科学推理能力和物理问题解决能力的对比分析

摘要：教育兴则国兴，教育强则国强。近年来，围绕立德树人根本教育任务，我国教育教学深度逐步增加，本文主要介绍科学推理能力和物理问题探究能力培养意义，根据高职学生科学推理能力和物理问题解决能力测试结果，总结高职学生科学推理能力和物理问题解决能力的发展现状，并提出转变教育观念和更新教育模式等措施，以提高高职院校在学生科学推理能力和物理问题解决能力培养上的有效性。

关键词：科学推理能力;物理问题解决能力;教育观念;教育模式

引言：高职院校是我国重要的人才培养基地，长期以来，为各行各业提供了源源不断的优秀人才，在现有经济水平和社会发展水平下，我国对具备优良科学推理能力和物理问题解决能力的优秀人才的需求比以往任何时候都更为迫切，探究高职院校学生科学推理能力和物理能力解决能力的培养现状，明确能力培养意义采取有力对策，可进一步提高高职院校教育教学水平，促进高职院校形成办学特色。

一、科学推理能力和物理问题探究能力培养意义

总书记在全国教育大会上提出的“立德树人”根本教育任务，将素质教育放在了教育事业发展的首要位置上，在高职物理学科教学过程中，教师应以“立德树人”根本教育任务为基础，着力培养学生的物理学科核心素养和物理学科关键能力。其中，物理学科关键能力就包括科学推理能力和物理问题解决能力，这两种能力是学生在物理学术领域中长期发展的基础，在具备科学推理能力和物理问题探究能力的前提下，学生能够基于科学事实充分发散个人的逻辑思维，对物理问题、物理现象进行解释，进而得出合理的结论，有助于充分深化教育目的。另外，在高职院校中培养学生的科学推理能力和物理问题探究能力意味着教师需要打破传统教学框架的限制，利用有效教学对策和新型教学模式审视原有物理教学体系中存在的相关问题，将学生放在教育的主体位置，分析学生的学习需求和学习期望，落实“生本”教育理念，是教师提高个人教学反思能力的优良平台。科学推理能力和物理问题探究能力的培养有助于提高我国物理教学水平和学生的物理学科专业水平，使学生逐渐成长为社会主义事业的建设者和接班人。

二、高职学生科学推理能力测试与分析

科学推理能力的概念来自于皮亚杰的认知发展理论，包括學生在探究学习、数据评估、逻辑分析、实验设计等活动中需要具备的推理能力和思维技能，科学推理能力是学生健全认知体系，在科学领域中长期发展的重要依托。为明确高职学生科学推理能力发展现状，笔者开展了高职学生科学推理能力测试，以下对测试过程和结果进行介绍：

测试对象为某高职院校270名物理专业学生，主要以试卷测试的方式对其科学推理能力进行评估，测试试卷中包括24道选择题，题目难度指数分布在0.35～0.65之间，具有较高的公平性评估基础。科学推理能力测试内容包括学生的守恒推理能力、比例推理能力、控制变量推理能力、概率推理能力，相关推理能力和假设演绎推理能力。测试结果显示，该高职院校物理专业学生的守恒推理能力发展水平较高，在科学推理总得分中守恒推理得分为24分，控制变量推理能力发展水平较低，在科学推理总得分中控制变量推理得分仅为3分.在科学推理能力测试中，除守恒推理能力和控制变量推理能力以外的推理能力得分由低到高分别为比例推理能力、概率推理能力、假设演绎推理能力和相关推理能力。另外，为进一步明确高职院校物理专业学生科学推理能力的发展现状，还对学生的概念理解能力、观察分析能力、思维转变能力、知识迁移应用能力和数学推理运算能力进行了评估，评估结果显示，大部分学生的概念理解能力和观察分析能力较强，但在思维转变能力、知识迁移应用能力和数学推理运用能力上大多处于中等或中等以下水平。

三、高职学生物理问题解决能力测试与分析

随着深化教育体制改革工作的全面推进，我国高职院校教育教学环境发生了翻天覆地的变化，高职学生物理学科核心素养培养以成高职教师的主要教育任务。高职学生物理问题解决能力测试结果可用于评估高职学生物理学科核心素养培养水平，在测试中主要应用原始物理测量工具明确大学生物理问题解决能力的发展现状，测试对象为高职院校物理专业72名学生，测试试卷主要包括五道主观问答题，对学生的表征能力进行具体感知。按照5分一个成绩阶梯的成绩划分方式，0`100分钟19个成绩阶梯中分布的学生人数分别为0人、2人、18人、14人、16人、6人、6人、3人、2人、0人、0人、1人、0人、0人、0人、0人、0人、0人、0人，可知，在原始物理问题测试中，5～10分、15～20分和10～15分成绩阶梯中学生的分布较多，学生在解答物理问题时所体现出来的抽象分析能力、图像理解能力、数学思想迁移能力均体现出较大差异性，另外，根据学生在0～100分钟19个成绩阶梯中的人数分布：40～55分成绩阶梯中的人数仅为1人，而55～90成绩阶梯中的人数分布为0人，由此可知，高职学生物理问题解决能力发展存在明显不足。

四、高职学生科学推理能力与物理问题解决能力发展现状

上文简要概述了高职学生科学推理能力与物理问题解决能力的测试过程及结果，以此为基础，下文将重点归纳和总结当前高职学生科学推理能力与物理问题解决能力发展现状：

第一，学生科学推理能力在各维度上的发展具有不均衡现状，具体表现为学生守恒推理能力发展水平最高，这一现象来源于学生对质量、体积守恒理论的接触时间较长，认知水平较高，而学生在测试中所体现出的在比例推理、概率推理和控制变量推理能力上的缺失来源于教师教育模式的限制：传统的“填鸭式”教学模式和讲授式教学体系导致学生缺失实践操作和自主分析空间，不利于学生持续健康发展。

第二，根据物理问题解决能力测试结果可知，学生在图像理解能力、抽象分析能力、数学思想迁移能力上具有较大的差异性，这种差异性来源于学生教育经历、学习经历的不同，同时也与高职院校现有教育环境和教育深度具有密不可分的关系，教师在课堂教育中设置的实践操作模块和自主分析模块仅占课程教学时长的10%～20%，不利于学生自主学习能力的发展和主体地位的提高。基于高职学生科学推理能力、物理问题解决能力的发展现状可知，学校应深入围绕“立德树人”根本教育任务和生本教育思想，推动教学改革。

五、高职学生科学推理能力与物理问题解决能力培养对策

（一）转变教育观念

基于“立德树人”根本教育任务对高职院校教育教学工作提出的全新要求以及我国经济建设和社会发展对具备优秀科学推理能力和物理问题解决能力的人才的迫切需求，教师应在高职院校教育教学工作中严格审视现有教学环境和教育基础，切实转变教育观念，打破传统物理教学中的“填鸭式”、“讲授式”教学框架，积极掌握学生的学习需求和学习期望，成为学生学习和成长过程中的指导者和引路人[1]。另外，高职院校应充分认识到学生核心素质培养和物理学科关键能力培养的重要性，通过外部干预引导教师探索新型教育路径，制定激励机制，鼓励教师重视学生科学推理能力与物理问题解决能力的发展。为使学生具备优良的科学推理能力和物理问题解决能力，教师在实际教学过程中应充分落实“生本”教育思想，将学生放在教育的主体地位上，引导学生发挥学习的主观能动性，调动学生学习积极性，提高学生的学习能力、分析能力，使学生在学习物理知识、解决物理问题的过程中具有完善的思维体系和认知体系[2]。

（二）更新教育模式

教育体制改革工作在我国教育事业的发展中起到了重要作用，对于创新教学环境和教育机制具有积极意义和影响，基于我国对具备科学推理能力和物理问题解决能力的人才的迫切需求，高职院校应正确认知教育工作中的历史使命，形成全新的教育模式，提高教育有效性。例如，情境教育模式、问题驱动教育模式、实践模拟教育模式、小组合作教育模式已在我国各个教育阶段、教育領域中得以广泛应用，并已取得实质性应用效果，在高职院校物理专业教育教学工作中，教师可结合教育内容和教育目标合理设置教育规划，在前期引导性教学中利用情景教学模式打开教学空间，导入教学内容：在前期教学准备阶段中借助互联网平台，广泛搜集与教学内容相关的教育资源，形成教学课件，并在教室中的多媒体教学设备上进行生动展示，提高学生的学习积极性，将学生快速带入到学习状态中来。而在中期教学过程中，教师可根据学生的学习能力、学习目标应用任务驱动教学模式，通过合理布置学习任务，使学生能够积极发挥个人的逻辑分析能力对物理问题进行深入探究，以实现科学推理能力和物理问题解决能力的发展[3]。另外，教师根据“组内异质、组间同质”分组原则对班级内学生进行合理分组后应用的小组合作教学模式，还能够培养学生的协同合作能力，使学生在合作探究的环境中实现科学推理能力和物理问题解决能力的深化发展，帮助学生夯实物理学科学习基础，实现深度学习。值得一提的是，为提高教师对学生科学推理能力和物理问题解决能力培养的重视程度，高职院校应制定教育评估机制，对教师在教学过程中应用的教学模式、教学理念进行评估，使学生参与到评估过程中来，以支持教师不断更新教育机制，调整教学规划，满足高职院校教育教学要求。

六、结论：

总而言之，教育是国家发展的重要基石，我国正处于教育事业发展的关键时期，基于国家发展对具备优良科学推理能力和物理问题解决能力的人才的迫切需求，高职院校在教育教学工作中应充分明确科学推理能力和物理问题解决能力的培养意义，根据高职学生科学推理能力与物理问题解决能力发展现状，切实转变教育观念，更新教育模式，将学生培养为德智体美劳综合发展的全面型人才。

参考文献：

[1]武长青.基于质疑创新的五个水平谈科学思维的培养策略[J].物理教学，2020，42（04）：7-11.

[2]邹巧娇，桂维玲.职前物理教师的认知风格对科学推理能力的影响研究[J].教育教学论坛，2020（07）：18-19.

[3]杨婷婷，吴耀辉.培养推理能力  发展科学素养——“简单的推理”教学实录与评析[J].小学数学教育，2019（23）：37-39+52.

作者简介：

浦立孟（1983.07-），男，汉，籍贯：江苏盐城，工作单位：盐城幼儿师范高等专科学校毕业院校：徐州师范大学物理系2002级本科，青海师范大学物理与电子信息工程学院2014级硕士研究生，职称：讲师，主要研究方向为物理教育、科学教育。

项目来源：江苏高校哲学社会科学研究项目，项目名称：基于原始物理问题提高幼师生科学探究能力研究编号：2018SJA2037