科學(xué)假說及其教學(xué)建議

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1、科學(xué)假說及其教學(xué)建議作者簡介：曹寶龍，教育學(xué)博士，教授，浙江省物理特級教師。杭州師范大學(xué)心理學(xué)碩士生導(dǎo)師，浙江大學(xué)教育轉(zhuǎn)士導(dǎo)師。現(xiàn)任杭州市基礎(chǔ)教育研究室主任，教育部基礎(chǔ)教育課程教材專家委員會委員，國家課標(biāo)修訂核心組成員（高中物理）。浙江省科學(xué)教育學(xué)會理事長，杭州市特級教師協(xié)會副會長兼秘書長。主要研究方向：學(xué)科教育與心理發(fā)展（物理、科學(xué)）。摘耍：科學(xué)假說是科學(xué)探究的重耍一環(huán)，具有假設(shè)性、科學(xué)性、解釋性與預(yù)見性、暫時性與檢驗性等特點?？茖W(xué)假說產(chǎn)牛于科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的“反?，F(xiàn)象”，它的形成需要理性精神與靈感思維?？茖W(xué)假說可以向科學(xué)理論轉(zhuǎn)化。建議科學(xué)教學(xué)中用科學(xué)史屮的“反常現(xiàn)象”創(chuàng)設(shè)

2、問題情境；把構(gòu)建假說的基本方法融入科學(xué)課堂設(shè)計；研究基于科學(xué)課程內(nèi)容的假說構(gòu)建過程與方法；把科學(xué)假說的基本思想融入科學(xué)探究教學(xué)設(shè)計。關(guān)鍵詞：科學(xué)假說；科學(xué)理論；假說構(gòu)建；科學(xué)教育中圖分類號：G633.7文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148（2017）2-0001-4當(dāng)人們把現(xiàn)有的科學(xué)認識應(yīng)用于一個新的科學(xué)現(xiàn)象時，可能會出現(xiàn)無法解釋或無法解決的問題。我們在肯定現(xiàn)象的客觀性Z后，往往會懷疑原有的理論體系可能存在問題，從而提出新的能夠解釋這種現(xiàn)象的學(xué)說。這種新的能夠解釋當(dāng)前問題的學(xué)說就是假說。假說是科學(xué)研究中的重要方法，假說可以推動科學(xué)研究突破原有的理論，使科學(xué)理論產(chǎn)生

3、進步或革命性的發(fā)展?？茖W(xué)假說是科學(xué)能力或科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)假說意識與能力，是理解科學(xué)本質(zhì)，提升科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。因此，假說的概念、假說的功能與作用、假說的基本方法等是科學(xué)教育的重要內(nèi)容，也是理解科學(xué)本質(zhì)的關(guān)鍵所在。1科學(xué)假說的概念科學(xué)假說是人們在認識與研究客觀世界時，依據(jù)原有的科學(xué)知識和新的科學(xué)事實對所研究的問題作出的一種猜測性陳述，是一種用猜測性的假定理論來解釋新的經(jīng)驗事實的一種方法。它是將認識從己知推向未知，進而變未知為已知的必不可少的思維方法，是科學(xué)發(fā)展的重要形式。提出科學(xué)假說必須以一定的科學(xué)事實為依據(jù)，以已知的科學(xué)理論為前提。當(dāng)人們面對新的

4、經(jīng)驗事實無法用現(xiàn)有的理論來解釋的時候，需要突破原冇理論的界限，否定或修改原冇理論，提出新的理論，使問題得以暫時性的“解決”。而提出的新的假定性理論是否正確還需科學(xué)觀察與實驗、新的經(jīng)驗事實來檢？。2科學(xué)假說的性質(zhì)顯然，假說既具有猜測性，也具有科學(xué)性，它既是科學(xué)研究的重要過程，也是科學(xué)研究的方法。因此，假說具有以下特征：2.1假說具有假設(shè)性假說是在科學(xué)研究的過程中為了解釋或解決新的問題而形成的一種暫時性的假定，帶有猜測性和或然性。顯然，這種假定性“理論”與經(jīng)大量經(jīng)驗事實證實的真理論是不同的。因此，假說并不是真理論。2.2假說具有科學(xué)性雖然假說并不是真理論，但假說并不是胡亂的

5、猜測。提出假說必須根據(jù)科學(xué)問題的解釋或解決的需要，而且假說本身必須有理論自洽、邏輯過程清晰簡單等特性。因此，假說與平時日常生活中對一個問題的假定性解釋或假定性條件有本質(zhì)的區(qū)別。2.3假說具有解釋性與預(yù)見性提岀科學(xué)假說就是為了解釋新發(fā)現(xiàn)的科學(xué)事實，因此假說的解釋性是它產(chǎn)生的目的。例如：量子假說的提出可以解釋黑休輻射中的“紫外災(zāi)難”。假說又可以預(yù)見并未觀察到的科學(xué)事實。例如：根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論預(yù)言了光線經(jīng)過星體引力場時會發(fā)牛彎曲的現(xiàn)象。2.4假說具有暫時性和檢驗性科學(xué)假說在新的科學(xué)事實面前被證實或證偽，可能出現(xiàn)幾種情況：①新的經(jīng)驗事實與假說相符，證明假說正確；②新的經(jīng)

6、驗事實與假說不符，但在修改假說后符合事實；③新的經(jīng)驗事實完全否定了假說。后兩種情況顯然說明假說具有暫時性，但第一種情況往往也是暫時的，因為假說在后續(xù)經(jīng)驗事實的數(shù)量增加的情境下，可能會“退化”到后兩種情況。例如：原子模型發(fā)展中，當(dāng)湯姆遜模型遇到了。粒子散射現(xiàn)象后，就提出了盧瑟福模型；但盧瑟福模型又受到了各種光譜線事實的挑戰(zhàn)后，就出現(xiàn)了波爾模型；但波爾模型只能解釋氫原子光譜……因此，科學(xué)假說是暫時的，因為它會不斷地受到新的科學(xué)事實的挑戰(zhàn)，它隨經(jīng)驗事實的驗證量的增加會進一步發(fā)展或消亡。3科學(xué)假說的形成與發(fā)展3.1假說來自于科學(xué)的“反?，F(xiàn)象”科學(xué)家在研究時，通常會遇到一些“反常

7、現(xiàn)象”。這些“反?，F(xiàn)象”不能被既有的科學(xué)理論加以說明，甚至與其相沖突。要解決這些困惑，科學(xué)家首先必須對“反?，F(xiàn)象”進行分析，然后提出問題來概括“反常現(xiàn)象”。[1]在對問題初步分析的基礎(chǔ)上，研究者往往會大膽地提出帶有問題解釋傾向的初步假定。2.2假說的形成需要理性與靈感科學(xué)研究者在初步假定的基礎(chǔ)上，運用各種思維方式（包括邏輯的或非邏輯的）、觀察與實驗等方式對提出的初步假說進行論證、修改與完善。當(dāng)假說本身在體系上自洽，并與經(jīng)驗事實相符后，就形成一般意義上的科學(xué)假說。例如：魏格納觀察到各人陸塊邊緣非常吻合、大西洋兩岸的古生物種雷同這些奇特現(xiàn)象，