中学生物理科学推理能力的调查与分析

摘要：科学推理能力作为物理能力中的核心能力，对学生物理的学习起着至关重要的作用。本文以中学生的物理推理能力为研究对象,根据新课标提出的科学推理的四个水平制定测查卷,对两百多个学生进行调查,并对调查结果进行分析，还对部分教师进行访谈，分析中学生物理科学推理能力的现状及存在的问题，并对物理教学提出一些可行性建议。

关键词：科学推理能力；物理；教学策略

　　图3-1 中学生物理物理推理成绩各子推理方面的平均分

　　由图3-1可以直观的看出，除开高三年级例外，其余各年级大致上皆是高年级学生各子推理类型的平均分都比低一年级的高，这一点符合个体思维发展的规律。其中的“守恒推理”和“比例推理”差异显著，而“控制变量推理推理”和“假设演绎推理”的差异并不明显，表格也显示学生“控制变量推理”和“假设演绎推理”在高一年级和高二年级的增长较为明显，其发现从初三年级到高一年级增长并不明显。而从初二年级到高一年级“守恒推理能力”增长较为明显，已达到一个较高水平[9]。这也就说明学生的“守恒推理”的发展较其它子推理类型要早，且在初中阶段就已经达到一个较高水平，虽然在高中阶段也在进一步发展，但其发展速度会比较慢。而“控制变量推理”和“假设演绎推理”在高中阶段的发展较明显，说明高中阶段是学生的“控制变量推理”能力和“假设演绎推理”能力提高的关键时期，而教育应该要抓住学生发展的关键时期才能取得较好的效果。 如图3-1所示，“假设演绎推理”的平均分最低，“控制变量推理”的平均分也不高，其次则是“比例推理”与“守恒推理”。据了解，“比例推理”与“守恒推理”的总分偏低，但准确率极高。罗琦在研究该领域时，选取天津市的高中为研究对象，并以LCTSR 测试题为基础，对相关领域展开深入探究。究其原因，本文设计的测试题与LCTSR 测试题量表存在一定的相似性。在此基础上，两者具有极强的关联性。检测“守恒推理”的过程中，LCTSR 测试题量表拥有85%以上的准确率。与此同时，“建设演绎推理”的监测结果也比较理想[10]。李丹在研究该领域时，选取安康市与西安市的高中为研究对象，并以LCTSR 测试题量表为基础，详细分析了该群体的科学推理能力[11]。谈学捷在研究过程中，选取LCTSR 测试题量表为研究工具，对高中生的推理能力展开深入探究。经过反复论证，她认为高中生的“守恒推理”与“假设演绎推理”极强[12]。在研究过程中，本文的“假设演绎推理”仅有39%的准确率。不过，笔者认为考察次数与“假设演绎推理”能力呈正相关。由此可见，高中生的“假设演绎推理”能力极为重要。

综上所述，笔者选取该地区的高中生为研究对象，详细分析高中生的科学推理能力，并发现以下几点规律：（1）国内中东部地区的高中生“比例推理”能力与“守恒推理”能力强于研究对象；（2）研究对象的“假设演绎推理”能力最弱；（3）“假设演绎推理”能力的发展不够理想。这可能是因为我国中东地区比较发达，教育资源要好一些，是造成学生在这些问题情境下作答结果错误率高、得分水平低的原因之一。学生在初中时，相比于假设演绎推理、控制变量推理等推理形式，较早且较多地接触到质量体积守恒、比例推理等推理形式，因此这些能力维度发展相对来说好一点。总之，该地区中学生的物理推理能力仍需要进一步培养提高。

3.2物理推理能力的年级差异分析

如上所述，年级数与物理推理能力呈正相关。也就是说，低年级学生的物理推理能力弱于高年级学生。在研究过程中，笔者选取SPSS24.0软件为研究工具，并以物理推理成绩得分为基础，完成了直方图及拟合正态分布曲线。通过这种方式，对研究结果进行效验，详情见图3-2。：

　　图3-2 各年级物理推理成绩频率分布直方图及正态分布曲线

　　从图3-2可以看出，“正态分布”是高二年级、高一年级以及初三年级学生物理成绩的显著特征。根据直方图所示，“5-8”分是初三年级物理推理成绩的主要分段；“4-10”分是高一年级物理推理成绩的主要分段；“5-11”是高二年级物理推理成绩的主要分段。由此可见，年级数与物理推理成绩呈正相关。数据统计显示，7.863是高二年级学生物理推理成绩的均值，标准差为 2.01；7.00是高一年级物理推理成绩的均值，2.35是标准差；6.72是初三年级物理推理成绩的均值，2.1866是标准差。在研究过程中，笔者采用数字挖掘技术，删除异常数据之后，采用单因素方差分析F检验方法，对相关领域展开深入探究。在SPSS24.0软件的协助下，得到了如下数据：

表3.2 不同年级间学生物理推理能力差异的比较分析

表3.6表明，对不同年级的得分情况进行差异分析，多组对比采用单因素方差分析F检验，显著性p小于0.05，说明不同年级的推理得分存在显著差异，其中高一、高二得分较高，高三得分较低。总而言之，年级数与物理推理能力呈正相关。在此基础上，可以认定学生神经系统的成熟程度与形式思维水平密切相关。也就是说，学生的年龄越大，形式思维能力越成熟。在教育过程中，教师必须充分了解学生的形式思维水平教育，不仅传授科学知识，也要重视教育理念的科学性。与此同时，教师还要以科学概念为基础，帮助学生更好的掌握所需知识。需要注意的是，科学概念的教学不具备爆发性。也就是说，此类教学模式培养周期极长。教师必须耗费更多精力，时刻关注学生的成长状况。通过这种方式，提高该群体的形式思维水平。以比例概念为例，这部分内容属于小学知识。不过，部分高中生的比例推理能力惨不忍睹。究其原因，学生的形式思维水平会受到教学模式的影响，产生较为明显的变化。除此之外，学生的问题解决能力与形式思维水平存在极强的关联性。

整合教材的过程中，教师要以学生的形式思维水平为基础，不断优化教材内容，提升该群体的推理能力。究其原因，个体的形式思维能力与发展状况密切相关。因此，教师要结合青少年认知发展规律，激发学生体内的潜能，使其获得全面发展的机会。

中学生物理科学推理能力的调查与分析

价格 ¥5.50 发布时间 2023年4月17日

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