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

PAGE1-2023年度教科研課題申報(bào)評(píng)審活頁(yè)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(shí)踐研究設(shè)計(jì)與論證報(bào)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(shí)也包括從一般性的事物出發(fā)，經(jīng)過(guò)一定的推理，獲得確定的或某個(gè)定論的過(guò)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(wèn)題條件，利用物理觀念和規(guī)律進(jìn)行一系列推理論證從而獲得結(jié)論并反思結(jié)論的過(guò)程。物理推理的條件是從生活實(shí)踐或?qū)W習(xí)探索問(wèn)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)。科學(xué)推理能力：是指?jìng)€(gè)體能夠?qū)λ说目茖W(xué)觀點(diǎn)在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)價(jià)，能建構(gòu)自己的科學(xué)觀點(diǎn)，并能在實(shí)際情境中解決問(wèn)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(gè)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(gè)教學(xué)過(guò)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(guó)內(nèi)外同一研究領(lǐng)域現(xiàn)狀與研究的價(jià)值1.科學(xué)推理的研究現(xiàn)狀自上世紀(jì)六十年代以來(lái)，科學(xué)推理已成為國(guó)外心理學(xué)研究的一個(gè)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(guó)外，論及“科學(xué)思維”（scientificthinking）和“科學(xué)推理”(scientificreasoning)的文獻(xiàn)中，兩者幾乎是可以替代的。對(duì)科學(xué)推理的研究中，從研究方法來(lái)看，質(zhì)性研究和量化研究并重，一方面是對(duì)科學(xué)推理本身的概念進(jìn)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(duì)科學(xué)推理的操作程式和規(guī)律進(jìn)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(shí)際體現(xiàn)；另一方面是對(duì)科學(xué)推理的水平進(jìn)行量化測(cè)量研究，比如皮亞杰設(shè)計(jì)各種可以測(cè)量學(xué)生科學(xué)推理能力的活動(dòng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而來(lái)解釋思維發(fā)展的歷程和規(guī)律。在眾多的科學(xué)推理測(cè)試工具中，使用最多并且權(quán)威性相對(duì)較高的有LCTSR（TheLawson’sClassroomTestOfScienceReasoning）、ACT（TheAmericanCollegeTesting）、GALT（GroupAssessmentofLogicalThinking）、TOLT（TestofLogicalThinking）等。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)包雷教授在Science發(fā)文LearningandScientificReasoning，文中對(duì)科學(xué)推理的培養(yǎng)渠道和方法進(jìn)行了詳細(xì)論述，研究重點(diǎn)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(jìn)入到實(shí)證研究階段。在國(guó)內(nèi)，對(duì)科學(xué)推理的研究主要集中于對(duì)科學(xué)推理方法的研究、科學(xué)推理能力的測(cè)試、科學(xué)思維的結(jié)構(gòu)等三個(gè)方面。在科學(xué)推理的方法上，比如北師大喬際平先生對(duì)歸納演繹推理進(jìn)行了研究，他將歸納分為四大類：完全歸納、簡(jiǎn)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(jiǎn)單到復(fù)雜把演繹推理分為簡(jiǎn)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(shí)驗(yàn)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(shuō)、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(cè)試方面，一般是利用Lawson科學(xué)推理問(wèn)卷，對(duì)中學(xué)生在科學(xué)推理能力和年齡、性別、學(xué)校類型上進(jìn)行分類描述統(tǒng)計(jì)，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(shuō)的能力，主要是指智力，智力由思維、感知（觀察）、記憶、想象、言語(yǔ)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(guò)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?jī)r(jià)值每年的高等學(xué)校招生考試把對(duì)能力的考核放在首要位置，通過(guò)有關(guān)知識(shí)及其運(yùn)用的考核來(lái)鑒別考生能力的高低。比如近幾年才退出歷史舞臺(tái)的《考試說(shuō)明》中提出對(duì)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(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ?，取而代之的新課標(biāo)和中國(guó)高考評(píng)價(jià)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(shí)驗(yàn)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(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行科學(xué)推理，很少對(duì)科學(xué)推理方法進(jìn)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(shí)際問(wèn)題的時(shí)候，常常遇到困難。推理能力并非與生俱來(lái)，而是需要通過(guò)學(xué)習(xí)積累、探索訓(xùn)練以及經(jīng)驗(yàn)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(jìn)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(guò)提高學(xué)生的科學(xué)推理能力，從而增強(qiáng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)的綜合能力。從個(gè)人層面來(lái)說(shuō)，推理能力是理解概念規(guī)律、解決實(shí)際問(wèn)題的必備條件，也是應(yīng)對(duì)高考中新穎、靈活題型的有力法寶；進(jìn)而上升到國(guó)家的層面，只有每個(gè)公民綜合能力的提高，才能促使國(guó)家整體綜合能力水平的提升，增強(qiáng)國(guó)家的綜合實(shí)力，提高國(guó)家的在國(guó)際中的競(jìng)爭(zhēng)力。（三）研究的目標(biāo)、內(nèi)容（或子課題設(shè)計(jì)）與重點(diǎn)1.研究目標(biāo)（1）通過(guò)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(shí)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(duì)性和可行性。（2）通過(guò)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(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展的有效范式。（3）通過(guò)課題研究，深化教師對(duì)科學(xué)推理教學(xué)的理解，增強(qiáng)教師在日常教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生物理推理能力的意識(shí)，優(yōu)化培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力的教學(xué)改革，進(jìn)而提升學(xué)生的綜合能力，推動(dòng)新課程改革的順利實(shí)施。2.研究?jī)?nèi)容基于以上研究目標(biāo)，針對(duì)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?jī)?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(xiàn)研究通過(guò)理論學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)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(kāi)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(duì)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(kāi)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(guò)程中存在的問(wèn)題，明確課題研究的出發(fā)點(diǎn)。（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(guò)對(duì)學(xué)生的問(wèn)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(shí)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(diǎn)、原則，通過(guò)高中物理概念規(guī)律課、習(xí)題課和實(shí)驗(yàn)課等課型的實(shí)踐，提出培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、探究學(xué)習(xí)、推論思辨、證據(jù)評(píng)估、邏輯論證等活動(dòng)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(píng)價(jià)研究一是通過(guò)“Lawson科學(xué)推理能力測(cè)試量表”對(duì)不同類型的科學(xué)推理能力的水平進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，以及時(shí)調(diào)整研究思路，指導(dǎo)研究的推進(jìn)；二是跟蹤試驗(yàn)班級(jí)物理學(xué)習(xí)成績(jī)、各類競(jìng)賽和活動(dòng)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(duì)學(xué)生科學(xué)推理能力培養(yǎng)的階段性評(píng)價(jià)。同時(shí)，通過(guò)評(píng)價(jià)研究，提出適合本校學(xué)生科學(xué)推理能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系。3.研究重點(diǎn)上述內(nèi)容（3）（4）是課題的研究重點(diǎn)，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(diǎn)，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(guò)程與方法1.研究思路本課題采用理論研究和實(shí)踐研究“兩條腿”走路，一方面在文獻(xiàn)分析的基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)村中學(xué)學(xué)生的學(xué)科能力進(jìn)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(shí)踐中，通過(guò)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(cè)評(píng)量表，對(duì)各類型的推理能力進(jìn)行定量測(cè)量，依托測(cè)量反饋對(duì)高中物理常見(jiàn)的概念教學(xué)、規(guī)律教學(xué)、習(xí)題教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等進(jìn)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(duì)課題研究進(jìn)行總結(jié)和反思，完善與推廣，實(shí)現(xiàn)課題研究的教育價(jià)值。2.研究過(guò)程（1）設(shè)計(jì)論證階段（2023.06-2023.12）：通過(guò)理論學(xué)習(xí)和文獻(xiàn)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(guò)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(guò)程中存在的問(wèn)題，明確課題研究的出發(fā)點(diǎn)。在文獻(xiàn)研究和調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，完善研究方案，改進(jìn)研究方法。（2）實(shí)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(shí)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(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。（3）實(shí)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(shí)踐中檢驗(yàn)、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(xiě)結(jié)題報(bào)告。3.研究方法（1）文獻(xiàn)研究法。對(duì)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)分析，從中選擇本研究需要的理論依據(jù)，借鑒國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)科學(xué)推理能力的研究成果，并對(duì)與科學(xué)推理相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)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(wèn)卷調(diào)查法。利用權(quán)威的“Lawson科學(xué)推理能力測(cè)試量表”對(duì)本校高中三個(gè)年級(jí)學(xué)生展開(kāi)問(wèn)卷調(diào)查，旨在找出學(xué)生在科學(xué)推理方面存在的問(wèn)題。（3）訪談法。通過(guò)面談方式來(lái)調(diào)查教師對(duì)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(shí)存在的困難。（4）行動(dòng)研究法。通過(guò)計(jì)劃、實(shí)施、觀察、反思，不斷探索、改進(jìn)和解決教育實(shí)際問(wèn)題，使理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合起來(lái)，提高行動(dòng)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(duì)學(xué)生科學(xué)推理能力的培養(yǎng)實(shí)施和評(píng)價(jià)作定性和定量的分析，達(dá)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(guò)對(duì)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(shí)例參考。（五）主要觀點(diǎn)與可能的創(chuàng)新之處1.主要觀點(diǎn)（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(dòng)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，促進(jìn)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(huì)對(duì)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(duì)性和可行性。（3）通過(guò)在不同課型中對(duì)教學(xué)策略的效度和可操作性兩個(gè)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(duì)象涉及高中三個(gè)年級(jí)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(jìn)行分析對(duì)比，及時(shí)調(diào)整實(shí)施方案，確保實(shí)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(shí)際。（3）采用不同的教學(xué)模式進(jìn)行課例研究，尋求有利于發(fā)揮學(xué)生主體地位，增強(qiáng)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(shí)間階段成果（限5項(xiàng)）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(bào)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(shí)踐研究實(shí)施方案實(shí)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(shí)踐研究中期研究報(bào)告中期研究報(bào)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(xiàng)）農(nóng)村中學(xué)物理教學(xué)中科學(xué)推理能力培養(yǎng)的實(shí)踐研究的結(jié)題報(bào)告結(jié)題報(bào)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(píng)價(jià)機(jī)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(kāi)展的文獻(xiàn)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(fèi)的籌措、研究時(shí)間的保障等。）1.研究力量本課題組成員中，由長(zhǎng)期進(jìn)行教學(xué)研究的特級(jí)教師、特級(jí)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(jí)教師1人，高級(jí)教師7人，4位教師主持過(guò)省級(jí)規(guī)劃課題，8位教師參加省、市、區(qū)級(jí)課題的研究工作，課題組全體成員在過(guò)去的課題研究實(shí)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(jí)各類期刊發(fā)表論文60余篇，開(kāi)設(shè)省、市、區(qū)級(jí)公開(kāi)課29節(jié)，有1位教師獲得大市評(píng)優(yōu)課一等獎(jiǎng)，4位教師在區(qū)基本功、評(píng)優(yōu)課等比賽中獲得一、二等獎(jiǎng)，課題組成員是一支具有較強(qiáng)研究能力的教學(xué)