培养高中生物理科学推理能力的策略

培养高中生物理科学推理能力的策略摘要：科学推理是物理的核心能力，是学生应该具备的重要能力。加强科学推理能力的培养，是新时代、新高考的要求也是培养物理核心素养条件更是社会发展的需求。当下高中物理教学过程中普遍注重成绩却缺乏对学生科学推理能力的培养，学生学习物理知识多为被动式接收，缺乏主动性和自主性和推理能力，不能充分应用已有知识通过科学推理生成新知识和使知识模型化、系统化和缺乏学以致用.鉴于此现状本文从归纳、演绎、类比和假设四种推理出发.总结培养各类科学推理的教学策略，旨在提升学生的科学推理能力、学习效率和兴趣从而提高物理核心素养。关键词：科学推理；科学思维；教学策略科学推理的理解（一）科学推理的含义

科学推理最早是源于皮亚杰的认知发展理论。科学推理是由已知结论推出新结论的科学思维过程，是科学思维的核心和最高形式。科学推理能力是以科学事实为依据，运用逻辑思维进行归纳、演绎、类比和假设推理，对研究问题作出解释或者得出结论的能力，因此加强高中学生科学推理能力有助于科学思维能力的培养，能强化学生科学学习物理的意识，使其所学知识真正学以致用，发展青少年的综合能力和综合素质，使其成为新时代下所需综合型、创新型人才。（二）科学推理的分类1、归纳推理：是由别性的结论推出一般性结论的方法。首先对观察和实验结果归纳总结得出个别性结论，再次分析得出普遍结论。归纳法最重要方法是实验归纳，物理学中很少有那个概念、规律、定理等的形成不需要实验，这就要求我们教学是注重实验教学从而加强学生实验归纳推理能力。例如：重力作用点，在没有提出重心概念时要表示一个物体受到的重力，是非常复杂的，因为物体每个部分都要受重力作用，但通过观察、实验等归纳总结得出每个物体重分析重力时把各个受力的点汇聚（等效）在一个点（重心）上，得出重心概念和影响因素。演绎推理是从普遍规律推出特殊规律的方法。运用已有的概念、规律、定理等知识进行合理推理得出新知识的过程。演绎推理是科学研究的重要方法，只要是经过正确演绎推理得出结论一般都很可靠，因此加强学生演绎推理能力能培养高效学习物理的能力。例如：在磁生电现象中只要回路的磁通量发生改变就一定会产生感应电动势（），根据这个一般规律可以推到部分导体切割磁感线产生动生电动势(）特例的规律。3、类比推理是根据已经知晓的事物与相似的事物进行比较，从已有共同点出发，进行合理推理后推出其他的相似点，类比推理的思维进程是从个别到个别，从类到类。类比推理在物理学习中均有重要作用，能使学生触类旁通，学习一个辨别一类的能力得到提升，因此注重培养学生类比的科学思维方式，能够为今后学生发展打坚实基础。例：质点与点电荷、电场强度与磁感应强度、动能定理与动量定理等。4、假设推理研究某些问题要一次得出结论难度较大，以容易地方为突破口进行假设，运用归纳、逻辑推理或计算等方法得出结论比较结论和假设是否一致的一种解决问题方法，能高效培养学生科学思维能力。比如：探究轻重物体下落快慢，假设重的物体下落的快。但如果把轻重物体连在一起下落，得到了自相矛盾的结论，从而否定了亚里士多德的“重的物体下落得快，轻的物体下落得慢”的观点，得出了轻重物体下落快慢一样的结论以及摩擦力有无及方向判断、牛顿第一定律等均可采用假设推理。二、科学推理能力的培养策略（一）思维导图法思维导图是给出一个出发点，根据所学知识把与之相关联的知识经过发散性思维、逻辑思维、模型构建和科学推理等构成的知识框架，是培养学生发散思维的重要手段，思维导图可以将抽象的知识以直观、形象、系统和有逻辑的呈现出来，可以培养学生构建知识体系能力，把零乱复杂的知识点系统化，培养了学生的发散思维和科学思维思维能力。发散思维越强创新思维能力和推理能力也越强，因此通过思维导图提高学生的发散思维是培养科学推理的重要手段。例如：在学习电场时知识点多而零散，但是利用思维导图，从力和能的角度、定性分析和定量判断进行归纳总结，使碎片化知识点逻辑化、系统化，从而形成完整的知识体系，同理磁场学习可以类比电场，因此思维导图能有效提升学生的归纳、演绎、类比推理能力。（二）、课堂教学中培养学生科学推理能力1、概念教学物理概念描述客观事物的本质属性和表现，通过观察现象、实验探究（验证）归纳总结等方法而建立，教学时注重概念的建立和理解，可有效的培养学生科学推理能力，从而提升学习物理的效率，为学好物理打下坚实基础。比值定义概念教学培养学纳推理能力，例如：在研究电场强度概念时，首先在电场中同一点引入不同电荷量的试探电荷其所受电场力不同，然后把同一试探电荷放在电场中不同位置其受力也不同。经过分析和归纳总结电场中某点的电场强度与引入试探电荷的电荷量和受力无关，是由电场本身属性决定。因果关系概念教学培养演绎推理能力，物理概念之间不是彼此孤立而是相互关联的，前面的概念是后面的基础，经过归纳总结和科学的推理就能得新的概念和规律，例如：在研究力和运动关系时，伽利略通过理想实验得出“力是改变物体运动状态的原因”，由此推理出“力是产生加速度的原因”，因为改变运动状态即改变速度，就一定存在速度变化量从而产生加速度。对比概念教学培养类比推理能力，物理概念不仅存在关联性在研究方法、模型、规律等方面存在相似性，因此培养学生从会解决一个问题到会一类的类比推理能力尤为重要。例如：质点与点电荷、平抛与类平抛运动、电场与磁场和竖直平面内轻杆轻绳圆周运动与单轨道双轨道、动能定理与动量定理、机械能守恒与动量守恒等。概念教学培养学生假设推理能力，很多问题或者规律要直接判断出他的结果难度比较大，需要先进行假设再根据假设利用所学知识进行科学推出结论。例如：分析静摩擦的力方向和有无时常用假设法，假设接触面光滑根据受力分析判断物体的相对运动趋势方向，从而确定静摩擦力的方向，这样就使问题简单、方便，从而加强学生假设推理能力。2、规律教学物理规律是通过观察、实验、思维、想象和科学推理的产物，观察需对现象进行提升和归纳总结，实验需对数据推理演算，毫无疑问规律教学成为培养学生科学推理能力的重要方法，平时教学时注重规律教学能有效培养学生归纳、演绎、类比、假设推理能力。规律教学培养归纳推理能力，物理学中许多规律是通过实验和归纳总结和数学得出，例如：太阳和行星之间的引力，首先是研究太阳对行星引力，构建合理的模型并进行科学推理得太阳对行星引力与行星质量成正比，与两者之间距离的平方成反比，其次行星对太阳的引力的行星对太阳引力与太阳质量成正比，与两者之间距离平方成反比，最后牛顿通过归纳总结和实验验证得出万有引力定律。规律推导教学培养演绎推理能力，在应用一般规律解决实际问题时往往会比较复杂，需结合几个规律推导出特定规律加以应用会使问题简单方便，提高物理学习效率和演绎推理能力。例如：在交变电流中研究通过导体横截面电荷量时利用、、推理的出通过导体横截面电荷量的特殊规律，从而得出求解电荷量的结论，以及导体棒切割磁感线所受安培力可以由、、推理得出的简单易于记忆的特殊结论，从而提升演绎推理能力。规律教学培养类比推理能力，在物理学中许多规律具有相似性，通过研究某些事物的规律就可以分析推理出相似事物具有的规律，使学习规律化、系统化学达到会一个会一类事半功倍的效果，例如电场力做功与比重力做功、磁感应强度与电场强度、带点粒子在电场中的偏转与平抛运动、动能量定理与动能定理等，通过类比的思想加强学生类比推理能力，培养学生学习物理的综合能力。3、实验教学物理学是一门实验科学，实验是基础，实验教学是重要教学方法和手段，观察实验现象、数据处理、归纳总结、科学推理和得出结论于一体，注重实验教学能高效培养学生的科学推理能力。探究性实验教学培养归纳推理能力，不同实验的原理和操作各有不同，但归纳总结起来就：需要测量什么、怎样测量和结果怎么样的三步，例如：在探究加速度与力和质量的关系时，采用控制变量法，测量出多组加速度、力和质量数据绘出a－F和a－1/m图像，根据图像归纳总结和数学推理得出加速度与合外成正比，与质量成反比的结论，得出牛顿第二定律，以及在探究感应电流产生条件、楞次定律等实验都能加强学生归纳推理能力。

F实验数据处理培养学生的演绎推理能力，实验至关重要的环节数据分析和处理，图像法形象和直观方法，其解决问题的方法可以总结为三步：1、根据物理知识找到表达式，2、变形为形式，3、根据斜率和截距得出所需结论。例：伏安法测电源电动势和内阻实验时，由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir变形为U=-Ir+E，由数学推理得U-I图像斜率代表电源内阻，纵轴截距代表电动势，再进行误差分析从而培养学生演绎推理能力。理想实验教学培养假设推理能力，理想实验具有非常重要的作用，他是概念、规律、定理和定律得出的一种重要的方法，例如在研究力和运动的关系时，伽利略应用了理想斜面实验，他假设双斜面光滑，得出小球滚到对面斜面总是与释放位置等高，把右侧斜面逐渐至放平且假设无限大，那么小球将一直运动下去，得出了力不是维持运动的原因而是改变运动状态的原因。以及在研究液体分子的直径时，把液体分子看作一个紧挨着一个球型，便于粗测分子直径大小，通过理想实验培养学生在遇到特殊的问题时可以采用假设方法来进行合理的推理得出所需结论，从而加强学生假设推理能力。、强化交叉学科意识培养学