；

降落傘下落快慢與傘面形狀有關(guān)，傘面是正方形（圓形），下落越快；

降落傘下落快慢與傘繩多少有關(guān)，傘繩越多，下落越快；

降落傘下落快慢與傘繩長短有關(guān)，傘繩越長，下落越快；

降落傘下落快慢與重物重量有關(guān)，重物越重，下落越快。

再比如研究“找到最快使冰融化的方法”一課時(shí)，教師出示了一部分實(shí)驗(yàn)材料——方糖、燒杯、水，讓學(xué)生思考怎樣可以讓冰更快融化？學(xué)生看到實(shí)驗(yàn)材料馬上會(huì)聯(lián)想起小時(shí)候喝過的糖水。有不少學(xué)生親手調(diào)制過糖水，觀察過糖的顆粒在開水中瞬間溶解的過程。于是學(xué)生提出假設(shè)。

把方糖碾碎，可以加快融化，碾得越碎，融化速度越快；

把水加熱，可以加快融化，水溫越高，融化速度越快；

用筷子攪拌，可以加快融化。

經(jīng)過驗(yàn)證，學(xué)生證實(shí)了三種方法都可以讓冰融化得快一些。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生將三種方法進(jìn)行整合，提出了最快使冰融化的方法：把方糖碾碎，放在熱水中，用筷子攪拌。這些科學(xué)問題其實(shí)和學(xué)生的生活密切相關(guān)，當(dāng)學(xué)生意識(shí)到用生活中的經(jīng)驗(yàn)和技能去解決實(shí)際問題的時(shí)候，我們的教學(xué)目的也就實(shí)現(xiàn)了。

（三）指導(dǎo)表述假設(shè)的方法

首先要突出重點(diǎn)。以《電磁鐵》一課為例。在提出研究問題時(shí)，需要學(xué)生對(duì)“電磁鐵磁力大小與什么因素有關(guān)”進(jìn)行假設(shè)。學(xué)生在討論中，除了根據(jù)自己的生活和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)羅列出可能影響電磁鐵磁力大小的因素外，還會(huì)把后續(xù)的驗(yàn)證方法也迫不及待地提出來，以此來博取同伴的認(rèn)可。教師在組織匯報(bào)時(shí)可以提示學(xué)生僅匯報(bào)自己或自己小組對(duì)這個(gè)問題所作出的假設(shè)，而對(duì)于后續(xù)的研究設(shè)想暫時(shí)不需要呈現(xiàn)出來。這樣能讓假設(shè)的內(nèi)容更清晰地凸顯出來。

其次應(yīng)分解內(nèi)容。有時(shí)候，探究問題過于復(fù)雜或者籠統(tǒng)，會(huì)給學(xué)生理解探究問題的含義造成困難，而有時(shí)學(xué)生的表達(dá)也會(huì)不夠準(zhǔn)確或不夠完整。當(dāng)出現(xiàn)這些情況的時(shí)候，教師可以適當(dāng)?shù)靥崾緦W(xué)生將假設(shè)內(nèi)容進(jìn)行分解，形成完整的表達(dá)思路。

比如學(xué)生在研究“擺的快慢與什么因素有關(guān)”時(shí)，提出“擺的快慢與擺的角度有關(guān)”“擺的快慢與擺錘的重量有關(guān)”“擺的快慢與擺線的長度有關(guān)”的假設(shè)。教師應(yīng)該及時(shí)提示學(xué)生，這些都僅僅是“觀點(diǎn)”，只有具體表達(dá)出擺的快慢與擺的角度有怎樣的關(guān)系、與擺錘的重量有怎樣的關(guān)系、與擺線的長短有怎樣的關(guān)系，才能表達(dá)出對(duì)這個(gè)問題明確的假設(shè)，也就是對(duì)所研究問題的可能存在結(jié)論的預(yù)設(shè)。

再比如組織學(xué)生對(duì)“電磁鐵磁力大小與什么因素有關(guān)”進(jìn)行假設(shè)時(shí)，有學(xué)生認(rèn)為“電磁鐵磁力大小與電池?cái)?shù)量有關(guān)”。這個(gè)假設(shè)得到絕大多數(shù)人的贊同。但是教師經(jīng)過進(jìn)一步詢問，發(fā)現(xiàn)這些學(xué)生中產(chǎn)生了兩種完全不同的意見。通過這兩種觀點(diǎn)的比較，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)在表述假設(shè)內(nèi)容的時(shí)候，不僅僅要說出電磁鐵磁力大小與何種因素有關(guān)，還要說出具體有怎樣的關(guān)系。

在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生對(duì)研究問題作出假設(shè)的能力不僅需要教師的及時(shí)指導(dǎo)，更需要在具體的探究情境中逐步練習(xí)提高。隨著探究經(jīng)驗(yàn)的積累，對(duì)研究問題作出合理的假設(shè)，會(huì)促進(jìn)整個(gè)探究過程的高效進(jìn)行，從而有效地獲得探究的技能和科學(xué)素養(yǎng)的提升。

（江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)東沙湖學(xué)校 215021）