培養(yǎng)高中生物理科學(xué)推理能力的策略

培養(yǎng)高中生物理科學(xué)推理能力的策略摘要：科學(xué)推理是物理的核心能力，是學(xué)生應(yīng)該具備的重要能力。加強(qiáng)科學(xué)推理能力的培養(yǎng)，是新時(shí)代、新高考的要求也是培養(yǎng)物理核心素養(yǎng)條件更是社會(huì)發(fā)展的需求。當(dāng)下高中物理教學(xué)過程中普遍注重成績(jī)卻缺乏對(duì)學(xué)生科學(xué)推理能力的培養(yǎng)，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)多為被動(dòng)式接收，缺乏主動(dòng)性和自主性和推理能力，不能充分應(yīng)用已有知識(shí)通過科學(xué)推理生成新知識(shí)和使知識(shí)模型化、系統(tǒng)化和缺乏學(xué)以致用.鑒于此現(xiàn)狀本文從歸納、演繹、類比和假設(shè)四種推理出發(fā).總結(jié)培養(yǎng)各類科學(xué)推理的教學(xué)策略，旨在提升學(xué)生的科學(xué)推理能力、學(xué)習(xí)效率和興趣從而提高物理核心素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：科學(xué)推理；科學(xué)思維；教學(xué)策略科學(xué)推理的理解（一）科學(xué)推理的含義

科學(xué)推理最早是源于皮亞杰的認(rèn)知發(fā)展理論。科學(xué)推理是由已知結(jié)論推出新結(jié)論的科學(xué)思維過程，是科學(xué)思維的核心和最高形式?？茖W(xué)推理能力是以科學(xué)事實(shí)為依據(jù)，運(yùn)用邏輯思維進(jìn)行歸納、演繹、類比和假設(shè)推理，對(duì)研究問題作出解釋或者得出結(jié)論的能力，因此加強(qiáng)高中學(xué)生科學(xué)推理能力有助于科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，能強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)學(xué)習(xí)物理的意識(shí)，使其所學(xué)知識(shí)真正學(xué)以致用，發(fā)展青少年的綜合能力和綜合素質(zhì)，使其成為新時(shí)代下所需綜合型、創(chuàng)新型人才。（二）科學(xué)推理的分類1、歸納推理：是由別性的結(jié)論推出一般性結(jié)論的方法。首先對(duì)觀察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果歸納總結(jié)得出個(gè)別性結(jié)論，再次分析得出普遍結(jié)論。歸納法最重要方法是實(shí)驗(yàn)歸納，物理學(xué)中很少有那個(gè)概念、規(guī)律、定理等的形成不需要實(shí)驗(yàn)，這就要求我們教學(xué)是注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)從而加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)歸納推理能力。例如：重力作用點(diǎn)，在沒有提出重心概念時(shí)要表示一個(gè)物體受到的重力，是非常復(fù)雜的，因?yàn)槲矬w每個(gè)部分都要受重力作用，但通過觀察、實(shí)驗(yàn)等歸納總結(jié)得出每個(gè)物體重分析重力時(shí)把各個(gè)受力的點(diǎn)匯聚（等效）在一個(gè)點(diǎn)（重心）上，得出重心概念和影響因素。演繹推理是從普遍規(guī)律推出特殊規(guī)律的方法。運(yùn)用已有的概念、規(guī)律、定理等知識(shí)進(jìn)行合理推理得出新知識(shí)的過程。演繹推理是科學(xué)研究的重要方法，只要是經(jīng)過正確演繹推理得出結(jié)論一般都很可靠，因此加強(qiáng)學(xué)生演繹推理能力能培養(yǎng)高效學(xué)習(xí)物理的能力。例如：在磁生電現(xiàn)象中只要回路的磁通量發(fā)生改變就一定會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（），根據(jù)這個(gè)一般規(guī)律可以推到部分導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)(）特例的規(guī)律。3、類比推理是根據(jù)已經(jīng)知曉的事物與相似的事物進(jìn)行比較，從已有共同點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行合理推理后推出其他的相似點(diǎn)，類比推理的思維進(jìn)程是從個(gè)別到個(gè)別，從類到類。類比推理在物理學(xué)習(xí)中均有重要作用，能使學(xué)生觸類旁通，學(xué)習(xí)一個(gè)辨別一類的能力得到提升，因此注重培養(yǎng)學(xué)生類比的科學(xué)思維方式，能夠?yàn)榻窈髮W(xué)生發(fā)展打堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。例：質(zhì)點(diǎn)與點(diǎn)電荷、電場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度、動(dòng)能定理與動(dòng)量定理等。4、假設(shè)推理研究某些問題要一次得出結(jié)論難度較大，以容易地方為突破口進(jìn)行假設(shè)，運(yùn)用歸納、邏輯推理或計(jì)算等方法得出結(jié)論比較結(jié)論和假設(shè)是否一致的一種解決問題方法，能高效培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。比如：探究輕重物體下落快慢，假設(shè)重的物體下落的快。但如果把輕重物體連在一起下落，得到了自相矛盾的結(jié)論，從而否定了亞里士多德的“重的物體下落得快，輕的物體下落得慢”的觀點(diǎn)，得出了輕重物體下落快慢一樣的結(jié)論以及摩擦力有無及方向判斷、牛頓第一定律等均可采用假設(shè)推理。二、科學(xué)推理能力的培養(yǎng)策略（一）思維導(dǎo)圖法思維導(dǎo)圖是給出一個(gè)出發(fā)點(diǎn)，根據(jù)所學(xué)知識(shí)把與之相關(guān)聯(lián)的知識(shí)經(jīng)過發(fā)散性思維、邏輯思維、模型構(gòu)建和科學(xué)推理等構(gòu)成的知識(shí)框架，是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維的重要手段，思維導(dǎo)圖可以將抽象的知識(shí)以直觀、形象、系統(tǒng)和有邏輯的呈現(xiàn)出來，可以培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系能力，把零亂復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維和科學(xué)思維思維能力。發(fā)散思維越強(qiáng)創(chuàng)新思維能力和推理能力也越強(qiáng)，因此通過思維導(dǎo)圖提高學(xué)生的發(fā)散思維是培養(yǎng)科學(xué)推理的重要手段。例如：在學(xué)習(xí)電場(chǎng)時(shí)知識(shí)點(diǎn)多而零散，但是利用思維導(dǎo)圖，從力和能的角度、定性分析和定量判斷進(jìn)行歸納總結(jié)，使碎片化知識(shí)點(diǎn)邏輯化、系統(tǒng)化，從而形成完整的知識(shí)體系，同理磁場(chǎng)學(xué)習(xí)可以類比電場(chǎng)，因此思維導(dǎo)圖能有效提升學(xué)生的歸納、演繹、類比推理能力。（二）、課堂教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力1、概念教學(xué)物理概念描述客觀事物的本質(zhì)屬性和表現(xiàn)，通過觀察現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)探究（驗(yàn)證）歸納總結(jié)等方法而建立，教學(xué)時(shí)注重概念的建立和理解，可有效的培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力，從而提升學(xué)習(xí)物理的效率，為學(xué)好物理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。比值定義概念教學(xué)培養(yǎng)學(xué)納推理能力，例如：在研究電場(chǎng)強(qiáng)度概念時(shí)，首先在電場(chǎng)中同一點(diǎn)引入不同電荷量的試探電荷其所受電場(chǎng)力不同，然后把同一試探電荷放在電場(chǎng)中不同位置其受力也不同。經(jīng)過分析和歸納總結(jié)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度與引入試探電荷的電荷量和受力無關(guān)，是由電場(chǎng)本身屬性決定。因果關(guān)系概念教學(xué)培養(yǎng)演繹推理能力，物理概念之間不是彼此孤立而是相互關(guān)聯(lián)的，前面的概念是后面的基礎(chǔ)，經(jīng)過歸納總結(jié)和科學(xué)的推理就能得新的概念和規(guī)律，例如：在研究力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)，伽利略通過理想實(shí)驗(yàn)得出“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，由此推理出“力是產(chǎn)生加速度的原因”，因?yàn)楦淖冞\(yùn)動(dòng)狀態(tài)即改變速度，就一定存在速度變化量從而產(chǎn)生加速度。對(duì)比概念教學(xué)培養(yǎng)類比推理能力，物理概念不僅存在關(guān)聯(lián)性在研究方法、模型、規(guī)律等方面存在相似性，因此培養(yǎng)學(xué)生從會(huì)解決一個(gè)問題到會(huì)一類的類比推理能力尤為重要。例如：質(zhì)點(diǎn)與點(diǎn)電荷、平拋與類平拋運(yùn)動(dòng)、電場(chǎng)與磁場(chǎng)和豎直平面內(nèi)輕桿輕繩圓周運(yùn)動(dòng)與單軌道雙軌道、動(dòng)能定理與動(dòng)量定理、機(jī)械能守恒與動(dòng)量守恒等。概念教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生假設(shè)推理能力，很多問題或者規(guī)律要直接判斷出他的結(jié)果難度比較大，需要先進(jìn)行假設(shè)再根據(jù)假設(shè)利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)推出結(jié)論。例如：分析靜摩擦的力方向和有無時(shí)常用假設(shè)法，假設(shè)接觸面光滑根據(jù)受力分析判斷物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向，從而確定靜摩擦力的方向，這樣就使問題簡(jiǎn)單、方便，從而加強(qiáng)學(xué)生假設(shè)推理能力。2、規(guī)律教學(xué)物理規(guī)律是通過觀察、實(shí)驗(yàn)、思維、想象和科學(xué)推理的產(chǎn)物，觀察需對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行提升和歸納總結(jié)，實(shí)驗(yàn)需對(duì)數(shù)據(jù)推理演算，毫無疑問規(guī)律教學(xué)成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力的重要方法，平時(shí)教學(xué)時(shí)注重規(guī)律教學(xué)能有效培養(yǎng)學(xué)生歸納、演繹、類比、假設(shè)推理能力。規(guī)律教學(xué)培養(yǎng)歸納推理能力，物理學(xué)中許多規(guī)律是通過實(shí)驗(yàn)和歸納總結(jié)和數(shù)學(xué)得出，例如：太陽和行星之間的引力，首先是研究太陽對(duì)行星引力，構(gòu)建合理的模型并進(jìn)行科學(xué)推理得太陽對(duì)行星引力與行星質(zhì)量成正比，與兩者之間距離的平方成反比，其次行星對(duì)太陽的引力的行星對(duì)太陽引力與太陽質(zhì)量成正比，與兩者之間距離平方成反比，最后牛頓通過歸納總結(jié)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得出萬有引力定律。規(guī)律推導(dǎo)教學(xué)培養(yǎng)演繹推理能力，在應(yīng)用一般規(guī)律解決實(shí)際問題時(shí)往往會(huì)比較復(fù)雜，需結(jié)合幾個(gè)規(guī)律推導(dǎo)出特定規(guī)律加以應(yīng)用會(huì)使問題簡(jiǎn)單方便，提高物理學(xué)習(xí)效率和演繹推理能力。例如：在交變電流中研究通過導(dǎo)體橫截面電荷量時(shí)利用、、推理的出通過導(dǎo)體橫截面電荷量的特殊規(guī)律，從而得出求解電荷量的結(jié)論，以及導(dǎo)體棒切割磁感線所受安培力可以由、、推理得出的簡(jiǎn)單易于記憶的特殊結(jié)論，從而提升演繹推理能力。規(guī)律教學(xué)培養(yǎng)類比推理能力，在物理學(xué)中許多規(guī)律具有相似性，通過研究某些事物的規(guī)律就可以分析推理出相似事物具有的規(guī)律，使學(xué)習(xí)規(guī)律化、系統(tǒng)化學(xué)達(dá)到會(huì)一個(gè)會(huì)一類事半功倍的效果，例如電場(chǎng)力做功與比重力做功、磁感應(yīng)強(qiáng)度與電場(chǎng)強(qiáng)度、帶點(diǎn)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)與平拋運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能量定理與動(dòng)能定理等，通過類比的思想加強(qiáng)學(xué)生類比推理能力，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的綜合能力。3、實(shí)驗(yàn)教學(xué)物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是重要教學(xué)方法和手段，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)處理、歸納總結(jié)、科學(xué)推理和得出結(jié)論于一體，注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)能高效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力。探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)歸納推理能力，不同實(shí)驗(yàn)的原理和操作各有不同，但歸納總結(jié)起來就：需要測(cè)量什么、怎樣測(cè)量和結(jié)果怎么樣的三步，例如：在探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，測(cè)量出多組加速度、力和質(zhì)量數(shù)據(jù)繪出a－F和a－1/m圖像，根據(jù)圖像歸納總結(jié)和數(shù)學(xué)推理得出加速度與合外成正比，與質(zhì)量成反比的結(jié)論，得出牛頓第二定律，以及在探究感應(yīng)電流產(chǎn)生條件、楞次定律等實(shí)驗(yàn)都能加強(qiáng)學(xué)生歸納推理能力。

F實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理培養(yǎng)學(xué)生的演繹推理能力，實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)分析和處理，圖像法形象和直觀方法，其解決問題的方法可以總結(jié)為三步：1、根據(jù)物理知識(shí)找到表達(dá)式，2、變形為形式，3、根據(jù)斜率和截距得出所需結(jié)論。例：伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)時(shí)，由閉合電路歐姆定律有E=U+Ir變形為U=-Ir+E，由數(shù)學(xué)推理得U-I圖像斜率代表電源內(nèi)阻，縱軸截距代表電動(dòng)勢(shì)，再進(jìn)行誤差分析從而培養(yǎng)學(xué)生演繹推理能力。理想實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)假設(shè)推理能力，理想實(shí)驗(yàn)具有非常重要的作用，他是概念、規(guī)律、定理和定律得出的一種重要的方法，例如在研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，伽利略應(yīng)用了理想斜面實(shí)驗(yàn)，他假設(shè)雙斜面光滑，得出小球滾到對(duì)面斜面總是與釋放位置等高，把右側(cè)斜面逐漸至放平且假設(shè)無限大，那么小球?qū)⒁恢边\(yùn)動(dòng)下去，得出了力不是維持運(yùn)動(dòng)的原因而是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。以及在研究液體分子的直徑時(shí)，把液體分子看作一個(gè)緊挨著一個(gè)球型，便于粗測(cè)分子直徑大小，通過理想實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生在遇到特殊的問題時(shí)可以采用假設(shè)方法來進(jìn)行合理的推理得出所需結(jié)論，從而加強(qiáng)學(xué)生假設(shè)推理能力。、強(qiáng)化交叉學(xué)科意識(shí)培養(yǎng)學(xué)