初中学生物理归纳推理能力现状与分析归纳推理是科学推理的主要形式贝语网校，从物理问题形成猜想和假设，从实验数据得出结论和作出解释初中物理归纳式探究，是科学探究的关键要素，也是建立物理概念和规律的过程，是发展物理概念的基础。因此，归纳推理在学生物理学习中起着重要作用。[1]归纳推理能力是科学推理能力的重要组成部分，是学生科学思维能力的重要指标。培养学生物理归纳推理能力是学生提高物理学科能力、培养核心物理素养的有效途径。在教材编写中，《义务教育物理课程标准(2011年版)》要求创造性地设计“科学归纳”；在课程目标方面，它要求学生具有分析能力和概括能力，能对信息进行分析、比较和分类，从物理现象和实验中总结出科学规律。[2]因此，测试初中学生物理归纳推理能力的现状，帮助教师了解和掌握学生物理归纳推理能力的发展阶段，根据学生的认知水平提出有针对性的训练策略，对提高物理教育质量都具有重要意义。1、初中学生物理归纳推理能力的结构模型初中学生物理归纳推理能力主要分为信息提取、归纳辨别与加工、假设生成和调整与修正四个认知阶段，每个阶段都包含一些具体的认知活动。与归纳推理的认知过程相对应，初中学生物理归纳推理能力可以更具体地分解为信息联想能力、相似性提取能力、模式识别能力、一般提升能力和假设修正能力，如图1所示。
（一）信息联想能力 信息联想能力贯穿于归纳推理的整个过程，是影响归纳推理深度和有序性的重要能力。在归纳推理过程中，信息联想能力主要体现在两个方面：一是对从上下文中提取的物理信息进行初步的联想和整合，将杂乱无章的信息组织起来，将个别、零散的信息系统化；二是将从上下文中提取的关于物理对象及其特征的信息与认知结构中关于物理对象的本质和属性的信息进行匹配，明确物理对象的特征、本质属性和内在联系。利用信息联想能力可以逐步凸显物理对象所蕴含的内在因果关系、逻辑关系等规律，在看似不同的物理对象之间建立联系。 （二）相似性提取能力 相似性提取能力是归纳推理过程中最基本的能力，是信息提取阶段所需的关键能力，是进行归纳推理的前提条件。相似性提取主要体现在以下三个方面：第一，通过比较物理对象的特征和属性的异同，提取物理属性的相似性；第二，通过比较物理对象的变化过程的异同，提取物理过程的相似性；第三，通过比较物理对象内部关系的异同，提取因果关系、范畴关系等的相似性。相似性提取能力低的学生倾向于根据物理对象的表面特征来提取相似性，而相似性提取能力高的学生倾向于根据事物的本质属性和内部关系来提取相似性。他们既能从表面上差异很大的物理对象中挖掘出隐藏的共同点，也能从表面上非常相似的物理对象中探究出本质的区别。
3.模式识别能力 模式识别能力是衡量归纳推理能力高低的关键指标，是归纳加工识别阶段的核心能力。模式识别能力是指学生根据物理对象的属性、关系等相似信息，构建物理对象的关系层次，并通过对关系结构的比较和评价，进一步描述和解释物理对象及其内部联系，从而找出物理对象之间的规律性的能力。模式识别能力决定了归纳推理的效率。 4.一般概括能力 一般概括能力是影响归纳推理广度的重要能力，是推理的核心，主要作用于假设生成阶段。概括是将结论由具体推广到一般的过程，联想是推理的核心。一般概括能力是指学生通过联想和想象，与相关事物建立联系，把前一阶段辨识出的规律转移到符合这种共性的一类物理对象上的能力。这种共同的“类”可以从以下几个方面获得：一是按照规则的相互联系或形式相似，联想到相似的经验，从而进行简单的迁移和概括；二是按照物理事物之间的范畴关系进行联想，概括到更高的“类”；三是结合学生的认知结构，找出物理对象之间的必然联系，如因果关系，并按照规则加以概括，达到对概括对象的解释性理解的水平。 （五）假设修正能力 假设修正能力是制约归纳推理结论合理性和适用性的关键能力。归纳推理的目的是得出合理的猜想，而合理的猜想必须以观察到的物理例子为依据，但得出猜想的过程涉及一系列不完备的、尝试性的假设。假设修正能力是指学生根据提出的假设对新的物理对象做出预测，并通过观察结果的反馈不断调整、修正假设并通过沟通差异的能力。
利用假设修正能力不断调整和修正假设，并随着“预测—修正”的逐步深入，增强假设的适用性是归纳推理的内在需要，也体现了归纳推理结论的可修正性。初中生物理归纳推理能力各子能力与初中生物理归纳推理的认知过程密切相关，各子能力环环相扣，前一能力的结果是后一能力应用的基础，它们相互作用，共同构成了初中生物理归纳推理能力。2、初中生物理归纳推理能力现状调查。基于初中生物理归纳推理能力结构模型，将归纳推理能力各子能力分为3个等级，分别对应1、2、3分。编制了初中生物理归纳推理能力试卷，共4道大题和15道半开放题，分别测量物理归纳推理能力的5个子能力。归纳推理能力发展的关键期在初二，因此本研究选取无锡市某中学两个平行班的88名初二学生作为研究对象，要求学生在45分钟内独立完成测试。对初中生归纳推理能力得分的总体情况进行分析，如表1、图2、图3（见下页）。从数据中可以看出，除了相似性提取能力刚好达到60分以上外，其他子能力的水平都没有达到及格水平，其中模式识别能力、一般提升能力、假设修正能力尤其低下。下面以三道测试题为例，分析学生的物理归纳推理过程。问题1小明用不同颜色的光照射一片透明的薄膜，发现薄膜的颜色在不断地变化。
他想知道：透明薄膜在光照下颜色变化的规律是什么？于是他进行了实验研究，得到几组现象，见表2和表3。（1）请对表2所示的8个实验现象进行比较分析，并根据它们的相似之处找出规律。（注：你可以根据多组实验找出规律，找到多少就写多少）（2）当照射的光为白光时，透明薄膜在光照下的颜色不为白色，你在第1题中找出的规律可靠吗？请根据以上10个现象，总结出透明薄膜在光照下颜色变化的规律。（3）假如已知太阳光是由七种颜色混合而成，当光照射到薄膜上时，一部分光会被薄膜吸收，一部分光会穿过薄膜进入人的眼睛。结合这些知识，你最终总结出透明薄膜在光照下颜色变化的规律。（4）你还能想到什么物体和透明薄膜有类似的规律？透明薄膜在光照下变色的规律能推广到一切透明物体吗？（选√）原因是什么？你认为可以推广到什么范围？ 这道测试题考查的是透明物体的颜色。测试题的语境是生活中常见的现象，学生已经知道“不透明物体的颜色由它反射的光的颜色决定”、“白光是各种颜色光的混合”，但还没有学过“什么决定了透明物体的颜色”。本题四个问题层层递进，激发学生的物理归纳推理思维。在分析对比以上实验现象的相似之处时，74.39%的学生通过①③⑦能够发现初中物理归纳式探究，当光的颜色与薄膜的颜色相同时，光照下薄膜的颜色就是薄膜本身的颜色；通过⑨⑩发现，当照射光为白光时，光照下薄膜的颜色也是薄膜本身的颜色；通过②④发现，当透明薄膜为无色时，光照下薄膜的颜色与光的颜色相同；通过⑤⑥⑧发现，当照射光的颜色与薄膜颜色不同时，光照下薄膜的颜色为黑色。
以上只是几组现象表面特征的相似性，只有9.76%的学生能够分析出10个现象之间的关联性，找到共同点，从而找出光照下透明薄膜颜色变化的规律。这反映出学生虽然有一定的相似性提取能力，但深度不够。在该题第(2)题中，41.46%的学生意识到原有规律需要调整修正，但37.80%的学生只把白光照射的情况当作特例，简单地把规律表述为：“当光的颜色与薄膜颜色相同或照射光为白光时，薄膜在光照下的颜色就是薄膜本身的颜色。”仅有3.66%的学生能分析出①③⑦中“与透明薄膜颜色相同的光”与⑨⑩中“阳光”——阳光中含有与透明薄膜相同颜色的光之间的联系，并将规律修正为：只要照射的光线中含有与薄膜相同颜色的光，则照射下的薄膜颜色即为薄膜本身的颜色。这反映出学生的假设修正能力较低。在该题第(3)题中，仅有12.20%的学生能将“光照射到透明物质上时，一部分光会被吸收，一部分光可以穿过透明物质进入人眼”这一知识联系起来，并将这10个现象的共性认定为“透明薄膜的颜色由它能穿过的光的颜色决定，无色透明物质能穿过所有颜色的光，有色透明物质只能穿过本色光而吸收其他颜色的光”。这反映出学生的信息联想能力和模式识别能力较低，在本题第(4)题中，70.73%的学生缺乏证据意识，直接把规律推广到一切透明物体上。
仅有19.51%的学生指出题目只给出了透明薄膜作为透明物体，可能会有反例，需要通过实验进一步验证，这体现出学生的一般概括能力较低。 问题2 请观察图4、图5中的实验现象，思考并总结光的折射定律。 （1）请对图4所示的四种实验现象进行比较分析，并试着根据它们的相似之处找出规律。（注：你可以根据多组实验找出规律，找到多少组就写多少组） （2）请对图5所示的四种实验现象进行比较分析，并试着根据它们的相似之处找出规律。（注：你可以根据多组实验找出规律，找到多少组就写多少组） （3）请根据这些实验现象结合所学知识，总结光的折射定律。 （4）通过查阅资料，我们得到图4、图5中的介质密度如表4所示。另外，我们在实验中还发现这样的现象：光从空气入射到糖水中时，折射角小于入射角，而且糖水浓度越高，折射角越小。结合这些材料，你终于总结出了光的折射规律。本题考察光的折射规律。学生已经了解了光从空气进入水或玻璃等光的折射现象，对光的折射有了一定的直观认识。但学生还没有学习“光在不同介质中传播时，入射角与折射角的关系”，因此本题通过4个小问题引导学生一步步观察现象，总结出光的折射规律。 35.37%的学生只能发现①—④的共同点是入射角大于折射角，⑤—⑧的共同点是入射角小于折射角，但没有发现光折射现象中介质间的规律。
47.56%的学生分析出当光按“空气→酒精→水→玻璃”的顺序传播时，折射角小于入射角；当光按“玻璃→酒精→水→空气”的顺序传播时，折射角大于入射角，或直接指出介质对光的折射能力满足：玻璃>水>酒精>空气。只有15.85%的学生能进一步分析上述介质之间的关系，并指出：当光按“气体→液体→固体”的顺序传播时，折射角小于入射角；当光按“固体→液体→气体”的顺序传播时，折射角大于入射角。在问题(4)中，在给出上述介质的密度后，41.46%的学生仍然无法联系介质的密度来修正定律。 50.00%的学生能结合介质密度表，找出介质之间的关系，并将规律修改为：当光从密度低的介质入射到密度高的介质时，折射角小于入射角；当光从密度高的介质入射到密度低的介质时，折射角大于入射角。但他们在得出规律之后，都忽略了光在糖水中的折射。只有8.54%的学生通过分析光在糖水中折射与上述实验现象的共性，进一步总结出规律，得出介质密度越大，介质对光的折射越大。 3 观察下页表5所示的内容，思考声音传播速度的规律。 (1)表中的介质可如何分类？ (2)根据上表，请总结声音传播速度的规律。 （3）在软木中，声音的传播速度是500m/s。你刚才总结的结论靠谱吗？如何修正你的结论。
（4）实验中，我们得到了表6中的数据，此外，我们还发现声音在冰中的传播速度大于在水中的传播速度。结合这些数据，你最终得出结论，声音的传播速度是有规律的。这道题涉及“声音在不同介质中的传播速度”。学生在课本的“小信息”部分已经了解了声音在各种介质中传播的速度，知道“一般来说，声音在固体中的传播速度最快”。但学生对这个规律是如何得到的还不是很清楚，也不知道声音的传播速度与介质的密度有关。因此，这道题通过4道题将学生的思维过程细化，便于考察学生归纳推理能力的几个分项能力。本题第(3)题，学生提出“声音传播速度满足”的假设后，给出反例“声音在软木中传播的速度小于声音在水中传播的速度”，56.10%