導(dǎo)語：物理遷移理論教學(xué)啟發(fā)一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、物理教材中的遷移素材

最常用的教學(xué)工具為教材，將教材中的教學(xué)素材應(yīng)用到教學(xué)中利于學(xué)生對知識的理解。筆者以動量守恒定律一章為例分析:本章包括“實驗探究碰撞中的不變量”、“動量守恒定律(一)”、“動量守恒定律(二)”、“碰撞”、“反沖運動火箭”、“用動量概念表示牛頓的第二定律”共6節(jié)內(nèi)容組成。學(xué)習(xí)第1節(jié)之前，學(xué)生對動量的概念沒有清楚的認(rèn)識，伊始文中指出:“碰撞是自然界中常見的現(xiàn)象。兩節(jié)火車車廂之間的掛鉤靠碰撞連接，臺球由于碰撞而改變運動狀態(tài)，微觀粒子之間……”其中，臺球是學(xué)生在生活中所熟識的一種運動，將教材中臺球碰撞的頻閃照片素材作為教學(xué)實例講解，通過對臺球運動過程的描述講解碰撞的細(xì)節(jié)，易于學(xué)生對動量有一個初步的認(rèn)識和理解。學(xué)習(xí)第2節(jié)時，有一個關(guān)于系統(tǒng)的概念描述:“我們說這兩個(或多個)物體組成了一個力學(xué)系統(tǒng)。實際上過去我們也曾涉及系統(tǒng)的問題。例如，重力勢能屬于地面附近的物體與地球組成的系統(tǒng);輕質(zhì)彈簧產(chǎn)生的彈性勢能屬于它所連接的兩個物體。”［3］此處，先定義了碰撞中的力學(xué)系統(tǒng)，再提到過去涉及過的系統(tǒng)問題，舊知識中“系統(tǒng)”概念的認(rèn)識利于新知識中“系統(tǒng)”概念的理解，新知識中“系統(tǒng)”概念的定義利于舊知識中“系統(tǒng)”概念的鞏固，達(dá)到明確新知識并鞏固舊知識的目的。第3節(jié)中，首先通過實例用牛頓運動定律推導(dǎo)出動量守恒定律，將牛頓運動定律與動量守恒定律緊密結(jié)合起來，用已掌握的物理知識推導(dǎo)出新知識;其次通過比較動量守恒定律和牛頓運動定律的適用范圍，提出相互之間的不可替代性。在這個過程中，學(xué)生已掌握的物理知識對新知識學(xué)習(xí)有指導(dǎo)作用，將前后知識對比讓學(xué)生對知識的理解更加深刻。第4節(jié)中，從理論上討論了第1節(jié)開始的實驗。在此，學(xué)生通過科學(xué)理論與實驗的聯(lián)系，對學(xué)習(xí)方法和遷移的思想有了新的體驗。學(xué)習(xí)第5節(jié)之前，學(xué)生對于火箭的概念沒有清楚的認(rèn)識，開始文中舉出許多關(guān)于反沖運動的例子，此時，將學(xué)生熟識的“放手后觀察氣球的運動”實驗為例，講解放手后氣球反沖的過程，為學(xué)生對火箭的反沖運動理解做準(zhǔn)備。學(xué)習(xí)第6節(jié)之前，學(xué)生已基本學(xué)完關(guān)于動量定律的相關(guān)內(nèi)容。用動量概念表示牛頓第二定律的課題，是對動量定律應(yīng)用的一種拓展，充分體現(xiàn)了新知識對舊知識的反饋。因此，學(xué)生在更清楚地理解動量定律的同時，更透徹地理解了牛頓第二定律。上述分析表明，在“動量守恒定律”一章的教學(xué)中，合理利用教材中的素材體現(xiàn)了一種知識對另一種知識的積極影響，表明知識的遷移是物理教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)象，說明遷移對物理知識學(xué)習(xí)的積極作用。在此，筆者通過不同知識對物理新知識學(xué)習(xí)的影響，用實例分析物理教學(xué)中的遷移。

二、物理教學(xué)中的遷移

遷移是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響［1］。善于發(fā)現(xiàn)已習(xí)得的知識與新知識之間的共同要素，運用到新知識的理解中利于學(xué)生對新舊知識的理解、思想方法的掌握［4］。筆者主要通過物理知識、數(shù)學(xué)思想、生活經(jīng)驗及“為遷移而教”的思想對物理新知識學(xué)習(xí)的作用闡述物理教學(xué)中遷移方法的運用。

(一)物理知識對物理新知識學(xué)習(xí)的影響

眾所周知，知識本身是相互聯(lián)系相互影響的，所以在學(xué)習(xí)新知識之前，對前面知識的合理應(yīng)用可以幫助新知識的理解和學(xué)習(xí)。在物理教學(xué)中，物理知識對物理新知識學(xué)習(xí)的影響，就是將學(xué)生已掌握的物理知識遷移到物理新知識的學(xué)習(xí)和理解中［5］。筆者以“電場強(qiáng)度”的概念教學(xué)為例:(1)教材中用試探電荷的實驗來說明“電場強(qiáng)度”的定義［6］，用抽象的概念“試探電荷”對抽象的概念“電場強(qiáng)度”解釋，學(xué)生理解起來較困難。(2)學(xué)習(xí)“電場強(qiáng)度”的概念之前，學(xué)生已熟知地球存在著萬有引力，即重力場，利用重力場和電場性質(zhì)方面的相似性，引導(dǎo)學(xué)生理解電場的概念。(3)舉例分析:在地球表面同一處放置不同質(zhì)量的物體，重力與質(zhì)量之比為恒值g;再將質(zhì)量同為m的兩個物體放在距地面不同高度的地方，重力與質(zhì)量之比為恒值g。由此得出結(jié)論:物體的質(zhì)量與所受重力的大小成正比，重力與質(zhì)量之比為恒值g。將重力場的實驗方法類比到電場強(qiáng)度概念的理解中:通過實驗將電荷量不同的檢驗電荷q和2q放在電場中的同一位置，得出電場力與電荷之比是個定值E;再將電荷量同為q的兩個檢驗電荷放在電場中不同位置，所受到的電場力的大小不同，電場力與電荷之比也不同。可以得出結(jié)論:電荷量與電場力成正比，在電場的不同位置電場力與電荷的比值大小不同。上述分析表明，將重力場知識遷移到學(xué)習(xí)“電場強(qiáng)度”概念教學(xué)中，是對抽象的或難以理解的概念和問題理解的簡化，同時對新知識的掌握和舊知識鞏固有積極的作用。又如，在“磁場強(qiáng)度”的學(xué)習(xí)過程中，可以將這三種知識再作對比，用已學(xué)到的重力場及電場強(qiáng)度知識遷移到學(xué)習(xí)磁場強(qiáng)度中來，加深理解。

(二)數(shù)學(xué)思想對物理新知識學(xué)習(xí)的影響

數(shù)學(xué)和物理有著密不可分的關(guān)系，在物理教學(xué)中，恰當(dāng)?shù)乩脭?shù)學(xué)的思想和方法，對解決物理問題提供了很好的策略［3］。筆者以人民教育出版社物理•選修3－5第十六章動量守恒定律第4節(jié)碰撞中的思考與討論［3］為例:(1)此題屬于非對心碰撞問題。題為一個運動的球和一個靜止的球碰撞，碰撞之前球的運動速度與兩球心的連線不在同一條直線上，碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球心的連線。(2)將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題。由動量守恒定律可知，碰撞前后的動量是守恒的，即矢量和的大小和方向相同。利用幾何知識中的平行四邊形法則來解決這個問題，簡化了問題的難度。(3)實際分析:由于碰撞前動量總和的大小為mv1，記作P，方向水平向右，碰撞后B球的動量大小為mv2，記作P2，A球的動量大小記作P1，方向如圖1所示，由于數(shù)學(xué)中的平行四邊形法則可以大致畫出碰撞后A球的速度。上述分析表明，物理教學(xué)中運用數(shù)學(xué)思想方法解題可以簡化計算過程，簡化物理問題。除此之外，數(shù)學(xué)推導(dǎo)可促進(jìn)物理規(guī)律的建立，數(shù)學(xué)圖像可以很直觀地表達(dá)物理模型，正交分解法在物理解題中起到至關(guān)重要的作用等。

(三)生活經(jīng)驗對物理新知識學(xué)習(xí)的影響

物理源于生活，生活體現(xiàn)著物理規(guī)律，在教學(xué)中適當(dāng)?shù)貙W(xué)生熟識的生活經(jīng)驗和常識運用到物理知識的講解中，有助于學(xué)生對物理知識的理解［7］。筆者以“功率”的理解教學(xué)為例:(1)功率的概念理解較為抽象。(2)講解“功率”時，教師可以用學(xué)生已有的生活常識為例進(jìn)行類比講解功率的概念。(3)舉例講解:首先給出做功的情況:有100kg重物要從一樓搬到五樓，如果一個小孩搬運需要60分鐘，一個成人搬運需要20分鐘，試比較小孩與成人做功的不同。由此有必要引出一個做功快慢的物理量，給這個物理量一個定義的方法。此時可以利用學(xué)生的實際生活做例子:從學(xué)校回家走路和騎自行車的快慢方法進(jìn)行類比，相同距離，比較不同運動方法所用的時間;相同時間，比較不同運動形式運動的距離;當(dāng)距離、時間都不同時，比較單位時間的運動距離。很快就會得出比較做功快慢用到的方法:兩個物體做功相同，比較所用時間;兩個物體用相同的時間，比較所做的功;當(dāng)功、時間都不同時，比較單位時間的功，得出功率的定義。上述分析表明，將學(xué)生日常生活的實際知識和經(jīng)驗運用到物理教學(xué)中，不僅讓學(xué)生理解了功率的概念、學(xué)會了比較做功快慢的方法，而且讓學(xué)生懂得將生活實際和物理知識相互遷移的思想方法，提高了教學(xué)效率。(四)為遷移而教的思想對物理新知識學(xué)習(xí)的影響物理教學(xué)中的遷移不僅包括知識的遷移，還有遷移思想方法的授受。教育界提出“為遷移而教”的口號意在讓教學(xué)以學(xué)生為主體，讓學(xué)生形成自主學(xué)習(xí)的能力，最終達(dá)到不教的目的［8］－［9］。例如，人教版必修2第七章機(jī)械能守恒定律第一節(jié)追尋守恒量———能量，其中有一段材料:諾貝爾物理學(xué)獎獲得者費恩曼曾說:“有一個事實，如果你愿意，也可以說是一條定律，支配這至今所知的一切自然現(xiàn)象……這條規(guī)律稱作能量守恒定律。它指出:有某一個量，我們把它稱為能量，在自然界經(jīng)歷的多種多樣的變化中它不變化。那是一個最抽象的概念……”［3］費恩曼所說的就是自然界能量的守恒原理。它的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛:從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體，小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。人類對各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的利用，都是通過能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的。在物理學(xué)中:保守力學(xué)系統(tǒng)、熱力學(xué)系統(tǒng)、核力學(xué)系統(tǒng)等都體現(xiàn)了能量守恒。綜上所述，將費恩曼關(guān)于能量的觀點延伸到各個學(xué)科乃至生活中，由此及彼，觸類旁通。因此，在教學(xué)中教師應(yīng)不拘泥于某種教學(xué)形式或方法，勿以為教學(xué)而教學(xué)，而是注重知識間的相互聯(lián)系和影響，教師在課堂內(nèi)外都應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移意識，結(jié)合具體的教學(xué)內(nèi)容的特點和具體教學(xué)對象的特點，靈活地創(chuàng)設(shè)教育情境并利用教育契機(jī)去引導(dǎo)學(xué)生積極地思考。

三、物理教學(xué)中的遷移對教學(xué)的啟示

物理教學(xué)中知識的遷移是普遍存在的，不同知識之間是可以相互遷移的。物理教學(xué)中的遷移對教學(xué)有以下幾點啟示。

(一)遷移方法的多樣性轉(zhuǎn)變教師“為教物理而教”的思想

在物理教學(xué)中除了用物理方法解決物理問題，還可以有更多的方法和捷徑解決物理問題。以平拋運動中的典型例題為例:如圖2所示，在傾角為θ的斜面上以速度v0水平拋出一個小球，該斜面足夠長，則從拋出開始計時，經(jīng)過多長時間小球離開斜面的距離達(dá)到最大，最大距離為多少?傳統(tǒng)解法:將平拋運動分解為沿斜面向下和垂直斜面向上的分運動，取沿斜面向下為x軸的正方向，垂直斜面向上為y軸的正方向，如圖2所示，在y軸上，當(dāng)vy=0時，小球在y軸上運動到最高點，即小球離開斜面的距離達(dá)到最大，它所用的時間就是小球從拋出開始，運動到離開斜面最大距離的時間。利用數(shù)學(xué)方法簡單求解:小球在拋出過程中，曲線為一個圓弧狀，當(dāng)曲線的某一點到斜面的距離最大時，由數(shù)學(xué)知識可知，這一點的切線與斜面平行，如圖3所示v的方向，此時小球離開斜面的距離達(dá)到最大。因此，求解極為簡單，由數(shù)學(xué)中的幾何關(guān)系可知，v0與v的夾角為θ，由數(shù)學(xué)知識得:tanθ=v1/v0，由物理關(guān)系知:v1=gt兩式聯(lián)立即可得出小球從拋出運動到離開斜面最大距離的時間。綜上所述，在物理知識的教學(xué)過程中教師應(yīng)靈活運用不同的教學(xué)方法，利用所有利于教學(xué)的有效方法和策略來教學(xué)，只要有理、適合的方法都可以用于物理教學(xué)中，達(dá)到物理三維教學(xué)目標(biāo)。

(二)知識遷移的創(chuàng)新教學(xué)有利于提升教師的綜合素質(zhì)

中國臺灣中原大學(xué)張世忠教授曾說過:課程的改革，核心精神是教師的創(chuàng)新教學(xué)，要培養(yǎng)有創(chuàng)意的學(xué)生，必先需要有創(chuàng)意的教師，創(chuàng)意的教師必須不斷地學(xué)習(xí)和自我成長，教材的組織和編排，教學(xué)技術(shù)的靈活運用，教學(xué)情境的妥善布置等都必須要有創(chuàng)新的思維和策略。可見，這就要求教師具有舉一反三、將知識融會貫通的能力，在教學(xué)中善于靈活把握學(xué)科內(nèi)外知識之間的聯(lián)系，讓物理課堂生動起來。例如，自然界萬物是能量守恒的，這個結(jié)論在任何學(xué)科和領(lǐng)域都是適用的。生物學(xué)中食物鏈能量是逐級遞減的，但能量的總和是守恒的。物理學(xué)科也不例外，不管系統(tǒng)的能量如何轉(zhuǎn)化，能量的總和是守恒的。比如，擺球的能量守恒。上例是對知識的靈活遷移，物理學(xué)科與其他學(xué)科內(nèi)外的知識都有著密不可分的關(guān)系。這就要求教師除了具備專業(yè)知識的同時，還應(yīng)不斷地學(xué)習(xí)和自我提升。這是對教師專業(yè)素養(yǎng)的一種鍛煉，也是對教師專業(yè)發(fā)展和邁向研究型教師的促進(jìn)。

(三)知識遷移的先后順序?qū)滩木幣诺囊?/p>

遷移，是一種知識對另一種知識的影響，即需在掌握一種知識的基礎(chǔ)上，才能對另一種知識產(chǎn)生影響，這就要求教材需要符合知識的順序性和學(xué)生的發(fā)展性。第一，物理與數(shù)學(xué)知識教學(xué)順序的完美結(jié)合。教材在修訂過程中應(yīng)考慮到學(xué)科之間的相互影響，在有些物理知識規(guī)律講解中需要數(shù)學(xué)知識作為支撐的時候，此時學(xué)生應(yīng)該已具備這種知識。例如，在學(xué)習(xí)運動力學(xué)之前，學(xué)生需要有關(guān)于速度、路程和時間的概念的知識做鋪墊;討論物理公式中各個量的關(guān)系的時候，需要函數(shù)的性質(zhì)的知識做基礎(chǔ)等。第二，注意教材編排邏輯順序符合學(xué)生年齡及認(rèn)知特征。教材編排應(yīng)考慮學(xué)生的年齡及認(rèn)知特征，這樣才符合學(xué)生智力水平的發(fā)展。

(四)知識的遷移強(qiáng)調(diào)教師運用現(xiàn)代知識的教學(xué)創(chuàng)新

臺灣中原大學(xué)張世忠教授說過:教師憑借過去所學(xué)，教現(xiàn)在學(xué)生，去適應(yīng)未來的社會。因此，教師應(yīng)不斷關(guān)注科技和事實知識，教學(xué)中的實例應(yīng)該是在貼近學(xué)生生活的基礎(chǔ)上符合社會發(fā)展和時代感的例子，不能將20世紀(jì)50年代的例子用到教育90年代的學(xué)生身上讓他們從中體會生活中的物理，這樣太強(qiáng)的時代感學(xué)生無法理解，給教學(xué)形成阻礙。

(五)知識遷移的討論是研究構(gòu)建完美課堂的基礎(chǔ)

當(dāng)下研究的“有效教學(xué)”、“藝術(shù)教學(xué)”等等，都有遷移思想的滲透。例如，中學(xué)是掌握物理學(xué)中數(shù)學(xué)方法的重要時期，物理教育把培養(yǎng)學(xué)生“運用數(shù)學(xué)解決物理問題的能力”列為一項重要任務(wù)。“藝術(shù)教學(xué)”中也滲透著遷移的思想，將教學(xué)作為一門藝術(shù)，運用知識間的相互影響來教學(xué)。可見，無論是研究有效教學(xué)或藝術(shù)教學(xué)等對于完美課堂的詮釋問題，都是以遷移的思想方法作為基礎(chǔ)的。本文從教材出發(fā)，介紹了遷移是物理教學(xué)中普遍存在的現(xiàn)象，進(jìn)而用實例分析了物理教學(xué)中的遷移方法和形式，然后對遷移對物理教學(xué)的啟示做了思考。需要說明的是，探討物理教學(xué)中的遷移思想只是眾多教育思想方法中的一個方面。實際上，物理教學(xué)中的遷移不僅有它不可替代的優(yōu)點，更應(yīng)該注意負(fù)遷移的影響。物理教學(xué)中的遷移，不僅利于課堂內(nèi)外各個方面的教學(xué)，也利于教師專業(yè)素質(zhì)的升華，更利于教學(xué)的反思和啟示。這些方面還有待進(jìn)一步研究和探討。

作者：李攸香王較過李秉政工作單位：陜西師范大學(xué)物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院