基于科学推理的初中物理教学实践策略

宁启仪

［摘 要］初中物理教学要注重引导学生进行演绎推理、归纳推理、类比推理，以实现物理知识的建构，进而有效提升学生的思维质量，优化学生的思维品质，完善学生的思维样态。引导学生在物理学习过程中学会推理，对于学生的物理认知和思维发展具有十分深远的意义和价值。

［关键词］初中物理；科学推理；思维

［中图分类号］    G633.7            ［文献标识码］    A          ［文章编号］    1674-6058（2024）12-0008-03

初中物理是一门兼具演绎性、归纳性、类比性的学科。实施初中物理教学，不仅要引导学生实验，更要引导学生推理。初中物理教师要具备引导学生推理的意识和能力。推理，简单地说就是从已知到未知的一个探究过程。它需要强而有力的证据以及科学严谨的论证。为了了解学生的推理思维，把握学生的推理方向、推理过程，教师有必要将学生的推理思维可视化，以便引导学生进行科学推理。在物理学习中，学生常用的推理有演绎推理、归纳推理、类比推理等。通过引导学生推理，提升学生的思维能力和认知能力，让学生的物理认知和思维从低阶走向高阶、从肤浅走向深刻、从被动走向主动。实践证明，科学推理能完善学生的思维方法和知识体系。

一、引导学生进行演绎推理，提升学生的思维质量

物理学科中有许多概念、公式等。这些概念、公式是从物理现象、规律等抽象而来的，具有极高的抽象性。在引导学生建构物理概念的时候，教师要从学生的已有知识经验出发，激活学生的已有知识，并引导学生利用已有知识、概念进行演绎推理。演绎推理具有一种内在的逻辑性、严密性，有助于学生将物理新概念与原有概念等结合起来，进而建构物理概念和知识体系。引导学生进行演绎推理，能有效发展学生的物理学思维，促进学生的物理学认知，提升学生的物理素养。

比如，教学苏科版教材九年级下册的“电能表与电功”这一部分内容时，笔者引导学生采用控制变量法进行实验：让学生利用电源、开关、灯泡、滑动变阻器、导线等相关的实验材料搭建一个简单的电路。在学生移动滑动变阻器滑片的过程中，让学生观察灯泡的亮度，并引导学生猜想：影响电功大小的因素有哪些？这时学生自然会从电流、电压等相关要素方面来回答。在此基础上，引导学生自主设计串联、并联电路实验，让学生探究电功与电压的关系、电功与电流的关系等。在学生建构出电功的公式[W=UIt]之后，引导学生复习纯电阻电路中的欧姆定律[U=IR]，并通过演绎推理，自主建构出纯电阻电路中用电器做功的另外两个公式。在这个过程中，笔者不仅引导学生自主建构公式，还引导学生思考公式应用的前提、条件，让学生认识到电功公式是一个普遍适用的公式（定义式公式），而引入欧姆定律之后所演绎的电功新公式（导出公式）是一个有条件的公式，即纯电阻电路的电功计算公式。有了这样的一种演绎，学生在学习“电功率”等相关知识时，就能从定义式、推导式等方面进行辨析。在物理教学中，通过引导学生比较、思考，进行演绎推理，能让学生洞察物理学科知识和概念之间的联系、区别，深刻地认识到物理概念、公式应用的精妙、巧妙、奇妙。只有引导学生自主演绎公式的诞生过程，才能让学生对物理概念、公式的理解更加深刻、更加到位。因此，对于初中物理概念、公式等的演绎推理，教师应当尽可能地创设条件、打造平台、提供契机，让学生展开自主推理、自行演绎，进而认识到物理概念、公式等的本质，促进学生对物理概念、公式等的应用。

引导学生进行物理概念、公式的演绎推理时，教师可以将相关的物理概念、公式等的结果隐藏起来，让学生深入思考与探究，体验人类探索物理概念、公式的艰辛历程。其中，教师尤其要引导学生将物理新知与旧知联通起来，让物理新知建构于学生的物理旧知的基础上。只有这样，才能让物理新知有效纳入学生的已有认知体系，与已有知识整合成一个新的知识体系。

二、引导学生进行归纳推理，优化学生的思维品质

在初中物理教学中，教师不仅要引导学生进行演绎推理，还要引导学生进行归纳推理。归纳推理包括完全归纳推理和不完全归纳推理。一般来说，完全归纳推理是以某类中每个对象都具有或不具有某一属性为前提，从而推导出该类中的全部对象具有或不具有该属性为结论的推理形式。它具有严格性、严密性、必然性、结构性、完整性、体系性。而不完全归纳推理是通过某类中的部分对象具有或者不具有某一属性，从而推导出该类的全部对象具有或不具有某一属性的推理形式。显然，不完全归纳推理具有或然性和局限性。在初中物理教学中，教师不仅要引导学生进行完全归纳推理，还要引导学生进行不完全归纳推理。通过引导、点拨学生进行归纳推理，提升学生的推理能力，促进学生验证能力的发展。

如果说演绎推理注重引导学生分析，那么归纳推理则注重引导学生概括、抽象、提炼。在初中物理教学中，教师既可以引导学生对相关联的概念、公式进行抽象、概括、归纳，也可以引导学生从物理实验中进行抽象、概括、归纳。而物理实验是学生进行归纳推理的引子，为学生的归纳推理服务。为此，教师在教学中要精心设计学生的物理实验，让学生从物理实验中能抽象、概括、归纳出相关的概念、规律、公式等。比如，在教学苏科版教材八年级上册的“凸透镜成像的规律”这一部分内容时，笔者引导学生分类进行物理实验：一是将蜡烛（物）移至两倍焦距之外；二是将蜡烛移至两倍焦距处；三是将蜡烛移至一倍焦距到两倍焦距之间；四是将蜡烛移至一倍焦距处；五是将蜡烛移至一倍焦距以内。通过这样几个关键节点的实验，引导学生观察凸透镜成像的规律并思考：是成倒立的像还是正立的像？是放大的像还是缩小的像？是实像还是虚像？在此基础上，引导学生自主概括、归纳凸透镜成像的规律：一倍焦距分虚实；两倍焦距分大小；像的大小像距定；像儿跟着物体跑。这一凸透镜成像规律，就是学生在进行了关于物体在距离凸透镜“一倍焦距以内”“一倍焦距”“一倍焦距到两倍焦距之间”“两倍焦距”“两倍焦距之外”的成像实验基础上概括、归纳的，是学生实践活动智慧的结晶。在引导学生归纳出凸透镜成像的规律之后，教师不妨让学生自己设定物体到凸透镜之间的距离，进行自主性的实验验证，从而让学生认识到，不完全归纳推理需要有效的举例验证。同时，教师也可以引入“高斯成像公式”来引导学生思考。

引导学生进行归纳推理，关键是要培育学生严谨、严密的思维。对于学生来说，归纳推理不仅仅是一种推理形式，更是提升自我逻辑思维的重要载体。在初中物理教学中，教师要鼓励学生大胆地猜想，并引导学生应用相关的素材、资源对猜想进行验证（证实或证伪）。同时，归纳推理也是一种思维方式、认知方式、探究方式。因此，教师必须注重引导学生进行归纳推理，让学生掌握归纳推理的一般形式、程序思路、方法，在物理学习过程中会归纳、善归纳、乐归纳，使其成为学生进行物理思考、认知的一个重要方式，提升学生的归纳推理能力，使学生在物理学习中能有效地应用归纳推理。

三、引导学生进行类比推理，完善学生的思维样态

类比推理是推理的一种重要形式、方式。相比较于演绎推理、归纳推理，类比推理更直观、更形象、更具体。所谓类比推理，是一种“由此及彼”的推理。具体而言，就是根据两个对象在某些方面具有相同、相似的属性，推导出它们在其他属性方面也相通的一个推理过程。类比推理也是一种或然性推理，但它不同于归纳推理，归纳推理是从特殊到一般的推理，而类比推理则是从特殊到特殊的推理。在引导学生进行类比推理的过程中，教师要加强引导学生观察、比较。此外，类比推理可以分为完全类推和不完全类推。

在初中物理教学中，教师要引导学生选择类比推理的视角，如性质关系类比、结构模型类比、概念引入类比、公式理解类比等。例如，在教学苏科版教材九年级上册中的“电压”这一概念时，由于电压是无形的，导致很多学生觉得这一概念比较抽象，在分析电路时经常会出现错误。为了促进学生对“电压”这一抽象概念的理解，笔者在教学中引入了“水压”的概念，引导学生从水压的本质——水位差类比推导出电压的本质——电位差。有了这样的一种类比，学生在分析电路的时候，对于“电压”就会主动借助“水压”概念来理解。如在一个电路中，电流总是从电源的正极流向电源的负极，对此学生就会形象化地联想到：在一个水路中，水总是从上游流向下游，而且水在流动的过程中，总是会“抄近路”，迂回绕过有障碍的地方。由此，学生就自然而然地理解了电路中相关的用电器被短路的问题。又如，在串联电路中，几个用电器的电阻不同，分得的电压就不同，电阻大的电压相应地大，电阻小的电压也相应地小。对于这样的“串联分压”，有的学生会积极主动地类比“水压”，以此获得深刻的理解。通过类比推理，学生能获得对物理知识的深刻性、本质性、关联性的理解。在理解了物理相关知识之后，学生就能有效地应用这些知识解决问题。其实，在物理学科的电路教学中，类比推理的应用十分广泛。如我们可以将水管类比导线，将闸门类比开关，将水轮机类比小灯泡，等等。如此，学生对电流、电压等电学概念就会有更为直观、鲜明、形象、具体的认知。

类比推理在学生的物理学习中扮演着十分重要的角色。它可将抽象的知识形象化，将复杂的问题简单化，将未知的问题已知化，能让看似不相关的知识获得某种沟通、某种契合。通过类比推理，能提升学生的物理分析能力、解决问题能力。作为教师，要充分发挥类比推理的多种育人功能，彰显类比推理的多重育人价值，利用类比推理引导学生发现新知识，建构新概念。在物理学史上，有很多重要的、重大的物理学知识的发现，都是物理学家类比推理的结果。如卢瑟福通过类比原子和太阳系提出了一种原子结构模型，即带正电的原子核相当于太阳，而带负电的电子就相当于绕着太阳转的行星；又如哈勃通过声波和光波之间的类比提出了哈勃定律；等等。因此，在初中物理教学中，教师要善于引导学生进行类比推理，乐于引导学生进行类比推理，让学生在物理学科学习中形成一种自觉的“类比意识”。只有引导学生进行类比推理，才能催生学生的物理发现，引导学生的物理学知识建构，促使学生进行自主性的物理学知识创造。

综上所述，初中物理教学要注重引导学生进行科学推理。学生不仅需要掌握物理学知识，更需要形成物理学思维、物理学想象。借助于演绎推理、归纳推理以及类比推理，能有效地提升学生的思维质量，优化学生的思维品质，完善学生的思维样态。发展学生的推理能力，不仅是物理学科教学的目标与要求，同时也是学生学习物理的重要需求。俗话说：“授人以鱼不如授人以渔。”只有让学生在物理学习中学会推理、掌握方法、形成思维，才能有效助推学生物理学习力不断、持续、和谐地发展。物理学科的学习不仅需要学生的理性思维，同样也需要学生的感性思维、直觉思维、知性思维。引导学生在物理学习过程中学会推理，对于学生物理认知、思维的发展，具有十分深远的意义和价值。

［   参   考   文   献   ］

［1］  郭玉英，张玉峰，姚建欣.物理学科能力及其表现研究［J］.教育学报，2016（4）：57-63.

［2］  李宝银.初中物理核心素养与关键能力的研究：对“实验探究”教学的建议［J］.湖南中学物理，2018（12）：47-49.

（责任编辑    罗    艳）