初中學生物理歸納推理能力現狀與分析歸納推理是科學推理的主要形式貝語網校，從物理問題形成猜想和假設，從實驗數據得出結論和作出解釋初中物理歸納式探究，是科學探究的關鍵要素，也是建立物理概念和規律的過程，是發展物理概念的基礎。因此，歸納推理在學生物理學習中起著重要作用。[1]歸納推理能力是科學推理能力的重要組成部分，是學生科學思維能力的重要指標。培養學生物理歸納推理能力是學生提高物理學科能力、培養核心物理素養的有效途徑。在教材編寫中，《義務教育物理課程標準(2011年版)》要求創造性地設計“科學歸納”；在課程目標方面，它要求學生具有分析能力和概括能力，能對信息進行分析、比較和分類，從物理現象和實驗中總結出科學規律。[2]因此，測試初中學生物理歸納推理能力的現狀，幫助教師了解和掌握學生物理歸納推理能力的發展階段，根據學生的認知水平提出有針對性的訓練策略，對提高物理教育質量都具有重要意義。1、初中學生物理歸納推理能力的結構模型初中學生物理歸納推理能力主要分為信息提取、歸納辨別與加工、假設生成和調整與修正四個認知階段，每個階段都包含一些具體的認知活動。與歸納推理的認知過程相對應，初中學生物理歸納推理能力可以更具體地分解為信息聯想能力、相似性提取能力、模式識別能力、一般提升能力和假設修正能力，如圖1所示。
（一）信息聯想能力 信息聯想能力貫穿于歸納推理的整個過程，是影響歸納推理深度和有序性的重要能力。在歸納推理過程中，信息聯想能力主要體現在兩個方面：一是對從上下文中提取的物理信息進行初步的聯想和整合，將雜亂無章的信息組織起來，將個別、零散的信息系統化；二是將從上下文中提取的關于物理對象及其特征的信息與認知結構中關于物理對象的本質和屬性的信息進行匹配，明確物理對象的特征、本質屬性和內在聯系。利用信息聯想能力可以逐步凸顯物理對象所蘊含的內在因果關系、邏輯關系等規律，在看似不同的物理對象之間建立聯系。 （二）相似性提取能力 相似性提取能力是歸納推理過程中最基本的能力，是信息提取階段所需的關鍵能力，是進行歸納推理的前提條件。相似性提取主要體現在以下三個方面：第一，通過比較物理對象的特征和屬性的異同，提取物理屬性的相似性；第二，通過比較物理對象的變化過程的異同，提取物理過程的相似性；第三，通過比較物理對象內部關系的異同，提取因果關系、范疇關系等的相似性。相似性提取能力低的學生傾向于根據物理對象的表面特征來提取相似性，而相似性提取能力高的學生傾向于根據事物的本質屬性和內部關系來提取相似性。他們既能從表面上差異很大的物理對象中挖掘出隱藏的共同點，也能從表面上非常相似的物理對象中探究出本質的區別。
3.模式識別能力 模式識別能力是衡量歸納推理能力高低的關鍵指標，是歸納加工識別階段的核心能力。模式識別能力是指學生根據物理對象的屬性、關系等相似信息，構建物理對象的關系層次，并通過對關系結構的比較和評價，進一步描述和解釋物理對象及其內部聯系，從而找出物理對象之間的規律性的能力。模式識別能力決定了歸納推理的效率。 4.一般概括能力 一般概括能力是影響歸納推理廣度的重要能力，是推理的核心，主要作用于假設生成階段。概括是將結論由具體推廣到一般的過程，聯想是推理的核心。一般概括能力是指學生通過聯想和想象，與相關事物建立聯系，把前一階段辨識出的規律轉移到符合這種共性的一類物理對象上的能力。這種共同的“類”可以從以下幾個方面獲??得：一是按照規則的相互聯系或形式相似，聯想到相似的經驗，從而進行簡單的遷移和概括；二是按照物理事物之間的范疇關系進行聯想，概括到更高的“類”；三是結合學生的認知結構，找出物理對象之間的必然聯系，如因果關系，并按照規則加以概括，達到對概括對象的解釋性理解的水平。 （五）假設修正能力 假設修正能力是制約歸納推理結論合理性和適用性的關鍵能力。歸納推理的目的是得出合理的猜想，而合理的猜想必須以觀察到的物理例子為依據，但得出猜想的過程涉及一系列不完備的、嘗試性的假設。假設修正能力是指學生根據提出的假設對新的物理對象做出預測，并通過觀察結果的反饋不斷調整、修正假設并通過溝通差異的能力。
利用假設修正能力不斷調整和修正假設，并隨著“預測—修正”的逐步深入，增強假設的適用性是歸納推理的內在需要，也體現了歸納推理結論的可修正性。初中生物理歸納推理能力各子能力與初中生物理歸納推理的認知過程密切相關，各子能力環環相扣，前一能力的結果是后一能力應用的基礎，它們相互作用，共同構成了初中生物理歸納推理能力。2、初中生物理歸納推理能力現狀調查。基于初中生物理歸納推理能力結構模型，將歸納推理能力各子能力分為3個等級，分別對應1、2、3分。編制了初中生物理歸納推理能力試卷，共4道大題和15道半開放題，分別測量物理歸納推理能力的5個子能力。歸納推理能力發展的關鍵期在初二，因此本研究選取無錫市某中學兩個平行班的88名初二學生作為研究對象，要求學生在45分鐘內獨立完成測試。對初中生歸納推理能力得分的總體情況進行分析，如表1、圖2、圖3（見下頁）。從數據中可以看出，除了相似性提取能力剛好達到60分以上外，其他子能力的水平都沒有達到及格水平，其中模式識別能力、一般提升能力、假設修正能力尤其低下。下面以三道測試題為例，分析學生的物理歸納推理過程。問題1小明用不同顏色的光照射一片透明的薄膜，發現薄膜的顏色在不斷地變化。
他想知道：透明薄膜在光照下顏色變化的規律是什么？于是他進行了實驗研究，得到幾組現象，見表2和表3。（1）請對表2所示的8個實驗現象進行比較分析，并根據它們的相似之處找出規律。（注：你可以根據多組實驗找出規律，找到多少就寫多少）（2）當照射的光為白光時，透明薄膜在光照下的顏色不為白色，你在第1題中找出的規律可靠嗎？請根據以上10個現象，總結出透明薄膜在光照下顏色變化的規律。（3）假如已知太陽光是由七種顏色混合而成，當光照射到薄膜上時，一部分光會被薄膜吸收，一部分光會穿過薄膜進入人的眼睛。結合這些知識，你最終總結出透明薄膜在光照下顏色變化的規律。（4）你還能想到什么物體和透明薄膜有類似的規律？透明薄膜在光照下變色的規律能推廣到一切透明物體嗎？（選√）原因是什么？你認為可以推廣到什么范圍？ 這道測試題考查的是透明物體的顏色。測試題的語境是生活中常見的現象，學生已經知道“不透明物體的顏色由它反射的光的顏色決定”、“白光是各種顏色光的混合”，但還沒有學過“什么決定了透明物體的顏色”。本題四個問題層層遞進，激發學生的物理歸納推理思維。在分析對比以上實驗現象的相似之處時，74.39%的學生通過①③⑦能夠發現初中物理歸納式探究，當光的顏色與薄膜的顏色相同時，光照下薄膜的顏色就是薄膜本身的顏色；通過⑨⑩發現，當照射光為白光時，光照下薄膜的顏色也是薄膜本身的顏色；通過②④發現，當透明薄膜為無色時，光照下薄膜的顏色與光的顏色相同；通過⑤⑥⑧發現，當照射光的顏色與薄膜顏色不同時，光照下薄膜的顏色為黑色。
以上只是幾組現象表面特征的相似性，只有9.76%的學生能夠分析出10個現象之間的關聯性，找到共同點，從而找出光照下透明薄膜顏色變化的規律。這反映出學生雖然有一定的相似性提取能力，但深度不夠。在該題第(2)題中，41.46%的學生意識到原有規律需要調整修正，但37.80%的學生只把白光照射的情況當作特例，簡單地把規律表述為：“當光的顏色與薄膜顏色相同或照射光為白光時，薄膜在光照下的顏色就是薄膜本身的顏色。”僅有3.66%的學生能分析出①③⑦中“與透明薄膜顏色相同的光”與⑨⑩中“陽光”——陽光中含有與透明薄膜相同顏色的光之間的聯系，并將規律修正為：只要照射的光線中含有與薄膜相同顏色的光，則照射下的薄膜顏色即為薄膜本身的顏色。這反映出學生的假設修正能力較低。在該題第(3)題中，僅有12.20%的學生能將“光照射到透明物質上時，一部分光會被吸收，一部分光可以穿過透明物質進入人眼”這一知識聯系起來，并將這10個現象的共性認定為“透明薄膜的顏色由它能穿過的光的顏色決定，無色透明物質能穿過所有顏色的光，有色透明物質只能穿過本色光而吸收其他顏色的光”。這反映出學生的信息聯想能力和模式識別能力較低，在本題第(4)題中，70.73%的學生缺乏證據意識，直接把規律推廣到一切透明物體上。
僅有19.51%的學生指出題目只給出了透明薄膜作為透明物體，可能會有反例，需要通過實驗進一步驗證，這體現出學生的一般概括能力較低。 問題2 請觀察圖4、圖5中的實驗現象，思考并總結光的折射定律。 （1）請對圖4所示的四種實驗現象進行比較分析，并試著根據它們的相似之處找出規律。（注：你可以根據多組實驗找出規律，找到多少組就寫多少組） （2）請對圖5所示的四種實驗現象進行比較分析，并試著根據它們的相似之處找出規律。（注：你可以根據多組實驗找出規律，找到多少組就寫多少組） （3）請根據這些實驗現象結合所學知識，總結光的折射定律。 （4）通過查閱資料，我們得到圖4、圖5中的介質密度如表4所示。另外，我們在實驗中還發現這樣的現象：光從空氣入射到糖水中時，折射角小于入射角，而且糖水濃度越高，折射角越小。結合這些材料，你終于總結出了光的折射規律。本題考察光的折射規律。學生已經了解了光從空氣進入水或玻璃等光的折射現象，對光的折射有了一定的直觀認識。但學生還沒有學習“光在不同介質中傳播時，入射角與折射角的關系”，因此本題通過4個小問題引導學生一步步觀察現象，總結出光的折射規律。 35.37%的學生只能發現①—④的共同點是入射角大于折射角，⑤—⑧的共同點是入射角小于折射角，但沒有發現光折射現象中介質間的規律。
47.56%的學生分析出當光按“空氣→酒精→水→玻璃”的順序傳播時，折射角小于入射角；當光按“玻璃→酒精→水→空氣”的順序傳播時，折射角大于入射角，或直接指出介質對光的折射能力滿足：玻璃>水>酒精>空氣。只有15.85%的學生能進一步分析上述介質之間的關系，并指出：當光按“氣體→液體→固體”的順序傳播時，折射角小于入射角；當光按“固體→液體→氣體”的順序傳播時，折射角大于入射角。在問題(4)中，在給出上述介質的密度后，41.46%的學生仍然無法聯系介質的密度來修正定律。 50.00%的學生能結合介質密度表，找出介質之間的關系，并將規律修改為：當光從密度低的介質入射到密度高的介質時，折射角小于入射角；當光從密度高的介質入射到密度低的介質時，折射角大于入射角。但他們在得出規律之后，都忽略了光在糖水中的折射。只有8.54%的學生通過分析光在糖水中折射與上述實驗現象的共性，進一步總結出規律，得出介質密度越大，介質對光的折射越大。 3 觀察下頁表5所示的內容，思考聲音傳播速度的規律。 (1)表中的介質可如何分類？ (2)根據上表，請總結聲音傳播速度的規律。 （3）在軟木中，聲音的傳播速度是500m/s。你剛才總結的結論靠譜嗎？如何修正你的結論。
（4）實驗中，我們得到了表6中的數據，此外，我們還發現聲音在冰中的傳播速度大于在水中的傳播速度。結合這些數據，你最終得出結論，聲音的傳播速度是有規律的。這道題涉及“聲音在不同介質中的傳播速度”。學生在課本的“小信息”部分已經了解了聲音在各種介質中傳播的速度，知道“一般來說，聲音在固體中的傳播速度最快”。但學生對這個規律是如何得到的還不是很清楚，也不知道聲音的傳播速度與介質的密度有關。因此，這道題通過4道題將學生的思維過程細化，便于考察學生歸納推理能力的幾個分項能力。本題第(3)題，學生提出“聲音傳播速度滿足”的假設后，給出反例“聲音在軟木中傳播的速度小于聲音在水中傳播的速度”，56.10%
