學(xué)生物理知識負遷移的成因和防范措施

廖志勇

摘 要：學(xué)習(xí)遷移有兩種形式，正遷移和負遷移。物理知識負遷移會影響學(xué)生對物理概念和規(guī)律的理解和掌握。本文從五個方面分析物理知識負遷移的成因，并從物理概念、物理規(guī)律和物理習(xí)題教學(xué)三個方面提出防范措施。

關(guān)鍵詞：物理知識；負遷移；成因；防范措施

知識的遷移也叫學(xué)習(xí)的遷移，心理學(xué)上把學(xué)生已有的知識、情感和態(tài)度對后續(xù)學(xué)習(xí)活動的影響，或者后續(xù)學(xué)習(xí)活動對以前學(xué)習(xí)活動的影響稱為學(xué)習(xí)遷移[1 ]。學(xué)生原有的知識信息對學(xué)習(xí)新知識或掌握新技能起促進作用的成為正遷移，反之稱為負遷移。物理知識負遷移會導(dǎo)致學(xué)生混淆物理概念，不能正確理解和運用物理規(guī)律，嚴重影響學(xué)生分析問題，解決問題能力的提高。下面筆者就學(xué)生物理知識負遷移的成因和防范措施作一些粗淺探討。

一、物理知識負遷移的成因

學(xué)生在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的知識負遷移主要是由于思維惰性，喜歡按照固有的、習(xí)慣了的思路去進行思考并尋求答案 [1 ]。學(xué)生這種思維方式受日常生活經(jīng)驗，已有知識技能的影響和制約，不注意條件的變遷和新、舊問題之間的差異，因而發(fā)生生搬硬套、張冠李戴的錯誤。

1.因日常生活錯誤經(jīng)驗導(dǎo)致知識負遷移

學(xué)生在平時的生活中，獲得不少有關(guān)物理現(xiàn)象的感性認識，積累了許多的生活經(jīng)驗，這些經(jīng)驗或認識有基本正確的，也有與物理學(xué)的科學(xué)理論不相符的。例如，在講解自由落體時，學(xué)生認為物體所受的重力越大，下落得越快；物體在斜面上自由下滑，學(xué)生會認為物體受到一個下滑力；大人和小孩進行拔河比賽，結(jié)果大人勝了，學(xué)生認為大人對小孩的作用力大于小孩對大人的作用力；把一臺正在運行的冰箱放在一密封的房間里，打開冰箱的所有門，學(xué)生認為房間里的溫度將降低等等錯誤認識。這些錯誤的認識會妨礙學(xué)生建立正確的物理概念與原理。心理學(xué)理論告訴我們，知覺具有恒常性，也就是由于人們已有的知識和經(jīng)驗的參與，使知識往往并不隨知覺條件的變化而變化 [2 ]。學(xué)生對某些自然現(xiàn)象往往憑自己的經(jīng)驗或直覺去感受，必然會自覺或不自覺地形成一些錯誤的認識，這些概念又是根深蒂固的，對物理學(xué)習(xí)起到極大的抑制和沖擊作用。

2.因數(shù)學(xué)知識的沖擊導(dǎo)致知識負遷移

數(shù)學(xué)表達式是定義物理量、表述物理規(guī)律最簡捷、精確、深刻的語言，物理問題的解決離不開數(shù)學(xué)工具的運用。由于學(xué)生自小就接受數(shù)學(xué)知識教育，在思考問題時往往純數(shù)學(xué)化。例如學(xué)生從數(shù)學(xué)角度認識：若C=■，則C與A成正比，C與B成反比。那么在學(xué)習(xí)物理中，學(xué)生遇到速度、密度、電場強度等概念，由表達式v=■，ρ=■，E=■等與數(shù)學(xué)式C=■相同，就忽視了對事物本質(zhì)的認識，而認為速度、密度、電場強度與表達式中的物理量成正比或成反比等錯誤結(jié)論。又如，由函數(shù)y=k■可知，當(dāng)x→0時，有y→∞。因此，有的學(xué)生就認為當(dāng)兩個質(zhì)點之間的距離r趨于零時，它們之間的萬有引力F=G■趨于無窮大，從純數(shù)學(xué)觀點看，上述結(jié)論是對的，但從物理角度看，r→0時，兩個質(zhì)點已經(jīng)重合成為一個質(zhì)點，因此萬有引力的公式也就不適合了。所以物理不能等同數(shù)學(xué)，如果忽視了物理特定的條件，特有的情景，數(shù)學(xué)知識將起負面沖擊作用。

3.因情景錯位導(dǎo)致知識負遷移

每一物理事件都有其特定的情景，一些學(xué)生適應(yīng)不了情景的變化，而沿用舊的情景去進行推理、判斷等思維活動，即產(chǎn)生錯位現(xiàn)象，必然導(dǎo)致思路的偏差。例如，把一個在地面上走時準確的擺鐘：（1）移到月球上，周期如何變化？（2） 若移到神舟十號飛船上中，周期又如何變化？這時學(xué)生都知道根據(jù)T=2π■，由于月球的重力加速度變小，高山上擺鐘的周期將變大。在第（1）問的影響下，一些學(xué)生錯誤地把神舟十號繞地球做圓周運動跟月亮繞地球運動等同起來，只不過認為高度不同，因此第（2）問仍回答周期變大。事實上，第（2）問中物理情景己發(fā)生根本變化，由于神舟十號飛船做圓周運動，在飛船中的一切物體都處于完全失重狀態(tài)，擺鐘在飛船中根本不會擺動。所以當(dāng)情景發(fā)生改變，特別是新舊情景又是形同質(zhì)異時，學(xué)生最易產(chǎn)生知識負遷移。

4.因表象干擾導(dǎo)致知識負遷移

當(dāng)物理事件表象受到干擾，而頭腦中建立不起與研究問題相應(yīng)的情景，把握不住物理問題本質(zhì)特征，這時思維注意力將發(fā)生轉(zhuǎn)移，往往得出錯誤結(jié)論 [3 ]。例如，在水平桌面上放有長為L，質(zhì)量為m的書，桌面與書之間的滑動摩擦系數(shù)為μ?，F(xiàn)用一水平拉力F拉書，當(dāng)書被拉出桌面2/5 L時，如圖1所示，桌面對書的摩接力如何變化？由于學(xué)生受到書被部分拉出桌面的表象干擾，一些學(xué)生錯誤認為接觸面積減小，摩擦力減小，而事實上，滑動摩擦力跟接觸面積無關(guān)，因而書對桌面的摩擦力不變。所以學(xué)生在理解或?qū)嶋H運用物理概念時，對概念涉及的范圍會不自覺地擴大或縮小，因而造成分析問題的錯誤。

5.因概念模糊導(dǎo)致知識負遷移

物理中有許多概念是非常相似的，但又有根本區(qū)別，如質(zhì)量和重量，位移和路程，速度和速率，功和能，熱量和內(nèi)能，動量和動能等。學(xué)生在學(xué)習(xí)這些概念時，如果缺乏理解和準確掌握，并且無法建立相關(guān)的物理圖景，使用時就會將它們之間的關(guān)系簡單化，造成概念相互間發(fā)生干擾和遷移。

二、物理知識負遷移的防范措施

克服學(xué)生思維定勢的負面影響是防范知識負遷移的根本途徑。在教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律，通過與學(xué)生有目的的交流，逐步幫助學(xué)生減少或避免在學(xué)習(xí)中出現(xiàn)知識的負遷移，從而提高物理教學(xué)的實效，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1.重視基本概念教學(xué)，防止知識負遷移

要重視基本概念教學(xué)，在教學(xué)中要充分暴露學(xué)生認識概念過程中存在的干擾因素，激發(fā)學(xué)生的認知沖突，使學(xué)生能清醒地認識到以前存在的錯誤認識，并主動的在教師的引導(dǎo)下加以矯正和明確，充分理解概念的成因、內(nèi)涵和外延，并通過似是而非概念的比較提高理解概念的精細度和準確度 [2 ]。

例如，課本上對于慣性的定義是“慣性是物體保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)”，學(xué)生在學(xué)習(xí)時，會結(jié)合自己的生活經(jīng)驗“汽車行駛快剎車越困難”這樣的表象去理解慣性，從而得到物體速度越大，其慣性越大的錯誤結(jié)論。為此，老師可追問學(xué)生“若汽車靜止，那汽車是否有慣性呢？”這時再向?qū)W生指出：“慣性與速度有關(guān)”的錯誤結(jié)論與“一切物體都有慣性”相矛盾，說明原有的“經(jīng)驗”是錯誤的。在教學(xué)實踐中，除了解釋說明之外，還可以通過“兩個質(zhì)量不同的小車在彈力的作用下運動”的實驗進一步說明慣性跟質(zhì)量的關(guān)系，來提高學(xué)生對慣性知識理解的準確度。

對于相似，相近或相關(guān)的概念，可以運用對比分析法，不僅可以讓學(xué)生對知識本質(zhì)更加清楚，而且能準確地認識概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，從而有利于防止或消除知識的負遷移。例如，學(xué)生對于“電場線和等勢面”、“一對平衡力和相互作用力”、“發(fā)電機和電動機”、“電動勢和電勢差”等知識，常?；煜?，因此都可采用“相似對比法”來列表解決。

2.重視物理規(guī)律的教學(xué)，防止知識負遷移

在物理規(guī)律教學(xué)中，要注重對物理規(guī)律推導(dǎo)論證和實驗探究過程。對規(guī)律的掌握，更重要的是不僅要記住規(guī)律內(nèi)容，而且要知道規(guī)律是怎樣得到的，其使用范圍是什么，使用時要注意什么。教師在教學(xué)過程中通過與學(xué)生的信息交流，準確把握學(xué)生中錯誤觀念產(chǎn)生的原因與特點，然后根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律，精心選擇能激發(fā)學(xué)生認知沖突和學(xué)習(xí)欲望的實驗，讓學(xué)生在體驗實驗探究的過程中感受物理現(xiàn)象的變化，使教材上的知識具體化，形象化，可防止學(xué)生知識負遷移 [3 ]。例如，學(xué)習(xí)“串并聯(lián)電路電功率分配規(guī)律”時，教師可先將60W和40W的兩盞燈并聯(lián)，讓學(xué)生觀察到符合他們認知和經(jīng)驗的現(xiàn)象，再將60W和40W的兩盞燈串聯(lián)在原來的電路中，激發(fā)學(xué)生原來的認知沖突——“為什么串聯(lián)時40W的燈比60W的燈更亮？”，學(xué)生從觀察到的現(xiàn)象有了深刻的體驗，有效防止知識的負遷移。

3.重視物理習(xí)題的教學(xué)，防止知識負遷移

在教學(xué)中為了加深學(xué)生對物理概念和規(guī)律掌握的程度，防止知識的負遷移，筆者會在課堂上和課后都重視習(xí)題的教學(xué)。在課堂反饋中，有針對性選編一些容易使學(xué)生做錯的題目，讓學(xué)生通過評價來矯正錯誤認識，達到事半功倍的效果；課后還可以讓學(xué)生通過相似習(xí)題的訓(xùn)練，學(xué)會辨析情景和條件的變化，提高思維過程的比較、鑒別和洞察能力；還可以加強學(xué)生一題多解的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高思維的靈活應(yīng)變能力。

教學(xué)實踐證明，教師要掌握知識的遷移規(guī)律，積極地從多方面多途徑引導(dǎo)學(xué)生排除之間多種多樣的干擾，學(xué)生就能有效防止物理知識的負遷移，并會促進學(xué)生良好思維品質(zhì)的形成，提高物理學(xué)習(xí)能力。

參考文獻：

[1] 郭如松. 物理教材編寫中的“負遷移”[J]. 中學(xué)物理：高中版，2011（11）.

[2] 于學(xué)巖，徐琪. 中學(xué)物理教學(xué)中負遷移現(xiàn)象研究[J]. 物理通報，2007（6）.

[3] 翟元國. 實驗探究：促進物理概念和規(guī)律的理解[J]. 教育研究與評論：中學(xué)教育教學(xué)，2011（4）.