【正文】 之外，數(shù)學(xué)圖像在高中物理中還有很多的應(yīng)用，如正弦、余弦函數(shù)圖像在機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、交變電流中的應(yīng)用等等。題中有一關(guān)鍵條件：螞蟻運(yùn)動(dòng)的速度 v 與螞蟻離巢的距離 x 成反比，做出 xv?1 圖像，如圖所示，為一條通過原點(diǎn)直線。以下通過運(yùn)動(dòng)學(xué)的一個(gè)習(xí)題加以說明。 和動(dòng)量定理類似，動(dòng)能定理等規(guī)律的建立也是借助數(shù)學(xué)推導(dǎo)得來的，數(shù)學(xué)推導(dǎo)有效地促進(jìn)了 物理規(guī)律的建立。 物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 12 動(dòng)量定理建立的過程：設(shè)一個(gè)質(zhì)量為 m 的物體，初動(dòng)量為 11 mvp ? ，在合力 F 的作用下，經(jīng)過一段時(shí)間 t，速度變?yōu)?2v ，末動(dòng)量為 22 mvp ? ．物體的加速度 tvva /)( 12 ?? ，由牛頓第二定律 F=ma= tmvmv /)( 12 ? 可得 Ft= 12 mvmv ? 即Ft= 12 pp ? ，等式左邊的 Ft 稱為沖量，上式表示，物體所受合力的沖量等于物體的動(dòng)量變化。 數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在物理學(xué)習(xí)中的正遷移 ⑴ 數(shù)學(xué)推導(dǎo)促進(jìn)物理規(guī)律的建立 許多高中物理規(guī)律的建立都離不開數(shù)學(xué)推導(dǎo)，數(shù)學(xué)推導(dǎo)是高中物理規(guī)律建立的重要的途徑。毫無疑問，在高中階段，數(shù)學(xué)是和物理聯(lián)系最緊密、相關(guān)性最大的 一門學(xué)科。它們雖是兩門不同的學(xué)科，但在解決問題的思路和方法，知識獲得途徑之間，卻有異功同曲、相互融合、相互滲透等千絲萬縷的聯(lián)系。在課堂中，老師要把我學(xué)生的這些“前概念”引導(dǎo)為正確的知識體系。但教師不應(yīng)忘記，學(xué)生總是從自己角度，根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來觀察和理解世界的，他們用的表達(dá)方式往往不為物理學(xué)家所接受，但這足以幫助他們理解某些特殊現(xiàn)象，并以此知道他們的生活。 ⑵ 正遷移 教學(xué)實(shí)踐中的大量事實(shí)說明，前概念對物理教學(xué)干擾很大，極大的阻礙了學(xué)生對科學(xué)概念的建立，嚴(yán)重影響了物理教學(xué)質(zhì)量，然而，事物是一分為二的，前概念的存在，對象個(gè)體與物理教學(xué)也有一定的積極作用。不然對物理教學(xué)工作帶來不利的影響。甚至歪曲新知識的意義，是學(xué)生形成錯(cuò)誤的思維，形成物理學(xué)習(xí)的障礙，學(xué)生會(huì)覺得物理難學(xué)。這主要表現(xiàn)在不同 年齡階段或同年齡階段不同層次的學(xué)生中，對相同的物理問 題有不同 的前概念 ]15[ 。然而在物理教學(xué)中講授科學(xué)的物理概念時(shí)，學(xué)生馬上就會(huì)聯(lián)想到他們頭腦中的前概念，讓學(xué)生用物理概念解物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 11 釋問題時(shí)，前概念就會(huì)馬上表象出來 ]14[ 。 ⑷ 隱蔽性 學(xué)生頭腦中的前概念還具有隱蔽性。用傳統(tǒng)的教學(xué)方法給予更正，這些概念“頑固不化”。教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng) 對其不正確進(jìn)行糾正。 ⑵ 自發(fā)性 學(xué)生頭腦中的前概念，緣起于他們長期、大量地對日常生活的觀察與感知，這些經(jīng)驗(yàn)在大腦中逐漸深化發(fā)展，經(jīng)過感覺、知覺、表象階段最終形成概念。 物理前概念的特征 ⑴ 廣泛性 學(xué)生在學(xué)習(xí)物理之前已有十多年的生活經(jīng)驗(yàn)，接觸了形形色色的 物理現(xiàn)象，因而他們頭腦中自發(fā)而形成的前概念所涉及的范圍也是相當(dāng)廣泛地。這就是學(xué)生對學(xué)習(xí)牛頓第一定律的前概念]14[ 。物理前概念是指學(xué)生在日常生活中，長 期與環(huán)境作用，通過主體構(gòu)建而形成，對物理現(xiàn)象與物理規(guī)律的認(rèn)知。狹義上 指的是學(xué)生在接受正式教育之前已經(jīng)自覺形成的錯(cuò)誤的、片面的認(rèn)識或理解 ]13[ 。 物理前概念的影響 前概念與物理概念 關(guān)于前概念的定義，在教育大字典中指的是 :“不同的學(xué)者，對前概念的理解有所不同，大體上可以分成廣義和狹義兩種 理解。這一過程是對教師教學(xué)認(rèn)識能力的進(jìn)一步提高而提出的，能更好地反映教師自我認(rèn)識教學(xué)，反思教學(xué)能力和提高教師對教學(xué)的評價(jià)能力，是教學(xué)設(shè)計(jì)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 ⑺ 教學(xué)方案的評價(jià)與反思 教 學(xué)方案的形成，不是教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)束。否則，不看教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)事件進(jìn)行媒體選擇和使用，只是“作秀”、“?；尅保皇菫榱舜龠M(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，確立了 教學(xué)目標(biāo)之后，經(jīng)過任務(wù)分析的環(huán)節(jié)，就可導(dǎo)出相應(yīng)的教學(xué)事件。 教學(xué)媒體選擇流程圖 物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 9 ④ 教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)事件與教學(xué)媒體的適當(dāng)匹配 選擇和使用教學(xué)媒體的目的，是為了促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)一定的教學(xué)目 標(biāo) 。設(shè)計(jì)人員通過對一個(gè)接一個(gè)的問題做出“是”或“否”的回答，被引導(dǎo)到相應(yīng)的分支上，每一次回答都會(huì)排除一部分媒體，最后剩下的一種或一組媒體就被認(rèn)為是最適合于特定教學(xué)情境的媒體。 ③ 媒體選擇流程圖 在綜合考慮影響媒體選擇的各種因素基礎(chǔ)上，還需要一套具體的方法來選出合適的媒體，這里我們介紹一種流程圖的方法。我國大眾媒體系統(tǒng)特別關(guān)注教育教學(xué)信息的開發(fā)，有較多的教育教學(xué)頻道，音像市場有許多的教學(xué)軟件，這給師生提供了選擇空間。如教科書內(nèi)容呈現(xiàn)的方式，鏈接了 許多信息和知識并配以光盤，使之與現(xiàn)代教學(xué)媒體靠近或者整合；黑板的磁性化，顏色的人性化（白板、綠板）；無塵粉筆等。 ① 傳統(tǒng)教學(xué)媒體 傳統(tǒng)教學(xué)媒體是指教科書、黑板、粉筆、掛圖、標(biāo)本、模型、實(shí)驗(yàn)演示裝置等。必須指出的是，教學(xué)策略的設(shè)計(jì)與教學(xué)過程的設(shè)計(jì)往往是同時(shí) 進(jìn)行的不可分割的兩個(gè)環(huán)節(jié) 在教學(xué)過程設(shè)計(jì)中通常包含下表中的內(nèi)容。首先要將教學(xué)內(nèi)容分解成若干個(gè)組成部分，并明確各組成部分的意義與作用，物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 8 然后安排恰當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行組織。關(guān)于如何運(yùn)用教學(xué)媒體以及在什么情況下運(yùn)用的問題這是媒體設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，設(shè)計(jì)者一定要明確所選用媒體是什么，要避免濫用媒體的現(xiàn)象出現(xiàn)。 ④ 教學(xué)媒體設(shè)計(jì)：教學(xué)媒體設(shè)計(jì)包括怎樣選擇媒體、如何運(yùn)用教學(xué)媒體以及在什么情況下運(yùn)用的問題。 從教學(xué)方法選擇的指導(dǎo)思想上，應(yīng)該建立和形成發(fā)揮學(xué)生主體 性的多樣化的學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)、富有個(gè)性的學(xué)習(xí) 從教學(xué)方法選擇的原則上，應(yīng)該根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生實(shí)際、教學(xué)內(nèi)容、教師特點(diǎn)、教學(xué)資源、教學(xué)時(shí)間、教學(xué)技術(shù)條件等諸多因素來選擇教學(xué)方法。 ② 教學(xué)方法：教無定法，教學(xué)有法。這種新的課堂教學(xué)組織形式不能用以往的集體授課組織形式來替代。包括教學(xué)的組織形式、教學(xué)方法、學(xué)法指導(dǎo)、教學(xué)媒體設(shè)計(jì)。 ⑷ 教學(xué)策略設(shè)計(jì) 教學(xué)策略設(shè)計(jì)：這是教學(xué)設(shè)計(jì)的中心環(huán)節(jié)。 ④ 了解學(xué)生對新內(nèi)容的自我監(jiān)控能力。 ③ 了解學(xué)生對新內(nèi)容的情感態(tài)度。把學(xué)生的知識、技能可以分為已知的、半知的、未知的。 ⑶ 學(xué)習(xí)者分析 一切教學(xué)活動(dòng)都是為了學(xué)生，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)必須考慮的事情。主要對本節(jié)課可以利用的教學(xué)資源進(jìn)行分析。從而確定教學(xué)的重點(diǎn)。 ③ 結(jié)構(gòu)分析。 ② 功能分析。對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析主要包括以下幾個(gè)方面： ① 背景分析。 ⑵ 教學(xué)內(nèi)容分析 教學(xué)內(nèi)容是教師完成教學(xué)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的主要載體。 目標(biāo) 2：對提供的實(shí)例，能用力的三個(gè)要素來分析力的作用效果。正如加涅 (Gagne R． M． )在《教學(xué)設(shè)計(jì)原理》一書中所指出的那樣，設(shè)計(jì)者開始任何教學(xué)，設(shè)計(jì)以前必須能回答的問題是“經(jīng)過教學(xué)之后學(xué)習(xí)者將能做哪些他們以前 不會(huì)做的事？”或者“教學(xué)之后學(xué)習(xí)者將會(huì)有何變化？”根據(jù)馬杰和加涅的行為目標(biāo)理論與技術(shù)，一般認(rèn)為，一個(gè)完整、具體、明確的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)該包括四個(gè)要素，即行為主體、行為活動(dòng)、行為條件和行為標(biāo)準(zhǔn)。近期目標(biāo)被稱為教學(xué)目標(biāo)，這一目標(biāo)，主要確定一節(jié)課教什么內(nèi)容，通過哪些活動(dòng)方式來學(xué)習(xí)。 ② 教學(xué)目標(biāo)可分為長期目標(biāo)和近期目標(biāo)。 如何對物理課堂教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì) ⑴ 教學(xué)目標(biāo)分析 教學(xué)目標(biāo)分析，就是教師要對學(xué)生通過本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)達(dá)到的行為狀態(tài)做出具體、明確的說明。將教學(xué)資源的開發(fā)和利用納入物理教學(xué)設(shè)計(jì)之中，可以為學(xué)生生動(dòng)、活潑、主動(dòng)地學(xué)習(xí)提供保證。教師在精讀教材中應(yīng)反復(fù)推敲、深入考慮以下問題，以便做到透徹理解，融會(huì)貫通，靈活運(yùn)用。也就是教材章節(jié)的安排順序，各章節(jié)重點(diǎn)知識（概念、規(guī)律）的選擇與闡述方式，以及物理學(xué)的方法等。通讀教材是基礎(chǔ)。分析與鉆研教材是對每個(gè)教師最基本的要求，是教學(xué)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，是教師順利完成教學(xué)任務(wù)的基本條件。這樣才能體會(huì)到課程標(biāo)準(zhǔn)對教學(xué)的指導(dǎo)作用。因而，教學(xué)設(shè)計(jì)的直接依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn)。通常的教學(xué)中多指物理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。 物理教學(xué)設(shè)計(jì)概述 中學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)是人們的設(shè)計(jì)思想在教學(xué)中的運(yùn)用，也是設(shè)計(jì)的一種類型。實(shí)踐也表 明，通過引導(dǎo)學(xué)生自我提問、自我評價(jià)、自我調(diào)節(jié)等元認(rèn)知訓(xùn)練，讓我們 就會(huì)掌握有效的學(xué)習(xí)方法，并廣泛地遷移到不同的學(xué)習(xí)情境中去。研究對象為小學(xué)生，所教的策 略是精加工策略，實(shí)驗(yàn)前對被試進(jìn)行三種不同的自我評價(jià)訓(xùn)練，一組策略 —— 用途組，受策略有效訓(xùn)練，二組為策略 —— 情感組，要求他們評價(jià)使用某一策略是否開心，三組為不受任何訓(xùn)練組。 1982 年貝爾蒙特等又評論了 7 項(xiàng)策略研究質(zhì)量，這 7 項(xiàng)研究都要求被試對策略運(yùn)用成功與否進(jìn)行反思，結(jié)果六項(xiàng)獲得了成功，這一研究引起了很多心理學(xué)家展開了類似的研究，研究結(jié)果表明，自我評價(jià)是策略遷移的一個(gè)重要因素。該理論起源于貝爾蒙特的研究，它系統(tǒng)分析了涉及多種策略訓(xùn)練和被試的 100 項(xiàng)有關(guān)研究，但沒有一項(xiàng)策略訓(xùn)練在遷移上獲得成功。 ⑶ 認(rèn)知策略遷移理論 認(rèn)知策略是認(rèn)知 科學(xué)的最新概念之一，認(rèn)知策略可以理解為處理內(nèi)部世界的能力，包括 理解、信息編碼、思維等策略 ]11[ 。技能之間的遷移主要由兩種任務(wù)的共有成分量決定的，但這種共有成分指的是兩種任務(wù)的產(chǎn)生式法則。產(chǎn)生質(zhì)的形成必須使規(guī)則以陳述性知識的形式編入學(xué)習(xí)者原有的命題知識網(wǎng)絡(luò)，并經(jīng)過練習(xí)才能轉(zhuǎn)物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 5 化。產(chǎn)生式是條件和行動(dòng)的規(guī)則，學(xué)習(xí)者工作記憶中的內(nèi)容構(gòu)成條件，行動(dòng)則包括外在的變化和頭腦內(nèi)的心理運(yùn)算。該觀點(diǎn)認(rèn)為教材的選擇需要考慮循序漸進(jìn)的原則，先前學(xué)習(xí)的知識是后繼學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備，后繼學(xué)習(xí)是先前學(xué)習(xí)的延伸。重疊越多，遷移量就越大。 ⑵ 產(chǎn)生式遷移理論 加拿大認(rèn)知心理學(xué)家、信息加工心理學(xué)家安德森最先提出了產(chǎn)生式遷移理論 ]10[ 。研究表明，陳述行組織者能輸入一些適當(dāng)?shù)摹敖M織者”到學(xué)習(xí) 者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，使認(rèn)知結(jié)構(gòu)的可利用性得到加強(qiáng)，從而促進(jìn)了知識 的遷移，對言語分析能力較低的學(xué)習(xí)者尤其有效。在教學(xué)中 “先行組織者”可以促使學(xué)習(xí)者在其已知的材料和需要學(xué)習(xí)的材料之間架起一道橋梁，從而使學(xué)習(xí) 者更有效地學(xué)習(xí)。認(rèn)知結(jié)構(gòu)變量在遷移中的作用可以通過“先行組織者”加以實(shí)現(xiàn)。 ⑴ 認(rèn)知結(jié)構(gòu)的遷移理論 認(rèn)知結(jié)構(gòu)在廣義上指學(xué)習(xí)者頭腦的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，即學(xué)習(xí)者的觀念的全部內(nèi)容和組織，狹義上指學(xué)生在某一學(xué)科的特殊知識領(lǐng)域內(nèi) ， 觀念的全部內(nèi)容及組織。但是，我們不能否認(rèn)他們在知識遷移理論的貢獻(xiàn)，如：行為主義者依據(jù)刺激 與反應(yīng)之間的關(guān)系總結(jié)出了四條基本遷移規(guī)律至今仍具有價(jià)值。早期學(xué)習(xí)遷移理論主要有形式訓(xùn)練說、相同要素 說、經(jīng)驗(yàn)樊華 說、關(guān)系轉(zhuǎn)化說、知識 定時(shí)說、分析概括說等。正遷移既是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的積極影響，負(fù)遷移是一種學(xué)習(xí) 對另一種學(xué)習(xí)的消極影響 ]9[ 。先前學(xué)習(xí)對物理電氣信息學(xué)院 本科生論文 4 以后學(xué)習(xí)的影響稱之為順向遷移；后學(xué)習(xí)的內(nèi)容對以前學(xué)習(xí)內(nèi)容的影響稱之為逆向遷移。特殊遷移是指某種學(xué)習(xí)的內(nèi)容只向特定的范圍內(nèi)容發(fā)生遷移，如學(xué)習(xí)的牛頓運(yùn)動(dòng)定律只對宏觀和低速運(yùn)動(dòng)物體遷移；非特殊遷移指某種學(xué)習(xí)的內(nèi)容對廣泛范圍學(xué)習(xí)的遷移，一般而言，這種遷移多發(fā)生在學(xué)習(xí)態(tài)度、技巧、策略和方法等反面，物理學(xué)習(xí)中的刻苦拼搏精神可以廣泛地遷移到所有的學(xué)習(xí)、工作和生活當(dāng)中去。如知識領(lǐng)域的 遷移，學(xué)習(xí)了電場知識，有助于電磁知識 的理解；學(xué)習(xí)了重力勢能就容易理解電勢能；習(xí)慣態(tài)度的遷移，對學(xué)習(xí)物理精益求精的態(tài)度可以影響到對其他學(xué)科也持此態(tài)度。 知識遷移的分類 為了更好地理解和研究知識遷移，有必要對知識遷移從領(lǐng)域、方式、方向、效果等方面進(jìn)行分類。 我 認(rèn)為知識遷移是指一種學(xué)習(xí)情境下的學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)情境下的學(xué)習(xí)的影響。 Campione 等研究者探討了課堂情景對知識遷移的影響，強(qiáng)調(diào)通過交談、給其他同學(xué)解釋自己學(xué)習(xí)的東西在多種情景中，進(jìn)行聯(lián)系活動(dòng)等措施，來加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)，進(jìn)而促進(jìn)知識遷移 ]9[ 。Dettemran, 和 Stembegr, 說：知識遷移發(fā)生的可能性直線取決于兩情景之間的相似度 ]8[ 。 物理電氣信息學(xué)院 本科生論文