科学的假设与猜想

基于课标的解读
1.尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。

例如在密茂的树林中，太阳光透过树叶中空隙照在地面上的许多光斑，大量都呈圆形，其明亮深浅不一，位置交错重叠。

为什么这许多光斑都是圆的呢？为了探究这些圆形光斑的成因，就要先提出猜想，然后依照猜想来制定探究计划。

猜想不是胡猜乱想，猜想是应用现有的经验和知识对问题中的事实寻求可能解释的过程。

尽管所提出的猜想不一定是最终的科学结论，但对问题成因的猜想仍需要有一定的依据，这依据就是上述要求中所述的两点：一是已有的经验和知识，二是科学事实，即要求中所说的“问题”。

上例中造成树荫下太阳圆形光斑的原因是什么？猜想之一是因为树叶是圆的，所以影子是圆的，因为树叶在空中交错重叠，所以地下的圆斑交错重叠。

猜想之二是因为太阳是圆的，地面的光斑也都是圆的，圆形的光斑是圆形的太阳形成的。

究竟哪种猜想更合理，需要根据已有的知识、经验对照圆形光斑事实进行思考。

猜想之一认为圆的树叶会形成圆的影子，这固然是生活中的经验，但根据已有知识，影子是光线没有照射到的地方，而光斑是光线照射到的地方，树荫下的圆圈是光斑而不是影子，因此，已有的知识不支持第一个猜想。

同时，地面上所有的圆形光斑都是一个很标准的圆，只有太阳的形状和它吻合，事实和经验支持第二种猜想。

至于为什么地面的光斑明亮不一、交错重叠，那将是在这种猜想的指引下进一步探究的问题。

2.对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。

在探究“电磁铁磁性的强弱与什么因素有关”问题时，老师问学生：如果改变通过电磁铁的电流或者改变电磁铁的匝数，它的磁性强弱会改变吗？下面有这样一段教学过程。

“学生相互议论：假设通过电磁铁的电流由1A增加到2A，电磁铁的磁性会怎样？是否可以这样推测：导线中的2A电流是两股1A电流汇合而成的，每股电流都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。

如果电磁铁的电流不变，线圈由100匝增加到200匝，它的磁性又会怎样？是否可以这样推测：200匝线圈是由两组100匝线圈组合而成的，每组线圈都产生一个磁场，两个相同磁场合在一起，电磁铁的磁性增强了。

通过以上推测可以想到：电磁铁的线圈匝数越多，通过的电流越大，电磁铁的磁性将越强。

”
这就是对“电磁铁磁性强弱与什么因素有关”进行探究的可能实验结果进行的推测和假设。

和猜想一样，推测和假设的根据是探究者自己的经验、知识以及所探究问题的科学事实。

推测和假设的结论必须是可检验的，检验的结果有两种可能：一是支持假设，即证实；二是否定假设，即证伪。

一个无法检验的陈述是没有探究价值的，因而也就不是一个科学假设。

3.认识猜想与假设在科学探究中的重要性。

猜想与假设在科学探究中的重要作用首先在于它是科学结论的先导，如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论。

因此，猜想与假设能帮助探究者明确探究的内容和方向，指导探究的沿预定目标展开，避免探究的盲目性。

因为猜想与假设对解决问题的方案作了一定的预见性思考，因此，它为收集信息、分析和解释信息提供了一个大致的框架。

例如在“树荫下圆形光斑的成因”探究问题中，其猜想是“圆形的光斑是由于圆形的太阳形成的，和树林中透光的树叶空隙的形状无关”，按照这个猜想可以得到一个概括性陈述，就是“光源发出的光通过一个屏障上的小孔后在光屏上得到的光斑，其形状与光源形状相同，与小孔形状无关”。

按照这个陈述，就能设计一个验证方案：取不同形状的光源，有长条形的（日光灯）、球形的（磨沙灯泡）等。

在不透光屏障
上钻不同形状的小孔，有圆的、方的、三角形的等。

观察不同光源的光通过不同小孔后的光斑形状，便能验证猜想是否正确。

因此可以说，猜想与假设为制定探究计划、设计实验方案奠定了必要的基础。

在以上实验中，如果在同一屏障上钻上多个相互靠近的大小不同的小孔，模拟树林中杂乱无章的透光空隙，还能看到树荫下那种明亮不同、交错重叠的光斑。

如果进一步改变孔的大小、增大光屏到透光孔之间距离的调节范围，还可以发现和认识许多在猜想上未曾预料到的现象。

要使学生获得对猜想与假设的正确认识，应该让学生在经历猜想与假设的过程，并据此制定探究计划或设计实验，完成探究活动，使学生体会猜想与假设是科学结论的先导，体验猜想与假设在整个探究活动中所起的引导性作用。

“提出问题”与“猜想假设”的解读
一切科学探究起源于生活，在生活中“发现并提出问题”、并作出合理的“做出猜想与假设”。

为了检测落实新课程以来，学生“提出问题”与“猜想假设”能力培养的状况，例如玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎．老师要求同学针对这一现象，提出一个问题．下面是四位同学的发言，其中较有价值且可探究的问题是
A.“玻璃杯掉到水泥地上会破碎，是因为地面比较硬．”
B.“玻璃杯从一定高处掉到水泥地上会破碎吗？”
C.“为什么玻璃杯掉到水泥地上会破碎，而掉到沙坑里却不容易破碎呢？”
D.“玻璃杯掉到地上是否破碎与下落高度、地面的软硬程度有什么关系？”
曾几何时，“提出问题”成为了加个问号就行，“猜想与假设”成为了能猜能想就行，在教学实际中，似乎成了一个人人都会的事情，无须加以特别的培养与训练。

一个及具有科学独特魅力的“提出问题”与“猜想假设”能力的培养问题，就这样被无情、无知地抛却了。

一．发现并提出问题的界定
古希腊哲学家芝诺用手杖在地上画了一大一小两个圆后，对学生说：“大圆的面积是我的知识，小圆的面积是你们的知识。

显然，我的知识比你们的要多。

但是，这两个圆圈的外面，就是你们和我都未知的领域（问题）。

况且，大圆的圆周比小圆的圆周长，所以，知识愈多的人所要接触到未知的领域愈大（问题也越深入），由此感到不足的地方也就相应地要大。

”芝诺的这番话把“问题”的来源讲得恰如其分。

奇事必究、奇书必读、奇人必交。

探究始于“问题”。

芝诺告诉了我们，一个人提出什么样的“问题”，体现的是他的“知识”的丰富程度。

探究从问题入手，学习更需要从问题开始。

提出一个有研究价值的科学问题，首先需要明确的是科学问题的特征。

1．能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与科学有关的问题。

例如：某学生感觉到生活中、自然界中各种声音是有所不同的；不同的乐器在演奏同一首歌的时候我们仍然能够识别不用乐器各自所发出的声音；改变直尺的长度可以发出不同的声音等等，于是他就意识到这是一个与物理学有关的问题。

这种从日常生活、自然现象、实验观察中通过偶然被捕捉的发现、经过仔细对比后所发现的现象，仅仅是一种问题意识，如果现在他提出“为什么各种声音是不同的”这样的问题，则，这就是一个毫无意义的问题了，因为他还没有形成具体的、能清晰、明确地用语言或文字表述的问题，这种把所观察到的现象直接问题化的表述方式只是一种较低层次的方式，这是因为：第一，它把现象转化为问题时，在行为上比较简单，只要把现象的描述加一个问号便可以了。

第二，它没有把对上述现象的认识转化为一个科学问题，因而缺乏明确的探究方向，给形成探究假设和制定研究方案带来了一定的困难。

2．能书面或口头表述这些问题。

学生把自己的发现，通过思考，演变为一个具体、明确的科学问题，其办法就是把观察到的现象采用“问题化”的方式进行陈述。

要把发现的现
象演变为一个科学问题，需要对现象作进一步的思维加工。

在上例中，声音的响与不响是由于敲击发声体所用的力的大小的不同造成的，用力敲击的是他物，与发声体不同物，敲击的目的是使发声体振动，敲击的力越大，发声体振动的幅度就越大，这样，问题可以演化为“各种声音的不同与振幅的大小有什么关系？”；大钟的振动慢、小钟的振动快，这样，问题可以演化为“各种声音的不同与振动的快慢有什么关系？”；钟声、鼓声各有不同，这样，问题可以演化为“各种声音的不同与发声体本身有什么关系？”。

进而可以发展为“声音有哪些基本特征”这一探究问题.提出问题的能力的发展应该是逐步的，经过一定案例的积累，听取老师的分析帮助，伴随着物理知识的丰富，提出探究问题的能力才能逐步得到提高。

3.认识发现问题和提出问题对科学探究的意义。

不能发现问题、并提出问题，科学探究便无从谈起。

正是由于有了明确、具体的探究问题，才能使探究过程具有明确的方向，使探究能沿着合理的假设一步一步走下去，可以说，问题是各个探究环节的核心。

例如：“声音有哪些基本特征”这一探究问题如果得以解决，那么我们就可以按照我们的需要模仿出各种声音。

这样的问题探究显然是极具意义的。

纵上所述，科学问题应该具备的基本特征是“×××与×××具有怎样的关系”。

显然上面试题的D答案是具有这样一个特征的。

提出一个科学问题、提出一个有明确探究方向的科学问题、提出一个有探究价值的科学问题需要大家在不断实践中加以提高。

二．猜想与假设的界定
猜想不是瞎想，猜想与假设是科学发展的根本途径，面对未知现象，人们总是希望将它与已知的某些事件与观点联系起来，这就是猜想与假设的来历。

一个成功的猜想或者假设，它离事物的本来面目是很接近的。

而无谓的猜想，只能使人们的研究走入歧途。

科学意义上的猜想与假设，来源于以已有的客观现象为依据，与头脑中所熟悉的模型进行类比的思维过程.也就是说，猜想与假设应该以生活经验或已有的知识为出发点，通过建立适当的类比模型，并以此模型为依据,来达到可以解释所见现象的目的。

有人认为：上述题目的D答案只能是一种猜想，而B、C答案才是提出的问题，这显然是一种没有经过科学熏陶的人才会有的答案。