我国科学启蒙教育的前辈刘默耕老先生在一次讲座中曾谈到：中国有句古话：“诗从胡说起”。搞科学也是从“胡搞”开始，“胡想”、“胡说”、“胡做”。看看人类的科学史，最早的“科学”不是胡想吗?不是很幼稚吗? 科学家进行的研究，在没有成功之前，都只能是“假想”，“假说”，也可能就是“胡想”，“胡说”。基于这样的认识，我们苏教版小学《科学》教材在编写的过程中特别注重培养学生的动手之前的“胡说、胡想”，因为这是科学猜想、预测和假设能力的启蒙。在苏教版特有的八个过程技能的单元中，就有两个单元涉及这样的内容。然而，很多老师对假说、猜想和预测的内涵和外延不太了解，以至于在教学中概念不清，在小学科学教学过程中，培养学生科学的猜想、预测与假设的能力，对发展学生的严密思维能力、敏锐的直觉能力和创新思维的能力是十分必要和十分紧迫的，因此引导学生开展猜想与假设成为当前科学学科教学一个亟待研究的问题。本文将结合科学史例和教学实例阐述“猜想、预测和假说”的内涵、外延及其相互关系。
一、猜想、预测和假说内涵和外延
1、什么是科学猜想？
提起科学猜想，大家一定知道最著名的科学猜想——“哥德巴赫猜想”。数学上这样定义猜想：猜想是不知其真假的数学叙述，它被建议为“真”，暂时未被证明或反证。当猜想被证明后，它便会成为定理。（《数学大辞典》商务印书馆，1989）科学上的猜想也是如此，当科学家面对一些现象的时候，未知真假，便根据直觉做出推论，这样的结论就称之为“科学猜想”，例如：“月球上有水吗？”就是一个科学猜想。有的猜想也被称之为“科学假说”，如：“大陆漂移说”。魏格纳在最初提出大陆漂移说的时候，只是灵感一现，一个伟大的猜想便诞生了。之后，魏格纳为支付诸了终身的辛劳，终于使之成为一个伟大的科学假说，并得到了认可，进而成为一种学术。
在教学中也常常有科学猜想活动，通常在科学实验之前，用于聚拢学生的思维，激起学生的科学兴趣。比如，在观察土壤之前，提问：你会在土壤中发现什么？再把液体倒进水的之前，询问：你会看到什么现象？
例：《把液体倒进水里去》的课堂实录
师：老师手中的酒精和水混合后是这样的，猜猜看，老师当时是怎么做的？
生：我想有两种可能，一个可能是老师搅拌过了，还有一个可能是隔了很长的时间。
师：还有不同的想法吗？
生：老师放的酒精多。
生：老师可能是先放酒精，再放水。
生：老师根本就没放水。
师：你有没有发现老师这个试管里的液体比烧杯里的酒精淡，我可以保证我是用的这个烧杯里的酒精……
这时候，学生的一切回答都没有什么根据，只是凭感觉在盲目猜测，但这样的活动会引起学生后续的操作活动兴趣。像学生这样的行为就叫做猜测，因为是在一个科学活动之前的猜测，也叫作“科学猜测”。
2、什么是科学预测？
百度词条搜索这样描述科学预测：人们对科学的未来发展趋势提出的有根据的描述。
《科学·理性·文明(上)》这篇文章中这样描述：科学预测是指使用类似科学理论预言事实的方式进行预测。
新华词典这样的内容：预先的推断与测定。
从这几个词条我们可以看出来：预测就是人们根据事物发展变化的过去和现在状态，对未来的发展变化作出性质上的椎断和数量上的估计。
从征兆预测到经验预测,再从经验预测到科学预测,人类认识的发展经历了漫长的历程。许多专家都曾经明确地提出：科学的重要目标和功能之一是预测未来。科学在解释过去方面已经取得了无与伦比的巨大成功，在指导现实生活中也有着不可替代的作用。但是，科学的真正伟大和辉煌在于精确地预测未来。尽管在许多领域，科学的预测使人类的许多梦想成真。
说明预测的一个最好例证就是哥伦布航行的故事，在航行的过程中，他始终都在考虑着一个设想：世界是圆的。基于这个假说，他认为一直向西航行，就能到达东方，当船的前方（西方）出现一块大陆的时候，一定是东方大陆。这就是他的预测，尽管哥伦布在进行试验性航行的实际过程中历尽了艰辛，但他仍然死死抱住自己的预测不放。虽然他最后成功的时候，他找到的也不是预期的新航线，而是整整一个新大陆。但是，他心中描绘的那个神秘的大陆一直是他前进的动力。
科学课堂上凡是学生对实验结果的描述性行为和语言或文字，都是科学预测。例如：学生做“水流的流动速度对土壤的影响”时的描述：当我们用较大水流冲土壤的时候，土壤应该流失的多一些。再比如：《热水变凉》一课之前，老师提问：“一杯热水是怎样变凉的呢？”学生描述：“先快后慢。”“先慢后快。”“平均下降”“没有规律”。这就是预测，因为没有虽然没有直接依据，只是凭着生活的经验在表述。
例如：《蜡烛在杯子里会燃烧多长时间》
老师提出问题：“用一个杯子罩住一支燃烧的蜡烛，会出现什么结果？”
生答：“蜡烛会熄灭！”（这个回答就是预测，因为学生有生活经验，“蜡烛会熄灭”是学生根据经验的推断。）
老师继续提问：“蜡烛会燃烧多长时间呢？”
学生回答：“10秒”、“30秒”、“6秒”、“20秒”（这些数据就不是预测了，而是猜测，凭直觉，而不是经验。
接下来，老师让学生归纳根据一只杯子里蜡烛燃烧的时间，推测不同大小杯子罩在蜡烛上，蜡烛会燃烧多长时间：“20秒”“40秒”“30秒”“60秒”……
同样，也是估计数据，但这一次就是预测，因为是基于经验和千次试验数据，而进行的一次对结果的描述。
3、什么是科学假说？
根据已知的科学原理和一定的事实材料对事物存在的原、普遍规律或冈果性做出有根据的假定、说明和科学解释。这里必须强调的是1、假说的起点是根据已知的科学事实和科学原理；2、假说的结果是对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。建立假说是人们初步认识某些真理的重要方法和途径。也是科学理论形成和发展的重要阶段。确定这种理论的真与假，唯一的判断就是时候有后续的实证活动。如果实证活动中收集到的证据支持假说，则为真，若不支持，则为假。
因此，假说一定会依靠事实依据或科学依据。比如：一次，学生发现一种厥类植物的叶子上很整齐地排列着一些类似于蚕豆模样，长约0.8毫米，宽约0.2毫米的小黄点，在十几片叶子中有6片有这样的小黄点。于是，学生以看到的小黄点形状为事实依据，根据我们自己现有的认知进行了猜测，也是对“这是什么？”这个问题的一个推测性的回答。我们的猜测是：1、可能是一些小虫子产的卵。2、可能是这种我们不知名的厥类植物的一些孢子排列其上。然后，我们展开了一系列验证行动。让它们继续在叶子上生长，并给予更多呵护，观察它们在生长过程中的一些变化。在它们成长的过程中，我们的猜测就会自然而然地得到肯定或否定。从案例可以看出，假说后面一定会有一个后续的验证活动。
4、从凭空猜想发展到科学假说的步骤
一个科学的假说形成一般要经过两个步骤：
第一步，根据尚不充分的事实、经验材料和科学理论，通过逻辑推理，对求知自然事物的性质及其规律，先做初步的假定性解释，叫做科学猜想。例如关于“通古斯爆炸之谜”，几十年来曾有过许多科学假说就是如此。“通古斯爆炸之谜”是这样：1908年6月30日，格林威治时间零点十四分，在前苏联的西伯利亚大森林通古斯地区的上空，突然发生了一次极其猛烈的大爆炸。科学家们对此爆炸产生的原因做过多次考察，提出过多种科学猜想，这里的科学猜想也称为“科学假说”。有的认为是“外星人”飞船失事，有的说是“反物质”爆|炸，更多的则认为是大流星坠落造成的，等等。
但是，多年来人们一直没有发现任何飞船或流星的残迹。苏联科学家根据多年来的反复考察和规律做出初步推测。这一推测具有试探性，可以通过不同的途径去试探，对同一个研究对象，也可同时提出几种不同的推测。经过反复的实验、观察和认真的思考，进一步掌握材料，并从理论方面进行广泛的论证筛选之后，最后选定一个理由最充分的推测，这是第一步，即形成初步假定性的解释。
第二步，从初步的假定性解释出发，通过多次的实验和观察，进一步掌握经验材料，并经过理论和逻辑的广泛论证，使这个初步的假定性解释逐步充分，成为一个稳定的结构和系统，这就形成了科学假说。
例如上例关于通古斯爆炸之谜的新假说的形成也是这样：在提出初步假定性解释之后，前苏联科学家又进行深入的考察、研究，并进行了大量的数学计算，去论证这一初步的假定性解释。认为这颗彗星是由松散的雪或冻结的氢组成的，彗头直径约为300米，由于在大气中迅猛磨擦，破坏了二十至三十公里高空处的光化学和电离过程，使彗星中氢气迅速飞逸，与大气中的臭氧结合，很快使几千平方公里范围内的臭氧保护层遭破坏，因而“太阳风”中强大的超高能宇宙射线流便乘隙而入，在通古斯地区引起次生辐射，破坏了当地岩石的物理性状，植物的遗传密码也发生变化，使树木的突变频率加快。
通古斯爆炸后，该地区的植物曾一度生长得特别繁茂。科学家对其原因也做了解释：由于彗星爆炸时释放的能量和“太阳风”一起促使大气中的氮与氧化合，这种化合物被气浪抛向西方，并通过湖泊、池沼或湿土就变成氨水、尿素等化肥，储于土壤中，为植物提供丰富的养料。
至此，通古斯爆炸之谜的新假说便形成了。
二、猜想、预测和假说的相互关系
1、猜想、预测和假说的相互关系
从上面三个名词的定义，我们就可以看出：猜想是基于人们的一种直觉，没有事实的根据，也不需要实际的证实，只需要逻辑上的证明即可；而预测是基于一种经验和数据，而做出的逻辑推理，预测结果的正确与否需要和事实相对照；而科学假说则是“根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。”
任何人都可以提出假设，但要经过验证，验证是假设的试金石。假设的正确与否需要逻辑、实证的证明。猜想、预测和假说虽然都是对未知之事件的描述，但科学假说更加理性。假设思考它不同于一切脱离现实可能的幻想、神话、呓语、主观臆造。它是起步于现实的但又是有科学根据的，虽难度很大，通过努力又是可以实现的。一切假设、假想、假说都应该是经得起生产实践、科学实验与时间的严格检验，至少要经历下面三方面的检验：①理论验证；②实践验证；⑧能否定对立的假说(能推翻同一论题中的其他对立的假说，因为一个事物的假说有时不止一个)，否则，新的假说不能成立，不能上升为科学的理论与定律。
假说要求做出的解释应与观察、问题及证据相一致。当学生提出一个假说时，他会综合过去经验中各种相关的信息来解释现象产生的原因及方式。而预测是验证假说正确与否中的一个非常重要的环节。科学的预测要剔除盲目的、毫无逻辑的猜测成分，它是在证据的基础上进一步描述将会有什么情况发生。如果一个学生说：“假如我这么做了，那么，某种情况就会随之发生。”那么他就掌握了一种寻求事物工作机理的方法。一般地，预测是在足够的证据和逻辑的基础上提出来的，这些证据有的来源于已有的知识或经历，有的是通过自己的观察直接获取的。懂得怎样搜集证据及如何最有效地使用证据是很重要的。预测使我们能带着特定的目的有条不紊地搜集证据。
2、通过一个实例说明“猜想、预测和假说”的关系
1910年的一天，德国年轻的气象学家魏格纳正在看世界地图，他惊异地发现，南美洲巴西的一块突出部分和非洲的喀麦隆海岸凹进去部分，形状非常相似，如果把它们拼合在一起，就正好吻合。为什么这样凑巧?莫非太古的时候，这两块大陆本来是一个，后来裂开、漂移，形成现在的样子?魏格纳在产生这一想法时曾指出：“但我也就随即丢开，并不认为有什么重要意义。”这时候魏格纳产生的仅仅是一个猜想。
事隔一年后的秋天，在一个偶然的机会里，魏格纳从一个论文集中看到了这样的话：根据古生物所提供的证据，巴西与非洲间曾经有过陆地相连接。魏格纳说：这是我过去不知道的，这段文字记载促使我对这个问题在大地测量学与古生物学的范围内，围绕上述目标从事仓促的研究，并得出重要的肯定的论证，由此就深信我的想法是基本正确的。”在此基础上，1912年，魏格纳提出了“大陆漂移”假说。这种学说认为，在距今2亿年的中生代之前，地球上只有一块庞大的原始陆地，叫做“泛大陆”，周围是一片汪洋。到后来，由于天体引力和地球自转离心力的作用，泛大陆开始分崩离析，犹如浮在水上的冰块，不断漂流，越漂越远。从此，美洲脱离了亚洲和欧洲，中间留下的空隙就是大西洋；非洲的一部分和亚洲告别，在漂离的过程中，它的南端有偏转，渐渐与印巴次大陆脱开，诞生了印度洋。
为了使上述假设能成立，必须进行验证。魏格纳提出在裂开的大陆两岸：地球物理学、地质学、古生物学和生物学、古气候学和大地测量学五个方面应该有相类似的证据，如物种、岩层等，这就是预测。
最后魏格纳通过大量的证据：气象学、地质学、古生物学等考古和数据确立了“大陆漂移”的学说。
3、假说同已知事实、已有理论和逻辑关系
（1）假说同已知事实的关系。假说是依据已知事实提出的，它必须同这些事实相符合，并能够说明和解释这些事实，不得与事实相冲突。如果假说同事实相背，就要修正假说。假说同已知的科学理论和观点的关系。
（2）假说或是对已有理论的反叛，或是对已有理论的修正、创新。但是，假说不等于无原则地抛弃已有理论，对已有理论中经过实践检验是正确的、并在现实中仍然有效的部分应当保留，作为它的内容的一部分。
（3）假说与逻辑的关系。一个好的假说要尽可能地在逻辑上简捷明了，尽可能地解释和符合更多的事实和客观对象。
4、科学假说和科学真理的关系
由科学假说到变为真理，有一个复杂的发展过程。要通过实践去检验，如果科学假说与事实基本相符，只有局部观点和事实相矛盾的话，这就说明已建立的科学假普其科学性比较强，应该坚持验证下去。同时对不符合实|际情况的部分要进行修正。根据新的事实和经验材料，去充实原来假说，以便增强其科学性。
波兰天文学家哥白尼于1543年提出“太阳中心说”。这一科学假说认为：地球不是宇宙的中心，它只不过是一颗普通的行星而已，地球和所有的行星都围绕太阳沿圆形轨道运转;太阳是宇宙的中心，各种天体分层次地绕日旋转，最外层是恒星；火星和水星有时顺行，有时逆行，有时好像停留不动，这是它们和地球相对运动的反映。多年来，通过天文观测和科学计算的结果，证明地球及太阳系的其他行星都是以太阳为中心进行运转，地球确实不是静止的宇宙中心。经过天文观测，哥白尼的日心地动说与客观事实基本相符。因此说“日心说”是正确的，相对于“地心说”来说，哥白尼的“日心说”的发表，是自然科学上的大革命。但并不是说哥白尼的“太阳中心说”是完全正确的。事实上，经过三百年来的天文观测发现，太阳仅仅是太阳系的中心，而不是宇宙的中心；行星绕日运行的轨道是椭圆的，而不是正圆形的；也不存在一个固定不变的恒星天层等。“日心说”的这些错误观点被一一纠正了，使它得到发展，终于由科学假说发展成科学真理。
5、错误科学假说面和正确的科学假说的关系
如何正确地对待被实践证明了是错误的科学假说？这是关系到科学发展的大问题。例如，在如何对待“地心说”的问题上，有两种根本对立的观点：一种认为它是完全错误的，没有可取之处；另一种认为应该采取历史主义和批判继承的态度。我们应该取后一种态度。
亚里士多德和托勒密等人，根据前人和他们自己对日月星辰东升西落等直观经验，提出了关于大地是静止不动的，是宇宙的中心的假说，即“地心说”。这在古代生产力水平很低和科学技术不发达的条件下，是人类对太阳系结构的幼稚的认识，这是可以理解的。在这个科学假说中，认为大地是宇宙的中心，太阳和其他行星都绕大地转动的基本观点是错误的。可是，就在这个基本错误的假说中，也有合理的东西，值得后人继承。远在两千年前就认为大地是悬空的球体，这是天文学史上的一个重大发现，月亮确实是绕地球运转，也是被科学验证了的。一千多年来，人们在地心说的指导下对日月星辰各种天体进行了观测、计算和对经验材料进行整理，为编制历法提供了资料，以适应古代和中世纪进行农牧业生产及日常生活的需要。同时，也为后来“日心说”的建立积累了经验材料，如此等等，都是对人类科学技术的发展具有贡献。
三、探究过程中的猜想、预测和假设的关系
《美国国家科学教育标准》中对于探究是这样定义的：“探究是一种复杂的学习活动。它涉及到观察现象；提出问题；查阅书刊及其他信息资源以便了解已有的知识；涉及调查和研究方案；根据实验证据来核查已有的结论；运用各种手段来搜集、分析和解释数据；作出预测、得出答案、进行解释，并把结果告知于人。探究需要明确假设、运用批判性思维和逻辑思维、考虑各种可能的解释。” 该定义明确指出探究需要明确假设。假设是在观察和实验的基础上，根据科学原理和科学事实，通过理性思维的加工（主要是推理）尝试对未知事实作出的初步的假定性的解释。
小学生的科学探究是指小学生在科学领域里的 “提出问题—猜测或假想—制订计划—实验探究—形成结论—实验验证”的过程。由此可见，猜想、预测与假设是学生科学探究活动的一个重要组成部分，培养学生的猜想与假设能力是培养学生科学素养、发展学生对科学活动预见性的重要实施渠道。
当我们对某一事物产生兴趣并为之花费时间认真观察时，探究活动就开始了。在我们有机会进行观察、评论、提问并运用材料进行探索之后，假说随之产生。我们在过去的经验和观察的基础上提出问题，并且不断地积累关于某一特定现象的体验。我们就是以这样的方式建立起假说的。
一般来说，猜想是孩子们在观察后提出来的，如：芽本身可能与马铃薯的生长有关。这是对芽的功能的一种猜测性解释，是在没有证据的基础上提出的，从形式上来说，是猜测，但从本质上讲，它也是一种假说，因为这种猜测也是基于学生的经验、理论，并且是可以通过实证来验证的。
使用证据的方法多种多样。年龄偏小的学生也许做出的结论与获得的证据关系甚微，而大一点的学生则能以更加复杂的方式来使用证据，包括识别那些将证据内推或外推后得到的模型。在使用证据时，将起初的观点与将来的行为联系得越紧密，所得出的预测就越有价值、越具可检验性。
如教学《力在哪里》一课，学生的生活经验中，虽然对力已经有了一些初步的感性认识，但还处在一种模糊而不能明确表达的阶段。基于这一点，我设计了一个打靶游戏，游戏之前，让学生预测获胜的要素有哪些，大多数学学生认为，用力是关键。但究竟应该如何用力，学生原先没有深入思考过，思维处于模糊状态，这时候，让学生进行假设描述：力的要素，会怎样影响游戏的结果？学生描述：“如果力量大了，将会……”“如果力的方向……，就会……”，“如果击打在……部位，就会……”学生在描述过程时，预测将要进行的游戏结果，这时候虽然游戏还没开始，但是学生头脑中的游戏已经开始了，他们头脑中新旧知识之间产生的这种必然的冲突，激发了他们探究的欲望。然后，学生在充满趣味的活动中，明确了力有大小、方向和作用点三个基本要素。
又如教学《国旗怎样升上去》一课，学生在对定滑轮、动滑轮两种滑轮装置有了初步认识后，先对两种滑轮装置可能起什么作用进行预测性的描述：“如果使用定滑轮，会……”“如果使用动滑轮，会……”，然后再分组设计并进行实验，验证自己的假设。通过一系列活动，学生清楚地意识到：预测在科学探究中具有十分重要的作用，它可以给人们指出探究的方向。但是，不能把预测作为自己进行科学判定的根据，而必须以已有知识为基点，在新旧知识之间找到关联点，通过实验找到事实证据，以证明自己的预测是否是正确，从而形成新的认识。这样便教会了学生用理性方法，运用思维工具去对感性认识进行概括、判断和推理，使之去伪存真。
建立假设的过程是一个思维的过程，我们必须让学生充分展现其内在的思维过程。为自己的假设说明理由是展示学生思维过程的有效方式之一。
例如一位科学教师在引导学生对“影响摆的快慢的因素有哪些？”
进行猜想时，学生根据已有的知识和生活经验开始猜想的结果：
生A：摆线越长，摆动的速度越慢；
生B：角度越大，摆动的速度越快；
生C：钩码（摆锤）越重，摆动的速度越快。
……
师：那你能说说你的理由吗？为什么做这样的猜想？
生A：这里，如果摆线越和长，摆的路线越长，有的时间就越长，来回摆的时间多一些，所以我认为摆线越长，摆动的速度越慢；
生B：日常生活中，角度越大，坡度就越陡，冲下来就会快一些，那么摆的角度越大，摆动的速度就越快；
生C：日常生活中，越是重的东西下落的越快
前一段，学生说的仅仅是猜想，而后面的理由则是假说。在实验过程中的，对结果的估计被称之为“预测”。
学生的假设是建立在已有的知识经验和生活经验的基础之上的，是稚嫩的、不成熟的，甚至是错误的。因此，学生提出一个假设之后，教师可以引导学生首先通过逻辑推理，对自己和同伴提出的假设进行反思、筛选、修改、反驳，这是一个质疑的过程，有利于培养学生的怀疑精神和表述能力。
例如：如有一位教师在教学《热水变凉》一课时：
师：相同水量的冷水（１５℃）与热水（７８℃）混合有多热？请说明理由。
生：①63℃，我的理由是热水的温度－冷水的温度
生：②42.5℃，我的理由是（热水的温度＋冷水的温度）／２
生：③31.5℃，我的理由是（热水的温度－冷水的温度）／２
师：同学们可以举出一个实际的例子，对三个假设的任何一个假设进行反驳。
生：我反驳第①条假设，理由是如果冷水的温度是５０℃、热水的温度是８０℃，那么冷水与热水混合后按第①条假设的理由计算混合水的温度是３０℃，混合水的温度低于冷水的温度，这是不可能的。因此，第①条假设不成立。
生：我反驳第②条假设，理由是热水、冷水在混合、测量温度的过程中一部分热量被杯子吸收、一部分热量散失，因此混合水的温度要略微低于42.5℃。
生：我反驳第③条假设，理由是如果冷水的温度是４０℃、热水的温度是７０℃，那么，那么冷水与热水混合后按第③条假设的理由计算混合水的温度是１５℃，混合水的温度低于冷水的温度，这是不可能的。因此，第③条假设不成立。
在没有混合的时候，对混合后的热水和冷水温度是多少所作出的统统是猜想。而猜想是具有很大成分的主观色彩的，缺乏逻辑关系和实证意识，这时候，组织学生通过逻辑排除一些不太可能的答案，将猜想转化为具有研究价值的假说，就显得非常有意义了，因为，经过逻辑的排除，剩下的数据就变成了学生对混合后水温的预测了。
一个科学猜想的提出不等于一个科学假说的形成，况且科学猜想只是初步的猜测和假定。研究者、行为者还必须利用有关理论和尽可能多的经验事实材料，进行广泛的论证。使证据和假说相一致。这样，一方面，可以充实假设；另一方面，可以修正假设，使其趋于合理。假说本身就是一种推测性解释，它必须接受事实和经验材料、科学理论的检验，在检验中或证实或证伪。不可检验或无法检验的假说永远是一个谜，无法成为科学理论，因而是不可取。对于一个科学假说系统的确立，既要有一定的事实和经验材料作基础，对它做出有说服力的解释，又要运用多方面的知识，对它进行演绎等方面的严密逻辑证明，使第一步所形成的假定性解释，在事实和理论方面都得到充实，才能逐步发展成为完整的科学假说。
尽管猜想、预测、假说有很多共同点，但是在实际的操作实践中，我们仍然需要理清他们的内涵和外延，并且精心打造这个环节。著名的科学教育人士罗星凯教授就指出：要实施真正的探究式学习，就不能省掉假说这一环节以及催生假说而精心设计的活动。
作者：曾宝俊（浙江省宁波滨海教育集团，特级教师）
