善于遷移——從學會到會學的重要一環

摘 要：學習的根本目的是學會學習，會學習是未來人的特征。將己掌握的知識和規律創造性地運用到新的環境中去探索未知的知識、規律，這種知識遷移能力是創造性人才必須具備的基本能力。然而，目前我們的物理教材是知識的縱向深入多，橫向聯系少，在課堂教學中往往強調解決具體的、實際的問題，忽略了觀點上的綜合和方法上的遷移，不利于知識的綜合應用和融會貫通。本文就物理學習中如何運用遷移規律談談自己粗淺的想法。

關鍵詞：遷移；比較；聯想；創造性思維

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2007)1(S)-0015-4

學習的根本目的是學會學習，會學習是未來人的特征?！皶W”相對于“學會”是層次更高的要求，意思是我們在學習過程中，不僅要掌握知識，而且要掌握獲得知識的方法，并為終身學習打下堅實的基礎。

將己掌握的知識和規律創造性地運用到新的環境中，去探索未知的知識、規律，即知識遷移能力是創造性人才必須具備的基本能力，也是在物理學習中從“學會”走向“會學”的重要一環。然而，現在我們的物理教材是知識的縱向深入多，橫向聯系少，在課堂教學中往往強調解決具體的、實際的問題，忽略了觀點上的綜合和方法上的遷移，不利于知識的綜合應用和融會貫通。因此，在物理教學中，尤其在高三復習課，應該充分運用遷移規律，提高教學實效，使學生從題海中解脫出來。下面就物理學習中如何運用遷移規律談談自己粗淺的想法。

1 巧用正遷移，促使學生知識結構化

高三復習課與新課教學有較大區別，必須從多方面、多角度對所學知識進行再認識，調整認知結構。對重要概念、規律不應只是簡單的重復，而要變通角度，延伸深度，揭示物理現象中的本質和聯系，在原有知識的基礎上產生新觀點、新解釋，才能有效地促進學生的學習遷移。

例如《感應電動勢》一節，雖然教材強調了感應電動勢的概念及規律，但學生對內容涵義不甚理解，應用時多只會套用公式，這是由于對要領及規律的提出缺乏應有的科學歸納、推理環節，出現知識斷裂現象造成的。因此在復習課時，首先引導學生回顧：處于磁場中的載流導體產生安培力的微觀本質是什么？然后引導學生思考：導體作切割磁感線運動時，所產生的感應電動勢的微觀本質是什么？

如圖分析：作垂直切割磁感線運動的導線中，每個自由電子都受到洛倫茲力，大小為F=evB，F使電子沿著導體向下端移動，于是導體上端出現正電荷，下端出現負電荷，這樣導體內產生的電場E方向向下，而且該電場使導體的電子受到一個向上的電場力F=eE。因此，在磁場中運動著的導體內，每個電子都要受到兩個方向相反的力。當二力平衡，導體內的電子不再因導體的移動而發生宏觀流動時，有evB=eE，所以E=vB，又由于電場強度是導體兩端的電勢差與導體長度之比，即E=ε/L，這時導體兩端形成的電勢差就是感應電動勢，即ε=EL=LvB。由此可知，當導體作切割磁感線運動時產生的感應電動勢是洛倫茲力的宏觀效應。

那么從能量的角度看，感應電動勢的物理意義又是什么呢？這時學生大多能回答是電場力克服洛倫茲力做功，使其它形式的能轉化為電能，并且由能量轉化與守恒定律得：電場力做功為evBL，數值上等于電子增加的電勢能eε，即evBL=eε，從而也可以導出公式：ε=BLv。

不拘泥于課本的思路和方法，用學生學過的知識和方法從不同角度揭示物理宏觀現象的微觀本質和內在聯系，在舊有知識的基礎上產生新觀點和新解釋，能將所學知識進行一定程度的歸納和整理，建立完善的認知結構。

2 善于遷移，提高分析問題的能力

復習不只是鞏固知識，更重要的是培養能力。把已熟知的物理模型、物理規律與所研究的物理情景相聯系，通過知識遷移，引入類比、等效思維方法，有助于迅速把握解決問題的關鍵，提高分析問題的能力，培養學生解決物理問題的思維方法。

盡管學習過程中的遷移現象是普通存在的，但正遷移的發生不是自動的，它還需要一定的條件。因此，在教育教學中，教師應創造條件，促進學生知識和方法的遷移。

2.1 夯實基礎是遷移的前提

學生已有知識經驗在知識遷移的過程中首先是作為基礎和背景起作用的，它為學習中的遷移提供了“準備”。學生已有知識經驗越精確、熟練，就越有利于知識的遷移；反之，學生的已有知識經驗如果不精確、不熟練，就有可能干擾或阻礙新的學習。這種現象也就是學習中的負遷移。如果學生已有的知識經驗有時因掌握得不熟練而處于一種惰性狀態，即處于一種不活動的狀態，不能被提取出來加以應用，這種惰性知識也不利于知識的遷移。后進學生的形成，一個很重要原因就是他們不能激活作為獲取新知先決條件的已有知識經驗。因此，教師必須引導學生熟練地掌握基本的概念和規律，為學習的遷移提供準備。

例如：有的同學在計算“足球運動員用100N的力一腳將足球踢出20m遠，這個運動員對足球做了多少功？”時，竟然得出2000J的荒謬結果。究其原因是對力和運動的關系及功的概念沒有理解所造成。再如圖2所示，當傳送帶靜止時，物體從左端以速度v0滑上傳送帶后，落到地面上的P點。若傳送帶隨輪逆時針轉動，仍讓物體由左端以速度v0滑上傳送帶，那么，

A．它仍落在P點

B．它將落在P點左邊

C．它將落在P點右邊

D．無法判定落點，因為它可能落不到地面

許多學生錯選B或D，實質上是學生對滑動摩摩力的大小及物體合外力產生的加速度是對地的還是對傳送帶的認識模糊所致?；瑒幽Σ亮Φ拇笮_f=μ·N與傳送帶速度無關，而物體的加速度是對地的加速度，物體前后兩次到達皮帶左端的速度v₀相等，F_f在前后兩次未變，易知物體前后兩次做平拋運動時，初速度都相同，故選A正確。

可見，掌握扎實的基礎知識是課堂教學追求的目標，也是遷移應用的前提。

2.2 善于比較，及時歸納總結是正確遷移的保證

比較是一種思維能力，比較就是將各種事物或個別部分的過程、特征、規律、結論等加以對比，以確定它們之間的異同。比較有利于排除遷移中的干擾，使遷移正確無誤。通過比較，再引導學生歸納總結出它們之間的區別與聯系，使之思路廣闊，左右逢源，為遷移應用進一步積累豐富的經驗知識。如下面的一組題：

①一物體從同一高度沿不同的光滑斜面由靜止滑下，如圖3所示。則下滑到末端的加速度、時間t、末速度vt的表達式分別是：

②同一物體從不同的高度沿光滑斜面由靜止下滑到同一水平面，如圖4所示。下滑到末端時的加速度

③有一豎直放置的半徑為R的圓環。讓一物體沿如圖5所示的光滑斜面下滑到最低點，則 ， 。

通過比較可知：從同一高度無摩擦滑到同一水平面，末速度的大小與傾角及路徑無關。在同一圓上，從不同點（或同一點）沿光滑斜面滑到同一點（或不同點），所用時間相同。

這些習題的結論，可作為知識儲備，以便遷移解決一些較復雜的問題。如下例：

如圖6所示，兩個質量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個光滑斜面由靜止開始滑下，到達斜面底端的過程中，相同的物理量是

A．重力的沖量

B．彈力的沖量

C．合力的沖量

D．剛到達底端的動量

由習題結論知，a、t不同，v_t的大小相同，再考慮矢量的方向，故A、B、C、D都不對。

2.3 聯想是遷移的主要途徑

聯想是由一物理現象（或過程）想到另一物理現象（或過程）的心理過程。常見的聯想方法有：

①接近聯想：即從比較接近的物理現象或物理過程想起，尋找遷移的理論依據。

例 如圖7所示，一個半徑為R的圓弧形軌道豎直放置，軌道光滑，今有兩個質點A、B，B從圓弧形軌道的圓心O′處自由落下（空氣阻力不計），A同時從非常接近O點的P點無初速釋放，試問：A與B誰先到達O點。

本題直接求A到O點的時間非常困難，但P點非?？拷麿點，又在圓弧形軌道上運動，易想到單擺擺角的限制及運動情況。通過對質點A的受力分析，可知與單擺擺球受力情況一致。為此將單擺周期公式遷移到A到O點的時間計算上來，即t_A=14×2πRgs=π2Rgs ，B質點的運動為自由落體運動，即t_A=2Rg=2·Rg。

∵ ，∴B質點先到達O點。

②類似聯想：即從有相似特點的同類物理現象或過程想起，實現遷移的突破。

例 如圖8所示，寬度為d的，空間存在方

向垂直于紙面向外、磁感強度為B的勻強磁場。質量為m、帶正電q的粒子（重力不計）沿著與邊界和磁場都垂直的方向射入磁場，從另一側邊界射出時速度方向偏轉了α角，求粒子進入磁場時的速度大小。

若將磁場撤去，在同一區域加上方向平行于紙面，場強為E的勻強電場，讓同一粒子以另一初速度沿與邊界和電場都垂直的方向射入電場，粒子飛出時的速度方向也偏轉了α角，如圖所示，求粒子射入電場時的速率。

分析 帶電粒子在勻強磁場中的勻速圓周運動和在勻強電場中的勻變速曲線運動是中學物理中所研究的兩個較復雜、較典型的運動形式。兩種運動由于受力情況不同，運動的性質也就不同，從而服從不同的運動規律，處理的方法就不一樣。

粒子在磁場中做圓周運動時，由幾何關系得半徑r=dsinα，利用牛頓第二定律得v0=qBdmsinα。

粒子在電場中的勻變速曲線運動可分解為垂直于電場方向的勻速運動和沿電場方向的勻加速直線運動，利用牛頓第二定律和運動學方程求出v₀= 。

3 力避負遷移，發展思維能力

彼此類似但有著本質差異的知識之間，在遷移過程中有時會產生相互干擾和破壞，即產生負遷移。如振動圖象和波的圖象形式相似（正弦或余弦曲線），前者對后者的學習、認識常產生干擾，若將兩者不加區分、混為一談，就不能正確理解兩種運動形式的聯系與區別。造成負遷移的原因主要有：錯誤的日常直覺經驗、先有觀念、對概念和規律的內涵及外延理解不深刻、錯誤的類比等。因此，在物理教學中教師要加強“變式”教學，對所用的材料的內容和形式，善于從不同的角度，不同的方向提出問題和尋找解決問題的途徑和方法。教師應有意識地從各個不同的角度變更事物的非本質特征，通過分析、對比與評價，突出事物隱蔽的本質屬性，幫助學生克服思維定勢的負效應。

例如學生對靜摩擦力的方向判定問題，由于學生受思維定勢的影響，容易認為摩擦力的方向必與物體運動方向相反。為此，教師應設計不同的物理情景，供學生分析對比，幫助學生理解摩擦力方向的實質問題。

情景一：木塊在桌面上滑動，木塊不久會停下。分析：物體停止的原因是摩擦力方向與物體運動方向相反。

情景二：在桌面上放一張白紙，在紙上放一木塊，并拖動白紙，使木塊跟著紙一起向前運動。

分析：假如按照上例判斷摩擦力Ff方向與物體運動方向相反，那么木塊的運動將落后于紙面，但事實上，木塊與紙一起向前運動。這時，教師應引導學生分析摩擦力的實質：靜摩擦力是阻礙物體間相對滑動趨勢的作用力， 可知Ff的方向與木塊的運動方向相同。

情景三：木塊置于勻速轉動的轉臺上隨轉臺一起作勻速圓周運動。

由于受到思維定勢影響，學生對物體維持勻速圓周運動所需的向心力是物體與臺面間的靜摩擦力感到迷惑：假如物體不受摩擦力，物體將沿切線方向向前運動，那么靜摩擦力的方向應沿切線方向向后，為什么靜摩擦力方向會沿半徑指向圓心？學生產生這種模糊概念的主要原因，在于他們不理解摩擦力產生于相對臺面運動的趨勢。如果物體的運動是相對于地面，那么地面上的觀察者將看到物體沿切線方向運動，但物體相對于臺面的運動趨勢不是沿切線方向，而是沿著半徑向外。因此物體與臺面之間的摩擦力是沿半徑方向指向圓心，與物體的運動方向相垂直。

4 學會跨學科遷移，提高創造能力

現代科學文化的發展趨勢，是學科與學科間的理論、方法、概念等的相互滲透、相互轉移，有效的遷移具有促進科學文化發展的獨特功能。如：著名理論物理學家薛定諤把熱力學和量子力學的概念遷移到生物學，用“負熵”、“密碼”、“傳遞”、“非周期性晶體”、“量子躍遷式”等現代物理的新概念，解釋有機體的物質結構、生物的遺傳和變異以及生命的維持和延續等問題，寫成了《生命是什么？》一書，為人類認識生命系統的特征開辟了道路。

將一門學科的原理運用到其它學科領域，進行學科間的交叉、借鑒、融合，可加大思維過程的開放度。

例如圖9，P、O、Q為河岸上的三點，其中PO連線垂直河岸，某人通過游泳（v₁=3m/s）和步行（v₂=5m/s）由P點出發前往目的地Q點。

已知河寬L=100m，O與Q間距S=150m，問此人選擇什么路徑可以使他經歷的時間最短？最短時間為多少？（假定河水靜止不動）

這一求物體在確定的兩點間運動的最短時間問題，看上去非常簡單，數學運算過程卻相當繁瑣。若將幾何光學中的費馬原理（光在確定的兩點間傳播時，實際的光程總是一個極值。如光在兩種介質的分界面上發生折射時，光是沿著最短光程即傳播時間最短的路徑傳播的）遷移過來，可使問題簡單易行。此人行進的方式類似光的折射，人在陸地和水中的運動可類比成光在兩種介質中的運動（陸地看作光疏介質，水看作光密介質）。由費馬原理知，此人“沿光傳播方向”可歷時最短。根據折射定律n=v₂/v₁=5/3，sinC=1/n，C=arcsin3/5=37°。故人先沿與垂直岸方向成37°的PM方向游到M點上岸，再步行至Q，如圖10，這樣可使他經歷的時間最短（t=56.7s）。巧妙遷移光學規律，使原本繁瑣的解題過程變得十分簡單。

跨學科、跨知識體系的知識、方法的遷移，體現了科學、社會發展的客觀要求，反映了事物發展的客觀規律。從上述例題中可看出，跨學科遷移能使我們廣開思路，多層次、多方面應用各種知識元素去構筑自己的知識結構，這樣的思維過程顯然對我們創造性的萌發非常有利。

通過以上的分析和討論，可以看出：遷移是一種顯著影響學習效率的普遍現象。“為遷移而教”是當今世界教育界的口號。教師的教學不僅是傳授知識，而且要發展智力，培養能力，教會學生獨立地解決問題。對于學生來講，學習的成效不僅僅是掌握了一定的知識，還在于能夠在新的情境中，應用已有經驗去解決新問題，獲取新知識，從而產生預期的行為變化。同時，教師還應注意指導學生克服負向遷移產生的消極影響，幫助學生深刻、透徹地理解、掌握物理規律，抓住物理模型的本質特征，注意其適用的條件，避免負遷移的產生。只有這樣才能全面提高遷移的效果，全面提高學生分析問題、解決問題的能力。

參考文獻：

［1］馬彥冬．加強遷移訓練的做法．物理教學 ，2003，2.

［2］彭安璐．設計相似型習題，加強能力訓練．試題研究，2000，10.

(欄目編輯趙保鋼)

<注>：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文