科教興國(guó)背景下基于學(xué)習(xí)遷移理論的物理教學(xué)設(shè)計(jì)研究

摘 要：學(xué)習(xí)遷移問(wèn)題自出現(xiàn)以來(lái)就受到了廣泛的關(guān)注，隨著問(wèn)題的持續(xù)研究，學(xué)習(xí)遷移理論被廣泛地應(yīng)用到物理教學(xué)過(guò)程中，但關(guān)于將學(xué)習(xí)遷移理論融入到物理教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用卻很少。在如今的科教興國(guó)背景下，合理地運(yùn)用學(xué)習(xí)遷移理論，能提高學(xué)生的思維遷移及概括能力等各種能力。把學(xué)習(xí)遷移理論融入到高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)中，對(duì)促進(jìn)素質(zhì)教育的發(fā)展以及我國(guó)物理人才的培養(yǎng)都有很大的幫助。

關(guān)鍵詞：科教興國(guó) 學(xué)習(xí)遷移理論 中學(xué)物理 教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：F063.2；G642.0" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4914（2023）12-209-03

一、引言

黨的二十大報(bào)告對(duì)“實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐”進(jìn)行了部署。百年大計(jì)，教育為先。從另一層面去看，也只有教育搞好了，才能為黨和國(guó)家培養(yǎng)出更多更優(yōu)秀的科技人才，而不斷涌出的高質(zhì)量人才，可以為科技創(chuàng)新提供源源不斷的新動(dòng)能，讓科技創(chuàng)新生態(tài)可持續(xù)、更具競(jìng)爭(zhēng)力。中學(xué)物理教育作為培養(yǎng)人的重要一環(huán)，一直為國(guó)家提供著源源不斷的人才?？茖W(xué)地運(yùn)用各種理論在教學(xué)設(shè)計(jì)上可以得到事半功倍的效果。成功的課堂教學(xué)可以使學(xué)生在新知識(shí)的學(xué)習(xí)中更加科學(xué)，在知識(shí)的理解上更加深刻，知識(shí)的使用上更加精確并有助于能力的提升。然而，在現(xiàn)實(shí)的課堂教學(xué)中，學(xué)生很難投入到新的課程中來(lái)。恰當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)能使學(xué)生獲益良多，并能使他們更好地融入課堂。思維是行為的先導(dǎo)，教師在教學(xué)過(guò)程中要關(guān)注學(xué)生的思維活動(dòng)，要根據(jù)學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律來(lái)引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎?。因此，良好的教學(xué)引導(dǎo)不僅關(guān)系到學(xué)生的心理，而且也關(guān)系到設(shè)計(jì)的內(nèi)容本身。

二、學(xué)習(xí)遷移理論的含義與分類

1.學(xué)習(xí)遷移的概念。學(xué)習(xí)遷移是指某種知識(shí)對(duì)其他某種知識(shí)的作用或習(xí)得的知識(shí)對(duì)完成其他活動(dòng)的作用。學(xué)習(xí)遷移就是問(wèn)題的解決和創(chuàng)新的思考。這是高級(jí)心理加工和藝術(shù)創(chuàng)造所需要的重要技能。在整個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)程中，教學(xué)是一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，它也是每個(gè)學(xué)習(xí)者所期待的現(xiàn)象。首先，學(xué)習(xí)遷移是一個(gè)系統(tǒng)的、穩(wěn)定的、統(tǒng)一的心理結(jié)構(gòu)，它對(duì)控制人們的行動(dòng)起到積極的作用。其次，在向能力轉(zhuǎn)化過(guò)程中，學(xué)習(xí)遷移非常關(guān)鍵。能力的形成取決于對(duì)知識(shí)和技能的熟練程度，以及對(duì)現(xiàn)有知識(shí)和技能的不斷總結(jié)和系統(tǒng)化處理。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)遷移是在一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境中進(jìn)行的。學(xué)習(xí)遷移不僅體現(xiàn)在之前的學(xué)習(xí)中，也體現(xiàn)在后續(xù)的學(xué)習(xí)中。這種效應(yīng)可能是正面或負(fù)面的。

2.學(xué)習(xí)遷移的分類。根據(jù)學(xué)習(xí)遷移的領(lǐng)域，可以將其分為三大類：習(xí)慣態(tài)度、知識(shí)與動(dòng)作技能。比如，在知識(shí)界，了解電場(chǎng)有助于理解磁場(chǎng)；在動(dòng)作技能的過(guò)程中，通過(guò)使用左手定律來(lái)判定安培力的方向。在習(xí)慣態(tài)度的遷移中，學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)物理的追求也會(huì)以相同的態(tài)度遷移到其他科目當(dāng)中。

根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移方法，可以將遷移歸分為特殊與非特殊遷移。特殊遷移是指某些學(xué)習(xí)內(nèi)容僅在一定范圍內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，所謂非特殊遷移是指學(xué)習(xí)的對(duì)象向大范圍學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)移，其主要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)技巧、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)方式等方面。物理學(xué)的求實(shí)精神可能會(huì)被轉(zhuǎn)移到其它學(xué)科，甚至在工作和生活中。

根據(jù)學(xué)習(xí)遷移的方向，可以將其歸類為順向和逆向遷移兩種。前一階段的學(xué)習(xí)影響下一階段的學(xué)習(xí)叫做順向遷移。而后學(xué)習(xí)的東西影響以前的學(xué)習(xí)，這是所謂的逆向遷移。

三、影響遷移的因素及教學(xué)中的應(yīng)用策略

教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的求知欲和求知能力。在知識(shí)和信息飛速發(fā)展的今天，人類已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)知識(shí)時(shí)代。要讓學(xué)生更好地融入到學(xué)習(xí)中來(lái)，我們不僅要注重學(xué)習(xí)、認(rèn)識(shí)、運(yùn)用知識(shí)，還要注重培養(yǎng)他們的求知欲望、興趣、積極性、愛(ài)好、愛(ài)好，從而使他們對(duì)科學(xué)和學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣。有良好的興趣是學(xué)好物理的心理基礎(chǔ)從而逐步發(fā)展成為一種強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)動(dòng)力。因此，在教學(xué)設(shè)計(jì)中，要時(shí)時(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的自信心。

（一）影響中學(xué)物理學(xué)習(xí)遷移的因素

在中學(xué)物理教學(xué)中，影響學(xué)習(xí)遷移的最主要的兩個(gè)因素是物理前概念和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)。學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)時(shí)，會(huì)對(duì)每一門科目包括物理學(xué)進(jìn)行預(yù)設(shè)。物理預(yù)設(shè)是指學(xué)生在與周圍環(huán)境的長(zhǎng)期交互作用下，通過(guò)主體的構(gòu)造，從而了解物理、物理的法則。例如，在學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”前，他們認(rèn)為物體只有受力才會(huì)有速度，不受力便沒(méi)有速度。這就是學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律以前的概念。從認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移的觀點(diǎn)來(lái)看，在學(xué)生的大腦中有一種“先導(dǎo)”，這種“先導(dǎo)”作用于學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。

1.物理前概念在物理知識(shí)中的負(fù)遷移。有些時(shí)候，對(duì)物理現(xiàn)象、過(guò)程、材料等認(rèn)識(shí)有誤，若不能及時(shí)改正，就會(huì)導(dǎo)致思維偏差，影響物理的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致物理的學(xué)習(xí)出現(xiàn)問(wèn)題。

2.物理前概念在物理知識(shí)中的正遷移。事物是一分為二的，學(xué)生所掌握的前概念大多數(shù)都是淺顯的認(rèn)識(shí)，甚至有些是與科學(xué)相違背的。然而，教師們也別忘了，在觀察、了解這個(gè)世界的過(guò)程中，他們總是會(huì)從自身的角度去觀察、去了解這個(gè)世界。從建構(gòu)主義的角度來(lái)看，“常識(shí)”是個(gè)人的一種精神財(cái)富，是人們了解生命中一些特別現(xiàn)象的一種有價(jià)值的手段。這種前概念既是老師也是學(xué)生的資源。我們應(yīng)該將這些“資源”當(dāng)作“生長(zhǎng)點(diǎn)”，使他們能夠更好地了解新的知識(shí)，從而使他們從原來(lái)的舊觀念中獲得新的科學(xué)觀念。

3.數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在物理知識(shí)中的正遷移。數(shù)學(xué)推導(dǎo)起著舉足輕重的作用。比如在求解變速運(yùn)動(dòng)路程的問(wèn)題中，許多人都無(wú)法直觀地感受路程的大小，但通過(guò)對(duì)數(shù)學(xué)圖像求解面積這將是十分簡(jiǎn)單的。此外，在高中物理領(lǐng)域，諸如正弦函數(shù)、余弦函數(shù)等也被廣泛地用于機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波、交流電等。在利用平行四邊形規(guī)則來(lái)求解合力的問(wèn)題中，三角形的特性是求解該類問(wèn)題的關(guān)鍵。數(shù)學(xué)的思維方式被廣泛地運(yùn)用。舉例來(lái)說(shuō)，兩種力可以輕易地結(jié)合，但是三種、四種、五種以上的結(jié)合卻是一件非常困難的事情，因此，利用數(shù)學(xué)中的坐標(biāo)理論，可以用一種非常簡(jiǎn)單的方法來(lái)求解。

數(shù)學(xué)是研究物體在空間與量之間的關(guān)系，物理則是基本的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。盡管這兩個(gè)學(xué)科完全是兩個(gè)概念，但他們的思維方式，以及獲取知識(shí)的方式卻是密不可分的。數(shù)學(xué)是物理學(xué)發(fā)展的有力手段，它為數(shù)學(xué)的應(yīng)用打開(kāi)了一個(gè)巨大的天地，推動(dòng)了它的發(fā)展。在中學(xué)，數(shù)學(xué)和物理關(guān)系最密切。在中學(xué)物理教學(xué)中，正交分解的思想被廣泛地運(yùn)用于中學(xué)物理的各個(gè)方面，是中學(xué)物理教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。另外，物理題95%以上的問(wèn)題都是由數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)求解的，因此，列方程組、不等式的極小值、數(shù)列的求解是中學(xué)物理問(wèn)題的關(guān)鍵。在物理實(shí)驗(yàn)中，還廣泛地運(yùn)用了數(shù)學(xué)誤差的計(jì)算和錯(cuò)誤分析。

4.數(shù)學(xué)知識(shí)在物理知識(shí)上的負(fù)遷移。數(shù)字在中學(xué)物理教學(xué)中的確發(fā)揮著很重要的作用，但是這并不表示可以說(shuō)數(shù)字學(xué)習(xí)取代了物理學(xué)習(xí)。如果學(xué)生在物理學(xué)習(xí)時(shí)，因?yàn)閷?duì)數(shù)字的盲目依賴，對(duì)物理學(xué)習(xí)做出了單純的抽象的數(shù)字理解，而沒(méi)有對(duì)實(shí)際的物理活動(dòng)做出更詳細(xì)的研究，會(huì)導(dǎo)致對(duì)物理教學(xué)產(chǎn)生消極的作用。

（二）學(xué)習(xí)遷移理論的應(yīng)用策略

1.促進(jìn)物理前概念正遷移的策略。從日常生活中發(fā)掘更多的東西。很多高中生的物理概念、法則，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，都是一種很難理解的東西。教師要充分挖掘物理概念及規(guī)律，并運(yùn)用到課堂中，通過(guò)“陳述組織者”的指引來(lái)正確理解物理概念與物理規(guī)律，促進(jìn)物理概念和規(guī)律的傳播。

讓同學(xué)們注意到真實(shí)的物理現(xiàn)象。中學(xué)物理與現(xiàn)實(shí)生活有著密切的關(guān)系。在中學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，培養(yǎng)對(duì)物理現(xiàn)象的關(guān)注是一個(gè)很好的習(xí)慣。比如：當(dāng)學(xué)生在開(kāi)車的時(shí)候，如果他能想清楚自己為何要往前走，他就會(huì)明白，摩擦力并不妨礙物體的移動(dòng)，而只是妨礙了物體的相對(duì)移動(dòng)；當(dāng)輪船靠岸時(shí)，如果同學(xué)們注意到了岸上的輪子，就會(huì)對(duì)動(dòng)量定律有很好的了解。

2.促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的正遷移的策略。在物理前概念表達(dá)過(guò)程中正確地滲透了數(shù)學(xué)知識(shí)。中學(xué)物理的很多定義，都是通過(guò)數(shù)理的方法來(lái)定義的。例如電位差等則由比值確定，總功用以和值表達(dá)。但如果沒(méi)有人明白加、減、乘、除、極限等的意思，那么按照學(xué)習(xí)遷移原理，學(xué)習(xí)者將很難掌握。所以，教師們可以把數(shù)學(xué)知識(shí)合理地滲入物理學(xué)概念表述中，這樣就合理地促進(jìn)了物理學(xué)概念的向前遷移。

鼓勵(lì)同學(xué)們自己去推導(dǎo)物理定律。在建立物理定律的過(guò)程中，數(shù)學(xué)推導(dǎo)具有舉足輕重的地位。在物理定律的指導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)自己的邏輯推理、自己的判斷、老師的評(píng)價(jià)，按照學(xué)習(xí)遷移原理，學(xué)生通過(guò)自己的推理，不僅可以加深對(duì)物理定律和物理概念的認(rèn)識(shí)，還可以提高他們的邏輯推理和推理能力。

3.減小物理前概念負(fù)遷移的策略。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)暴露出的錯(cuò)誤進(jìn)行自我反省。在高中的物理課上，會(huì)有一些類似于慣性和速度的現(xiàn)象。教師應(yīng)充分利用教學(xué)技術(shù)，使學(xué)生理解并糾正錯(cuò)誤的預(yù)設(shè)。由于對(duì)這一領(lǐng)域的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足，需要運(yùn)用物理概念進(jìn)行邏輯思考、分析判斷。利用認(rèn)知策略傳遞理論，對(duì)學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，促使其積極地拋棄原有的觀念。如果學(xué)生只是聽(tīng)從老師的意見(jiàn)，他們則只能被動(dòng)地傾聽(tīng)，無(wú)法建立起自己的知識(shí)體系。通過(guò)組織討論，可以使各種前概念之間或前概念與正確概念之間進(jìn)行“交鋒”，從而產(chǎn)生認(rèn)知上的“震顫”。

展示在物理前概念中存在的不合理性。在學(xué)習(xí)慣性的時(shí)候，很多人都會(huì)把它和沖力這個(gè)概念混在一起，認(rèn)為是因?yàn)橛辛送苿?dòng)力，所以才會(huì)往前走，但扔出去的手榴彈，卻會(huì)由于慣性而運(yùn)動(dòng)。在這個(gè)時(shí)候，教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)物體的受力分析，通過(guò)對(duì)物理前概念的錯(cuò)誤分析，促使學(xué)生放棄原有的認(rèn)識(shí)，建構(gòu)新的科學(xué)認(rèn)識(shí)。

4.減小數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)負(fù)遷移的策略。中學(xué)物理教學(xué)中，物理公式所表示的物理量之間的聯(lián)系往往被看作是純粹的數(shù)學(xué)關(guān)系，這會(huì)給物理、物理定律帶來(lái)消極的影響。比如，當(dāng)電容式C=Q/U時(shí)，有些同學(xué)會(huì)錯(cuò)誤地把C和Q認(rèn)為成正比，與U成反比；基于學(xué)習(xí)遷移理論，教師可以在特定的物理環(huán)境下，使學(xué)生明白C和R等的大小取決于對(duì)象自身的性質(zhì)，而不受比例的影響。

強(qiáng)調(diào)物理概念的應(yīng)用條件，保證物理定律的精確性。在物理定律的教學(xué)中，也存在著許多同學(xué)不顧及物理定律所包含的物理量所代表的物理含義，他們借數(shù)學(xué)的方法，將物理學(xué)的規(guī)則抽象為數(shù)學(xué)，這就給學(xué)習(xí)物理定律帶來(lái)了極大的阻礙。比如：老師們?cè)诮忉寧?kù)倫定律的時(shí)候，不強(qiáng)調(diào)這個(gè)定律在真空中的點(diǎn)電荷是有效的，那么，在庫(kù)倫定律的作用下，許多學(xué)生都會(huì)得出一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論，即r接近無(wú)限小時(shí)，F(xiàn)接近無(wú)限大。

四、以《牛頓第一定律》為例的教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）教材分析

牛頓第一定律是力學(xué)中最關(guān)鍵的一條，同時(shí)又是訓(xùn)練學(xué)習(xí)者分析、概括與演繹能力的優(yōu)秀材料。這門課程以對(duì)運(yùn)動(dòng)和力學(xué)的基本認(rèn)識(shí)為基礎(chǔ)，第一次把力和運(yùn)動(dòng)理論相結(jié)合，探索力和運(yùn)動(dòng)間的關(guān)聯(lián)和規(guī)律，這門課程在中學(xué)物理教育中有著重要的地位，為今后的教學(xué)工作打下了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。所以，這套課程更加強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的科學(xué)性，把物理理論和實(shí)際緊密結(jié)合在一起，讓學(xué)習(xí)者有一個(gè)和物理學(xué)近在咫尺的感受，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生對(duì)物理的興趣。

（二）學(xué)生的學(xué)習(xí)情況

力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因還是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，人們理解并認(rèn)識(shí)其正確性是一個(gè)很長(zhǎng)的歷史過(guò)程，而學(xué)生要正確地理解，又要克服自己的物理前概念，同時(shí)還要克服日常生活中錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)。因此，在一開(kāi)始，我們先用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓他們通過(guò)觀察、思考，來(lái)澄清自己的認(rèn)知。

（三）教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

五、結(jié)語(yǔ)

高中物理作為一門被廣泛應(yīng)用的學(xué)科，具有較強(qiáng)的連貫性、邏輯性、抽象性，所以把學(xué)習(xí)遷移理論融入到高中物理的教學(xué)設(shè)計(jì)中，能夠大力推進(jìn)素質(zhì)教育的發(fā)展。在高中物理教學(xué)，將學(xué)習(xí)遷移理論融入高中物理教學(xué)設(shè)計(jì)的研究是十分必要和有前景的。同時(shí)，在強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)中國(guó)學(xué)生核心素質(zhì)的前提下，我們也呼吁所有的物理老師、教育工作者都應(yīng)該重新認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)遷移理論在中學(xué)物理教學(xué)中的作用，并以更多的專業(yè)視角、更深的育人視角去研究它，為學(xué)生的核心素養(yǎng)、職業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，從而推動(dòng)科教興國(guó)戰(zhàn)略的施行。

[基金項(xiàng)目：佳木斯大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)： 2021JY2-44，2022JY3-32）;佳木斯大學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)： Lz2013-017）]

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳曉鑫.學(xué)習(xí)遷移理論在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用[J].理科考試研究：高中版，2015（1）：2.

[2] 李金梁.高中物理教學(xué)中的學(xué)習(xí)遷移理論探討[J].新教育時(shí)代電子雜志：教師版，2015（25）：3.

[3] 李攸香.論高中物理教學(xué)中的遷移及其對(duì)教學(xué)的啟示[J].教育與教學(xué)研究，2013，27（3）：4.

[4] 王春陽(yáng).教育心理學(xué)[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，2017：160.

（作者單位：佳木斯大學(xué)理學(xué)院 黑龍江佳木斯 154007）

[通訊作者簡(jiǎn)介：張海豐（1973—），男，吉林乾安人，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：物理教學(xué)理論和方法研究;王東方（1973—），女，黑龍江佳木斯人，副教授，研究方向：大學(xué)物理課程研究。]

（責(zé)編：若佳）