農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實踐研究

PAGE1-2023年度教科研課題申報評審活頁課題名稱:農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實踐研究設(shè)計與論證報告（8000字以內(nèi)，不得出現(xiàn)學(xué)校和課題組相關(guān)人員名字）（一）課題的核心概念及其界定科學(xué)推理：科學(xué)推理既包括了根據(jù)一種事物的局部具有的某種特性，可以推斷出和其有關(guān)的全部事物都具有這種特性的推理方式，同時也包括從一般性的事物出發(fā)，經(jīng)過一定的推理，獲得確定的或某個定論的過程?？茖W(xué)推理包括演繹推理和歸納推理。物理推理：是指基于問題條件，利用物理觀念和規(guī)律進行一系列推理論證從而獲得結(jié)論并反思結(jié)論的過程。物理推理的條件是從生活實踐或?qū)W習(xí)探索問題情境中建構(gòu)出物理模型，它是科學(xué)思維的全要素顯現(xiàn)?？茖W(xué)推理能力：是指個體能夠?qū)λ说目茖W(xué)觀點在理解的基礎(chǔ)上進行評價，能建構(gòu)自己的科學(xué)觀點，并能在實際情境中解決問題的能力?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）中將物理學(xué)科的核心素養(yǎng)分為四個層面，教學(xué)應(yīng)以物理觀念為基礎(chǔ)，科學(xué)思維為核心，科學(xué)探究為手段，將科學(xué)態(tài)度與責(zé)任貫穿整個教學(xué)過程。在科學(xué)思維的有序培養(yǎng)中就明確指出了包含科學(xué)推理能力在內(nèi)的四種能力。（二）國內(nèi)外同一研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究的價值1.科學(xué)推理的研究現(xiàn)狀自上世紀(jì)六十年代以來，科學(xué)推理已成為國外心理學(xué)研究的一個重要研究領(lǐng)域，最早出現(xiàn)在心理學(xué)家皮亞杰的理論中。在國外，論及“科學(xué)思維”（scientificthinking）和“科學(xué)推理”(scientificreasoning)的文獻中，兩者幾乎是可以替代的。對科學(xué)推理的研究中，從研究方法來看，質(zhì)性研究和量化研究并重，一方面是對科學(xué)推理本身的概念進行剖析，然后結(jié)合哲學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科理論對科學(xué)推理的操作程式和規(guī)律進行深入研究，比如萊德曼（NormanG.Lederman）將科學(xué)推理能力定義為歸納思維和演繹思維的實際體現(xiàn)；另一方面是對科學(xué)推理的水平進行量化測量研究，比如皮亞杰設(shè)計各種可以測量學(xué)生科學(xué)推理能力的活動實驗，進而來解釋思維發(fā)展的歷程和規(guī)律。在眾多的科學(xué)推理測試工具中，使用最多并且權(quán)威性相對較高的有LCTSR（TheLawson’sClassroomTestOfScienceReasoning）、ACT（TheAmericanCollegeTesting）、GALT（GroupAssessmentofLogicalThinking）、TOLT（TestofLogicalThinking）等。進入21世紀(jì)以來，美國俄亥俄州立大學(xué)包雷教授在Science發(fā)文LearningandScientificReasoning，文中對科學(xué)推理的培養(yǎng)渠道和方法進行了詳細論述，研究重點轉(zhuǎn)向如何提高學(xué)生的科學(xué)推理能力，致使科學(xué)推理進入到實證研究階段。在國內(nèi)，對科學(xué)推理的研究主要集中于對科學(xué)推理方法的研究、科學(xué)推理能力的測試、科學(xué)思維的結(jié)構(gòu)等三個方面。在科學(xué)推理的方法上，比如北師大喬際平先生對歸納演繹推理進行了研究，他將歸納分為四大類：完全歸納、簡單枚舉歸納、求因果聯(lián)系歸納和概率歸納。他從邏輯學(xué)的角度，按從簡單到復(fù)雜把演繹推理分為簡單判斷推理、復(fù)合判斷推理和數(shù)理判斷推理。再比如張憲魁先生將物理學(xué)方法分為：常規(guī)的物理科學(xué)方法（包括實驗方法、比較與分類、分析與綜合、歸納與演繹、理想化方法、類比方法、物理假說、數(shù)學(xué)方法等），非常規(guī)的物理科學(xué)方法。在科學(xué)推理能力的測試方面，一般是利用Lawson科學(xué)推理問卷，對中學(xué)生在科學(xué)推理能力和年齡、性別、學(xué)校類型上進行分類描述統(tǒng)計，給出相應(yīng)的教學(xué)建議，為提升學(xué)生科學(xué)推理能力提供一定的方法和理論基礎(chǔ)。在科學(xué)思維方面，認(rèn)為科學(xué)思維是科學(xué)推理的核心，如北師大林崇德教授在《教育的智慧》及《思維發(fā)展心理學(xué)》指出：中小學(xué)教學(xué)中所說的能力，主要是指智力，智力由思維、感知（觀察）、記憶、想象、言語和操作技能組成，其中操作技能既作為能力的組成部分，又是智力的基本成分；此外，推理能力的核心是思維，從思維的目的、思維的過程、思維的材料、思維的品質(zhì)、思維的監(jiān)控等出發(fā)，形成思維的三棱結(jié)構(gòu)。2.研究價值每年的高等學(xué)校招生考試把對能力的考核放在首要位置，通過有關(guān)知識及其運用的考核來鑒別考生能力的高低。比如近幾年才退出歷史舞臺的《考試說明》中提出對學(xué)生主要的考核能力有理解能力、推理能力、分析綜合能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力、實驗?zāi)芰Φ龋《男抡n標(biāo)和中國高考評價體系中指出理解能力、推理論證能力、模型建構(gòu)能力、創(chuàng)新能力和實驗探究能力五種關(guān)鍵能力。傳統(tǒng)課堂主要關(guān)注的是在解決物理問題的過程中進行科學(xué)推理，很少對科學(xué)推理方法進行顯性的教學(xué)，當(dāng)學(xué)生需要應(yīng)用科學(xué)推理方法解決實際問題的時候，常常遇到困難。推理能力并非與生俱來，而是需要通過學(xué)習(xí)積累、探索訓(xùn)練以及經(jīng)驗總結(jié)，不斷提升和發(fā)展。本課題著力于教學(xué)方法、教學(xué)模式及教學(xué)條件等各方面進行分析與研究，提出更適應(yīng)農(nóng)村學(xué)校學(xué)生科學(xué)推理能力發(fā)展的有效措施。通過提高學(xué)生的科學(xué)推理能力，從而增強學(xué)生適應(yīng)社會的綜合能力。從個人層面來說，推理能力是理解概念規(guī)律、解決實際問題的必備條件，也是應(yīng)對高考中新穎、靈活題型的有力法寶；進而上升到國家的層面，只有每個公民綜合能力的提高，才能促使國家整體綜合能力水平的提升，增強國家的綜合實力，提高國家的在國際中的競爭力。（三）研究的目標(biāo)、內(nèi)容（或子課題設(shè)計）與重點1.研究目標(biāo)（1）通過課題研究，分析農(nóng)村中學(xué)學(xué)生科學(xué)推理能力的現(xiàn)狀，比較學(xué)生推理能力的實際水平與理論水平間的差距，提高學(xué)生科學(xué)推理能力培養(yǎng)策略的針對性和可行性。（2）通過課題研究，提煉農(nóng)村中學(xué)學(xué)生物理科學(xué)推理能力培養(yǎng)的相關(guān)策略和典型課例，形成促進學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的有效范式。（3）通過課題研究，深化教師對科學(xué)推理教學(xué)的理解，增強教師在日常教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生物理推理能力的意識，優(yōu)化培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力的教學(xué)改革，進而提升學(xué)生的綜合能力，推動新課程改革的順利實施。2.研究內(nèi)容基于以上研究目標(biāo)，針對當(dāng)前農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)存在的不足，確立以下研究內(nèi)容。（1）科學(xué)推理、物理推理及科學(xué)推理能力等核心概念的文獻研究通過理論學(xué)習(xí)和文獻研究，把握科學(xué)推理、物理推理和科學(xué)推理能力的內(nèi)涵、理論及科學(xué)推理能力培養(yǎng)的教學(xué)模式與策略，深刻理解物理核心素養(yǎng)中科學(xué)推理能力的內(nèi)涵，為開展課題研究提供理論支持。（2）農(nóng)村中學(xué)學(xué)生科學(xué)推理能力的現(xiàn)狀調(diào)查研究針對農(nóng)村中學(xué)學(xué)生科學(xué)推理能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀展開觀察、調(diào)查，分析學(xué)生現(xiàn)有的推理能力水平及影響學(xué)生科學(xué)推理能力的因素，分析教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力過程中存在的問題，明確課題研究的出發(fā)點。（3）農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的原則研究通過對學(xué)生的問卷調(diào)查和教師的訪談，確定學(xué)生物理推理能力的發(fā)展的影響因素，提出契合學(xué)生實際的教學(xué)原則，以便更好地培養(yǎng)學(xué)生的物理推理能力。（4）農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的策略研究依據(jù)本校學(xué)生科學(xué)推理能力的水平，結(jié)合科學(xué)推理的特點、原則，通過高中物理概念規(guī)律課、習(xí)題課和實驗課等課型的實踐，提出培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、探究學(xué)習(xí)、推論思辨、證據(jù)評估、邏輯論證等活動所需推理技能和思維技能的教學(xué)方法和教學(xué)模式，形成學(xué)生物理推理能力的教學(xué)策略。（5）農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的評價研究一是通過“Lawson科學(xué)推理能力測試量表”對不同類型的科學(xué)推理能力的水平進行過程性評價，以及時調(diào)整研究思路，指導(dǎo)研究的推進；二是跟蹤試驗班級物理學(xué)習(xí)成績、各類競賽和活動中學(xué)生的表現(xiàn)，分析科學(xué)推理能力的相關(guān)要素，作為對學(xué)生科學(xué)推理能力培養(yǎng)的階段性評價。同時，通過評價研究，提出適合本校學(xué)生科學(xué)推理能力評價的指標(biāo)體系。3.研究重點上述內(nèi)容（3）（4）是課題的研究重點，即在研究科學(xué)推理維能力內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，以概不同課型載體，以科學(xué)推理能力培養(yǎng)為研究重點，提煉適合農(nóng)村中學(xué)學(xué)生科學(xué)思維能力培養(yǎng)的相關(guān)策略。（四）研究的思路、過程與方法1.研究思路本課題采用理論研究和實踐研究“兩條腿”走路，一方面在文獻分析的基礎(chǔ)上對農(nóng)村中學(xué)學(xué)生的學(xué)科能力進行理論分析，建構(gòu)出本校學(xué)生的物理推理能力結(jié)構(gòu)層次和體系，另一方面在課堂教學(xué)實踐中，通過課堂觀察、教學(xué)研討、反思總結(jié)，初步提煉出培養(yǎng)推理能力的教學(xué)策略。然后制定科學(xué)的推理能力測評量表，對各類型的推理能力進行定量測量，依托測量反饋對高中物理常見的概念教學(xué)、規(guī)律教學(xué)、習(xí)題教學(xué)、實驗教學(xué)等進行不斷優(yōu)化，以打造有效培養(yǎng)推理能力的教學(xué)范式，最后就是對課題研究進行總結(jié)和反思，完善與推廣，實現(xiàn)課題研究的教育價值。2.研究過程（1）設(shè)計論證階段（2023.06-2023.12）：通過理論學(xué)習(xí)和文獻研究，把握科學(xué)推理、物理推理和科學(xué)推理能力的內(nèi)涵；通過調(diào)查研究，分析學(xué)生現(xiàn)有的推理能力水平及影響學(xué)生科學(xué)推理能力的因素，分析教師培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力過程中存在的問題，明確課題研究的出發(fā)點。在文獻研究和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，完善研究方案，改進研究方法。（2）實踐探索階段（2024.01-2025.12）：基于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力，提出契合學(xué)生實際的教學(xué)原則，初步形成培養(yǎng)推理技能和思維技能的教學(xué)方法和教學(xué)模式，提煉培養(yǎng)科學(xué)推理能力的教學(xué)策略，改進學(xué)生學(xué)習(xí)的評價指標(biāo)。（3）實踐修正階段（2026.01-2026.06）：總體提煉在物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)科學(xué)推理能力的初步成果，并在實踐中檢驗、修正，為成果總結(jié)和提煉做準(zhǔn)備。（4）成果總結(jié)結(jié)題階段（2026.07-2026.12）：課題成果全面總結(jié)提煉階段，匯編論文集、案例集，撰寫結(jié)題報告。3.研究方法（1）文獻研究法。對國內(nèi)外文獻進行系統(tǒng)分析，從中選擇本研究需要的理論依據(jù)，借鑒國內(nèi)外學(xué)者對科學(xué)推理能力的研究成果，并對與科學(xué)推理相關(guān)的內(nèi)容進行歸類與整理，在此基礎(chǔ)上提出培養(yǎng)高中生科學(xué)推理能力的策略。（2）問卷調(diào)查法。利用權(quán)威的“Lawson科學(xué)推理能力測試量表”對本校高中三個年級學(xué)生展開問卷調(diào)查，旨在找出學(xué)生在科學(xué)推理方面存在的問題。（3）訪談法。通過面談方式來調(diào)查教師對科學(xué)推理能力的了解情況和重視程度，找出教師在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力時存在的困難。（4）行動研究法。通過計劃、實施、觀察、反思，不斷探索、改進和解決教育實際問題，使理論與實踐有機結(jié)合起來，提高行動研究質(zhì)量。（5）課堂觀察法。憑借相關(guān)輔助工具，從課堂情境中收集資料，對學(xué)生科學(xué)推理能力的培養(yǎng)實施和評價作定性和定量的分析，達成具體的教學(xué)策略。（6）案例分析法。選取教材上或教學(xué)中的具體案例，通過對案例的剖析，為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力提供一定的實例參考。（五）主要觀點與可能的創(chuàng)新之處1.主要觀點（1）科學(xué)推理是科學(xué)思維的核心，推理能力水平是衡量學(xué)生思維能力高低的重要指標(biāo)，其發(fā)展?fàn)顩r很大程度上制約著科學(xué)思維的發(fā)展。探究科學(xué)推理能力培養(yǎng)的路徑，有利于推動學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，促進物理核心素養(yǎng)的提升。（2）學(xué)生的學(xué)法和教師的教法都會對學(xué)生科學(xué)推理能力的發(fā)展產(chǎn)生影響，課題研究初期的相關(guān)調(diào)查與分析，有利于提高科學(xué)推理能力培養(yǎng)原則和策略的針對性和可行性。（3）通過在不同課型中對教學(xué)策略的效度和可操作性兩個方面作出積極探索，有助于打造出多類型的培養(yǎng)學(xué)生物理推理能力的教學(xué)范式。2.可能的創(chuàng)新之處（1）研究對象涉及高中三個年級學(xué)生，能夠?qū)W(xué)生不同階段學(xué)生的推理能力的發(fā)展進行分析對比，及時調(diào)整實施方案，確保實踐研究的有效性。（2）依據(jù)學(xué)生調(diào)查研究和教師的訪談研究的結(jié)果，得出本校學(xué)生的推理能力層次結(jié)構(gòu)，使得培養(yǎng)原則和策略更加適合本校學(xué)生實際。（3）采用不同的教學(xué)模式進行課例研究，尋求有利于發(fā)揮學(xué)生主體地位，增強學(xué)生自主性，充分發(fā)揮學(xué)生創(chuàng)造性的有效路徑，提升學(xué)生的科學(xué)探究能力。（六）預(yù)期研究成果成果名稱成果形式完成時間階段成果（限5項）農(nóng)村中學(xué)學(xué)生科學(xué)推理能力的現(xiàn)狀調(diào)查分析調(diào)查報告2023年11月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實踐研究實施方案實施方案2024年12月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的策略研究的教學(xué)案例集教學(xué)案例2024年12月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實踐研究中期研究報告中期研究報告2024年12月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的學(xué)科論文集論文集2024年12月最終成果（限3項）農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實踐研究的結(jié)題報告結(jié)題報告2026年12月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的教學(xué)原則、教學(xué)策略及評價機制成果匯編2026年12月農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的教學(xué)研究案例集、論文集案例集、論文集2026年12月（七）完成研究任務(wù)的可行性分析（包括：①包括課題主持人在內(nèi)的課題組核心成員的學(xué)術(shù)或?qū)W科背景、研究經(jīng)歷、研究能力、研究成果；②研究基礎(chǔ)，包括圍繞本課題所開展的文獻搜集、調(diào)研和相關(guān)論文等；③完成研究任務(wù)的保障條件，包括研究資料的獲得、研究經(jīng)費的籌措、研究時間的保障等。）1.研究力量本課題組成員中，由長期進行教學(xué)研究的特級教師、特級教師后備人才和充滿激情的青年骨干教師組成。其中，有正高級教師1人，高級教師7人，4位教師主持過省級規(guī)劃課題，8位教師參加省、市、區(qū)級課題的研究工作，課題組全體成員在過去的課題研究實踐中掌握了課題研究的基本方法。近五年，共有6篇論文在中文核心期刊發(fā)表，在省級各類期刊發(fā)表論文60余篇，開設(shè)省、市、區(qū)級公開課29節(jié)，有1位教師獲得大市評優(yōu)課一等獎，4位教師在區(qū)基本功、評優(yōu)課等比賽中獲得一、二等獎，課題組成員是一支具有較強研究能力的教學(xué)