【導(dǎo)讀】中進(jìn)行的不夠深入。本文將知識(shí)遷移理論滲透到高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中

　　

【正文】 開(kāi)物理實(shí)驗(yàn) 在指導(dǎo)學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生充分利用日常生活中常見(jiàn)的物品來(lái)自制實(shí)驗(yàn)儀器 ，根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，這樣可以有效的促進(jìn)學(xué)生頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)即物理前概念的正遷移，不僅可以開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)儀器，節(jié)省 實(shí)驗(yàn)成本，還可以有效地開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和探索精神。例如：在我 的教學(xué)實(shí)踐中，有個(gè)學(xué)生在觀察體會(huì)完全失重的特點(diǎn)的課外實(shí)驗(yàn)時(shí)，他就通過(guò)飲料瓶這個(gè)日常生活中常見(jiàn)的物品做了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)。該生找一個(gè)用過(guò)的飲料瓶，在靠近底部的側(cè)面打一個(gè)小孔，當(dāng)飲料瓶裝上水靜止不動(dòng)時(shí)，他發(fā)現(xiàn)水會(huì)從小孔噴出來(lái)，然而當(dāng)瓶自由下落時(shí)，水不再流出來(lái)。該生通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)深刻的明白了當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí)，凡是和重力有關(guān)的現(xiàn)象將消失。 減小物理前概念負(fù)遷移的策略 ⑴ 通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)改變錯(cuò)誤的前概念 前概念產(chǎn)生的原因與人的認(rèn)識(shí)發(fā)展過(guò)程有密切的聯(lián)系，人的認(rèn)識(shí)發(fā)展總是由淺入深、由表及里的。當(dāng)人們的認(rèn)識(shí)還停留在淺層、表面時(shí)，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)總是片面的。為什么亞里士多德的許多觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的并被人們所接受，就是因?yàn)楫?dāng)時(shí)人們還沒(méi)有科學(xué)的研究方法，還沒(méi)有建立嚴(yán)格的、精確的物理概念體系。人們的許多前概念得以改變就是因?yàn)槲锢韺W(xué)的實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)的深入分析使人們對(duì)物理現(xiàn)象的本質(zhì)有了深刻認(rèn)識(shí)后才改變的。根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，物 理實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驑?gòu)建“比較組織者”，因此教師應(yīng)該重視物理實(shí)驗(yàn)的作用，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)，使學(xué)生能以物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)論作為事實(shí)依據(jù)，改變錯(cuò)誤的前概念。 ⑵ 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的嚴(yán)謹(jǐn)性和規(guī)范性 在具體實(shí)驗(yàn)操作中學(xué)生經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不規(guī)范甚至錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)操作，而這些錯(cuò)誤的原因就是學(xué)生在日常生活中的經(jīng)驗(yàn)的負(fù)遷移，學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)時(shí)把實(shí)驗(yàn)原理扔到一邊，誤認(rèn)為怎樣操作方便就怎樣操作。例如：在做“用單擺測(cè)定重力加速度”這個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，很多學(xué)生把單擺從平衡位置拉開(kāi)很大的角度然后放開(kāi)小球 ， 讓它擺動(dòng)。這種做法錯(cuò)誤的原因 是當(dāng)擺角大于 10度時(shí)，單擺所做的運(yùn)動(dòng)就不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，后面所做的實(shí)驗(yàn)就沒(méi)有意義了。再如：做慣性實(shí)驗(yàn)時(shí)，在玻璃杯中盛少量的水，其上放一塊硬紙片，硬紙片上放一個(gè)雞蛋，很多學(xué)生習(xí)慣于手掌心向下來(lái)彈紙片，這樣導(dǎo)致雞蛋和紙片一起“飛”出去了。這個(gè)實(shí)驗(yàn)成敗取決于指頭對(duì)硬紙片是否有斜向下的彈擊動(dòng)作，所以手掌心應(yīng)該向上來(lái)彈紙片。根據(jù)產(chǎn)生式遷移理論，產(chǎn)生式的形成必須使規(guī)則以陳述性知識(shí)的形式編入學(xué)習(xí)者原有的命題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，因物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 18 此，學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作前，教師應(yīng)強(qiáng)調(diào)做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中時(shí)時(shí)刻刻要牢記實(shí)驗(yàn)原理，規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，不要認(rèn)為怎樣操作方便就怎樣操 作。 促進(jìn)學(xué)生物理知識(shí)遷移的教學(xué)設(shè)計(jì) 促進(jìn)物理前概念正遷移的策略 ⑴ 在物理習(xí)題教學(xué)中注重物理模型和物理情景的構(gòu)造 物理學(xué)科研究對(duì)象的特點(diǎn)決定了物理習(xí)題中必然涉及到大量與我們生活很相關(guān)的物理情景和物理模型，例如：衛(wèi)星和行星的運(yùn)動(dòng)、交通工具的運(yùn)動(dòng)、常用電器等中的物理問(wèn)題的研究。如果學(xué)生根本不熟悉或者從來(lái)沒(méi)有遇見(jiàn)過(guò)物理習(xí)題中出現(xiàn)過(guò)的物理情景，那么學(xué)生將很難得出習(xí)題的正確答案和鞏固所學(xué)的知識(shí)。下面的這個(gè)例題就充分說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題。 例 8．在天體運(yùn)動(dòng)中，將兩顆彼此距離較近的 行星稱為雙星，它們?cè)谙嗷ブg的萬(wàn)有引力作用下，繞連線上某點(diǎn)做角速度相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知兩個(gè)行星的質(zhì)量分別為 M1 、 M2 ，相距為 L，求它們的角速度 ? 分析：本題命題者的意圖是考察雙星模型，但是有很多同學(xué)根本搞不清楚雙星模型到底是怎么回事。根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，“陳述性組織者”可以為新的學(xué)習(xí)提供適當(dāng)?shù)念悓?，所以教師?yīng)該通過(guò)構(gòu)建“陳述性組織者”來(lái)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)造物理模型和物理情景。此時(shí)，教師可以把兩個(gè)乒乓球固定在一個(gè)小木棍的兩 端，然后在小木棍的任意一點(diǎn)釘一個(gè)釘子，使兩個(gè)乒乓球能繞這個(gè)釘子轉(zhuǎn)動(dòng)。這個(gè)設(shè)置簡(jiǎn)易的自制物理模型的運(yùn)動(dòng)可以有效地促進(jìn)學(xué)生對(duì)雙星模型的認(rèn)識(shí)，促進(jìn)前概念的正遷移。這樣，學(xué)生能很容易發(fā)現(xiàn)雙星的特點(diǎn)：向心力等于相互之間的萬(wàn)有引力；角速度和周期相同：兩者做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之和等于兩者之間的距離二下面是本題的解題過(guò)程。 解析：設(shè) 1M 的軌道半徑為 1r ， 2M 的軌道半徑為 2r ，兩個(gè)行星都繞 O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度為 ? ，由于兩個(gè)行星之間的萬(wàn)有引力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律有 2112121 ?rMrMMG ? 2222221 ?rMrMMG ? Lrr ?? 21 以上三式聯(lián)立解得 L MMGL )(1 21 ??? 因此，在物理習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)通過(guò)自制物理模型或者多媒體課件等式來(lái)展示物理模型和物理情景，這樣可以加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，促進(jìn)物理前概念的正遷移。 ⑵ 進(jìn)行物理習(xí)題教學(xué) 物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 19 運(yùn)動(dòng)學(xué)是高中物理的重要組成部分，并且運(yùn)動(dòng)學(xué)貫穿整個(gè)高中物理教學(xué)內(nèi)容，因此運(yùn)動(dòng)學(xué)是高中物理習(xí)題考查的重要部分。物理習(xí)題中考查運(yùn)動(dòng)學(xué)的部分很多是借助體育運(yùn)動(dòng)中的物理模型來(lái)進(jìn)行的，例如下面這個(gè)例題。 某運(yùn)動(dòng)員臂長(zhǎng) L，將質(zhì)量為 m的鉛球推出，鉛球出手時(shí)的速度大小為 0v ，方向與水 平方向成 300 角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是： ( ) A、 2/)( 20vgLm ? B、 2/20mvmgL ? B、 2/20mv D、 2omvmgL? 分析：如果學(xué)生沒(méi)有或者很少有投鉛球的經(jīng)歷，這個(gè)題目是很難做對(duì)的。熱愛(ài)鉛球運(yùn)動(dòng)的同學(xué)在做此題時(shí)就會(huì)充分運(yùn)用頭腦中的前概念，在回憶前概念過(guò)程中他將得知在整個(gè)過(guò)程中，除了運(yùn)動(dòng)員做功外，鉛球自身的重力也要做功，再結(jié)合動(dòng)能定理就能很快得出正確答案。下面是本題的解題過(guò)程。 解析：設(shè)運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功為 W整個(gè)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員做正功，鉛球重力做負(fù)功，負(fù)功大小為 2/30sin mgLmgL ?? 。由動(dòng)能定理可知：02/2/ 20 ??? mvmgLW ，由此推出 2/)( 20vgLmW ?? ，答案 A正確。 根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，豐富學(xué)習(xí)者在相關(guān)學(xué)習(xí)領(lǐng)域里的認(rèn)知結(jié)構(gòu)有助于在教學(xué)中構(gòu)建“先行組織者”，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)的遷移 。因此教師應(yīng)該鼓勵(lì)、引導(dǎo)、組織學(xué)生多參與體育運(yùn)動(dòng)和觀看體育比賽并且積極思考體育運(yùn)動(dòng)中遇到的物理問(wèn)題，這樣不僅有利于學(xué)生積累關(guān)于體育運(yùn)動(dòng)的前概念和培養(yǎng)在習(xí)題解答中構(gòu)建物理模型的能力，而且對(duì)身體健康也很有好處。 ⑶ 在物理復(fù)習(xí)課教學(xué)中適當(dāng)延伸 在復(fù)習(xí)課教學(xué)中教師應(yīng)該適當(dāng)延伸，例如：復(fù)習(xí)力的合成與分解時(shí)，教師應(yīng)該適當(dāng)延伸，指出一切矢量的合成與分解都遵循平行四邊形定則。根據(jù)產(chǎn)生式遷移理論，遷移的數(shù)量和性質(zhì)取決于兩種學(xué)習(xí)的相關(guān)，所以這樣可以很好的促進(jìn)學(xué)生在后面的位移、速度、加速度、動(dòng)量、沖 量等矢量合成與分解學(xué)習(xí)時(shí)發(fā)生遷移]16[ ，促進(jìn)前概念在復(fù)習(xí)教學(xué)中的正遷移，這樣也就提高了教學(xué)效率。 減小物理前概念負(fù)遷移的策略 ⑴ 在物理習(xí)題教學(xué)中防止思維定勢(shì) 在解一個(gè)物理題目之前，學(xué)生頭腦中以前積累了很多解題方法和解題習(xí)慣，根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，學(xué)生的這些認(rèn)知結(jié)構(gòu)即思維定勢(shì)在解答此題的過(guò)程中很容易產(chǎn)生遷移。如果學(xué)生解題不認(rèn)真，思維定勢(shì)就會(huì)產(chǎn)生負(fù)遷移，例如下面這個(gè)題目。 質(zhì)量為 m的長(zhǎng)方體木塊靜止在傾角為 p的斜面上，木塊對(duì)斜面的壓力和摩擦力的合力方向是 ( ) A、沿斜面向下 B、垂直于斜面上 B、豎直向下 D、豎直向上 解析：在力學(xué)題目中，首先就要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，對(duì)于木塊和斜面在一起的問(wèn)題，我們一般是分析木塊的受力情況，因此很多學(xué)生受此前概念的影響分物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 20 析出木塊所受的支持力和摩擦力的合力與重力方向相反，于是很多學(xué)生就誤選了D答案。這道題目不難，但是錯(cuò)誤率非常高，很多同學(xué)受前 概念的影響，把木塊選擇研究對(duì)象，誤選 D．本題正確答案應(yīng)為 C． 在物理習(xí)題教學(xué)中，教師應(yīng)告誡學(xué)生在讀懂題目基礎(chǔ)上再思考解題思路，這樣可以有效地防止思維定勢(shì)的負(fù)遷移。 ⑵ 理習(xí)題過(guò)程中要做到有理有據(jù) 有部分學(xué)生在解物理習(xí)題過(guò)程中不愿動(dòng)腦筋，不去思考在解題過(guò)程的每一步是否有物理依據(jù)。此時(shí)，前概念的負(fù)遷移就非常明顯，例如下面這個(gè)題目。 人對(duì)物體做功不為零的情況是 ( ) A、一個(gè)人用 10N的力踢球，球水平運(yùn)動(dòng)了 10米 B、一個(gè)人用舉著物體在水平方向走 C、一個(gè)人攔著物體在水平方 向行走 D、一個(gè)人扛著物體乘電梯上樓 解析：一個(gè)物體受到力的作用，如果在力的方向上發(fā)生一段位移，這個(gè)力就對(duì)物體做了功，由此可以判斷 CD正確。這道題的正確率很低，很多學(xué)生把 AB也選了， 原因是學(xué)生受前概念負(fù)遷移的影響而忽視做功的條件。 A答案中球不是在 10N的力 作用下產(chǎn)生的位移， B答案中物體沒(méi)有在力的方向上運(yùn)動(dòng)，因此 AB是錯(cuò)誤選項(xiàng)。 因此，在物理習(xí)題課教學(xué)中，教師一定要反復(fù)強(qiáng)調(diào)不能想當(dāng)然的解物理題目， 要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真讀題，然后再認(rèn)真解題，在解題過(guò)程中思考解題的每一步是否都有理有據(jù)。根據(jù)認(rèn)知策略遷移理 論，學(xué)生在解題過(guò)程中自我監(jiān)控有利于減小前概念的負(fù)遷移。 ⑶ 引導(dǎo)學(xué)生自主地評(píng)價(jià)相關(guān)前概念 前概念對(duì)有些物理概念和物理規(guī)律的負(fù)遷移是很大的，例如：位移就是路程； 摩擦力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)；地球?qū)θ说淖饔昧h(yuǎn)大于人對(duì)地球的作用力；物體的重心一定在物體上；力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因等等。因此，在復(fù)習(xí)課教學(xué)中教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生自主地評(píng)價(jià)相關(guān)前概念，對(duì)相關(guān)的錯(cuò)誤的前概念進(jìn)行歸納總結(jié)，并理解這些前概念錯(cuò)誤的原因。根據(jù)認(rèn)知策略遷移理論，自我評(píng)價(jià)和反思能夠有效地減小前概念的負(fù)遷移。在此基礎(chǔ) 上，教師通過(guò)有針對(duì)性的實(shí)例對(duì)相關(guān)的錯(cuò)誤的前概念進(jìn)行歸納總結(jié)，不僅要讓學(xué)生知道錯(cuò)在哪里，而且要讓學(xué)生知道錯(cuò)誤的原因。 ⑴ 將數(shù)學(xué)知識(shí)恰當(dāng)?shù)臐B入到物理概念的表達(dá)式中去 高中物理中很多概念都是用數(shù)學(xué)方法來(lái)定義的。 如速度 v=s/t、加速度a= tv?? 等用比值定義； 22mvEk?、重力勢(shì)能 mghEp ? 、動(dòng)量 p=mv等是用乘積來(lái)定義的；瞬時(shí)速度 v=dx/dt、瞬時(shí)加速度 a=dv/dt等用極限法定義的。 如果學(xué)生不懂或者不理解加、減、乘、除、極限的含義，根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，學(xué)生將很難 理解這些物理概念。因此，教師可以通過(guò)“先行組織者”將數(shù)學(xué)知識(shí)恰當(dāng)?shù)臐B入到物理概念的表達(dá)式中去，可以有效地促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在物理概念教學(xué)中的正遷移。 物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 21 ⑵ 鼓勵(lì)學(xué)生自主推導(dǎo)物理規(guī)律 數(shù)學(xué)推導(dǎo)在物理規(guī)律的建立過(guò)程中起著非常重要的作用。在物理規(guī)律教學(xué)中，鼓勵(lì)學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，自己得出物理規(guī)律，然后教師再加以點(diǎn)評(píng)，根據(jù)認(rèn)知策略遷移理論，學(xué)生自主進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo) 不僅可以加深學(xué)生對(duì)物理規(guī)律和相關(guān)物理概念的理解和記憶，還可以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力和數(shù)學(xué)推導(dǎo)能力。例如在本文上一章節(jié)講述的動(dòng)量定律的推導(dǎo)過(guò)程，此處不再贅述。 ⑴ 加深學(xué)生對(duì)物理量的理解，避免物理公式的純數(shù)學(xué)化 高中生往往把物理公式所表示的物理量之間的關(guān)系看作純數(shù)學(xué)關(guān)系，對(duì)物理概念和物理規(guī)律的理解形成了消極的影響。例如，對(duì)于電容公式 C=Q/U，有的學(xué)生往往誤認(rèn)為 C與 Q成正比，與 U成反比；對(duì)于歐姆定律公式 R=U/I，誤認(rèn)為 R與 U 成正比，與 I成反比 等等。根據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論，教師應(yīng)該通過(guò)構(gòu)建“比較組織者”來(lái)減小數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的負(fù)遷移，即教師可以在具體物理背景下改變 Q、 U、 I、C、 R的大小，把每種情況列表進(jìn)行比較，讓學(xué)生明白 C、 R等的大小是由事物本身的屬性所決定的，而與比值中的各量無(wú)關(guān)。 ⑵ 突出物理概念的適用條件，避免物理規(guī)律純數(shù)學(xué)化 在物理規(guī)律教學(xué)中，也有很多學(xué)生不考慮物理規(guī)律使用的條件和物理規(guī)律中涉及到的物理量所表示的物理意義，亂用數(shù)學(xué)知識(shí)，把物理規(guī)律純數(shù)學(xué)化，對(duì)物理規(guī)律的學(xué)習(xí)造成了很大的思維障礙。根據(jù)產(chǎn)生式遷移理論，每一 個(gè)產(chǎn)生式都包括一個(gè)條件表征和一個(gè)活動(dòng)表征，但活動(dòng)表征必須以條件表征的激活為基礎(chǔ)，因此在物理規(guī)律教學(xué)中，教師應(yīng)該講明物理規(guī)律使用的條件和物理規(guī)律中涉及到的物理量所表示的物理意義，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)知識(shí)正確地應(yīng)用到物理規(guī)律的教學(xué)中去。例如：教師在講解庫(kù)侖定律時(shí)，如果僅僅是對(duì)著書本念一遍，而不強(qiáng)調(diào)此規(guī)律只對(duì)真空中的點(diǎn)電荷成立，在數(shù)學(xué)知識(shí)的影響下很多學(xué)生就會(huì)由庫(kù)侖定律的表達(dá)式2 21rQKQF ?序得出當(dāng) r趨近于無(wú)窮小時(shí)， F趨近于無(wú)窮大的錯(cuò)誤結(jié)論。相反，如果