科学假说及其教学建议

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1、科学假说及其教学建议作者简介：曹宝龙，教育学博士，教授，浙江省物理特级教师。杭州师范大学心理学硕士生导师，浙江大学教育轉士导师。现任杭州市基础教育研究室主任，教育部基础教育课程教材专家委员会委员，国家课标修订核心组成员（高中物理）。浙江省科学教育学会理事长，杭州市特级教师协会副会长兼秘书长。主要研究方向：学科教育与心理发展（物理、科学）。摘耍：科学假说是科学探究的重耍一环，具有假设性、科学性、解释性与预见性、暂时性与检验性等特点。科学假说产牛于科学发现中的“反常现象”，它的形成需要理性精神与灵感思维。科学假说可以向科学理论转化。建议科学教学中用科学史屮的“反常现象”创设

2、问题情境；把构建假说的基本方法融入科学课堂设计；研究基于科学课程内容的假说构建过程与方法；把科学假说的基本思想融入科学探究教学设计。关键词：科学假说；科学理论；假说构建；科学教育中图分类号：G633.7文献标识码：A文章编号：1003-6148（2017）2-0001-4当人们把现有的科学认识应用于一个新的科学现象时，可能会出现无法解释或无法解决的问题。我们在肯定现象的客观性Z后，往往会怀疑原有的理论体系可能存在问题，从而提出新的能够解释这种现象的学说。这种新的能够解释当前问题的学说就是假说。假说是科学研究中的重要方法，假说可以推动科学研究突破原有的理论，使科学理论产生

3、进步或革命性的发展。科学假说是科学能力或科学素养的重要组成部分，培养学生的科学假说意识与能力，是理解科学本质，提升科学素养的重要途径。因此，假说的概念、假说的功能与作用、假说的基本方法等是科学教育的重要内容，也是理解科学本质的关键所在。1科学假说的概念科学假说是人们在认识与研究客观世界时，依据原有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题作出的一种猜测性陈述，是一种用猜测性的假定理论来解释新的经验事实的一种方法。它是将认识从己知推向未知，进而变未知为已知的必不可少的思维方法，是科学发展的重要形式。提出科学假说必须以一定的科学事实为依据，以已知的科学理论为前提。当人们面对新的

4、经验事实无法用现有的理论来解释的时候，需要突破原冇理论的界限，否定或修改原冇理论，提出新的理论，使问题得以暂时性的“解决”。而提出的新的假定性理论是否正确还需科学观察与实验、新的经验事实来检？。2科学假说的性质显然，假说既具有猜测性，也具有科学性，它既是科学研究的重要过程，也是科学研究的方法。因此，假说具有以下特征：2.1假说具有假设性假说是在科学研究的过程中为了解释或解决新的问题而形成的一种暂时性的假定，带有猜测性和或然性。显然，这种假定性“理论”与经大量经验事实证实的真理论是不同的。因此，假说并不是真理论。2.2假说具有科学性虽然假说并不是真理论，但假说并不是胡乱的

5、猜测。提出假说必须根据科学问题的解释或解决的需要，而且假说本身必须有理论自洽、逻辑过程清晰简单等特性。因此，假说与平时日常生活中对一个问题的假定性解释或假定性条件有本质的区别。2.3假说具有解释性与预见性提岀科学假说就是为了解释新发现的科学事实，因此假说的解释性是它产生的目的。例如：量子假说的提出可以解释黑休辐射中的“紫外灾难”。假说又可以预见并未观察到的科学事实。例如：根据爱因斯坦的广义相对论预言了光线经过星体引力场时会发牛弯曲的现象。2.4假说具有暂时性和检验性科学假说在新的科学事实面前被证实或证伪，可能出现几种情况：①新的经验事实与假说相符，证明假说正确；②新的经

6、验事实与假说不符，但在修改假说后符合事实；③新的经验事实完全否定了假说。后两种情况显然说明假说具有暂时性，但第一种情况往往也是暂时的，因为假说在后续经验事实的数量增加的情境下，可能会“退化”到后两种情况。例如：原子模型发展中，当汤姆逊模型遇到了。粒子散射现象后，就提出了卢瑟福模型；但卢瑟福模型又受到了各种光谱线事实的挑战后，就出现了波尔模型；但波尔模型只能解释氢原子光谱……因此，科学假说是暂时的，因为它会不断地受到新的科学事实的挑战，它随经验事实的验证量的增加会进一步发展或消亡。3科学假说的形成与发展3.1假说来自于科学的“反常现象”科学家在研究时，通常会遇到一些“反常

7、现象”。这些“反常现象”不能被既有的科学理论加以说明，甚至与其相冲突。要解决这些困惑，科学家首先必须对“反常现象”进行分析，然后提出问题来概括“反常现象”。[1]在对问题初步分析的基础上，研究者往往会大胆地提出带有问题解释倾向的初步假定。2.2假说的形成需要理性与灵感科学研究者在初步假定的基础上，运用各种思维方式（包括逻辑的或非逻辑的）、观察与实验等方式对提出的初步假说进行论证、修改与完善。当假说本身在体系上自洽，并与经验事实相符后，就形成一般意义上的科学假说。例如：魏格纳观察到各人陆块边缘非常吻合、大西洋两岸的古生物种雷同这些奇特现象，