对问题进行猜想和假设 [从猜想到假设]

　　摘要：笔者从小学科学教育研究与教学中实际存在的问题――科学探究过程中“猜想”与“假设”的混用出发，简要分析了“猜想”与“假设”在实际应用中内涵的混乱状况，结合已有的研究成果对科学探究过程中猜想与假设的关系进行了梳理，提出了从猜想到假设的理解，以期帮助教师在实际教学中更好地把握猜想与假设的关系。
　　关键词：科学探究；猜想；假设；推断
　　
　　在当今科学课程改革的背景下，如何以科学探究的方式学习科学与把科学探究作为学习内容是科学教育领域内普遍关注的热点问题，因此对科学探究相关问题的研究是很有必要的，本文即是对科学探究活动的重要环节――猜想与假设进行讨论与分析。
　　科学猜想和假设是人们对未知的事实及其规律性提出的推测性看法。猜想和假设是学生科学探究中的一种预见性活动，在一定程度上决定着探究的方向，在整个探究过程中起着承上启下的作用，同时也是学生在思维层面上探究的关键一环，猜想与假设环节在科学探究的过程中起着举足轻重的作用。而笔者在阅读文献及实际听课的过程中却发现，在这一重要环节中“猜想”与“假设”在大多数情况下是作为同义词使用的，但若对它们在文本与教学实际中出现的具体语境进行分析，就会发现“猜想”与“假设”两词之间存在着很大不同。由于大家对它们的认识理解不相统一，导致出现了很多将“猜想”与“假设”混用、误用的情况。而正是这些混乱引发了诸多疑问：“猜想”与“假设”在小学科学教育，尤其在学生的科学探究过程中各自有着怎样的含义?它们之间有着怎样的区别与联系?它们对学生思维发展的作用是否不同?教师在实际教学中是否需要很好地把握各自的含义与它们之间的关系以更有效地开展教学?这些都是很值得深入探讨的问题，本文将试图梳理猜想与假设的关系，对上述问题予以解答，希望能帮助教师在实际教学中更好地把握猜想与假设的关系。
　　
　　一、“猜想”与“假设”内涵的混乱
　　
　　在《科学(3―6年级)课程标准(实验稿)》中猜想与假设是放在一起作为科学探究的第二个环节被提出来的，其具体内容标准为：1.能应用已有知识和经验对所观察的现象做假设性解释；2.能区分什么是假设，什么是事实。活动建议为：在动手实验之前，让学生对实验结果进行假设和预测。如在做物体的沉浮实验之前，先让学生假设物体的沉浮与什么有关，然后对给出的几种物体的沉浮做出预测。
　　在《课标》附录关于科学探究的案例中有这样两个句子：
　　……难道韭菜对预防和治疗鸡瘟有作用?(假设和预测)
　　……三棵树为什么会变得如此不同呢?立刻，学生们纷纷举手发言，提出了各自的看法。(提出初步的猜想或假设)……
　　从以上内容可以看出，《课标》并没有对“猜想”与“假设”做出相对明确的解释与区分，只以“能应用已有知识和经验对所观察的现象做假设性解释”对猜想与假设的含义作了相对简单的统一界定，同时出现了预测一词，但对其未做解释说明，这样，读者就只能凭自己的经验认识来理解和应用这些词语了。在《科学(3―6年级)课程标准(实验稿)解读》中也有着相同的情况，“猜想”与“假设”在一定程度上被当作了同义词使用。在实际的教学与研究中也有着很多共用、混用的情况。这些情况表明目前大家对“猜想”与“假设”内涵的理解是混乱的，正是由于这种内涵混乱的状况，致使教师在教育教学研究与实际教学过程中对“猜想”与“假设”把握不准，出现了混乱的情况。笔者在查阅了大量文献及归纳了听课实际过程中的教师用语后发现，关于“猜想”与“假设”的表述主要有同义共用、同义混用、单用猜想等几种情况。
　　如在《(空气中有水么)教学案例及评析》一文中，作者对案例进行的说明为：本案例设计是从孩子们日常生活中常见的冰易拉罐饮料置于常温中，罐外有水珠这一现象引发学生思考。教师通过引入一个相同的现象：在一空玻璃瓶中加人冰块，盖上瓶盖，用纸巾将瓶子外壁擦干，待会儿发现与易拉罐一样的现象出现：瓶外也有水珠，让孩子对此现象进行大胆的猜想与假设。学生通过实验的方法收集证据，分析得出结论：水珠来源于空气中的水蒸气。学生的学习过程是一个科学探究过程：发现并明确探究的问题―猜想与假设―通过实验的方法收集证据―分析论证一解释、得出结论。个案例说明是按照课标的说法表述的，将猜想与假设合二为一，属同义共用情况。
　　在《猜想孕育着科学发现》一文中，有这样一段话：在科学探究的道路上，大胆猜想孕育着新的发现!……若干世纪以来，人们为了证实自己的猜想，不知经历了多少不眠之夜付出了多少艰辛的劳动。下面几个为实现猜想而努力奋斗的故事，希望能对你有所启迪。法国造纸工人斯蒂斯．蒙哥尔斐尔和约瑟夫・蒙哥尔斐尔兄弟在一个晚上观察烧焦的小纸片飞进烟囱而萌发出奇异的猜想：“使纸片飞起来的力也可以使飞行器飞起来。”他们根据自己的假设制定出实验计划。……这里，猜想与假设是以同一个意思先后出现的，属同义混用情况。
　　在相当多的课堂教学实践中，贯穿整节课的只有“猜想”而没有“假设”，如《“种子里面有什么”课堂实录》一文中，教师在执教过程中先后提了以下几个问题：(播放种子生根、发芽的多媒体课件，引导学生猜测种子成分并亲自剥开蚕豆观察、画图、记录结果)……师：大家都说你画得好，老师也这样认为。现在我要你猜想一下，胚中哪些地方是发芽的?哪些地方是生根的?……师：大家刚才研究都很投入，在看你们研究的时候老师产生了一个新问题，刚才大家猜想了种子生根、发芽的地方，那么其他地方是有什么作用呢?猜想一下。……师：大家的猜想很有道理。老师在你们实验时发现了一个问题，你们在实验中有没有发现新问题呢?或者你们还想研究哪些问题?……
　　从以上举例可看出大多学者与教师都是把猜想与假设作为同义词使用的，但它们若同义，何必要将两个词语并列在一起出现?笔者认为，作为探究过程中的一个环节来看，猜想与假设是一个重要的承上启下的环节，它们一同对探究活动的方向起着决定的作用，但若将猜想与假设分开来看，它们所起的作用是不同的，与猜想相比，假设起着更重要的指向作用，做出假设是探究过程前端性的工作，有了假设才能开始探究，而猜想则不是探究的开始。因此笔者认为对“猜想”与“假设”进行明确区分是很有必要的，这对教师指导学生在科学探究过程中做好假设、进而能够把握好整个探究都是有意义的。
　　
　　二、如何从直觉与发散的主观猜想到做出合理的客观假设
　　
　　1.对“猜想”与“假设”的区分
　　猜想在《现代汉语词典》中的解释是猜测，而猜测的意思是推测；凭想象估计。例如日常生活中我们会在迅速抛一枚硬币并盖住之后问“你猜猜是正面朝上还是反面朝上?”这时的回答就是猜想，它是不提供任何线索、条件的直觉估计，是不需要有充足理由、也不需要有逻辑推理的估计，对于猜测结果的主观性很强。在学生的科学探究过程中，猜想是运用已有的知识和经验， 直接推想某一问题可能出现的各种答案、或某一实验可能出现的各种现象，它来源于直觉，是不经过明显的中间推理过程而直接得出结论的直觉思维。同时，猜想也是一种发散思维，大胆的猜想可使思维更加自由和敏捷。
　　假设在《现代汉语词典》中的解释是科学研究上对客观事物的假定的说明，假设要根据事实提出，经过实践证明是正确的，就成为理论。在科学探究中，假设是对观察现象的―个假定性的解释，或者说是对所提出的科学问题的一个推测性的答案。假设是试图对所观察现象的原因或对实验将要出现的结果做推测，它是建立在概念或观察的推理上的客观假设。假设要有一定的根据，或者是观察事实的根据，或者是原有知识经验的根据，假设是要符合逻辑的，形成假设要有一个推理的过程，并且要有相关的实验或其他实证研究的工作紧随其后以验证假设是否成立。做出合理的假设可使求证意识与逻辑推断能力得到提高。
　　
　　2.假设环节中“猜想”与“假设”的关系
　　在对猜想与假设进行了上述区分后，接下来要探讨的问题是它们在科学探究过程中究竟存在着何种关系?那首先要阐明的问题就是何谓科学探究以及科学探究的环节有哪些。
　　目前对于科学探究、科学探究的过程还没有相对统一的认识与理解，这里只列举比较具有代表性的看法。陈琴、庞丽娟(2005)认为所谓科学探究，简言之，就是个体通过自主地调查和研究来认识和解释自然的活动。他们认为，科学探究主要包括观察和提出问题、形成假设、检验求证、得出和解释结论、交流与应用五个步骤。王丽(2003)认为科学探究是指人们通过一定的过程和方法对客观事物和现象进行探索、质疑和研究。任何科学探究活动都包括如下一些基本步骤：提出问题；猜想与假设结果；制定计划并通过观察、制作、实验等手段来搜集并整理有关信息和证据；得出结论；表达与交流探索结论。尽管对于科学探究过程的认识大家各不相同，研究者们依据不同标准对科学探究过程进行了不同的划分，但综合而言，他们对于科学探究的一些基本环节，如提出或形成问题、建立假设、制定研究方案检验假设、得出结论、交流结果等的认识却较为一致。综合大家对探究过程的认识，我认为可以将小学科学教育中的探究过程分为假设、探索、结果三个阶段。
　　如在《马铃薯在水中是沉还是浮》一课的教学过程中，从猜想到假设的过程可以这样体现：
　　师：这两只马铃薯在水中是沉还是浮?――教师引导学生进行猜想。
　　生：(根据自己的经验做出或沉或浮的猜想)――学生猜想。
　　师：为了检验同学们的猜想是否正确，我们一起来把这两只马铃薯分别放人两个水槽中试一试，看看它们在水中究竟是沉还是浮。
　　(演示实验：将两只马铃薯分别放人两只水槽中，让学生观察到一沉一浮的现象)
　　师：这是怎么回事呢?你们是怎样认为的?――教师引导学生对沉浮现象的原因进行大胆猜想。
　　生：(根据已有经验回答)――学生猜想。
　　师：(根据学生发言再次实验)把两只马铃薯交换放入两水槽中；把两只马铃薯同时放入第一个水槽中；再把两只马铃薯同时放入第二个水槽中。
　　师：猜猜这又是怎么回事呢?――教师引导学生继续猜想。
　　生：(根据已有经验回答)――学生猜想。
　　师：同学们想一想为什么把马铃薯放在第一个水槽里全是浮的，而放在第二个水槽里又全是沉的?出现这种现象的原因是什么?――教师有意识地引导学生由猜想到假设。
　　生：是不是一个是热水，一个是冷水呀?
　　师：你为什么会这么想呢?
　　生：因为妈妈做汤的时候我看见里面的菜开始的时候是沉的，烧开以后就浮上来了。
　　师：是吗，你对日常生活观察得真仔细。请你上来，来摸一摸看是不是热水和冷水。
　　生：不是。
　　生：不会是白醋或是白酒吧?
　　师：怎么区分是或不是?
　　生：很简单，闻闻就知道了。
　　生：没有气味。
　　生：我觉得第一个水槽里面可能是盐水。
　　师：你怎么认定第一个水槽里面是盐水?
　　生：我在电视上看过，海水很咸，会产生很大的浮力。
　　――在这一过程中，学生经历了“由第一个水槽里是热水、白醋、白酒或盐水”的大胆猜想到“第一个水槽里面是盐水”的假设过程，在这其间经历了摸、闻的求证及根据原有知识的推理。
　　师：你的知识面可真丰富，那你有什么好的方法确定是盐水呀?
　　生：我尝尝就知道了。
　　师：用嘴尝是一种非常简便的区别方法，可是现在我们不清楚两个水槽中到底是什么“水”，这样做就不安全了，还有其他什么办法确定啊?
　　生：(开始说验证方法)
　　师：我给同学们准备了一些材料，看对大家研究这两个水槽中的水有没有帮助。……
　　――根据“第一个水槽里面是盐水”的假设，学生进入到探索阶段。
　　从上述案例中可以看出，推断是从主观猜想到客观假设的过程中必有的思维过程与思维技能，它是根据人们过去的生活经验、已有知识或证据为出发点对某种现象的可能原因所做的逻辑上的判断。推断本身具有依实性、合理性、逻辑性等特点。推断的结果必须是以事实(观察结果)为依据的，它是一个严密、细致的思维过程。
　　在科学教学中，教师应结合具体的探究问题引导和鼓励学生在已有科学知识或生活经验的基础上，尝试对问题作出大胆的猜想，提出可能的答案，并且要在鼓励学生大胆猜想的同时，强调经验根据或理论根据，使主观猜想经过推理成为深思熟虑的符合逻辑且有所创新的客观假设。
　　强调从猜想到假设这个过程的重要作用主要体现在以下几方面。
　　(1)可以帮助学生深入明确和理解要探究的问题；
　　(2)可以引导学生更好地提取生活经验，对生活经验由无意识注意转化为有意识的再思考、联系实际积极思维的过程。
　　(3)在鼓励学生大胆猜想的过程中，可以提高学生敏捷、自由的直觉思维与发散思维能力；而在学生做出合理假设的过程中，可增强他们的求证意识与逻辑推理能力。
　　(4)学生对自己猜想、推理与假设的表达是探究过程中一种重要的交流，这种交流可以培养学生的分析能力、批判能力、语言表达能力和倾听的好习惯等，同时还可以不断加深学生对科学本质的认识。
　　(5)可使教师比较全面地了解学生与问题相关的认知水平、可能的认知途径，从而做出实施教学的策略选择，通过与教学结果的对比分析，也可客观判定学生的思维发展水平。
　　总之，教师只有明确区分“猜想”与“假设”的不同，把握好猜想与假设的关系，真正理解它们在探究过程中的作用与意义，以及它们在培养学生思维能力上所起的不同作用，才能在实际教学过程中更好地处理探究过程中的假设环节，更好地引导学生开展探究活动。