曾永志
(福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院, 福建 福州 350108)
“學(xué)習(xí)遷移方法”在物理教學(xué)中的應(yīng)用
曾永志
(福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院, 福建 福州 350108)
將奧蘇貝爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論應(yīng)用到物理課程的教學(xué)上,建立LC震蕩電路和諧振腔之間的聯(lián)系,使學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)遷移。
學(xué)習(xí)遷移;LC震蕩電路;諧振腔
學(xué)生在學(xué)習(xí)陌生的新知識(shí)時(shí),如果能從某些他們熟悉的知識(shí)出發(fā),建立新舊知識(shí)之間的聯(lián)系,就容易把原有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)遷移到新知識(shí)的學(xué)習(xí)中,從而將習(xí)得的知識(shí)概括化、系統(tǒng)化,從而形成一種整體的穩(wěn)定的心理結(jié)構(gòu)。
所謂學(xué)習(xí)遷移就是學(xué)習(xí)中得到的經(jīng)驗(yàn)對(duì)未來(lái)學(xué)習(xí)的影響,學(xué)生對(duì)任何知識(shí)的學(xué)習(xí),通常都是有系統(tǒng)和有計(jì)劃的,原有的知識(shí)對(duì)新學(xué)習(xí)的知識(shí)可能起到促進(jìn)作用,也可能起到阻礙作用。在教學(xué)實(shí)踐中,經(jīng)常提到“為遷移而教”,就是要利用學(xué)生現(xiàn)有的知識(shí)對(duì)將要學(xué)習(xí)新知識(shí)進(jìn)行正的遷移作用,盡量抑制和避免負(fù)的遷移作用。
美國(guó)心理學(xué)家?jiàn)W蘇貝爾(D.P.Ausubel)根據(jù)“有意義學(xué)習(xí)”發(fā)展出“認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移”的理論[1],他認(rèn)為所謂的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就是學(xué)生知識(shí)背景的知識(shí)結(jié)構(gòu),從廣義上理解,學(xué)生全部知識(shí)的內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu),也可以從狹義上理解為學(xué)生在某一特殊知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)全部的內(nèi)容及其組織結(jié)構(gòu)。每個(gè)學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)具有各自的特點(diǎn),這些特點(diǎn)也稱為認(rèn)知結(jié)構(gòu)變量,所謂認(rèn)知結(jié)構(gòu)變量就是指學(xué)生應(yīng)用原有的知識(shí)對(duì)新知識(shí)進(jìn)行同化時(shí),原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中內(nèi)容和組織的特征。
奧蘇貝爾認(rèn)為有3個(gè)變量對(duì)學(xué)生的知識(shí)遷移起到關(guān)鍵的作用。第一個(gè)變量是學(xué)生原有知識(shí)的內(nèi)容特征,也就是在學(xué)習(xí)新知識(shí)前,學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中是否具有同化新知識(shí)的內(nèi)容。原有知識(shí)和新知識(shí)的關(guān)系有:上位、下位和并列的關(guān)系。所謂的上位是指原有的知識(shí)具有概括程度更高、范圍更廣的知識(shí)結(jié)構(gòu),原有的知識(shí)概括程度越高、內(nèi)容范圍越大,學(xué)習(xí)遷移越容易進(jìn)行。因此,下位學(xué)習(xí)一般比上位學(xué)習(xí)和并列學(xué)習(xí)容易進(jìn)行,比較有助于同化新知識(shí)。第二個(gè)變量是學(xué)生原有知識(shí)的組織特征,也就是在學(xué)習(xí)新知識(shí)前,學(xué)生原有知識(shí)與將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)之間的異同是否清晰分辨,可分辨程度越高,就越有利于知識(shí)的分辨而避免混淆,從而有助于知識(shí)的遷移。如果學(xué)生原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)是按照一定的結(jié)構(gòu)、分層次嚴(yán)密組織完整的,則他在學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí),不僅能迅速在原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中找到新知識(shí)的固定點(diǎn),而且容易分辨出新舊知識(shí)之間的異同,從而促進(jìn)知識(shí)的遷移。第三個(gè)變量是原有知識(shí)的鞏固程度,如果在對(duì)新知識(shí)進(jìn)行同化時(shí),原有知識(shí)不鞏固,則不但不會(huì)產(chǎn)生正遷移,反而可能會(huì)出現(xiàn)干擾。因此,原有的知識(shí)越鞏固,越有利于知識(shí)的遷移。
在電動(dòng)力學(xué)的課程中,由諧振腔來(lái)產(chǎn)生高頻的電磁波,是采用在邊界條件下求解亥姆霍茲方程的方法來(lái)求解的,諧振腔的知識(shí)對(duì)學(xué)生是一種新的知識(shí),這樣的方法對(duì)學(xué)生比較陌生,而且物理圖像不強(qiáng)。而學(xué)生從中學(xué)開(kāi)始就已經(jīng)掌握用LC震蕩電路來(lái)產(chǎn)生電磁波。這2種方法之間是否有聯(lián)系,在教科書(shū)中并沒(méi)有涉及。
LC震蕩電路的頻率可以用以下公式求得:
現(xiàn)在的問(wèn)題是:如何產(chǎn)生更大頻率的電磁波?方法只能是減小電容C和電感L。
圖1 減小電容的途徑
另外的方法是減小電感L,第一種途徑就是減少電感的匝數(shù),最終變成一條直線,如圖2(a)、(b)所示。第二種途徑就是采用多個(gè)線圈的并聯(lián),根據(jù),并聯(lián)后的總電感減小了,如圖2(c)。如果繼續(xù)并聯(lián)線圈的數(shù)量,最終形成一個(gè)諧振腔,如圖2(d)所示。從而能夠產(chǎn)生高頻的電磁波。
圖2 減小電感的途徑
從以上的分析可以看出,諧振腔產(chǎn)生電磁波的方法是LC震蕩電路的一種變形,也就是說(shuō),諧振腔和LC震蕩電路不是兩個(gè)孤立的知識(shí)體系,而是同一個(gè)有聯(lián)系的知識(shí);學(xué)生對(duì)用LC震蕩電路產(chǎn)生電磁波的方法幾乎根深蒂固,這些知識(shí)對(duì)諧振腔產(chǎn)生電磁波的學(xué)習(xí)是有幫助的,有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)到諧振腔的電磁波可以納入到他們?cè)械闹R(shí)體系里面去,容易使學(xué)生找到新舊知識(shí)之間的聯(lián)系,使得學(xué)生在原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中找到新知識(shí)的固定點(diǎn),從而完成了知識(shí)的遷移。
在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中,真正能做到“為遷移而教”并不是容易的,這要求教師在掌握遷移理論和了解其影響因素的前提下,充分應(yīng)用遷移規(guī)律,促進(jìn)完成知識(shí)遷移。
當(dāng)然奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)遷移理論具有更加廣泛的內(nèi)容,他說(shuō)的所謂過(guò)去經(jīng)驗(yàn)特征,不僅僅是指將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)具有和舊知識(shí)相似的反應(yīng)和刺激,而且是指認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織特征,包括綜合性、清晰性和穩(wěn)定性,而遷移的效果也不能簡(jiǎn)單理解為將一般原理應(yīng)用到具體特殊情況能力的提高,而是學(xué)生概括、歸納能力的提高。例如,學(xué)好中文有利于英文的學(xué)習(xí),并不是說(shuō)中文和英文的知識(shí)在學(xué)生的頭腦中引起相似的反應(yīng)和刺激,而是學(xué)好中文建立起來(lái)認(rèn)知結(jié)構(gòu)有利于英文的學(xué)習(xí),從而使學(xué)生發(fā)展出掌握學(xué)習(xí)語(yǔ)言的一般規(guī)律。因此,學(xué)習(xí)遷移有利于促進(jìn)學(xué)生心理發(fā)展的關(guān)鍵,是使學(xué)生把習(xí)得的知識(shí)、技能向能力轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。能力的形成和發(fā)展是通過(guò)知識(shí)技能的獲得和遷移,從而使這些經(jīng)驗(yàn)不斷綜合、類化而實(shí)現(xiàn)。
物理,顧名思義是“物”之“理”。因此,在課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)上,一方面,我們盡可能將具有最大概括性和包容性的原理,以便學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中加以綜合和組織。另一方面,又要避免無(wú)“物”之“理”。比如,我們首先教授三個(gè)實(shí)驗(yàn)規(guī)律和一個(gè)假設(shè):庫(kù)倫定律、安培定律、法拉第定律、位移電流,歸納形成麥克斯韋方程組,然后介紹電磁場(chǎng)勢(shì)的描述、守恒定律和對(duì)稱性。在對(duì)電動(dòng)力學(xué)基本理論和描述方法有充分了解的基礎(chǔ)上,再教授麥克斯韋方程組在靜場(chǎng)(不隨時(shí)間變化)、電磁場(chǎng)的傳播(無(wú)源)的應(yīng)用,然后,在進(jìn)一步完整地講授在有源并隨時(shí)間變化的場(chǎng),也就是電磁波的輻射。
學(xué)習(xí)的目的不僅是將新知識(shí)儲(chǔ)存于大腦上,而且要使得學(xué)生習(xí)得的知識(shí)理論化、系統(tǒng)化,從而最終將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的各種不同的情境中,并能動(dòng)地學(xué)習(xí)新的知識(shí)。因此,知識(shí)的遷移直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,并有助于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變。最后,引用奧蘇貝爾的一句名言:“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容?!?/p>
[1]祁小梅.奧蘇貝爾認(rèn)知結(jié)構(gòu)與遷移理論及教學(xué)[J].黑龍江高教研究, 2004(05).
G649
A
1007-550X(2015)05-0047-03
10.3969/j.issn.1007-550X.2015.05.005
2015-04-16
曾永志,男,副教授。