浅谈迁移现象与物理教学,本文主要内容关键词为:浅谈论文,物理教学论文,现象论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
一个人的学习时间是有限的,而人类的知识宝库是无穷的,通过学习的迁移,人们可以不断取得新的知识和技能,形成良好的学习习惯和积极的学习态度。学习的迁移,就是一种学习经验的影响。当学习的经验对后来的学习起促进作用,则属于正迁移;当学习的经验对后来的学习起干扰作用,则属于负迁移;当学习的经验对后来的学习不产生任何影响,则属于零迁移。学习的过程就是不断出现迁移现象的过程。对于学生来说,充分利用学习的迁移,从局部的知识技能,获得整体或其他领域的知识技能,从而提高知识、技能的应用能力,学习的迁移就显得尤为重要。
一、迁移与概念教学
在中学物理教学中,应该教给学生的基础知识,可分为物理现象、物理概念和物理规律,物理概念就是其中最重要的一部分。物理概念反映了物理现象中最本质的东西。要从众多的现象中提炼出精辟的概念,就需要建立概念方法,而学习的迁移就可以辅助概念教学。
1.迁移与物理模型
运动的物体总是有大小和形状的,一个物体的各个部位的运动情况也是不同的,要研究一个物体的运动,就要抓住主要矛盾,忽略次要矛盾。因此,我们可以建立物理模型。飞机、汽车、火车的形状虽有不同,但是,研究它们的运动,我们就可以利用质点代替每一个物体,那么,物理模型在这个学习过程中就发生了正迁移的作用。虽然飞机、汽车、火车的速度不同,但是,我们又可以建立匀速运动或匀变速运动,此时的运动模型就起到学习行为的正迁移。与物体下落运动有关的物理事实大量存在:倾盆大雨或砂石飞落……各种下落物体千差万别,而且下落也不一定是沿着竖直向下的方向,但是,我们可以建立自由落体加于统一,形成物理模型。于是,建立物理模型的过程也就发生了学习的正迁移。当然,由于物体形状、摩擦阻力、空气阻力的影响,物体并非是纯粹的质点、运动并非是严格的匀速运动、匀变速运动或自由落体运动,所以,现象或事实也就容易形成负迁移。那么,教学的过程就要清晰的展示,从现象到本质的逻辑思维,从普遍到规律的演绎,从个性到共性的统一,体现科学的课堂教学程式。物理模型的建立,能有效的引导教学主客体克服学习行为的负迁移,发生更多的正迁移。正迁移又能促进学习的触类旁通,获得知识能力的不断增长。
2.迁移与比值定义
物质的种类繁多,属性也是千差万别。有的能够肉眼分辩,而有的却无法区分。固态、液态、气态各自都不同。即使固态,属性也是因物而异。比如密度概念的建立,就是一个经典例子。任何一种物质,虽然质量、体积千差万别,但是,质量与体积的比值却是永恒不变。利用比值定义一种物质的属性,就是一种常用的概念教学方法。电场强度、磁感应强度都是通过物理量的比值来进行概念的。比值可以不断的发生正迁移,应用于概念教学。
电场是一种不可见物体,对于放入电场的电荷有电场力作用的特性。于是,我们可以先用同一检验电荷加于检测,发现电荷在不同位置所受电场力大小不同,说明电场有一定的分布。对于电场某点来说,电场的特性应是固有的,因此,我们又可以在同一位置放入不同的检验电荷,发现所受电场力各不相同,说明电场力并不能直观反映电场中某点的固有特性。但是,对于同一点来说,F/q这一比值是不变的,它却能深刻反映电场的固有特性。E=F/q的比值定义了电场强度的概念。比值定义只是概念教学的一种方法,这种方法在速度(v=s/t)、加速度(α=△v/△/t)、密度(ρ=m/v)、磁感应强度(B=F/IL)、部分欧姆定律(R=U/I)、法拉第电磁感应定律(E=N△φ/△t)中的概念教学中,就能起到正迁移作用,这种正迁移我们就要加于利用。但是,类似E=F/q的比值只是一种形式,与数学比例式又有区别。对于场中某一点来说,场强是不变的量,与q与F均无关,如果仅从数学比例式进行分析,就会推出E∝F或E∝1/q的错误结论,数学比例式又会使学习发生负迁移现象。
当然,迁移在概念教学中,还会因为概念本身理解程度的影响而干扰。比如,摩擦力的方向与物体的运动方向,原本可分为相同、不相同或无关三种情况,但是,因为学习滑动摩擦力和静摩擦力的先后次序不同,而会出现滑动摩擦力方向对静摩擦力方向的负迁移现象,静摩擦力与无摩擦力之间的零迁移现象。同样,匀变速运动的平均速度与广义的平均速度之间就会出现负迁移现象,平均速度与社会学“平均”之间也会出现负迁移现象。只有理解概念,才能减少负迁移,促进正迁移,才能学会应用概念。
二、迁移与物理规律
物理规律是在大量实践的基础上概括得出的理性知识,它是对一定范围内的客观事物规律的总结。在物理规律教学中,学生应当从规律的文字叙述或其他的表达形式中全面地领会规律所蕴含的物理内容及意义。
1.迁移与物理规律的条件或范围
一般而言,物理规律都有条件或适用范围,规律的运用必须符合规律本身的条件或适用范围。比如机械能守恒定律就必须符合只有重力或弹簧弹力做功的条件,但并不是说研究对象只受重力或弹簧弹力。当出现类似自由落体运动或弹簧振子的物理情景时,则学生容易发生正迁移。但是,如果遇到研究对象还受其他力作用的物理情景时,就容易发生负迁移。有些物理规律是通过物理模型来建立的,比如简谐运动就是以弹簧振子和单摆为依托。呈现在学生面前的是有形的弹簧和振子、绳子和摆球,对于处理纯粹的弹簧振子和单摆振动问题,发生正迁移是有效的。但是,对于木块在水面上振动、摆球在光滑弧面上作简谐运动则易产生零迁移现象。同样的道理,万有引力定律中要求两个物体是质点。脱离了这个条件,从数学观点分析,如果物体之间的距离无限小,则推出万有引力无穷大的错误结论。在此,物理规律的条件是正迁移,而纯数学观却是负迁移。库仑定律。纯电阻电路的电功率计算干扰了非纯电阻电路的电功率计算,纯电阻电路与非纯电阻电路成了彼此的负迁移。
2.迁移与公式
通常,物理规律都是用公式来表达的。因此教学中必须要求学生从物理意义上来认识公式所表示的各物理量之间存在着函数关系,绝不可只从数学角度来解释公式本身所反映的物理量之间的数量关系。比如,对于牛顿第二定律公式a=F/m,我们可以认为加速度与物体所受外力成正比,与物体的质量成反比。那么,此时的数学观点,成了物理量关系的正迁移。但是,如果说从它的数学形式而提出物体的质量与物体所受外力成正比,与加速度成反比,此时的数学形式就成了理解牛顿第二定律的负迁移。因为,质量是指所含物质的多少,与外力和加速度无关。因此,公式只是借用数学工具来表示物理规律,但是不能用数学方式代替物理意义。在纯电阻电路中,电功率,如果不理解物理意义而以纯粹的数学观点去理解,得出P∝R和P∝1/R前后矛盾的结论,则出现负迁移或零迁移。类似公式密度(ρ=m/v)、电阻(R=U/I)、电场强度(E=F/q)等都会出现这种正迁移和负迁移的可能性,教学中就要扬其“正”(迁移)弃其“负”(迁移)。
3.迁移与图象教学
物理规律除了用文字叙述和公式表达之外,还有图象表述方式。在教学中,要善于应用学习迁移引导学生理解这些表述方法,以及这些方法是怎样反映规律的物理意义。因为,图象教学也存在学习迁移应用的有效与无效。
在图象教学中,我们常用图线或斜率表示一种物理量。伏安特性曲线中某点的斜率表征电阻,位移图象的斜率表示速度,速度图像的斜率表示加速度。在这里,数学的斜率与物理量就有正迁移作用。在速度图象中,利用图线与时间包围的面积等效于质点运动的位移,“面积”就是求解质点运动位移的正迁移。不过,要实现图象教学的学习迁移,就应当在识图象、画图象、用图象基本途径的基础上,理解数学函数关系与物理量关系之间的统一与区别,领悟物理规律的物理意义。比如,正比函数y=kx与牛顿第二定律F=ma之间的对比,一次函数y=kx+b与牛顿第二定律F-f=ma之间的对比,y=kx和y=kx+b将成为F=ma和F-f=ma的正迁移。如果把牛顿第二定律F=ma与F-f=ma的形式进行对比呢?就有可能出现负迁移或零迁移现象。“面积”、“斜率”或“一次函数”只是一个学习迁移的载体,学科教学就要通过这些载体加于避免负迁移或零迁移,实现学习的正迁移。
三、迁移与实验教学
实验是中学物理教学的基础,通过实验教学能够科学的建立基本概念和基本规律,而实验是概念教学和物理规律教学最有效的迁移途径。在物理课堂教学中,主要是演示实验和学生实验。科学的实验思想、规范的实验过程、准确的实验结果、辩证的实验分析,都能获得学习的正迁移。比如纸带分析,选择计数点的不同,则运用公式a=时的T值就不一样。选择原始计时点为计数点,T值为0.02秒。选择每5个计时点为一个计数点,则T值为0.1秒。因为选择计数点的不同,0.02秒就有可能成为0.1秒的负迁移。因此,理解实验原理才是发生学习正迁移的关键。再比如游标卡尺,读数的规则属于学习的正迁移,但是对于不同规格的游标卡尺,每一种准确度又会成为某一个游标卡尺读数的负迁移。而游标卡尺与螺旋测微器之间,又会因为读数规则的差异,造成彼此之间的负迁移或零迁移。在多用电表的表盘上,欧姆档与电流、电压档之间,表盘正、负与内部电池正负之间,表盘正负与红黑表笔之间,表盘正负与内部灵敏电流计之间,既有正迁移因子,又有负迁移或零迁移因子。在伏安法测电阻的两种电路结构中,安培表外接与安培表内接的选择,完全取决于电表的电阻与被测电阻的比较,但两种电路结构又会成为彼此之间的负迁移。
学习的迁移现象,既可以辅助学科教学,也可以干扰教学。当然,学科教学与学习迁移的关系远不只上述。况且,学习的迁移现象还要受到迁移因素的影响。迁移与教材、迁移与教师、迁移与学习的主体、迁移与学习的习惯、迁移与物理情景的创设、迁移与知识技能的熟练程度、迁移与学生的年龄特点等等,伴随学科教学始终。总之,教学中,要科学地处理好教师与学生、教材与教法、理论与实验、现象与规律、学习与迁移、正迁移与负迁移或零迁移的关系。教师在教学实施过程中,应充分利用正迁移,避免负迁移或零迁移。