促进学生物理迁移能力的教学策略

1、促进学生物理迁移能力的教学策略摘要：迁移是学习的实质，是有效学习的标志。为了促进学生的物理迁移能力，根据影响学习迁移的理论，可采用以下的四条教学策略：揭示相同要素，概括共同原理；夯实源头知识；优化认知结构；提高学生抽象概括能力。关键词：物理教学；迁移能力；教学策略一、什么是迁移迁移是指一种学习对另一种学习的影响。现代心理学认为迁移的本质，实质上是两种学习之间在知识结构、认知规律上相同要素间的影响与同化。通常所说的“举一反三、“一通百通其实都是对学习迁移的概括。在心理学上根据迁移的效能通常把迁移分为正迁移和负迁移，正迁移指的是一种学习对另一种学习产生的积极的促进作用，相反，负迁移指的是一种学习对

2、另一种学习产生的消极的干扰作用。迁移涉及的范围相当广泛，包括知识、技能、情感、态度等。限于篇幅，笔者把本文所研究的“迁移界定在“知识与技能领域的正迁移。二、迁移的作用任何学习必然依赖于以前的学习，并影响着以后的学习，所以，迁移是物理知识学习中的重要环节.学生学习能力的形成必须通过概括已掌握的知识技能，然后广泛迁移，并进一步概括化、系统化才能实现。也就是说，学习的最终目的，并不是将知识经验储存于头脑中，而是迁移到各种不同的问题情景中，解决各种实际问题。正因为如此，奥苏贝尔等认知心理学家认为，知识如果不能从一种情景迁移至另一情景，那么学习根本就没有发生，所以，迁移是学习的实质，是有效学习的标志.就

3、当今课堂教学的境界而言，”为迁移而教应该成为教师追求的目标。三、影响迁移原因的理论分析心理学家和教育家一直重视学与教的迁移作用，并进行了大量研究，其中不少已成为经典理论。他们对我们今天的教学仍然有着积极的借鉴和指导作用。19世纪末20世纪初，美国著名心理学家桑代克提出了影响学习迁移的“相同要素说，意指只有当一种学习情景与另一种学习情景存在共同成分时，一种学习才能影响到另一种学习。按相同要素说的观点，能否产生迁移取决于学习者能否从不同的学习材料中识别出“相同要素。贾德在1908年提出了迁移的概括化理论。他认为，在先期学习A中所获得的东西，之所以能迁移到后期学习B,是因为在学习A获得了一般原理，这

4、种一般原理可以局部或全部运用于A、B之中。根据这一原理，两个学习活动之间存在的共同成分，只是产生迁移的必要前提，而产生正迁移的关键是学习者在两种活动中概括出它们的共同原理。迁移的概括化理论已被许多心理学家接受，特别是格式塔心理学家，并取得了进一步的开展。格式塔心理学家的代表苛勒强调在1940年前，“顿悟是迁移的一个决定因素，迁移是学习者突然发现两个学习经验之间存在某种关系的结果。他们认为，迁移的产生依赖于两个条件：两种学习之间存在一定的关系及对这一关系的顿悟。其中，后者比前者重要。我们从以上这些传统的学习迁移理论中可以发现，学习迁移与学习者的概括思维密切相关。随着认知科学与信息加工学习理论的产

5、生与开展，学习迁移中的认知问题越来越受到重视。现代认知结构迁移理论认为：一切有意义的学习都包括迁移，学生的认知结构是有意义学习最关键的因素。学习A对学习B的迁移严格地说是学习A和学习者过去的知识经验到学习B的迁移。学习A并不是直接和学习B发生作用，而是通过学生原有的认知结构间接地影响学习B,迁移量的大小决定于学生认知结构的特点即决定于学生在一定的知识领域内的认知结构的组织特征。如果学生的认知结构中具有较高的抽象、概括水平的观念，那就有助于在新学习中顺利实现迁移。由此可见，当前流行的学习迁移理论一方面强调了概括的重要性，但另一方面，也突出了学生头脑中的认知结构的重要性。所谓认知结构，是指由知识经

6、验组成的心理结构，包括知识经验的准确性、知识经验间联系的丰富性和组织性等。四、促进迁移的教学策略1、揭示两种学习情景中的相同要素，概括共同原理从上面的理论阐述中我们可以看到：两种学习情景中相同的地方越多，旧经验发挥的作用也就越大，所以，当新学习需要旧反响时，教师要充分揭示两种学习情景中的相同要素，使后面的学习总是在前面学习的根底上进行。如，洛仑兹力与重力、弹力和摩擦力相比拟为抽象，理解上也有一定的难度。考虑到前面刚学了安培力，所以，教学的主线可以这样展开：演示安培力实验提出问题：安培力产生的本质原因是什么？一猜想：安培力是大量运动电荷所受磁场力的宏观表达T检验：实验验证一理论推导洛仑兹力大小的

7、表达式。在这一课题中，无论是引入、实验验证还是理论推导都紧紧依托着安培力，充分揭示这两个力的共同因素，如，实验验证中洛仑兹力和安培力的方向的一致性和从安培力表达式出发的洛仑兹力表达式的推导。通过这样的处理，学生就易于接受洛仑兹力这一新知识了。但是，我们也应该看到，仅有相同要素还是不够的，关键是这个相同要素还要被学生感知。因此，在问题解决教学中，教师应鼓励学生寻找待解决的问题与已有经验的同一性和相似性，尽可能找到不同问题在解法上的共通性。如，通过“多题一解的教学策略，不仅可以让学生练习解决如上图所示地面均光滑的小跨度水平迁移问题，还应进行如例1、例2的跨度较大的迁移问题的训练例1:如图，轻杆AB

8、的A端用光滑较固定在墙上，BC为一绳子，AB处于水平状态，当重物G从B点向A点移动时，A端受到的作用力将如何变化?mgmg'g'tv例2:在电场强度为E的水平匀强电场中,以速度V0竖直向上发射一个质量为m,电量为q的小球。求小球在运动过程中具有的最小速度这两个问题看上去风马牛不相及，但经过抽象可以发现：在例1中，选B点处绳子上的一点作为研究对象，其所受的三个力首尾相接可以构成图甲所示的动态三角形；假设将例2中电荷所受的重力和电场力合成为等效重力g'如图乙左，那么矢量Vg't和v'经过时间t后小球的速度也可构成一个动态的三角形如图乙右。于是可以将两个问题沟

9、通起来，并将解决例1的经验迁移到例2上如前所述，现代认知结构迁移理论强调了学生的认知结构特征是影响学习迁移的关键因素。奥苏伯尔系统地研究了认知结构对学习迁移的影响，提出了三个影响迁移的因素：1认知结构中是否有适当的起固定作用的观念可以利用；2起固定作用的观念与新知识的可辩程度；3起固定作用的观念的稳定性与清晰性。据此，我们可以提出以下策略：2、夯实源头知识，为迁移提供坚实的固定点很显然，如果学生的认知结构中只有一些浅薄的、理解不够准确的观念用来同化新知识，那么新知识就不能有效地固定在认知结构中，从而引起不稳定的和模糊的意义，并迅速导致遗忘。所以，没有扎实的源头知识作为固定点是难以发生迁移的。当

10、然，夯实源头知识的方法多种多样，下面仅举一个利用物理学科特点的实验方法的例子。如，让学生分析放在转盘上作匀速转动的物体所受的静摩擦力方向。由于负迁移，学生这样认为：作曲线运动的物体在撤去向心力静摩擦力时沿转盘切线方向飞出，根据静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反，可判断静摩擦力的方向也应沿切线方向。对这一疑惑如果仅靠理论解释，学生很难完全信服。因为，没有感性根底的抽象理论在学生头脑中是不可能得到深刻理解的。对此，可根据物理学的学科特点，利用演示实验促进学生理解。我们可在教学中设计如下图的实验：在可绕中心轴转动的圆盘上，固定一根弹性较好、一端带有小球的细杆，然后，让圆盘绕轴匀速转动。从实验中学生

11、可清楚地看到：细杆只在圆盘径向有形变，在切向并未发生形变。这样就很好地解决了学生的疑虑。这样的例子在教学中经常会碰到。如，有学生对“惯性居然与物体的运动速度无关将信将疑；也有学生对公式P=FV«示的意义：对任一机动车辆来说，当机械功率一定时，为了加大牵引力如汽车爬坡，必须降低运动速度，假设要增大速度，牵引力就得减少。由于学生缺乏感性认识，觉得很难理解。为了给迁移提供坚实的固定点，在平时教学中，必须妥善解决好这些根底性问题。3、优化学生认知结构，促进顺畅迁移奥苏贝尔认为，学习A对学习B的迁移是通过学生头脑中的知识结构实现的其观点可以用框图表示如下:所以，我们必须设法优化学生的认知结构，

12、使知识能够顺畅迁移。这样做至少有下面三层意思：1、每个概念、定理、定律等知识的学习，都是在见树木更见森林，见森林更见树木的状况下进行的。也就是说，让知识总是以系统中的知识的面貌出现在学生面前，让学生总是站在系统的高度去把握知识。如，在一次测验后，有一位同学在笔记本上总结她做错某题的原因时写到：“我没有很好记住公式，我把公式P=FV记成了P=F/V。似乎，错题的原因可以归结为她的记性不好，其实不然，问题的实质在于她的知识之间没有形成连通的网络，从而影响知识顺畅地、正确地运用和迁移。学生建构知识的根本方式是同化和顺应。同化是指学习者把外在信息纳入到已有的认知结构，以丰富和加强已有的思维倾向和行为模

13、式，使原有的知识体系得到扩大；顺应是指学习者已有的知识结构与新的外在信息产生冲突，引发原有认知结构的重组和调整，从而建立新的认知结构。像以上这位同学之所以造成知识断链，是由于她虽然学习了新知识，但是不知道这新知识从何而来其上位公式是P=W/t；也不知道这个公式的意义。由于缺少知识之间的实质性联系，只是孤立地、形式地死背公式，未能使原有的认知结构得到重组和改善。教学建议：强调学生对知识本质意义的理解具体的教学策略此处不再赘述，有兴趣的老师可参阅笔者在物理教学2003年第10期上的拙文。引导学生自觉地构建良好的认知结构，使一节、一章、甚至一本书都形成一个有层次有条理的网络结构。如，公式P=FV所在

14、的？机械能？一章的知识结构可如下归纳：机械能守恒定律动能、动能定理匕匕和功能一势能2、对任何细节，都要鼓励学生追根溯源，凡事都去问为什么，寻找它与其它事物之间的联系。使它逐渐成为一种根深蒂固的习惯。如，三极管三个极的名称和符号，是以前物理必修教材的会考要求。但学生对三极的名称和符号容易混淆。有学生来问，为什么基极要用字母"b表示，集电极要用字母”c表示？我对学生解释：基极，英语单词是base,所以用“b表示；集电极，英语单词是collector,所以用“c表示；发射极，英语单词是emitter,所以用“e表示。这与物理量的符号表示是同一种方法。有学生不解地问：用汉语拼音不是更好记吗？

15、我坦率地对他们讲了中国对世界近代自然科学的开展微乎其微的奉献。并顺势再问：你认为，近代自然科学为什么会诞生在欧洲，而不是中国这样一个文明古国呢？学生很踊跃，提出了很多自己的看法。我向他们介绍了爱因斯坦对近代自然科学没有起源于中国的原因的看法，中国传统文化中主要是缺少了一是以伽利略为代表的科学实验方法的使用，二是“逻辑推理的思维方法。再让他们回忆伽利略在推翻亚里士多德的落体理论中，伽利略先由逻辑推理发现亚里士多德落体理论的逻辑矛盾，再用“稀释重力的斜面实验的方法建立了自由落体定律。让学生充分体会到了这两大武器的威力。我想通过这个例子说明，对任何细节，都应该鼓励学生追根溯源，寻找与其他事物之间的联

16、系。这样做至少有两个好处，一是在物理学上不存在“没有理由的东西，我们把理由找出来，就会发现，其近端联系与物理量的符号表示是同一种方法，远端联系英语、逻辑推理、学生对中国文化的反思把它编织成知识之网中的一个结点。二是也许这些知识并不重要，但追根溯源能让学生保持一种强烈的求知欲，否那么，刻板记忆，不求甚解，渐渐地，思维的心灵会变得麻木，学生就会越学越笨。伽利略说：“我赞成看亚里士多德的著作，并精心进行研究。我只是责备那些使自己完全沦为亚里士多德奴隶的人。我们不能把我们的学生培养成当代的“亚里士多德的奴隶。3系统化过程中，切忌就事论事的小结式地进行知识性归纳，而是应站到更高层次进行知识及应用方法的归

17、纳。如，力学问题解决的核心观念可简单归纳为以下三个：牛顿运动定律观，动量观，能量观。分别对应牛顿三大定律、万有引力定律；动量定律、动量守恒定律；动能定理、机械能守恒定律、能的转化和守恒定律。这些定律和定理之间有着不可分割的内在联系，共同构建了宏伟的、结构井然的牛顿力学大厦。1999年全国卷出了一个很好的高考题，要求学生利用牛顿第二定律和运动学公式推导动量守恒定律。由于教材上是利用动量定律推导的，当时的考纲又“不要求利用动量定律解题，结果至少有一半的考生没能按要求导出这一规律，失分颇多。我们不禁要慨叹：不知如何推导，那自然就不知道力学大厦的内在结构，如果这样是不可能真正读好物理的。通过这样的对知

18、识三个层次的把握，就能使学生站在系统的高度，对知识进行八方联系，他们会发现这些知识是那样盘根错节，又浑然一体，而到后来，愈来愈如“漫江碧透、鱼翔浅底，知识好象在手心里，了假设指掌。而且，更重要的，是渐渐使学生的思维时时处在浮想联翩、思潮如涌的“活的状态，迁移也就水到渠成了。4、提高学生抽象概括能力，把握迁移能力的核心概括是学习迁移的心理根底。前苏联著名心理学家鲁宾斯坦甚至说“迁移就是概括。即所有学习中的迁移都必须通过概括才能实现，知识的概括性越强，迁移的范围越广。概括的必要性还可以从知识的情景性角度予以阐释。根据编码特异性原那么，回忆的内容依赖于它被编码的环境。如果回忆环境与编码环境相匹配，你

19、就能最好地进行回忆。该效应可在一项有趣的实验中表达出来。该实验让16个潜水员在岸上或在6米深的水下记忆40个不相关的单词，随后在水下或岸上测查他们对这些单词的回忆。结果发现当学习时的编码环境与提取环境一致时，提取效果更好，即水下学习的潜水员在水下测试时回忆效果更好，岸上学习的潜水员在岸上回忆效果更好。有经验的老师应帮助学生克服这一现象。笔者认为，帮助学生克服这一现象的有效方法之一是变式训练。通过变式训练能够让学生看到他们所学的知识与其他情景的联系，帮助学生克服问题背景杂化的干扰，使学生通过对不同背景下的知识的总体概括，把握知识本质。如，一些学生学了弹力后，对弹力是变力的认识仅限于弹簧的弹力的情

20、况，而对发生弹性形变的两接触物之间的弹力缺少充分的认识。对此，可让学生通过对有关弹力的系列变式的概括，加深对弹力概念的理解。原题：有一质量为m的物体A,静止在水平桌面上时物体受到的弹力多大？变式1：把水平桌面放在电梯里一起以aa<g加速下降时，物体所受弹力多大？变式2:以水平桌面一端为轴，另一端向上转过8角A未滑动时，物体所受弹力多大？变式3:水平桌面转过8角A未滑动时，桌面又随列车沿水平方向匀加速前进时，物体所受弹力多大？变式4:物体A以速度V通过半径为R的圆拱桥顶时，物体所受弹力多大？变式的方法是多种多样的，教师也可以从根本问题出发，逐步改变其“包装，使之以各种不同的具体形式呈现，使

21、学生体会到根本模式是如何将各种变式联系在一起的，从而加深对根本问题的理解。并使之抽象化，成为一种范例和模式，以用于求解其他变式问题。这在物理学上是比拟多的，如，“人船模型、“子弹打木块模型等等。提高学生概括能力的策略之二应该是基于新课教学。如，楞次定律就是通过对大量实验事实进行理性概括而得到的科学结论。在学生做好分组实验1:判断电流表指针的偏转和电流方向的关系；分组实验2:探究磁通量的变化和感应电流方向的关系这两个实验后，让学生根据观察到的现象完成表格：N极插入N极拔出S极插入S极拔出原磁场方向穿过回路的磁通量的变化电流计的偏转电流方向感应电流的磁场方向学生很容易看出，第一栏是非本质因素，二、

22、四栏反映了现象的本质，并通过概括得到了楞次定律。上述的是规律的教学，实际上，物理学上大量概念的得出都是基于事实的概括，如，力的概念、加速度表达式的得出等等。提高学生概括能力的策略之三是抓好题后反思。反思的目的是为了从中抽象出更普遍的规律，并用它们指导新的学习或解决新的问题，同时又对这些规律做修正或补充。这样，几经上下循环，有时甚至可以抽象到哲理化的程度。下面这个例题，就是一个值得哲理化反思的范例。例：有一人站在游泳池边上竖直向下观察池水，视深为h,水的折射率n=4/3,求：池水的实际深度。解：画出示意图见后页,并写出表达式：sini/sinr=1/nsini=L'a2h2sinr=L/

23、LL2h2所以有L,vL2h2/LatL2h2=1/n当竖直向下看时，有：L'/h0,L/h0,L'=L有：h'=nh=4/3h反思1:为什么会这样思考？此题必须先分析“竖直向下的意思，人要确定水的“视深，必须用两只眼睛观察，所以，”竖直向下意为一一从水中折射的光线入射角与折射角很小。这是特殊条件问题，为了解决这一问题可采用“从一般反观特殊的方法，即：放宽特殊问题的条件，使之一般化，将面临的问题看作是某类一般性问题的一个特例。从特殊问题的考察转向对一般问题的考察，获得一般性结论后，再返回来解决面临的特殊问题。反思2拓展：上面的例题采用了“从一般到特殊的思维方式，那么，物

24、理学上有没有“从特殊到一般的思维方式？这种思维方式在物理学上实在太多了，几乎所有的物理规律的得出都是一个“从特殊到一般的过程。如，“苹果落地是“特殊现象，而“万有引力定律就是“一般规律了；物理学解题时采用的“特殊化方法就是这一方法的具体应用。数学领域著名的“数学归纳法也是其中一个典型。所以，在平时生活中，要重视特例，耐心地观察特例，仔细地分析特例，并设法从中寻找出普遍性的结论。哲理是最高意义上的概括，它完全跳出了就事论事的狭隘。对于提高学生的思维水平有着重要的意义。历史上有不少杰出的物理学家对哲学很有研究，如，爱因斯坦、玻尔、薛定川等。这不是偶然的巧合，而是有着内在的联系。其原因就如徐利治教授认为的：“Descartes之所以成为解析几何的创造者是缺乏为怪的！因为，“他并不是一位纯粹的专业数学家，而是一位哲学思想家。哲学家往往具有纵观全局的气魄，喜欢从事物的联系上思考最根本、最普遍的问题。我并不是提倡把物理课上成哲学课，但是，在物理课遭遇哲学时，如果视而不见，就会丧失一次良好的提高学生哲学素养和物理品位的契机。另外，笔者还注意到国外一些学者Sweller等人的研究说明，学生通过“例中学Learningfromexamples.这种特殊而重要的学习形式，比解大量题目更能提高学习效率和解题水平。“例中学