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中图分类号:G632.4 文献标识码:A 文章编号:1673-1875(2009)20-122-01
谈到假说,作为物理教师,自然会想到教材中安培分子环流假说,玻尔原子模型假说。教师讲课是不可避免要使用假说这一词,但笔者发现许多人对假说的知识却知之甚少,把假说当作假设,没有给予足够的重视,不能解释假说的真正意义。假说,作为一种重要的科学研究方法,在物理学中具有其他方法不可替代的作用。纵观物理学发展史,从安培分子电流假说到磁现象电本质的揭示,从以太假说到狭义相对论的发现,从光量子假说到量子力学的诞生,物理理论的每一次突破几乎都与新科学假说的提出密不可分。
那么,什么是假说呢?所谓假说,是科学研究上对客观事物的假定说明。是关于事物的因果性的一种假定性的解释,是依据一定的科学原理和事实,对解决科学研究问题提出猜测性、尝试性方案的说明方式。简言之,假说是指科学的猜测或设想,是科学研究的一种基本的方法。
假说是自然科学发展的形式,因为它是科学认识的必经阶段,例如没有以太假说,也就没有光的波动说,那么麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的相对论都是不可能建立起来的。
科学假说有两个显著的特点:(1)有一定的科学根据,它建立在已有的科学理论和实验材料的基础上,并且经过了一定的科学论证,因而它与毫无事实根据的迷信,臆测不同,也与缺乏理论论证的猜测、幻想有别,康德的星云假说所依据的是牛顿力学理论,特别是关于刚体转动的力学定律,还有一些新的观察事实材料作依据。(2)带有推测和假定的性质,有待于实验检验和理论论证,因而与确定可靠的理论不同,康德的星云假说虽然根据牛顿力学较好的解释了太阳系各行星的共面性和同向性等观察事实,但是太阳、行星、卫星都是从一块统一的原始星云演化出来的这一基本思想,却并没有得到观察事实的确证。假说本身是科学性和推测性的统一,是确定性和不确定性的统一。
假说提出大体可分为三种类型:(1)原有理论既不能预测也不能否认的现象和对象的发现。如卢瑟福的原子理论无法解释光谱的分立性。(2)偶然发现或伴随着其他目的而产生的现象和对象的发现,如x射线的发现;(3)与原有理论或假说所预言的情况完全不同的现象和对象的发现,如迈克尔逊试验的负结果,在这种情况下都要求引进某种新的假说。
假说作为对科学问题的一种试探性的回答应该满足如下三个条件:(1)能够合理地解释的那些原有理论所能解释的那些事实和现象。(2)能够解释新发现的但原有理论所不能解释的那些事实和现象。(3)能够明确预言尚未发现的新事实,为进一步检验假说提供可能性。
通过以上的介绍,我们对假说有了一定的了解,实际上假说作为自然科学发展的形式,物理教学中有大量运用,在新一轮基础教育改革中,是进行素质教育、培养学生创造性思维的重要途径。那么在教学中,在物理教学中如何运用“假说”,笔者以为需要以下几个阶段:
1.充分挖掘教材和利用物理学史材料
中学物理中,假说的方法是离不开的。物理作为一门体现极强思维能力的实验科学,有很多内容与假说方法有关或使用了假说的方法。新教材中自由落体的探究,胡克定律的探究,力的平行四边形定则的探究,牛顿第二定律的得出,无不利用的假说的方法。特别是近代物理学的研究表现尤为突出,例如,狄拉克迷人的磁单极假说、安培分子环流假说、光的粒子说、光的波动说、普朗克光子说、爱因斯坦的光量子假说、汤姆生模型、卢瑟福原子模型、玻尔模型等等均为历史上极有影响力的假说,其中蕴含着极丰富的创造力,有科学家们的科学思想方法。
2.发现问题
在物理课堂教学中问题可由教师直接给出或在教师引导下由学生发现,在研究性学习和小课题研究中主要由学生对事物的思考而自主发现。教师在发现问题的教学中的作用是提供适当的问题情景和对学生的引导,及对学生发现问题能力的培养。在中学物理教材中有许多内容与科学假说有关,每个科学假说的发展都是从科学研究的矛盾开始的,解决这些矛盾的过程是物理学家灵活运用科学方法、深入分析事物内部本质联系的过程,体现了物理学家极强的思维能力,极丰富的创造力。
3.提出假说
在假说教学中应充分解剖科学假说的提出过程,让学生体会物理学家的思维方法。按照前面说讲的假说应满足的三个条件,运用类比方法,臻美方法,逆向思维法,理想化方法等,尝试提出自己的假说。例如在力的合成实验中让学生提出合力和分力关系的假说,在电磁感应教学中让学生提出磁生电的条件假说。在习题教学中也不断启发同学提出自己的假说,锻炼同学发现问题,提出假说的能力。
4.归纳总结
总结假说的特点并对照科学家的假说,找到自己的不足,思考科学家们如何建立假说,让学生学会不断去建立自己的假说,提高其科学探索的能力。例如玻尔原子模型建立时,卢瑟福的原子核式结构模型遇到了困难,玻尔如何突破能量和轨道连续的思维定式,建立了量子化的原子模型,可以合理解释卢瑟福原子模型能解释的事实和现象,又创造性地建立了定态假设,跃迁假设,轨道量子化假设,克服了卢瑟福的原子核式结构模型所遇到的矛盾。要让学生领悟到玻尔假说的量子化思想,尤其体会到科学家的高超智慧和科学方法之美。
我们首先要在教学中不但要讲好像玻尔理论这样的假说,而且在整个教学过程中,都应贯穿“假说”的思想,培养学生建立科学假说的能力。其次是作为一个物理教师要把科学史中或课本上的科学假说进行创造性使用。要大胆地自己“创造”新的科学假说,并鼓励带动学生创造“新的科学假说”,从而使课堂教学上思维更活跃,思维力度更大、效率更高,这是物理教学应该完成的任务,值得每个教师重视。
谈到假说,作为物理教师,自然会想到教材中安培分子环流假说,玻尔原子模型假说。教师讲课是不可避免要使用假说这一词,但笔者发现许多人对假说的知识却知之甚少,把假说当作假设,没有给予足够的重视,不能解释假说的真正意义。假说,作为一种重要的科学研究方法,在物理学中具有其他方法不可替代的作用。纵观物理学发展史,从安培分子电流假说到磁现象电本质的揭示,从以太假说到狭义相对论的发现,从光量子假说到量子力学的诞生,物理理论的每一次突破几乎都与新科学假说的提出密不可分。
那么,什么是假说呢?所谓假说,是科学研究上对客观事物的假定说明。是关于事物的因果性的一种假定性的解释,是依据一定的科学原理和事实,对解决科学研究问题提出猜测性、尝试性方案的说明方式。简言之,假说是指科学的猜测或设想,是科学研究的一种基本的方法。
假说是自然科学发展的形式,因为它是科学认识的必经阶段,例如没有以太假说,也就没有光的波动说,那么麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的相对论都是不可能建立起来的。
科学假说有两个显著的特点:(1)有一定的科学根据,它建立在已有的科学理论和实验材料的基础上,并且经过了一定的科学论证,因而它与毫无事实根据的迷信,臆测不同,也与缺乏理论论证的猜测、幻想有别,康德的星云假说所依据的是牛顿力学理论,特别是关于刚体转动的力学定律,还有一些新的观察事实材料作依据。(2)带有推测和假定的性质,有待于实验检验和理论论证,因而与确定可靠的理论不同,康德的星云假说虽然根据牛顿力学较好的解释了太阳系各行星的共面性和同向性等观察事实,但是太阳、行星、卫星都是从一块统一的原始星云演化出来的这一基本思想,却并没有得到观察事实的确证。假说本身是科学性和推测性的统一,是确定性和不确定性的统一。
假说提出大体可分为三种类型:(1)原有理论既不能预测也不能否认的现象和对象的发现。如卢瑟福的原子理论无法解释光谱的分立性。(2)偶然发现或伴随着其他目的而产生的现象和对象的发现,如x射线的发现;(3)与原有理论或假说所预言的情况完全不同的现象和对象的发现,如迈克尔逊试验的负结果,在这种情况下都要求引进某种新的假说。
假说作为对科学问题的一种试探性的回答应该满足如下三个条件:(1)能够合理地解释的那些原有理论所能解释的那些事实和现象。(2)能够解释新发现的但原有理论所不能解释的那些事实和现象。(3)能够明确预言尚未发现的新事实,为进一步检验假说提供可能性。
通过以上的介绍,我们对假说有了一定的了解,实际上假说作为自然科学发展的形式,物理教学中有大量运用,在新一轮基础教育改革中,是进行素质教育、培养学生创造性思维的重要途径。那么在教学中,在物理教学中如何运用“假说”,笔者以为需要以下几个阶段:
1.充分挖掘教材和利用物理学史材料
中学物理中,假说的方法是离不开的。物理作为一门体现极强思维能力的实验科学,有很多内容与假说方法有关或使用了假说的方法。新教材中自由落体的探究,胡克定律的探究,力的平行四边形定则的探究,牛顿第二定律的得出,无不利用的假说的方法。特别是近代物理学的研究表现尤为突出,例如,狄拉克迷人的磁单极假说、安培分子环流假说、光的粒子说、光的波动说、普朗克光子说、爱因斯坦的光量子假说、汤姆生模型、卢瑟福原子模型、玻尔模型等等均为历史上极有影响力的假说,其中蕴含着极丰富的创造力,有科学家们的科学思想方法。
2.发现问题
在物理课堂教学中问题可由教师直接给出或在教师引导下由学生发现,在研究性学习和小课题研究中主要由学生对事物的思考而自主发现。教师在发现问题的教学中的作用是提供适当的问题情景和对学生的引导,及对学生发现问题能力的培养。在中学物理教材中有许多内容与科学假说有关,每个科学假说的发展都是从科学研究的矛盾开始的,解决这些矛盾的过程是物理学家灵活运用科学方法、深入分析事物内部本质联系的过程,体现了物理学家极强的思维能力,极丰富的创造力。
3.提出假说
在假说教学中应充分解剖科学假说的提出过程,让学生体会物理学家的思维方法。按照前面说讲的假说应满足的三个条件,运用类比方法,臻美方法,逆向思维法,理想化方法等,尝试提出自己的假说。例如在力的合成实验中让学生提出合力和分力关系的假说,在电磁感应教学中让学生提出磁生电的条件假说。在习题教学中也不断启发同学提出自己的假说,锻炼同学发现问题,提出假说的能力。
4.归纳总结
总结假说的特点并对照科学家的假说,找到自己的不足,思考科学家们如何建立假说,让学生学会不断去建立自己的假说,提高其科学探索的能力。例如玻尔原子模型建立时,卢瑟福的原子核式结构模型遇到了困难,玻尔如何突破能量和轨道连续的思维定式,建立了量子化的原子模型,可以合理解释卢瑟福原子模型能解释的事实和现象,又创造性地建立了定态假设,跃迁假设,轨道量子化假设,克服了卢瑟福的原子核式结构模型所遇到的矛盾。要让学生领悟到玻尔假说的量子化思想,尤其体会到科学家的高超智慧和科学方法之美。
我们首先要在教学中不但要讲好像玻尔理论这样的假说,而且在整个教学过程中,都应贯穿“假说”的思想,培养学生建立科学假说的能力。其次是作为一个物理教师要把科学史中或课本上的科学假说进行创造性使用。要大胆地自己“创造”新的科学假说,并鼓励带动学生创造“新的科学假说”,从而使课堂教学上思维更活跃,思维力度更大、效率更高,这是物理教学应该完成的任务,值得每个教师重视。