科學推理能力和物理問題解決能力的對比分析

摘要：教育興則國興，教育強則國強。近年來，圍繞立德樹人根本教育任務，我國教育教學深度逐步增加，本文主要介紹科學推理能力和物理問題探究能力培養(yǎng)意義，根據(jù)高職學生科學推理能力和物理問題解決能力測試結果，總結高職學生科學推理能力和物理問題解決能力的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出轉變教育觀念和更新教育模式等措施，以提高高職院校在學生科學推理能力和物理問題解決能力培養(yǎng)上的有效性。

關鍵詞：科學推理能力;物理問題解決能力;教育觀念;教育模式

引言：高職院校是我國重要的人才培養(yǎng)基地，長期以來，為各行各業(yè)提供了源源不斷的優(yōu)秀人才，在現(xiàn)有經(jīng)濟水平和社會發(fā)展水平下，我國對具備優(yōu)良科學推理能力和物理問題解決能力的優(yōu)秀人才的需求比以往任何時候都更為迫切，探究高職院校學生科學推理能力和物理能力解決能力的培養(yǎng)現(xiàn)狀，明確能力培養(yǎng)意義采取有力對策，可進一步提高高職院校教育教學水平，促進高職院校形成辦學特色。

一、科學推理能力和物理問題探究能力培養(yǎng)意義

總書記在全國教育大會上提出的“立德樹人”根本教育任務，將素質(zhì)教育放在了教育事業(yè)發(fā)展的首要位置上，在高職物理學科教學過程中，教師應以“立德樹人”根本教育任務為基礎，著力培養(yǎng)學生的物理學科核心素養(yǎng)和物理學科關鍵能力。其中，物理學科關鍵能力就包括科學推理能力和物理問題解決能力，這兩種能力是學生在物理學術領域中長期發(fā)展的基礎，在具備科學推理能力和物理問題探究能力的前提下，學生能夠基于科學事實充分發(fā)散個人的邏輯思維，對物理問題、物理現(xiàn)象進行解釋，進而得出合理的結論，有助于充分深化教育目的。另外，在高職院校中培養(yǎng)學生的科學推理能力和物理問題探究能力意味著教師需要打破傳統(tǒng)教學框架的限制，利用有效教學對策和新型教學模式審視原有物理教學體系中存在的相關問題，將學生放在教育的主體位置，分析學生的學習需求和學習期望，落實“生本”教育理念，是教師提高個人教學反思能力的優(yōu)良平臺?？茖W推理能力和物理問題探究能力的培養(yǎng)有助于提高我國物理教學水平和學生的物理學科專業(yè)水平，使學生逐漸成長為社會主義事業(yè)的建設者和接班人。

二、高職學生科學推理能力測試與分析

科學推理能力的概念來自于皮亞杰的認知發(fā)展理論，包括學生在探究學習、數(shù)據(jù)評估、邏輯分析、實驗設計等活動中需要具備的推理能力和思維技能，科學推理能力是學生健全認知體系，在科學領域中長期發(fā)展的重要依托。為明確高職學生科學推理能力發(fā)展現(xiàn)狀，筆者開展了高職學生科學推理能力測試，以下對測試過程和結果進行介紹：

測試對象為某高職院校270名物理專業(yè)學生，主要以試卷測試的方式對其科學推理能力進行評估，測試試卷中包括24道選擇題，題目難度指數(shù)分布在0.35～0.65之間，具有較高的公平性評估基礎?？茖W推理能力測試內(nèi)容包括學生的守恒推理能力、比例推理能力、控制變量推理能力、概率推理能力，相關推理能力和假設演繹推理能力。測試結果顯示，該高職院校物理專業(yè)學生的守恒推理能力發(fā)展水平較高，在科學推理總得分中守恒推理得分為24分，控制變量推理能力發(fā)展水平較低，在科學推理總得分中控制變量推理得分僅為3分.在科學推理能力測試中，除守恒推理能力和控制變量推理能力以外的推理能力得分由低到高分別為比例推理能力、概率推理能力、假設演繹推理能力和相關推理能力。另外，為進一步明確高職院校物理專業(yè)學生科學推理能力的發(fā)展現(xiàn)狀，還對學生的概念理解能力、觀察分析能力、思維轉變能力、知識遷移應用能力和數(shù)學推理運算能力進行了評估，評估結果顯示，大部分學生的概念理解能力和觀察分析能力較強，但在思維轉變能力、知識遷移應用能力和數(shù)學推理運用能力上大多處于中等或中等以下水平。

三、高職學生物理問題解決能力測試與分析

隨著深化教育體制改革工作的全面推進，我國高職院校教育教學環(huán)境發(fā)生了翻天覆地的變化，高職學生物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)以成高職教師的主要教育任務。高職學生物理問題解決能力測試結果可用于評估高職學生物理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)水平，在測試中主要應用原始物理測量工具明確大學生物理問題解決能力的發(fā)展現(xiàn)狀，測試對象為高職院校物理專業(yè)72名學生，測試試卷主要包括五道主觀問答題，對學生的表征能力進行具體感知。按照5分一個成績階梯的成績劃分方式，0`100分鐘19個成績階梯中分布的學生人數(shù)分別為0人、2人、18人、14人、16人、6人、6人、3人、2人、0人、0人、1人、0人、0人、0人、0人、0人、0人、0人，可知，在原始物理問題測試中，5～10分、15～20分和10～15分成績階梯中學生的分布較多，學生在解答物理問題時所體現(xiàn)出來的抽象分析能力、圖像理解能力、數(shù)學思想遷移能力均體現(xiàn)出較大差異性，另外，根據(jù)學生在0～100分鐘19個成績階梯中的人數(shù)分布：40～55分成績階梯中的人數(shù)僅為1人，而55～90成績階梯中的人數(shù)分布為0人，由此可知，高職學生物理問題解決能力發(fā)展存在明顯不足。

四、高職學生科學推理能力與物理問題解決能力發(fā)展現(xiàn)狀

上文簡要概述了高職學生科學推理能力與物理問題解決能力的測試過程及結果，以此為基礎，下文將重點歸納和總結當前高職學生科學推理能力與物理問題解決能力發(fā)展現(xiàn)狀：

第一，學生科學推理能力在各維度上的發(fā)展具有不均衡現(xiàn)狀，具體表現(xiàn)為學生守恒推理能力發(fā)展水平最高，這一現(xiàn)象來源于學生對質(zhì)量、體積守恒理論的接觸時間較長，認知水平較高，而學生在測試中所體現(xiàn)出的在比例推理、概率推理和控制變量推理能力上的缺失來源于教師教育模式的限制：傳統(tǒng)的“填鴨式”教學模式和講授式教學體系導致學生缺失實踐操作和自主分析空間，不利于學生持續(xù)健康發(fā)展。

第二，根據(jù)物理問題解決能力測試結果可知，學生在圖像理解能力、抽象分析能力、數(shù)學思想遷移能力上具有較大的差異性，這種差異性來源于學生教育經(jīng)歷、學習經(jīng)歷的不同，同時也與高職院校現(xiàn)有教育環(huán)境和教育深度具有密不可分的關系，教師在課堂教育中設置的實踐操作模塊和自主分析模塊僅占課程教學時長的10%～20%，不利于學生自主學習能力的發(fā)展和主體地位的提高?；诟呗殞W生科學推理能力、物理問題解決能力的發(fā)展現(xiàn)狀可知，學校應深入圍繞“立德樹人”根本教育任務和生本教育思想，推動教學改革。

五、高職學生科學推理能力與物理問題解決能力培養(yǎng)對策

（一）轉變教育觀念

基于“立德樹人”根本教育任務對高職院校教育教學工作提出的全新要求以及我國經(jīng)濟建設和社會發(fā)展對具備優(yōu)秀科學推理能力和物理問題解決能力的人才的迫切需求，教師應在高職院校教育教學工作中嚴格審視現(xiàn)有教學環(huán)境和教育基礎，切實轉變教育觀念，打破傳統(tǒng)物理教學中的“填鴨式”、“講授式”教學框架，積極掌握學生的學習需求和學習期望，成為學生學習和成長過程中的指導者和引路人[1]。另外，高職院校應充分認識到學生核心素質(zhì)培養(yǎng)和物理學科關鍵能力培養(yǎng)的重要性，通過外部干預引導教師探索新型教育路徑，制定激勵機制，鼓勵教師重視學生科學推理能力與物理問題解決能力的發(fā)展。為使學生具備優(yōu)良的科學推理能力和物理問題解決能力，教師在實際教學過程中應充分落實“生本”教育思想，將學生放在教育的主體地位上，引導學生發(fā)揮學習的主觀能動性，調(diào)動學生學習積極性，提高學生的學習能力、分析能力，使學生在學習物理知識、解決物理問題的過程中具有完善的思維體系和認知體系[2]。

（二）更新教育模式

教育體制改革工作在我國教育事業(yè)的發(fā)展中起到了重要作用，對于創(chuàng)新教學環(huán)境和教育機制具有積極意義和影響，基于我國對具備科學推理能力和物理問題解決能力的人才的迫切需求，高職院校應正確認知教育工作中的歷史使命，形成全新的教育模式，提高教育有效性。例如，情境教育模式、問題驅動教育模式、實踐模擬教育模式、小組合作教育模式已在我國各個教育階段、教育領域中得以廣泛應用，并已取得實質(zhì)性應用效果，在高職院校物理專業(yè)教育教學工作中，教師可結合教育內(nèi)容和教育目標合理設置教育規(guī)劃，在前期引導性教學中利用情景教學模式打開教學空間，導入教學內(nèi)容：在前期教學準備階段中借助互聯(lián)網(wǎng)平臺，廣泛搜集與教學內(nèi)容相關的教育資源，形成教學課件，并在教室中的多媒體教學設備上進行生動展示，提高學生的學習積極性，將學生快速帶入到學習狀態(tài)中來。而在中期教學過程中，教師可根據(jù)學生的學習能力、學習目標應用任務驅動教學模式，通過合理布置學習任務，使學生能夠積極發(fā)揮個人的邏輯分析能力對物理問題進行深入探究，以實現(xiàn)科學推理能力和物理問題解決能力的發(fā)展[3]。另外，教師根據(jù)“組內(nèi)異質(zhì)、組間同質(zhì)”分組原則對班級內(nèi)學生進行合理分組后應用的小組合作教學模式，還能夠培養(yǎng)學生的協(xié)同合作能力，使學生在合作探究的環(huán)境中實現(xiàn)科學推理能力和物理問題解決能力的深化發(fā)展，幫助學生夯實物理學科學習基礎，實現(xiàn)深度學習。值得一提的是，為提高教師對學生科學推理能力和物理問題解決能力培養(yǎng)的重視程度，高職院校應制定教育評估機制，對教師在教學過程中應用的教學模式、教學理念進行評估，使學生參與到評估過程中來，以支持教師不斷更新教育機制，調(diào)整教學規(guī)劃，滿足高職院校教育教學要求。

六、結論：

總而言之，教育是國家發(fā)展的重要基石，我國正處于教育事業(yè)發(fā)展的關鍵時期，基于國家發(fā)展對具備優(yōu)良科學推理能力和物理問題解決能力的人才的迫切需求，高職院校在教育教學工作中應充分明確科學推理能力和物理問題解決能力的培養(yǎng)意義，根據(jù)高職學生科學推理能力與物理問題解決能力發(fā)展現(xiàn)狀，切實轉變教育觀念，更新教育模式，將學生培養(yǎng)為德智體美勞綜合發(fā)展的全面型人才。

參考文獻：

[1]武長青.基于質(zhì)疑創(chuàng)新的五個水平談科學思維的培養(yǎng)策略[J].物理教學，2020，42（04）：7-11.

[2]鄒巧嬌，桂維玲.職前物理教師的認知風格對科學推理能力的影響研究[J].教育教學論壇，2020（07）：18-19.

[3]楊婷婷，吳耀輝.培養(yǎng)推理能力? 發(fā)展科學素養(yǎng)——“簡單的推理”教學實錄與評析[J].小學數(shù)學教育，2019（23）：37-39+52.

作者簡介：

浦立孟（1983.07-），男，漢，籍貫：江蘇鹽城，工作單位：鹽城幼兒師范高等?？茖W校畢業(yè)院校：徐州師范大學物理系2002級本科，青海師范大學物理與電子信息工程學院2014級碩士研究生，職稱：講師，主要研究方向為物理教育、科學教育。

項目來源：江蘇高校哲學社會科學研究項目，項目名稱：基于原始物理問題提高幼師生科學探究能力研究編號：2018SJA2037