初中生物理歸納推理的認(rèn)知分析與指導(dǎo)策略

孫洪波

摘要：科學(xué)思維能力對(duì)于學(xué)生獨(dú)立思考和判斷、分析和解決實(shí)際問(wèn)題能力的發(fā)展、提升創(chuàng)造力等具有重要作用，歸納推理能力作為科學(xué)推理能力的重要組成部分，也是衡量學(xué)生科學(xué)思維能力的重要指標(biāo)。另外，歸納推理是物理教學(xué)中的重要方法，在初中物理教學(xué)中許多概念的建立、規(guī)律的得出都涉及到歸納推理，培養(yǎng)學(xué)生的物理歸納推理能力不僅有助于加深學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律等的理解，也能促進(jìn)學(xué)生掌握物理方法、形成物理思維。由此看來(lái)，分析初中生物理歸納推理的認(rèn)知過(guò)程，并提出針對(duì)性的指導(dǎo)策略，對(duì)于學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)以及物理教育質(zhì)量的提升均具有重要意義。

關(guān)鍵詞：初中生;物理歸納

中圖分類(lèi)號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 初中生物理歸納推理的認(rèn)知過(guò)程

1.1 信息抽取

物理事實(shí)包括在自然和生活中、物理實(shí)驗(yàn)中客觀出現(xiàn)的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程等[3]，在信息抽取階段，學(xué)生需要對(duì)情境中的物理信息進(jìn)行過(guò)濾，剔除無(wú)關(guān)信息，識(shí)別出與歸納推理任務(wù)相關(guān)的信息，如物理事物的特征與屬性，物理現(xiàn)象、物理過(guò)程中蘊(yùn)涵的因果關(guān)系等聯(lián)系。接著將這些信息轉(zhuǎn)化到工作記憶中進(jìn)行編碼與表征，通過(guò)初步的分析與比較，提取出相關(guān)的物理特征。在信息抽取階段，學(xué)生若能產(chǎn)生頓悟式的聯(lián)想，就能迅速進(jìn)入假設(shè)生成階段;否則，進(jìn)入到歸納加工與識(shí)別階段。

1.2 歸納加工與識(shí)別

信息抽取起到初步的定向作用，接下來(lái)學(xué)生將物理情境中有關(guān)物理對(duì)象特征的信息與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中有關(guān)物理對(duì)象屬性的信息進(jìn)行匹配，對(duì)這些信息做進(jìn)一步的分析和比較，識(shí)別其中的相似性與差異性。對(duì)于較復(fù)雜的物理情境，可借助分類(lèi)等方法，構(gòu)建物理對(duì)象、特征、屬性之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析這些關(guān)系結(jié)構(gòu)之間的相似性尋找規(guī)律。在歸納加工與識(shí)別階段，若能成功識(shí)別規(guī)律，則進(jìn)入到假設(shè)生成階段;若不能識(shí)別規(guī)律，則返回信息抽取階段。

2 初中物理歸納推理教學(xué)的指導(dǎo)策略

2.1 挖掘歸納推理素材，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)歸納推理

“歸納推理”本身比較抽象，教師必須遵循一定的程序幫助學(xué)生學(xué)習(xí)如何進(jìn)行歸納推理，使他們理解歸納推理的方法。在學(xué)生的生活中、物理教材中蘊(yùn)涵的歸納推理素材十分豐富，教師可以結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平，選取恰當(dāng)?shù)臍w納推理實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解歸納推理。具體可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行嘗試。

2.1.1 以物理實(shí)例為“引”，使學(xué)生了解歸納推理的程序

初中生雖然沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)歸納推理的一般性知識(shí)，但在生活中會(huì)經(jīng)常接觸到歸納推理。教師可以結(jié)合學(xué)生熟悉的例子，如，“冬至在月頭，大寒年夜交;冬至在月中，天寒也無(wú)霜;冬至在月尾，大寒正二月”等諺語(yǔ)，介紹歸納推理的基本形式。還可以結(jié)合具體的物理實(shí)例，做好示范，將全部歸納推理的流程呈現(xiàn)給學(xué)生，明確指出歸納推理的方法，揭示歸納推理的形式、特點(diǎn)和操作過(guò)程等，使學(xué)生有章可循，逐步掌握歸納推理的一般方法。

2.1.2 以物理學(xué)史為“導(dǎo)”，使學(xué)生感悟歸納推理的思想

物理學(xué)史能引導(dǎo)學(xué)生追尋科學(xué)家的研究歷程，體驗(yàn)知識(shí)的形成過(guò)程，讓學(xué)生在理解知識(shí)的同時(shí)，體會(huì)科學(xué)的思維方法。合理選取和組織史料，可以讓物理學(xué)史的背景成為物理歸納推理的情境。在教學(xué)中，教師可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)歷史情境，使學(xué)生沿著歷史的線(xiàn)索追溯科學(xué)家的歸納推理過(guò)程。具體可以圍繞著這些問(wèn)題展開(kāi)：這些物理現(xiàn)象的共性是什么？科學(xué)家怎樣將它推廣到更大范圍？如何檢驗(yàn)假設(shè)？若出現(xiàn)反例，反例與假設(shè)的本質(zhì)矛盾是什么？如何調(diào)整修正假設(shè)？教師引導(dǎo)學(xué)生解決這些問(wèn)題的過(guò)程也是讓學(xué)生體驗(yàn)歸納推理的過(guò)程。

2.2 巧設(shè)梯度性問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的歸納推理思維

“學(xué)起于思，思起于疑”。受學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的制約，他們的歸納推理過(guò)程往往不太順暢，會(huì)出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤，教師需要精心設(shè)計(jì)問(wèn)題串，讓學(xué)生在問(wèn)題中思考，在問(wèn)題中深入探究，使師生的認(rèn)知與思想形成積極的互動(dòng)。

2.2.1 通過(guò)比較型問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別規(guī)律

歸納推理情境中所呈現(xiàn)的信息一方面可能看似迥異，毫無(wú)關(guān)聯(lián)，需要我們從巨大差異中尋找共同本質(zhì)。另一方面，可能看似相同，以至于掩蓋其中的區(qū)別，需要我們看清其內(nèi)在的本質(zhì)差異。教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)各物理事物的特征、屬性進(jìn)行分析、比較，引導(dǎo)學(xué)生識(shí)別規(guī)律。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中可以設(shè)計(jì)一些比較型問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析比較：一是，對(duì)事物的形態(tài)、特征進(jìn)行比較，識(shí)別事物特征的相似性、差異性，把具有共性的物理對(duì)象歸為同一類(lèi)。例如：“這些物理對(duì)象有哪些相似之處？從什么角度分析？是否還能從其他角度進(jìn)行分析？”多角度地找出相似之處。二是，對(duì)事物的屬性進(jìn)行比較，識(shí)別事物內(nèi)在的、本質(zhì)的聯(lián)系。例如：“這些物理對(duì)象都有哪些性質(zhì)？它們有哪些相同的性質(zhì)？”三是，對(duì)事物的特征、屬性以及事物與屬性間的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行本質(zhì)性比較，使學(xué)生避開(kāi)胡亂的猜想，“由表及里”地識(shí)別出規(guī)律。

2.2.2 通過(guò)反思型問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的假設(shè)修正意識(shí)

學(xué)生的知識(shí)、能力、非智力因素等都可能導(dǎo)致歸納推理的結(jié)論存在例外或完全錯(cuò)誤，因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生梳理思維過(guò)程，對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正?？梢試@以下問(wèn)題向?qū)W生提問(wèn)：提出的假設(shè)是否符合一般常識(shí)？它在什么范圍內(nèi)成立？在更大的范圍內(nèi)是否也成立？是否可以對(duì)假設(shè)進(jìn)行改進(jìn)？這個(gè)現(xiàn)象是否符合假設(shè)？若不符，如何調(diào)整修正假設(shè)？通過(guò)這些問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行積極的反思和自我監(jiān)控，直到這樣的提問(wèn)成為學(xué)生的自覺(jué)行為。

2.3 創(chuàng)設(shè)體驗(yàn)性活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生深度參與歸納推理

歸納推理是一種基于“事實(shí)”的推理，物理實(shí)例、物理現(xiàn)象是歸納推理的根源，需要學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和親身體驗(yàn)。歸納推理能力是一種在潛移默化中形成的能力，不是教師“教”出來(lái)的，而是學(xué)生在參與物理活動(dòng)的過(guò)程中“做”出來(lái)、“悟”出來(lái)的[7]。在物理教材中，重要的概念、規(guī)律總是要展示其得出過(guò)程，這個(gè)過(guò)程常常包含歸納推理方法，因此，教師需要深入挖掘并選取教材中蘊(yùn)涵歸納推理的內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生的興趣、已有的生活經(jīng)驗(yàn)和思維特點(diǎn)，將物理概念、規(guī)律的學(xué)習(xí)和歸納推理的運(yùn)用融為一體，為學(xué)生深度參與歸納推理創(chuàng)造機(jī)會(huì)。

歸納推理要經(jīng)過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)，得到物理對(duì)象的特征與屬性;通過(guò)分析、比較事物的相似性與差異性，識(shí)別出共性或規(guī)律;再進(jìn)行抽象概括，生成假設(shè);最后對(duì)假設(shè)進(jìn)行調(diào)整修正，獲得一般性結(jié)論。因此，教師在教學(xué)中需要把握這四個(gè)層次，引導(dǎo)學(xué)生按照“實(shí)驗(yàn)—觀察—識(shí)別規(guī)律—提出假設(shè)—調(diào)整修正”的順序進(jìn)行規(guī)律的探究。在探究的過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)對(duì)物理現(xiàn)象的觀察、分析，提取出物理對(duì)象的特征與屬性等關(guān)鍵特征;通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，尋找數(shù)據(jù)間的內(nèi)在聯(lián)系，并自主進(jìn)行分析、比較，識(shí)別出共性或規(guī)律;接著通過(guò)抽象概括，生成假設(shè)，并進(jìn)一步思考假設(shè)的適用范圍，思考若出現(xiàn)反例，該如何修正假設(shè)等。在探究物理規(guī)律的過(guò)程中使學(xué)生的物理歸納推理活化。

參考文獻(xiàn)

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