讓科學假設推進學生科學思維的發展
張豔紅
假設是根據一定的事實材料和理論知識，對於研究對象的未知性質及其原因或規律的某種推測性的說明。假設是一項複雜的科學思維過程，它對已有經驗進行分析、比較、歸納及推理，從而得出合理的科學推論。對科學研究來說，提出假設是首要而關鍵的，一項科學研究的目的就是驗證所提出的假設是否正確，實驗方法、結果與討論都圍繞着驗證假設來進行。在以探究式教學爲主的科學課堂上，假設是學生從已知世界走向未知世界的橋樑。引導學生形成合理的假設是科學素養訓練的一項重要內容。
在國小階段，假設常常以“預測”、“猜想”等形式出現在課堂上。就教學手段而言，觀察探究前預測一下可能會發生的現象可以提高國小生探索的興趣和效率。比如在三年級觀察蠶寶寶時，教師讓學生預測蠶寶寶今後會變成什麼樣子。在極力想驗證自己預測到底正確還是錯誤的心情推動下，學生對蠶寶寶的生長變化過程就會觀察得更加細緻和有興趣。利用學生容易預測錯誤的機會，引發他們的認知矛盾，還可以激發他們去探究事物的本質。例如在《馬鈴薯在水中是沉還是浮》一課中，基於經驗，學生會認爲馬鈴薯會沉。確實，一個杯子裏的馬鈴薯不出所料的沉在杯底，可是爲什麼有一個杯子裏的馬鈴薯反而浮起來了呢？教師的適時引導可以激發學生探究其中原因的熱情。
然而科學假設的作用並不僅僅如此。作爲科學探究起點的假設有更重要的價值。科學假設是學生總結以有的經驗，在此基礎上尋找規律，並應用這一規律進行推理的思維過程。這個過程既需要學生調動已有科學知識儲備，還需要他們對這些散亂的知識進行分析、歸納和整理。對這個過程的訓練可以很好的促進學生科學思維的發展。那麼教師怎樣做才能幫助學生進行合理的假設，促進學生科學思維的發展呢？
一、正確理解科學假設的含義
1.假設不等於憑空猜測
科學假設是建立在已有經驗基礎之上的，而非憑空猜測。對於國小生來說，由於生活經驗的限制，或者單純的爭強好勝，在老師讓學生進行預測時，經常會出現有的學生瞎猜一氣。比如有的老師讓學生在觀察螞蟻前說一說自己認爲螞蟻有幾條腿，由於很多學生還沒有仔細觀察過螞蟻，他們就亂猜“4條”“6條”或“8條”，這時候他們的`回答不能稱之爲假設；也有可能有的學生看過相關書籍介紹，如果是這種情況，則可以被認爲是假設。
雖然人們也可以憑空做出猜測，然後尋找支持或反對的依據，但對於科學研究來說，去檢驗隨便的猜測是非常不經濟的行爲。
2.假設應符合邏輯
形成假設的過程是科學思維的過程，需要符合基本的思維邏輯。比如，在《聲音》單元學生剛剛區分了大小音*發出聲音高低的差別，隨後，在比較敲擊大小釘子發出聲音的差別時，學生會依據剛纔的經驗預測“小釘子發出的聲音比較高，因爲小音*就是這樣”，這就是符合邏輯的預測。
3.假設是有待驗證的
雖然假設是建立在已有事實基礎上並符合邏輯推理，但是還沒有足夠的證據能夠說明它的正確性。因此需要通過實驗、調查等方法尋找充分的證據來支持或反駁這個假設。“是否真的像小音*的音高高於大音*一樣，小釘子發出的聲音高於大釘子呢？”雖然有的同學確這樣認爲，但更多同學並不是立刻信服，而是更相信實際的比較結果。又比如在討論綠豆種子發芽所必須的條件時，有學生認爲種子發芽需要土壤，因爲“破土而出”的幼苗是生活中常見的現象，可是，土壤是必不可少的條件嗎？“種子發芽需要土壤”這一假設就需
通過實驗來檢驗其正確性。
二、關注學生預測的理由
即使是低年級的學生，也會自發調動已有經驗進行預測或猜想。但教師若不注意加以引導，學生的預測則很容易流於瞎猜。如在三年級《誰流得更快一些》一課教學中，出現了這樣的情況——
師：水、食用油和洗潔精這三種液體有什麼共同點？
生：它們都會流動。
師：那它們流動的速度一樣嗎？
生：不一樣
師：誰流得更快些呢？
生1：水流得最快，油第二，洗潔精最慢，因爲……
師打斷：還有其他想法嗎？
生2：我覺得誰最快，洗潔精第二，油最慢。
師：還有不同想法嗎？
生3：油最快，水第二，洗潔精最慢。
師：還有不同想法嗎？
……
在這個教學片段中，最初，學生依照自己的經驗進行預測，但由於教師沒有關注學生預測的依據，在教師不斷的追問下，學生就去尋找其他可能的排序，這樣到後來，學生猜測越來越亂，他們已經不是以經驗爲基礎進行預測而是運用數學思維來列舉可能性了。
爲了幫助學生養成有根據的預測的習慣，教師要時刻謹記讓學生在講出自己的預測或猜想時講述這樣預測的原因。老師多問一個“爲什麼這樣認爲”，學生就會少一個無依據的亂猜測，他們就會逐漸意識到在科學上，即使是猜測，也需要依據。“實證意識”正是科學素養的基本內涵之一。比如在上《馬鈴薯在水中的沉浮》一課時，教師拿出兩個馬鈴薯讓學生預測，常常會出現一些人認爲馬鈴薯會沉在水中，而另一些人認爲會浮，這時，教師讓大家各自說說自己的理由，有的學生會說因爲他以前看到過在洗菜時馬鈴薯沉在水底，所以他預測這個馬鈴薯也會沉。學生這樣進行預測是值得老師肯定的。
對於中低年級的學生而言，在已有生活經驗基礎上做出對未知事物發生發展情況的預測對他們科學態度和思維的形成非常重要。雖然這種基於生活經驗的、直覺化的預測看起來還並不清晰和嚴謹，但這種預測其實包含了學生對已有經驗的自我解釋，能夠反映出學生科學概念和科學思維的發展水平。例如學生依據大小音*的音高差別來預測大小釘子的音高差別，這個預測包含了“物體的大小影響它發出聲音的音高”這一科學概念雛形和“觀察”、“比較”、“發現模式”、“邏輯推理”等科學（思維）技能。對於四年級學生而言，這樣的能力發展是非常關鍵的。教師抓住學生這樣預測的契機可以很好地引導學生科學思維發展。
三、拋棄成見，洞察學生思維的閃光點
幫助學生通過建立合適的假設來提高學生科學思維能力需要教師有嚴密的邏輯思維和敏銳的洞察力，以發現學生的思維閃光點和困境並幫助學生整理思維。
例如在三年級教科版《誰流得更快一些》一課中，前一節課學生已經比較了水和油的流動速度，並知道水比油流得快，有學生問：“爲什麼水流得快些？”就有一個學生這麼回答：“我認爲一滴水比一滴油重些，重的物體下落得比較快，所以水流得快些。”
圄於對正確答案的知曉，老師很容易否定學生這樣的解釋。但實際上，拋開“重的物體下落得比較快”這個有爭議的前提不論，學生提供的答案是一個非常好的三段式推論。在這種想法支持下，這個學生很自然會認爲由於洗潔精比水重，所以洗潔精流得最快，水次之，而油最慢。就科學思維的發展而言，這樣的假設要比學生在日常生活觀察基礎之上做出的“水流得最快而洗滌劑最慢”的假設更有價值。
經過隨後的流動比賽，學生會發現自己的假設錯了，那爲什麼洗滌劑流得最慢呢？液體的流動速度和到底什麼因素有關呢？原有假設被推翻後自然要尋找新的假設來
釋實驗結果。經過進一步觀察比較，他們發現水最不黏而洗滌劑最黏稠，正好和這三種液體的流動速度相對應。
那是不是液體流動的快慢和液體的黏稠程度有關呢？根據上次推論失敗的經驗，學生會覺得這次的推論也不一定保險，最好還是再找些實驗證據來，所以到這裏時，應該再多找些不同粘稠程度的液體進行進一步的驗證，學生就會比較信服地得出結論“看來液體流動的快慢確實和液體的粘稠程度有關”。
這樣，經歷一個“事實——假設——檢驗——否定——再假設——再檢驗——得出正確結論”的螺旋上升的思維和實踐過程後，學生的分析問題能力、推理能力和重視證據又不輕信有限證據的思想都會得到發展。在這個過程中，學生最初的假設一直在推動學生前進。在這樣的引導下，要比教師否定那個學生最初的解釋後再讓學生對三種液體的流動快慢進行猜測和實驗更能夠促進學生對科學的認識。
通常，如果預測正確的話學生會非常有成就感，而如果預測錯了，則會產生挫敗感，如果任其發展，這種挫敗感會阻礙學生學習的熱情。教師需要在教學中持續傳遞給學生“比起預測與結果是否相符合，尋找其中的原因更重要”的觀念。
讓學生在預測錯誤中體驗到自己的進步，以進步的成就感取代預測失敗的挫折感。
