物理學習中的變通與遷移

羅東波

物理學習中僅靠有序的單一渠道不能幫助學生形成完整的能力，因為由有序形成的能力只能解決典型情境下的物理問題或只能進行情況比較類似的學習，若要能解決新問題、開拓新領(lǐng)域，就必須具有較強的知識遷移和變通能力，它是思維變通性、流暢性的具體反映．學生解決問題能力的高低，除了認知結(jié)構(gòu)的因素，說到底，也是遷移和變通能力強弱的體現(xiàn).應(yīng)重視在認知結(jié)構(gòu)有序的基礎(chǔ)上通過變通和遷移兩個方面去培養(yǎng)和提高學生的應(yīng)用能力.

1． 變通

變通是指思路的變換與貫通，解決問題不受思維定勢的影響，當一種方法行不通時，能及時變換另一種可能行得通的方法.物理現(xiàn)象一般來說不是孤立的，對物理現(xiàn)象的描述方法不是唯一的，因而解決物理問題的方法、途徑同樣也不是唯一的.培養(yǎng)學生解決物理問題的變通能力可以通過不斷變換題設(shè)條件、變換解題思路、方法等方面進行.

①改變題設(shè)條件.如原來靜止在斜面上的物塊，再給它加上豎直向下作用力，此時物塊的運動狀態(tài)會改變嗎？如果改成在原物塊上再疊放一個物塊，則情況又如何？又如小球在做豎直平面內(nèi)的圓周運動時，分析用細繩、輕桿和管道等不同裝置時，小球能否過最高點的條件不同在哪里？為什么？再如在學習力和運動的關(guān)系時，教師可以從“力是物體運動狀態(tài)改變的原因”這一概念出發(fā)，提出如果質(zhì)點A受到若干個作用力而保持靜止，那么其中一個力和其余（n－1）個力有怎樣的關(guān)系？如果其中一個力F1逐漸變小，那么合力的方向如何？大小怎樣變化？加速度和速度的情況如何？如果F1減小到零后又逐漸恢復(fù)到原來的值，那么上述各個物理量又將如何改變？位移怎樣變化？如果把F1在原來的方向上轉(zhuǎn)過90°角時，則此時的合力的大小、方向怎樣？等等.通過這種題設(shè)條件的改變，可達到活躍思維，認清事物本質(zhì)的效果.

②變換解題思路、方法.就是培養(yǎng)對物理問題的多角度思維的能力.解題時，一般是由原因?qū)С鼋Y(jié)果，那么必然也能從結(jié)果導(dǎo)出原因，或者由原因和結(jié)果推出中間環(huán)節(jié).如運用動量定理解題時，對于變力的沖量，根據(jù)動量定理表達式中的沖量無法計算時，可換一個角度用動量的改變量進行解決.反之，對于拋體運動中求動量改變量的問題，由于動量是矢量，它的大小、方向都在改變，在對動量的改變量無法直接計算時，根據(jù)重力是一個恒力，可改從重力的沖量這一角度去思考解決等等.這種把已學知識作為鋪墊，對例題不斷拓寬引伸，挖掘問題的內(nèi)涵和外延，換一種思路、換一種方法的做法，可以充分發(fā)揮例題以點帶面的功能，激發(fā)學生學習思維的積極性、主動性，達到啟迪智慧、擴展思路、靈活變通的目的，從而使認識得到升華.

2． 遷移

遷移就是能恰當靈活地把物理結(jié)論信息應(yīng)用到不同的物理過程中去，開闊思路、化難為易，是一種學習對另一種學習的影響.產(chǎn)生遷移的關(guān)鍵是學習者在兩種活動中概括出它們之間的共同原理.所以說遷移與概括密切相關(guān)，只有在概括的基礎(chǔ)上才能產(chǎn)生遷移.遷移能力的培養(yǎng)主要可通過類比的方法進行，如重力勢能和電勢能；洛侖茲力和向心力；簡諧運動和電磁振蕩；機械波和電磁波；垂直飛進電場的帶電粒子的偏轉(zhuǎn)和力學中的平拋運動等.像火車拐彎、物塊在碗中作水平面上的圓周運動這類問題，歸根結(jié)底屬于圓錐擺問題.還有，如要解決帶電小球在重力場和水平方向電場中的擺動問題，說白了這是一個等效單擺的問題，要注意不斷與單擺進行比較，說明帶電小球所受合力的方向相當于單擺問題中的重力方向，確定等效“最低點”，然后再根據(jù)力學規(guī)律進行分析處理.

如果要把問題設(shè)置得更細一些，可以力學中的質(zhì)點運動向帶電粒子在大小不變、方向周期性變化的電場中的運動遷移為例具體加以說明：①質(zhì)量為1千克的質(zhì)點A放在光滑水平桌面上，受到水平方向大小恒為2牛頓的作用力作勻加速直線運動，若經(jīng)1秒作用力方向變?yōu)橄喾?，以后力的方向如上作周期性改變，試?0秒內(nèi)A的位移為多少；②如果上題作用力開始的作用時間為0.5秒，以后都經(jīng)1秒鐘改變方向，如此往復(fù)，則10秒內(nèi)A的位移又為多少？③試用V-t圖線求解上述兩題；④對于力學中的這類題型，在教學中可以把它放到更廣闊的背景中進行考慮，如原來靜止在電壓大小不變、方向周期性變化的電場中，帶電粒子的運動情況分析；⑤若電場的電壓大小均勻變化，方向仍周期性改變，帶電粒子的運動情況如何；⑥若電場條件不變，帶電粒子改為垂直于電場方向飛入，則帶電粒子的運動情況又將怎樣？

本欄責任編輯羅峰