初中生物理歸納推理的認知分析與指導策略

孫洪波

摘要：科學思維能力對于學生獨立思考和判斷、分析和解決實際問題能力的發展、提升創造力等具有重要作用，歸納推理能力作為科學推理能力的重要組成部分，也是衡量學生科學思維能力的重要指標。另外，歸納推理是物理教學中的重要方法，在初中物理教學中許多概念的建立、規律的得出都涉及到歸納推理，培養學生的物理歸納推理能力不僅有助于加深學生對概念、規律等的理解，也能促進學生掌握物理方法、形成物理思維。由此看來，分析初中生物理歸納推理的認知過程，并提出針對性的指導策略，對于學生科學思維能力的培養以及物理教育質量的提升均具有重要意義。

關鍵詞：初中生;物理歸納

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A

1 初中生物理歸納推理的認知過程

1.1 信息抽取

物理事實包括在自然和生活中、物理實驗中客觀出現的物理現象和物理過程等[3]，在信息抽取階段，學生需要對情境中的物理信息進行過濾，剔除無關信息，識別出與歸納推理任務相關的信息，如物理事物的特征與屬性，物理現象、物理過程中蘊涵的因果關系等聯系。接著將這些信息轉化到工作記憶中進行編碼與表征，通過初步的分析與比較，提取出相關的物理特征。在信息抽取階段，學生若能產生頓悟式的聯想，就能迅速進入假設生成階段;否則，進入到歸納加工與識別階段。

1.2 歸納加工與識別

信息抽取起到初步的定向作用，接下來學生將物理情境中有關物理對象特征的信息與認知結構中有關物理對象屬性的信息進行匹配，對這些信息做進一步的分析和比較，識別其中的相似性與差異性。對于較復雜的物理情境，可借助分類等方法，構建物理對象、特征、屬性之間的關系結構，通過分析這些關系結構之間的相似性尋找規律。在歸納加工與識別階段，若能成功識別規律，則進入到假設生成階段;若不能識別規律，則返回信息抽取階段。

2 初中物理歸納推理教學的指導策略

2.1 挖掘歸納推理素材，引導學生認識歸納推理

“歸納推理”本身比較抽象，教師必須遵循一定的程序幫助學生學習如何進行歸納推理，使他們理解歸納推理的方法。在學生的生活中、物理教材中蘊涵的歸納推理素材十分豐富，教師可以結合學生的認知水平，選取恰當的歸納推理實例，引導學生認識和理解歸納推理。具體可以從以下兩個方面進行嘗試。

2.1.1 以物理實例為“引”，使學生了解歸納推理的程序

初中生雖然沒有學習過歸納推理的一般性知識，但在生活中會經常接觸到歸納推理。教師可以結合學生熟悉的例子，如，“冬至在月頭，大寒年夜交;冬至在月中，天寒也無霜;冬至在月尾，大寒正二月”等諺語，介紹歸納推理的基本形式。還可以結合具體的物理實例，做好示范，將全部歸納推理的流程呈現給學生，明確指出歸納推理的方法，揭示歸納推理的形式、特點和操作過程等，使學生有章可循，逐步掌握歸納推理的一般方法。

2.1.2 以物理學史為“導”，使學生感悟歸納推理的思想

物理學史能引導學生追尋科學家的研究歷程，體驗知識的形成過程，讓學生在理解知識的同時，體會科學的思維方法。合理選取和組織史料，可以讓物理學史的背景成為物理歸納推理的情境。在教學中，教師可以通過創設歷史情境，使學生沿著歷史的線索追溯科學家的歸納推理過程。具體可以圍繞著這些問題展開：這些物理現象的共性是什么？科學家怎樣將它推廣到更大范圍？如何檢驗假設？若出現反例，反例與假設的本質矛盾是什么？如何調整修正假設？教師引導學生解決這些問題的過程也是讓學生體驗歸納推理的過程。

2.2 巧設梯度性問題，激發學生的歸納推理思維

“學起于思，思起于疑”。受學生認知特點的制約，他們的歸納推理過程往往不太順暢，會出現各種各樣的錯誤，教師需要精心設計問題串，讓學生在問題中思考，在問題中深入探究，使師生的認知與思想形成積極的互動。

2.2.1 通過比較型問題，引導學生識別規律

歸納推理情境中所呈現的信息一方面可能看似迥異，毫無關聯，需要我們從巨大差異中尋找共同本質。另一方面，可能看似相同，以至于掩蓋其中的區別，需要我們看清其內在的本質差異。教師需要引導學生對各物理事物的特征、屬性進行分析、比較，引導學生識別規律。因此，教師在教學過程中可以設計一些比較型問題，引導學生進行分析比較：一是，對事物的形態、特征進行比較，識別事物特征的相似性、差異性，把具有共性的物理對象歸為同一類。例如：“這些物理對象有哪些相似之處？從什么角度分析？是否還能從其他角度進行分析？”多角度地找出相似之處。二是，對事物的屬性進行比較，識別事物內在的、本質的聯系。例如：“這些物理對象都有哪些性質？它們有哪些相同的性質？”三是，對事物的特征、屬性以及事物與屬性間的內在聯系進行本質性比較，使學生避開胡亂的猜想，“由表及里”地識別出規律。

2.2.2 通過反思型問題，培養學生的假設修正意識

學生的知識、能力、非智力因素等都可能導致歸納推理的結論存在例外或完全錯誤，因此，教師應引導學生梳理思維過程，對假設進行修正。可以圍繞以下問題向學生提問：提出的假設是否符合一般常識？它在什么范圍內成立？在更大的范圍內是否也成立？是否可以對假設進行改進？這個現象是否符合假設？若不符，如何調整修正假設？通過這些問題來引導學生進行積極的反思和自我監控，直到這樣的提問成為學生的自覺行為。

2.3 創設體驗性活動，促進學生深度參與歸納推理

歸納推理是一種基于“事實”的推理，物理實例、物理現象是歸納推理的根源，需要學生的經驗和親身體驗。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”出來的，而是學生在參與物理活動的過程中“做”出來、“悟”出來的[7]。在物理教材中，重要的概念、規律總是要展示其得出過程，這個過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涵歸納推理的內容，結合學生的興趣、已有的生活經驗和思維特點，將物理概念、規律的學習和歸納推理的運用融為一體，為學生深度參與歸納推理創造機會。

歸納推理要經過觀察、實驗，得到物理對象的特征與屬性;通過分析、比較事物的相似性與差異性，識別出共性或規律;再進行抽象概括，生成假設;最后對假設進行調整修正，獲得一般性結論。因此，教師在教學中需要把握這四個層次，引導學生按照“實驗—觀察—識別規律—提出假設—調整修正”的順序進行規律的探究。在探究的過程中，學生通過對物理現象的觀察、分析，提取出物理對象的特征與屬性等關鍵特征;通過對實驗數據的處理，尋找數據間的內在聯系，并自主進行分析、比較，識別出共性或規律;接著通過抽象概括，生成假設，并進一步思考假設的適用范圍，思考若出現反例，該如何修正假設等。在探究物理規律的過程中使學生的物理歸納推理活化。

參考文獻

[1] 金新喜.中學物理教學中的歸納之惑[J].物理教師，2014，35（07）：7-10.

[2] 崔小迪.斯騰伯格---啟發智力研究的新世界[J].大眾心理學，2011（08）：47-48.

[3] 續佩君.物理能力測量研究[M].南寧：廣西教育出版社，1996.