基于知识迁移理论体系对高中物理教学系统设计_毕业论文.doc

物理电气信息学院 本科生论文毕 业 论文 题 目：基于知识迁移理论系统在高中物理教学设计 摘 要 知识迁移理论是迁移理论的重要组成部分，历来受到心理学家和教育学家的广泛重视，但是将知识迁移理论渗透到高中物理教学设计中进行的不够深入。本文将知识迁移理论渗透到高中物理教学设计中去研究，深入挖掘影响高中物理知识迁移的重要因素和归纳总结知识迁移理论在高中物理教学设计中应用策略并且有针对性的进行教学案例的设计，最后对这些教学案例进行实践。关键字：知识迁移；高中物理教学设计；应用 abstractknowledge transfer is an important part of the learning theory, so the psychologist and the educationist widely takes it seriously ,but the research which penetrates it into senior high school physics teaching design is not deep enough, this article penetrates knowledge migration theory transfer into senior high school physics teaching design. deep mining influence senior high school physics knowledge migration important factors and summarizes knowledge migration theory in the senior high school physics teaching design application strategy and the targeted teaching case design, finally, practicing these lesson planning. this article altogether divides into seven chapters:the seventh chapter summarizes this article and points out the insufficient content in this article, finally, forecasting the research about this topic.key word: transfer knowledge, senior high school physics teaching design, apply 目录第一章 绪论11.1问题的引入11.2问题的研究现状11.3问题研究的意义1第二章 知识迁移理论与教学设计理论概述32.1知识迁移理论32.1.1定义32.1.2知识迁移的分类32.1.3有代表性的三种知识迁移理论42.2高中物理教学设计52.2.1物理教学设计概述52.2.2如何对物理课堂教学进行设计6第三章 影响高中物理学习迁移的因素103.1 物理前概念的影响103.1.1前概念与物理概念103.1.2物理前概念的特征103.1.3物理前概念在物理的迁移113.2数学学习的影响113.2.1数学学习在物理学习中的正迁移113.2.2数学学习在物理学习中的负迁移13第四章 知识迁移理论在高中物理教学设计应用154.1促进物理知识迁移的教学策略154.2减小物理前概念负迁移的策略154.2.1诱导学生通过自主思考暴露错误的前概念154.2.2通过知识的组织来揭露物理前概念的不合理164.2.3组织来引导学生接受新的概念框架164.3 知识迁移理论在高中物理实验教学中应用的策略174.4促进学生物理知识迁移的教学设计184.4.1促进物理前概念正迁移的策略184.4.2减小物理前概念负迁移的策略19第五章 运用学习迁移理论的教学案例225.1物理概念和规律教学225.2物理实验教学设计265.3物理习题教学设计和物理复习教学设计335.4运用知识迁移理论的教学案例的实践39第六章总结与展望406.1总结406.2本文存在的不足406.3展望40参考文献41附录142附录244附录346 物理电气信息学院 本科生论文第一章 绪论1.1问题的引入 物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科，是自然科学的重要组成部分，物理学的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域起着重要的作用。物理学是现代技术的重要基础，对推动社会发展有重要作用。正是因为物理学的重要作用，高中物理教学成了整个高中教学的重要组成部分。然而我们了解到高中老师在教学设计中不能很好地将知识迁移应用。在教学过程中，我发现高中物理教学经验丰富的老师更注重知识迁移。在观摩很多优秀老师的演讲中，我发现高中物理教学出色的教师也很注重培养学生的知识迁移能力。可见，教师的教学设计和学生的学习效果好坏都与知识迁移有密切的关系，知识迁移能力是造成高中物理教学差异的重要原因之一。因此，我认为研究知识迁移在高中物理教学设计中的应用是很有没必要的。1.2问题的研究现状迁移现象早已为人们所熟悉，无论是我国还是国外，无论是早期的学习心理学思想还是目前认知心理学的学习理论，都有关于迁移的论述及应用。在每一种迁移论述中，都包含对教育或教学的启迪。在我国，孔子的“温故而知新”，我们平常所说的“闻一而知十”、“举一反三”、“触类旁道”；在西方，十七世纪英国著名学者培根的名句“读书使人民智，读诗使人聪慧，演算使人精确，哲理使人深刻，伦理学使人有修养，逻辑修辞使人长于思辨”等名句都可以看作迁移。关于迁移的思想可追溯古希腊的柏拉图、亚里士多德时代，柏拉图的学园重视几何的学习并非因为几何学的实用价值，而是因为几何学可以训练学生的思考力，这是形式训练说的邹行。英国学者johnlocke第一次采用“迁移”（transfer）这个概念。他认为要使一个人有良好的推理能力，一定要让他及早习惯于推理方法，籍与训练他的心智。从理论上对迁移进行系统研究，始于18世纪中叶。关于最早的学说是18世纪德国的官能心理学时期的形式训练。国外从19世纪末开始借助实验对迁移问题进行研究，很快引起广泛重视。20世纪50年代以后，随着科学技术的不断发展，迁移的研究范围逐步扩大，对于知识迁移的过程、机制和影响条件等方面的研究，目前的研究已相当的成熟，然而，知识迁移理论的应用实践、在具体教学设计领域内研究、知识迁移理论、知识迁移理论在学科教学等方面相对贫乏。我们认为，知识迁移理论在高中物理教学设计的应用研究还有很大的空间。1.3问题研究的意义知识迁移是解决问题、创新思维以及一些高级心理加工过程、发明和艺术创造等必须的核心能力，是学生完整的学习过程中必不可少的重要组成部分和期望出现的现象。首先，知识迁移是学习者的经验得以概括化、系统化，形成一种稳定、整合的心理结构，从而更好地调解人的行为，并能动地作用于客观世界。其次，知识迁移是向能力转化的关键，能力的形成一方面依赖于知识、技能的掌握，另一方面也依赖于所掌握知识技能的不断概括化、系统。因此，在学校学习背景下，人们普遍认为，无论在老师的教学设计中、课堂教学中都会发生迁移。因此，知识迁移的研究十分重要，历来受到教学的工作者、学者和心理学家们的重视。英国著名学者singley&anderson认为知识迁移的研究对所有综合性认知学习理论的一个严格的检验，他有助于深入揭示知识的本质及规律。是学习理论建立的主要支柱。知识迁移自我意义不仅在于它能给学习者带来事半功倍的学习效率，而且能够充分地发挥教学的有效作用。著名心理学家simons认为同过有目的、有计划、有规范的训练，学生可以学会如何见他们的知识和技能更好地迁移到实际工作中。事实上，古今中外的教育工作者们致力于对知识迁移的研究始终伴有这样的一种信念与追求，他们希望学生们的所有知识能够实现迁移，在一门的学习中，能把一个知识点向另一个知识点迁移；在学校的学习中，则是把一个年级所学的东西向另一个年级迁移，甚至会实现从学校到家庭以及学校到工作场所、到社会生活的迁移。因此，在教学设计研究和教学实践中，“为迁移而教”成为当今的热门话题。研究表明，有很多初中物理学习成绩很优秀的同学上高中以后物理成绩直线下滑，很多同学感觉物理是高中最难学的一门课，很多同学上物理课听的懂但不会解题，很多同学学习了物理知识但是不会解释生活中常见的物理现象等等。为什么会出现这些情况呢？这是因为高中物理相对于初中物理和其他学科来说虽然其他知识点不是十分繁杂，但是其逻辑性、连贯性、抽象性、应用性很强。正是由于这些特点，我觉得研究知识迁移理论体系在高中物理教学设计应用很有意义的，将知识迁移理论体系渗透到高中物理教学设计，并从中找出影响高中物理知识迁移的因素。以使对症下药，有效的提高高中物理教学质量。普通高中物理课程标准明确指出课程目标是，学习者终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势；学习科学探究方法，发展自主学习，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题；发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感；了解科学与技术、经济与社会的互助作用，认识人与自然、社会的关系，有可能持续发展意识和全球观念。由此，笔者认为研究知识迁移理论在高中教学设计的应用来架起知识迁移理论在高中物理教学之间的桥梁即可以加深对知识迁移进一步认识。又可以带动物理学科教育的进一步发展，从而有效的实现新课标下的物理课程总目的。第二章 知识迁移理论与教学设计理论概述2.1知识迁移理论2.1.1定义 james m.sawrey 认为知识迁移是“在一种情景中技能、知识和理解的获得或态度的形式对另一种情景中的技能、知识和理解的态度的影响”。当代学者吉克和何利欧克研究表明，知识迁移的产生依赖于两个情景之间联系的建立。dettemran,d.k和stembegr,r.j说：知识迁移发生的可能性直线取决于两情景之间的相似度。以greeno等为代表，强调知识迁移的情境性，并提出了知识迁移的情境性理论，认为知识迁移问题主要说明在一种情景中学习去参与某种活动将如何影响在其他的不同情景中参与另一种活动。campione等研究者探讨了课堂情景对知识迁移的影响，强调通过交谈、给其他同学解释自己学习的东西在多种情景中，进行联系活动等措施，来加强合作学习，进而促进知识迁移。也有学者认为知识迁移是过去的学习经验对现在学习过程的影响或者现在的学习对学生将来学习的影响；或者认为知识迁移是先前学习的和技能对新知识进而技能学习与获得的影响。我认为知识迁移是指一种学习情境下的学习对另一种学习情境下的学习的影响。知识迁移不仅表现了先前的学习对后来学习的影响，而且变现为后继的学习对先前学习的影响，这种影响可以积极了也可以是消极的。2.1.2知识迁移的分类为了更好地理解和研究知识迁移，有必要对知识迁移从领域、方式、方向、效果等方面进行分类。知识迁移的领域从知识迁移发生的领域分为知识、动作技能、习惯态度等类型。如知识领域的迁移，学习了电场知识，有助于电磁知识的理解；学习了重力势能就容易理解电势能；习惯态度的迁移，对学习物理精益求精的态度可以影响到对其他学科也持此态度。知识迁移的方式从知识迁移发生的方式可以分为特殊迁移和非特殊迁移。特殊迁移是指某种学习的内容只向特定的范围内容发生迁移，如学习的牛顿运动定律只对宏观和低速运动物体迁移；非特殊迁移指某种学习的内容对广泛范围学习的迁移，一般而言，这种迁移多发生在学习态度、技巧、策略和方法等反面，物理学习中的刻苦拼搏精神可以广泛地迁移到所有的学习、工作和生活当中去。知识迁移的方向从知识迁移中先后发生影响的方向，可以分为顺向和逆向迁移。先前学习对以后学习的影响称之为顺向迁移；后学习的内容对以前学习内容的影响称之为逆向迁移。学习迁移的效果从迁移发生的效果可以分为积极的和消极的迁移，或称之为正迁移和负迁移。正迁移既是一种学习对另一种学习的积极影响，负迁移是一种学习对另一种学习的消极影响。2.1.3有代表性的三种知识迁移理论在力图学习探讨知识迁移的本质，学习迁移发生的基础上形成了不同的知识迁移理论。早期学习迁移理论主要有形式训练说、相同要素说、经验樊华说、关系转化说、知识定时说、分析概括说等。受到当时时代背景和研究条件的限制，早期知识迁移观有共同的特征：以动物的知识和人的简单知识解释有意义知识和高级知识，这种迁移存在简单化、机械化和表面化倾向。但是，我们不能否认他们在知识迁移理论的贡献，如：行为主义者依据刺激与反应之间的关系总结出了四条基本迁移规律至今仍具有价值。这是我研究当代比较有代表性的三种知识迁移理论：认知结构的迁移理论、产生式迁移理论和认知策略迁移理论。认知结构的迁移理论认知结构在广义上指学习者头脑的认知结构，即学习者的观念的全部内容和组织，狭义上指学生在某一学科的特殊知识领域内，观念的全部内容及组织。每个人的认知结构各有特点，个人认知结构在内容和组织方面的特征称认知结构变量。认知结构变量在迁移中的作用可以通过“先行组织者”加以实现。“先行组织者”是教育学家苏伯尔于1960年首先提出的一个概念，指在认知结构中已有的，具有普遍意义的背景观念材料。在教学中“先行组织者”可以促使学习者在其已知的材料和需要学习的材料之间架起一道桥梁，从而使学习者更有效地学习。“先行组织者”可以分为两种：“陈述行组织者”是为新的学习提供最适当的类属，他与新的学习是一种上位关系；“比较行组织者”是为了比较新材料和认知结构中相类似的材料，从而增加新旧知识之间的可辨性。研究表明，陈述行组织者能输入一些适当的“组织者”到学习者的认知结构中，使认知结构的可利用性得到加强，从而促进了知识的迁移，对言语分析能力较低的学习者尤其有效。巴恩斯的研究表明，利用“先行组织者”的被试的概念迁移增加百分数，按学习材料的不同达到1650不等，并且“先行组织者”影响主要体现在知识获得及保持阶段。产生式迁移理论加拿大认知心理学家、信息加工心理学家安德森最先提出了产生式迁移理论。产生式迁移理论是针对认知技能的迁移提出的，其基本思想是：前后两项学习任务之间产生迁移的原因是两项任务之间产生式的重叠。重叠越多，迁移量就越大。两项任务之间的迁移，是随其共有的产生式的多少而变化的。该观点认为教材的选择需要考虑循序渐进的原则，先前学习的知识是后继学习的准备，后继学习是先前学习的延伸。教材知识一般分为若干单元，先后两个单元应该有适当的重叠。产生式是条件和行动的规则，学习者工作记忆中的内容构成条件，行动则包括外在的变化和头脑内的心理运算。每一个产生式都包括一个条件表征和一个活动表征，但活动表征必须以条件表征的激活为基础。产生质的形成必须使规则以陈述性知识的形式编入学习者原有的命题知识网络，并经过练习才能转化。安德森等人对迁移进行了大量的研究后认为迁移的产生至少和两种因素有关：一是迁移的数量和性质取决于两种学习之间的相关。技能之间的迁移主要由两种任务的共有成分量决定的，但这种共有成分指的是两种任务的产生式法则。二是知识的组织对产生式的获得与迁移有直接的影响，因为对知识的编辑是将陈述性知识转化为程序性知识的重要的学习阶段，知识的组织使许多小的产生式被一个高级的产生式所替代，相应的学习者可以较好地方法解决问题。认知策略迁移理论认知策略是认知科学的最新概念之一，认知策略可以理解为处理内部世界的能力，包括理解、信息编码、思维等策略。现代认知心理学的一个特点是强调认知策略和元认知在学习和问题解决中的作用，由此认为策略迁移理论越来越受到研究者的重视。该理论起源于贝尔蒙特的研究，它系统分析了涉及多种策略训练和被试的100项有关研究，但没有一项策略训练在迁移上获得成功。研究者指出这100项研究没有一项要求学生对他们所运用的策略成功与否进行反思。1982年贝尔蒙特等又评论了7项策略研究质量，这7项研究都要求被试对策略运用成功与否进行反思，结果六项获得了成功，这一研究引起了很多心理学家展开了类似的研究，研究结果表明，自我评价是策略迁移的一个重要因素。加泰勒等对自我评价对策略迁移的影响的实验研究较有代表性。研究对象为小学生，所教的策略是精加工策略，实验前对被试进行三种不同的自我评价训练，一组策略用途组，受策略有效训练，二组为策略情感组，要求他们评价使用某一策略是否开心，三组为不受任何训练组。研究结果表明，经过策略的有效性自我评价训练的儿童能长期运用训练的策略，并能迁移到类似的情况中，而在其他训练下，策略训练只有短期的效果，评价性的策略教学有助于策略迁移。实践也表明，通过引导学生自我提问、自我评价、自我调节等元认知训练，让我们就会掌握有效的学习方法，并广泛地迁移到不同的学习情境中去。2.2高中物理教学设计中学物理教学设计的目的是通过优化教学过程达到提高教学效率的目的，它将有利于学生物理课程的学习。2.2.1物理教学设计概述中学物理教学设计是人们的设计思想在教学中的运用，也是设计的一种类型。所谓物理教学设计是教师在一定的教学理念指导下，以物理教学理论为基础，运用系统的方法，为达成一定的教学目标，事先对教学活动进行的规划、安排与决策的过程。通常的教学中多指物理课堂教学设计。物理教学设计必须有确定的教学内容和教学目标学习课程标准国家课程标准是教材编写、教学、评估和考试命题的依据，是国家管理和评价课程的基础，应体现国家对不同阶段的学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求，规定各门课程的性质、目标、内容框架，提出教学和评价建议。因而，教学设计的直接依据是课程标准。从教学设计的角度来说，需要注意的是，学习课程标准不能只满足于表面上通读课程标准的字词语句，重要的是着重在领会课程标准提出的课程理念、课程的设计思路、课程标准提出的各项要求的内涵上下功夫。这样才能体会到课程标准对教学的指导作用。分析与钻研教材教材是课程标准的具体体现，是教学内容的具体载体。分析与钻研教材是对每个教师最基本的要求，是教学设计的首要任务，是教师顺利完成教学任务的基本条件。教师钻研教材大致经过通读、精读两步。通读教材是基础。通读的目的是从整体上了解教材的体系与结构。也就是教材章节的安排顺序，各章节重点知识（概念、规律）的选择与阐述方式，以及物理学的方法等。精读是关键。教师在精读教材中应反复推敲、深入考虑以下问题，以便做到透彻理解，融会贯通，灵活运用。教学资源在新课程背景下，教材不再是惟一的教学资源。将教学资源的开发和利用纳入物理教学设计之中，可以为学生生动、活泼、主动地学习提供保证。在物理教学中，教学资源的开发和利用应重视以下几个方面。2.2.2如何对物理课堂教学进行设计教学目标分析教学目标分析，就是教师要对学生通过本节课的教学应达到的行为状态做出具体、明确的说明。教学目标是期望学生在完成学习任务后达到的程度，是预期的教学成果，是组织、设计、实施和评价教学的基本出发点。教学目标可分为长期目标和近期目标。长期目标被称为教育目标，如“培养学生学习科学的热情等等，这些无法在具体教学中一次性实现，而是长期努力的方向。近期目标被称为教学目标，这一目标，主要确定一节课教什么内容，通过哪些活动方式来学习。教学目标尽可能用可观察和可测量的行为变化来作为教学结果的指标，并确定它们之间的层次关系。正如加涅(gagne rm)在教学设计原理一书中所指出的那样，设计者开始任何教学，设计以前必须能回答的问题是“经过教学之后学习者将能做哪些他们以前不会做的事？”或者“教学之后学习者将会有何变化？”根据马杰和加涅的行为目标理论与技术，一般认为，一个完整、具体、明确的教学目标应该包括四个要素，即行为主体、行为活动、行为条件和行为标准。例如，“力的图示”认知教学目标可陈述如下：目标1：能说出力的三个要素。目标2：对提供的实例，能用力的三个要素来分析力的作用效果。目标3：对提供的实例，能用力的图示法做出正确的图示。教学内容分析教学内容是教师完成教学任务、实现教学目标的主要载体。教师对教学内容进行分析，就是要明确教师教什么、学生学什么。对教学内容进行分析主要包括以下几个方面：背景分析。重点分析这部分知识发生、发展的过程，与其他知识之间的联系，以及它在社会生活、生产和科学技术中的应用。功能分析。主要分析这部分内容在整个物理教学中的地位与作用，以及对于培养和提高学生的科学素养所具有的功能和价值。结构分析。主要分析这部分内容知识与技能结构、过程与方法结构和情感态度与价值观结构，以及它们之间的关系和特点。从而确定教学的重点。资源分析。主要对本节课可以利用的教学资源进行分析。如实验条件、课件、习题等进行分析，以确定能否满足当前的教学需要。学习者分析一切教学活动都是为了学生，学生是学习的主体，满足学生的学习要求，从学生的实际出发是教师进行教学设计必须考虑的事情。对学生进行分析，大体包括以下内容：了解学生是否具有学习新内容所必需的知识和技能。把学生的知识、技能可以分为已知的、半知的、未知的。了解学生的生活概念或前科学概念。了解学生对新内容的情感态度。哪些学生能够适应，哪些学生不能适应。了解学生对新内容的自我监控能力。即了解学生在学习过程中“应该做什么”、“能够做什么”和“怎样做”。教学策略设计教学策略设计：这是教学设计的中心环节。此阶段的设计必须建立在教学目标、教学内容、学生分析的基础之上。包括教学的组织形式、教学方法、学法指导、教学媒体设计。教学的组织形式：自主、合作、探究是符合新课程理念和教学目标要求的新的课堂教学组织形式。这种新的课堂教学组织形式不能用以往的集体授课组织形式来替代。所以，从座位的编排到小组成员的组合、从教材的运用到资源的开发过程、从学生的参与方式到教师的引导方式方法等都必须在教学组织设计时加以考虑和整合。教学方法：教无定法，教学有法。面对多种多样的教学方法，哪些是教学设计是优先考虑的教学方法？这些方法应该如何有机的结合在一起？这些都是制定教学策略的基本问题。从教学方法选择的指导思想上，应该建立和形成发挥学生主体性的多样化的学习方式，促进学生主动、富有个性的学习从教学方法选择的原则上，应该根据教学目标、学生实际、教学内容、教师特点、教学资源、教学时间、教学技术条件等诸多因素来选择教学方法。学法指导：在学生的学习方式上，既要重视学生学习兴趣的培养和动机的激发，重视教学过程的情感化，还要考虑学生学习方式的养成，重视学生的学习能力和创造能力的培养。教学媒体设计：教学媒体设计包括怎样选择媒体、如何运用教学媒体以及在什么情况下运用的问题。在选择教学媒体时，首先了解各种教学媒体的特性，然后根据教学内容的特点选择相应的媒体。关于如何运用教学媒体以及在什么情况下运用的问题这是媒体设计的核心内容，设计者一定要明确所选用媒体是什么，要避免滥用媒体的现象出现。教学过程设计设计教学过程是教学设计的重要环节，是教师教学理念和教学思想的具体体现。首先要将教学内容分解成若干个组成部分，并明确各组成部分的意义与作用，然后安排恰当的顺序进行组织。一个完整的教学过程包括导入、新课和结尾三个环节。必须指出的是，教学策略的设计与教学过程的设计往往是同时进行的不可分割的两个环节在教学过程设计中通常包含下表中的内容。教学时间教学环节教学目的内容呈现教师活动学生活动教学媒体使用设计意图教学媒体设计从历史发展的角度，可以将教学媒体分为传统教学媒体和现代教学媒体。传统教学媒体传统教学媒体是指教科书、黑板、粉笔、挂图、标本、模型、实验演示装置等。传统教学媒体不是一成不变的，随着新材料新工艺的不断发展，传统教学媒体也在发生着变化。如教科书内容呈现的方式，链接了许多信息和知识并配以光盘，使之与现代教学媒体靠近或者整合；黑板的磁性化，颜色的人性化（白板、绿板）；无尘粉笔等。现代教学媒体现代教学媒体是随着电子技术和信息技术的发展而发展起来的，所以在我国也称之为电化教育媒体，如幻灯、投影、广播、录音、录像、电影、电视、计算机、电子白板等。我国大众媒体系统特别关注教育教学信息的开发，有较多的教育教学频道，音像市场有许多的教学软件，这给师生提供了选择空间。如果能有意识地利用大众媒体的教育资源，可以弥补学校现代教学媒体的不足。媒体选择流程图在综合考虑影响媒体选择的各种因素基础上，还需要一套具体的方法来选出合适的媒体，这里我们介绍一种流程图的方法。流程图是在计算机算法程序基础上形成的一种媒体选择的方法，这种方法把选择过程分解成一系列有序排列的步骤，每一个步骤就是一个问题，每一个问题都紧跟着前一个问题，如此排列，构成流程图的形式。设计人员通过对一个接一个的问题做出“是”或“否”的回答，被引导到相应的分支上，每一次回答都会排除一部分媒体，最后剩下的一种或一组媒体就被认为是最适合于特定教学情境的媒体。下图是一个教学媒体选择的流程图。 教学媒体选择流程图教学目标、教学事件与教学媒体的适当匹配选择和使用教学媒体的目的，是为了促进学生的学习，实现一定的教学目标。因而在选择媒体时要保证所选的媒体能有效地实施相应的教学事件，而一系列的教学事件又是实现教学目标的前提条件，这样看来，所选的媒体要能有效实现相应的教学事件和教学目标，即要在教学目标、教学事件和教学媒体之间进行适当匹配。否则，不看教学目标、教学事件进行媒体选择和使用，只是“作秀”、“耍花枪”，不是为了促进学生的学习，确立了教学目标之后，经过任务分析的环节，就可导出相应的教学事件。这里我们用具体的例子来说明教学媒体如何与教学目标、教学事件相匹配。教学方案的评价与反思教学方案的形成，不是教学设计的结束。在教学设计的后期和实施后，都要对教学方案反思和评价，以便对设计方案进行修改，以使其不断完善。这一过程是对教师教学认识能力的进一步提高而提出的，能更好地反映教师自我认识教学，反思教学能力和提高教师对教学的评价能力，是教学设计中不可缺少的重要环节。一般而言，教师在对教学方案反思和评价时，可以从以下几个问题入手：你是否考虑过学生通过这一教学过程要获得哪些知识与技能？经历哪些过程和方法？在哪些地方受到情感态度和价值观的教育？你是否考虑过在这些要求中，哪些是教学的重点和关键？你是否考虑通过这一教学过程应按怎样的教学顺序（或线索）进行？你是否考虑过在这一教学过程中应采用哪些教学策略和教学方法？通过这一教学过程，你认为知识与技能、过程和方法情感态度和价值观三维目标哪些已达到，哪些尚未达到？第三章 影响高中物理学习迁移的因素将知识迁移理论渗透到高中物理教学的内容中去，我研究发现物理前概念、数学方法是影响高中物理学习两个重要的因素。3.1 物理前概念的影响 3.1.1前概念与物理概念关于前概念的定义，在教育大字典中指的是:“不同的学者，对前概念的理解有所不同，大体上可以分成广义和狭义两种理解。广义上的理解是指学生在接受正式的教育之前已经自觉形成的认知或理解，即包括正确的、科学的认识也包括不正确的、片面的认识。狭义上指的是学生在接受正式教育之前已经自觉形成的错误的、片面的认识或理解。学生在学习的过程中，对各个学科都有学科前概念，物理学可也是如此。物理前概念是指学生在日常生活中，长期与环境作用，通过主体构建而形成，对物理现象与物理规律的认知。例如，在学习“牛顿第一定律”前，他们认为物体只受力才会有速度，不受力便没有速度。这就是学生对学习牛顿第一定律的前概念。根据认知结构的迁移理论，学习者头脑里的认知结构即“先行组织者”将影响学习者的迁移，因此我认为物理前概念是影响高中物理教学设计迁移的重要因素之一，老师在设计教案时，不得不考虑的基本因素之一，方能在课堂让每一个学生有所收获。3.1.2物理前概念的特征广泛性学生在学习物理之前已有十多年的生活经验，接触了形形色色的物理现象，因而他们头脑中自发而形成的前概念所涉及的范围也是相当广泛地。他们对日常生活有关物理现象的大量问题都有了自己特定的见解，这一理解包罗万象，在力学、热学、热学、电磁学、近代物理学的各个分支中都存在着前概念。自发性学生头脑中的前概念，缘起于他们长期、大量地对日常生活的观察与感知，这些经验在大脑中逐渐深化发展，经过感觉、知觉、表象阶段最终形成概念。学生在其大脑里建构前概念时，完全是自发性的。教师在教学设计时应对其不正确进行纠正。顽固性前概念是学生长期经验的积累结果，在学生头脑中印象深刻，可谓根深蒂固。用传统的教学方法给予更正，这些概念“顽固不化”。一些研究表明，一旦学生对某些物理现象形成了前概念，要想加以转变是相当困难的。隐蔽性学生头脑中的前概念还具有隐蔽性。由于学生大脑中的前概念是潜移默化形成的，因此它以潜在形式存在，平时不易表象出来。然而在物理教学中讲授科学的物理概念时，学生马上就会联想到他们头脑中的前概念，让学生用物理概念解释问题时，前概念就会马上表象出来。层次复杂性 学生在构建对事物意义理解时，总是以自己的知识经验背景为基础，因而不同学生看到事物的不同方面。这主要表现在不同年龄阶段或同年龄阶段不同层次的学生中，对相同的物理问题有不同的前概念。3.1.3物理前概念在物理的迁移负迁移在一些情况下，对物理现象、过程、材料的片面或错误理解而产生的前概念会成为物理学习的障碍，这些错误的前概念如果得不到及时纠正，将影响对物理新知识的同化和顺应。甚至歪曲新知识的意义，是学生形成错误的思维，形成物理学习的障碍，学生会觉得物理难学。老师在教学设计过程中，要尽量的引导学生避免这样的思维。不然对物理教学工作带来不利的影响。这是物理教学设计中必须要注意的。正迁移教学实践中的大量事实说明，前概念对物理教学干扰很大，极大的阻碍了学生对科学概念的建立，严重影响了物理教学质量，然而，事物是一分为二的，前概念的存在，对象个体与物理教学也有一定的积极作用。学生拥有各种形式、各种层次的前概念，他们中的许多知识对事物表面的、分本质的认识，却又与科学相悖之处。但教师不应忘记，学生总是从自己角度，根据自己的经验来观察和理解世界的，他们用的表达方式往往不为物理学家所接受，但这足以帮助他们理解某些特殊现象，并以此知道他们的生活。物理教学设计要利用这些正迁移的影响，使学生建立科学的物理知识体系。在课堂中，老师要把我学生的这些“前概念”引导为正确的知识体系。3.2数学学习的影响数学是研究物质之间的数量和空间位置关系的科学，而物理是研究物质结构和运动基本规律的科学。它们虽是两门不同的学科，但在解决问题的思路和方法，知识获得途径之间，却有异功同曲、相互融合、相互渗透等千丝万缕的联系。数学为物理的研究和发展提供了有力的工具，物理为数学的应用提供了广阔领域，推动了数学的发展和完备。毫无疑问，在高中阶段，数学是和物理联系最紧密、相关性最大的一门学科。根据产生式迁移理论，两种学生之间的相关性直接决定了知识迁移的发生，因此我认为数学学习也是影响高中物理学习迁移能力的重要因素。3.2.1数学学习在物理学习中的正迁移数学推导促进物理规律的建立许多高中物理规律的建立都离不开数学推导，数学推导是高中物理规律建立的重要的途径。下面笔者借助动量定理的教学案例来说明数学推导在物理规律的建立过程中的重要作用。动量定理建立的过程：设一个质量为m的物体，初动量为，在合力f的作用下，经过一段时间t，速度变为，末动量为物体的加速度，由牛顿第二定律f=ma=可得ft=即ft=，等式左边的ft称为冲量，上式表示，物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。这个结论叫做动量。和动量定理类似，动能定理等规律的建立也是借助数学推导得来的，数学推导有效地促进了物理规律的建立。数学图像用来很好的解决物理问题有些物理题目，用常规思维很难解出来，但利用数学图像的方法可以很快、很方便的解决物理问题。以下通过运动学的一个习题加以说明。蚂蚁离开巢沿直线爬行，它的速度与到蚁巢中心的距离成反比，当蚂蚁爬到距巢中心的距离的a点处时，速度是，试问蚂蚁从a点爬到距巢中心的距离=1m的a点处时，速度是，试问从a点爬到距巢中心的距离的b点所需时间为多少？ 解：本题若采用将ab无限分割，每一等分可看作匀速直线运动，然后求知，这办法原则上可行，实际上对高中生来说是很难计算的。题中有一关键条件：蚂蚁运动的速度v与蚂蚁离巢的距离x成反比，做出图像，如图所示，为一条通过原点直线。从图上可以看出梯形abcd的面积，就是蚂蚁从到的时间：这道题目是一个速度不断变化的题目，很多学生认为这是一个很难的题目，但如果巧用数学图像知识来求解，这道题就变的相当简单了。除此之外，数学图像在高中物理中还有很多的应用，如正弦、余弦函数图像在机械振动、机械波、交变电流中的应用等等。因此，数学图像是解决物理问题的非常重要的手段。 几何知识在高中物理中的广泛应用高中物理中研究的物理量很多是矢量，由于矢量的方向性，矢量的运算、几何图形的相关规律等几何知识在高中物理中得到广泛应用。下面这个选择题就说明了这个问题。已知物体受到不在同一个方向上的三个力而处于平衡状态，则这三个力的大小可能是( )、解析：不在同一个方向上的三个力使物体处于平衡状态，我们可知这三个力的合力一定为零，如果以这三个力的大小作为三条线段的长度，那么这三条线段一定能够组成一个三角形。由三角形中任意两边之和大于第三边，且任意两边之差小于第三边可以很快选出答案为bd。用平行四边形定则求合力以及三角形的性质在解决上题过程中起了决定性作用。以此类似，在匀速圆周运动、万有引力定律中要用许多园的性质，三角形相似、三角形全等、基本几何图形性质、立体几何的性质等等再高中物理解题中也有很多的应用。数学解题思想在物理解题过程中的应用数学解题思想在物理解题过程中得到广泛应用。例如：两个力很容易合成，但是三个、四个、五个甚至更多的不在同一方向上的力合成就很麻烦了，这时用数学中的坐标思想就能很快很简单很好地解决这个问题，即用正交分解法求合力。下面是用正交分解法求合力的步骤：第一步，建立x、y坐标系，x、y坐标系的设立，并不一定是水平与竖直方向，根据能使尽可能多的力落在x、y轴上的原则来设定方向。第二步，将不在x、y轴上的各力沿x、y轴方向分解。第三步，用代数加减分别求出x、y轴上的合力。第四步，求的合力即为最终答案。正交分解法的思想在高中物理中具有很广泛的应用，贯穿高中物理的全部，是高中物理教学中的重点中的重点，教学实践表明，数学坐标解题思想在物理解题过程中应用的淋漓尽致。除此之外，95以上的物理题目都要通过数学计算来解决，所以列方程组、求不等式的最大值和最小值、数列的计算等常用的数学计算方法在高中物理解题过程中起着举足轻重的作用。数学中的误差的计算以及误差分析在物理实验教学中也有广泛的应用。3.2.2数学学习在物理学习中的负迁移数学对高中物理的学习的确有很重要的作用，但数学不等于物理，更不能取代物理。如果在物理学习中对数学存在依赖性，把物理知识纯数学化，不认真分析具体的物理过程和解题结果的物理意义将对物理学习产生消极影响。以下几个例题的常见错误解法就是这个原因造成的。设水平向右的方向为正方向，等于5n，等于-5n，则这两个力的大小关系怎样？解：力是矢量，力的大小就是绝对值的大小，所以两个力大小相等。常见错误：因为5-5，所以大于。造成错误的原因就是把物理知识纯数学化了，不知道数学和物理中的正负号在含义上的区别。从上面例子可以看出如果过分依赖数学知识而不注意认真分析物理过程，不考虑最后结果的物理意义将会对高中物理学习带来负迁移。第四章 知识迁移理论在高中物理教学设计应用4.1促进物理知识迁移的教学策略理前概念的正迁移的策略充分挖掘生活中常见的物理素材中学很多物理概念和规律对于初学者来说是相当陌生的，因此学生感觉很难接受。根据认知结构迁移理论，教师应充分挖掘在日常生活中学生熟悉的并且又和相关物理概念和规律紧密联系的知识，把它们搬到课堂上来，通过“陈述组织者”为新的学习提供最适合的类属，从而加强学生的感性认识，充分发挥前概念对物理教学的积极影响，这样可以有效的促进物理概念和规律的教学。例如：在动量教学中，有很多学生根本不知道为什么要引进动量这个物理量。此时，教师可以这样引入动量：（师）同学们，请问在体育场上若以相同的速度飞向你的铅球和篮球，你敢接哪一个？（生）篮球。（师）为什么？（生）篮球的质量小一点。（师）相同质量的两个篮球分别以1m/和10m/s的速度飞向你，你敢接哪一个？（生）1m/s的篮球.（师）为什么？（生）因为速度小一点。（师）可见运动状态与质量和速度都有关系，今天我们引入动量这个物理学很重要物理量来描述物体运动状态（效果）。引导学生留心实际生活中遇到的物理现象高中物理是与实际生活联系非常紧密的一门学科。学生如果能留下日常生活中玉带物理现象的好习惯，根据产生式迁移理论，构建于学习相关的物理前概念可以促进高中物理概念和规律的学习！例如：坐汽车时，如果学生能够思考为什么自己会向前运动，那么他就会很好理解摩擦力不是阻碍运动，而是阻碍物体的相对运动：轮船靠岸时，如果学生能够留心岸边的轮胎的作用，那么他就能很好的理解动量定理。4.2减小物理前概念负迁移的策略4.2.1诱导学生通过自主思考暴露错误的前概念 在物理学习中学生会产生“惯性与速度有关，速度大惯性大，速度为零，没有惯性”，“惯性与动能有关，动能大惯性大”等前概念。为了使学生暴露这些错误的前概念，教师可以采用富有教学艺术的方法。例如，让学生回答地面上的人跳起后落在何处，这是一个常规问题，学生根据自己的生活经验就可以正确回答。但这一问题过程并没有对学生的前概念有多少触动。接下来再让学生回答站在火车车厢末端或轮船末端的人跳起来后落在何处。由于学生没有这方面的生活经验，所以必须用物理概念来进行逻辑思维，进行分析、判断。根据认知策略迁移理论，学生自主的评价有助于迁移，这样学生所用的概念是否正确就会显露出来。根据认知策略迁移理论，笔者认为组织讨论，揭露前概念的不合理性，从而使学生自愿放弃旧的观念也是一种好的教学方法。因为学生如果只听教师讲，学生只是被动地听，缺乏自己对知识结构的建构过程。组织学生间的讨论不仅调动了学生思维的积极性，暴露了班级中其他同学共同形成扩展的“前概念”谱，还能够使不同的前概念之间或前概念与正确概念之间相互“交锋”，使学生真正经历一次巨大的认知“震颤”。4.2.2通过知识的组织来揭露物理前概念的不合理 根据产生式迁移理论，教师可以通过知识的组织来揭露物理前概念的不合理性。例如：针对一些同学“摩擦力的方向总是跟物体运动的方向相反”的错误前概念，教师手握木棒向上作匀速运动，同时引导学生通过受力分析来回答摩擦力的方向。通过受力分析，学生们通过受力分析会发现：如果摩擦力方向竖直向下，而重力的方向也竖直向下，两个竖直向下的力不能使木棒竖直向上作匀速运动，因此摩擦力的方向为竖直向上和物体运动方向相同，而与物体相对运动的方向相反，从而揭露了物理前概念的不合理性。再如：在惯性概念学习时，在开始学习的时候学生易与冲力概念相混淆，认为足球能继续向前运动是因为受到冲力的作用，扔出的手榴弹能继续前进也是因为受到冲力的作用。这时教师可以引导学生对这些物体进行受力分析，学生们通过受力分析会发现：向前运动的足球、手榴弹不受冲力，从而揭露了物理前概念的不合理性。这两个例子都是通过知识的组织来揭露物理前概念的不合理性，迫使学生放弃前概念而建立科学概念。4.2.3组织来引导学生接受新的概念框架 例如“平衡状态”这个概念的建立，在高中物理教学中不是“一蹴而就”的。在开始学习时，学生头脑中的平衡状态是“物体处于静止或匀速直线运动状态”。这是从运动角度(表面)对平衡状态下的定义。在这个时候，学生会产生“只要速度为零，物体就处于平衡状态”，“只要速度大小不变，物体就处于平衡状态”等错误前概念。学生会认为上抛运动最高点的物体处于平衡状态，匀速圆周运动的物体也处于平衡状态等想法。随着学生知识的增加，教师要引导学生逐步从概念的表层深入到概念的本质来理解“平衡状态”是“物体处于静止或匀速直线运动状态”。学过加速度概念后，“平衡状态”应进一步理解为“物体处于加速度为零的状态”，学过牛顿第二定律后，“平衡状态”应理解为“物体处于合外力为零状态根据产生式迁移理论，教师通过知识的组织不仅是对平衡状态概念理解的逐步深入，也是对平衡状态概念理解的不断完善。有了这么一个对“平衡状态”比较完整、深入的理解过程，学生就能清醒地判断匀速圆周运动、上抛运动的最高点、简谐运动的振子在最大位移处是不是处于平衡状态等物理问题了。引导学生接受新的概念框架体现的是教师的主导作用，从上面例子可以看出，学生自己很难建构完整、深刻的概念框架。由于教师已经具有了较为完整的知识结构，对概念的框架与发展有比较全面的了解，所以我认为在整个概念框架建构教学的设计上，教师要起主导作用。而在具体的教学过