试述培养学生谈在物理教学中培养学生科学猜测能力设计

摘 要：本文揭示了科学猜测对物理学发展的重要意义，并对科学猜测的思维方法进行了简约的剖析，对如何培养学生的猜测能力进行了一定源于：毕业设计论文范文www.618jyw.com
的尝试。
关键词：创新；科学猜测；思维方法
1992-7711（2012）20-066-1
猜测就是猜想和推测。具体说来，猜测是对研究的对象或问题作出符合一定的经验与事实的推测性想像的思维方法。它几乎完全不符合逻辑思维，更多地具有直觉思维的迅捷性、直接性、本能意识等特征。
布鲁纳曾指出：“在自然科学和普遍生活中，我们常常被迫根据不完全的知识去行动，我们不得不去猜想”。从这个意义上说，猜测是新思想的“火花”、“闪光点”，是某种新的科学理论的“萌芽”和“前奏曲”，直觉的猜测并不总是可靠的，仅凭猜测远不能构建出神圣科学的殿堂。

一、产生科学猜测的思维方法

1.数学方法。

物理学的研究从伽利略开始，逐步地从定性描述向定量研究推进，后来牛顿在对物理问题进行定量分析和计算的过程中发明了微积分，更促使了物理学沿着精密、定量的方向迅速发展。物理学上不少重大的科学猜测，都是有关的理论跟数学方法结合才作出的。例如，洛伦兹的坐标变换公式客观上有助于狭义相对论的建立；爱因斯坦在狭义相对论中用数学方法获得的质能方程预示了巨大原子能的释放的可能性；广义相对论猜测了谱线红移，光线弯曲；狄拉克从描述自由电子的运动方程中求得了正、负两种能量解，预言了正电子的存在。狄拉克说：“理论物理学家把对数学美的要求，看成是一种信仰。比如，相对论之所以能够得到普遍的承认，就是因为它具有数学的美。”

2.科学推理。

人们根据万有引力定律普适于所有行星的运动的理论，而天王星是一颗行星，于是便认为天王星的运动应遵守万有引力定律。可是通过观察，发现它的轨道总与根据万有引力定律计算的结果不符。于是英国学者亚当斯和法国学者勒威耶各自根据经典力学进行演绎推理，并经过艰辛的计算，预示了天王星外有一颗行星影响着它的运动。后来德国天文台终于在1846年发现了这颗行星——海王星。物理理论可以猜测物理系统各个层次的运动、变化和发展将要出现的物理现象和过程，也可以猜测人类尚未认识的新物理现象和过程。

3.物理假说。

恩格斯在《自然辩证法》中明确指出：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”麦克斯韦提出了“位移电流”的假说，建立了电磁场方程，预言了电磁波的存在，并计算出了电磁波在真空中的传播速度，并由此可推导出电磁波在两介质交界面上折射和反射的规律等。在麦克斯韦方程中，电和磁具有对称性，而自然界中已知的带电粒子都是单极性的，即只能携带两种相反电荷中的一种。1931年，英国物理学家狄拉克由此类推而预言，自然界中也有“磁单极”的存在，并根据这一点推导出磁荷以倍数出现的必然性。

4.审美预构。

科学家在科学资料、实验设备缺乏的情况下，受到相关领域中事物的美学特性的启发，以美引真，提出科学理论。真的科学理论必然是美的。科学现象表面杂乱无章，可现象的相互联系和相互作用中必具有和谐性和秩序性，必具有简单、对称等美学特性。

二、如何提高学生猜测的能力

1.通过类比和联想有效地引导学生猜测。

在物理学发展过程中，类比和联想对猜测明显地起着启示、探索、开路和创新的作用，许多新概念、新规律、新理论的创建借助于类比和联想。如类比水波、声波来研究光波；卢瑟福将原子结构与太阳系模型类比提出原子的核式结构模型；德布罗意将实物粒子与光类比，提出实物粒子具有波粒二象性的假说等等，所以说，在物理教学中，教师可以通过类比和联想有效地引导学生猜测。

2.通过介绍物理学家的思维方法让学生感受猜测。

科学上不少重要规律的发现既包含了前辈科学家的无限艰辛，更闪耀着科学家们非凡巧妙的思维方法，如在讲授电磁感应定律时，教师介绍法拉第是由于偶然发现电流表指针偏转，从而猜测这个过程可能是个暂态过程，在演示单缝衍射实验时，逐渐减小单缝宽度，当缝宽减小到出现明显衍射现象之前，暂停实验，而由学生预测可能出现的图像，再通过实验验证。此类问题往往给学生大脑以强烈刺激，也更能引起学生的求知。

3.为发展学生的猜测能力提供丰富的感性材料。

注意引导学生掌握好物理学科的基本知识结构，学懂弄通基本概念、基本原理、基本方法以及它们之间的逻辑联系和理论框架，鼓励学生在课外广泛地涉猎相关学科的知识，并进行各种有益的旨在增进学生动脑、动手能力的课外活动，重视理论联系实际，加强现代科学技术和近代物理学知识的渗透，将科技最新思想和科技发展动态引入教学之中，这样丰富的知识和表象储备，为发展学生的猜测能力，提供丰富的感性材料，从而激发学生进行猜测的兴趣。

4.在习题教学中训练学生的猜测能力。

通过物理习题的求解和分析训练学生的猜测能力，如在解决暂态过程的问题时不要急于对学生容易遗漏的过程进行全面的分析，而是给学生充分猜测的时间；在分析非单调变化的物理量时，引导学生首先进行猜测性的判断；在具有多解的习题中给学生以充分思考的时间，让学生大胆地进行猜测，最后再进行适当的讨论。

5.创造一个宽松的、探索式的教学环境。

一是要充分发扬，建立融洽的师生关系，在课堂教学和课外答疑时注意尊重学生，以师生平等的地位讨论式地分析和解答，否则易扼杀学生的创造灵感。二是要提倡学生间互相切磋讨论，鼓励学生大胆猜测，即使是错误的，毕竟也是一种创造性火花的闪现。三是教师要在教学、答疑、作业批改等过程中注意发现学生的独特思维。合理的猜测要及时鼓励，让学生在实践中不断发展自己的猜测能力。