電類課程中防止物理知識負遷移的措施

摘要：分析了在電類課程學習中物理知識負遷移的成因及其表現形式，并提出防止負遷移發生的策略。

關鍵詞：電類課程；物理知識；負遷移

心理學中把已獲得的知識（包括情感和態度）對后續知識學習的影響稱之為知識遷移。知識之間的影響有促進和干擾之分，一種知識對另一種知識起促進作用的稱為正遷移，起干擾或抑制作用的稱為負遷移。在教學活動中，教師應遵循學習遷移的規律，盡量促進正遷移，抑制或避免負遷移，促進學生對所學知識的理解與運用。如果只強調知識之間的共同要素而忽視它們的本質要素，就會造成知識的負遷移，增加學生學習的困難，甚至導致錯誤的知識和方法。

物理學中的電磁學知識是電類課程的基礎，掌握好這部分物理知識對于學生學好后續的電類課程，獲得電工知識非常重要。本文擬從概念、規律、方法等方面分析在學習電類課程時物理知識負遷移產生的原因和形式，幫助學生理解負遷移的規律，并且提出防范對策，從而使學生消除負遷移，得到知識的正遷移，獲得較好的學習效果。

負遷移的形式及成因

概念性負遷移概念是客觀事物的物理本質屬性在人們頭腦中的反映，是人們認識和區別事物，進行思維的基礎。概念之間既相互聯系，又具有各自不同的本質屬性，學生對此如果不能準確把握和正確區別相關的概念，就會將它們之間的關系簡單化，導致知識的負遷移。教學實踐表明，知識負遷移的產生在于學生對概念屬性的條件和應用范圍的認識不清楚，往往只注意到知識之間的共同要素，而忽視了它們之間的差別與聯系。例如，在直流電路中，一段電路的歐姆定律為：電阻中電流的大小與加在兩端的電壓成正比，而與電阻的大小成反比。即I=U/R，其中R=ρ 是電阻的本質屬性，與電壓和電流大小無關，是常量。而在《電工基礎》課程中相應的有磁路歐姆定律，即Ф＝ ，其中Rm為磁路的磁阻，Rm＝ ，有些學生就想當然地認為Rm也是常量。實質上Rm并非常量，對于介質是鐵磁性材料的磁路，Rm與Ф（磁通）的變化有關。同樣，電感線圈的自感系數L＝ 是常數，自感電勢eL＝-L 。但這僅僅是對于非鐵磁介質而言。對于鐵磁介質，這樣的規律是不成立的。

對規律認識的負遷移在學習中，負遷移不但會導致物理概念的混淆，還會導致運用規律的錯誤，嚴重影響學生分析問題、解決問題能力的提高。有些學生在學習物理時，常常死記硬背，在電類課程中運用這些知識時生搬硬套，造成知識的負遷移。例如，物理課本中對于右手定則是這樣描述的：“伸開右手，使大拇指與其余四指垂直，讓磁力線垂直穿過手心。大拇指指向導體運動方向，四指所指方向就是感應電流方向”，而在《電機及拖動》課程中，在判斷異步電動機的感應電流方向時，學生卻不能正確運用右手定則進行判斷，原因就在于此時電動機的磁場是旋轉的，轉子導體也是運動的，如下圖（a）。按照以往的情況不好套用右手定則，不知道手該怎么放，大拇指指向何處，很多人錯誤地將大拇指指向轉子轉動的方向。在教學中需要將定則的內涵進行深化，將導體運動的方向改成切割方向就可以判斷了，如下圖（b）。判斷電流和力矩方向很重要，可以有助于了解電機處于哪種狀態。

電動機工作原理圖

模型的負遷移物理課程中有很多模型都是理想化模型，這些理想化模型對于認識事物、揭示規律、解決問題非常重要。但在電工學中，有些物理模型就會根據實際情況的不同而有所修正。例如，物理中的直流電源是理想的模型，即理想電壓源，電壓是恒定的，與負載無關。而實際的電壓源，其輸出電壓是隨著負載的增大而不斷發生變化的。學生在做電工實驗時往往沒有注意到這種情況，當負載改變后就不再調整輸出電壓，錯誤地認為電壓是恒定不變的，實驗結果當然不會準確。

方法性負遷移由于沒有真正搞清物理內涵，解決問題時受思維定勢的影響，一味地套用公式，引起方法的負遷移。學生在學習物理的過程中積累了許多方法，這些方法原則上是正確的，但在電類課程中，有些規律是不成立的，有些方法就不適用。例如，在《電機及拖動》課程中，求并勵直流電動機的電樞電流和勵磁電流。根據歐姆定律得勵磁電流If＝ ，如果也根據歐姆定律得電樞電流Ia＝ ，這就大錯特錯了。對于電網特殊負載的電動機，電樞電路不是純電阻電路，電動機在運行過程中將產生反電動勢，電路中有機械能的轉化；這與勵磁電路（可以看成是純電阻電路）是不同的。這兩個電路能量轉化的情況不同，公式的條件發生了變化，就不能再盲目地套用公式，用同一種方法去解決不同的問題。

防止負遷移發生的策略

重視基本概念和基本規律認識過程是由淺入深，循序漸進的。教學實踐表明，學生在解答問題的過程中之所以發生障礙或錯誤，常常是未能理解和掌握基本概念所致。例如，有些學生擅自改變概念的內涵和外延，而有的學生常常忽略概念中的某些條件，特別是隱蔽的重要條件。因此，教師在教學過程中要引導、幫助學生加深對概念的理解，反復強調，強化訓練。例如，在講左手定則和右手定則時，如果講清其內涵，多舉實例，對于幫助學生掌握這些概念非常有益。理解和掌握基本概念是防止學生在學習知識過程中發生負遷移的重要措施之一。

采用比較的方法，找出異同點發生負遷移現象總是因為新、舊知識之間有一定的相似性，容易造成混淆，但兩者一定存在本質的不同。加強對易混知識的比較，找準區分點，有利于排除干擾，使易混知識在學生頭腦中徹底分化。對比分析的方法有新舊對比法、正反對比法、相似對比法、正誤對比法等等。在教學中，教師應當根據不同情況采用一種或幾種方法交叉進行，也可以通過問題剖析、習題討論，與學生一起進行對比，在相似中求不同，揭示出事物的本質特征。

激發認知沖突，防止負遷移當學生對問題的理解和解答發生思維偏差時，教師不要急于糾正，而是順應其思維，并做進一步的推導，最后暴露出其中的錯誤，從而在學生頭腦中激發認知沖突。例如，上文提到的判斷轉子感應電流方向的問題，很多學生將大拇指指向轉子的轉動方向，即順時針方向，教師可順其思路，判斷出感應電流方向與圖（b）方向相反，然后再根據左手定則進一步判斷出電磁力的方向與圖中方向相反，即與轉子轉動方向相反，這樣就會得出電機將處于制動狀態的結論，與電動狀態相悖，從而指出大拇指指向錯誤的問題。

建立正確的模型正確的模型可以建立正確的解題情景，防止負遷移的發生。要清楚在不同的情況下應運用不同的模型。要確切地了解題意，注意模型應用的條件，運用適當的理論模型，并在頭腦中保持清晰的思路，以促進正遷移，防止負遷移的發生。

注重習題教學，克服負遷移教師可在布置練習時，有意地選一些學生容易出錯的題目，從而使學生“吃一塹，長一智”，達到事半功倍的效果。教師還可以通過設計多種形式的練習，從不同的角度來鞏固知識，幫助學生克服思維定勢的不利影響，在解題中注重加強一因多果、一果多因問題的研究，充分利用一題多變訓練解題思路，研究各種可能造成知識負遷移的因素，有效地防止或消除知識的負遷移。

培養學生科學的思維方法在教學中講授某些問題時，可能會因為著重講授重要因素而忽略了某些次要因素，而由于側重點對于學生大腦的強刺激，容易使學生將重要因素當成唯一因素，形成一定的思維定勢。因此，教師在強調重要因素的同時，不能忽略次要因素，應當全面透徹地分析、研究問題中的隱含因素，揭示事物的本質，提高學生科學思維的能力，培養學生全面分析問題的能力，這樣才能有效地減少負遷移的產生。

教學實踐證明，負遷移一般是暫時性的，通過努力可以消除。如果我們在教學中能夠充分注意負遷移及其產生的條件，并采取相應的策略，就能在一定程度上減少甚至防止負遷移的產生，讓學生更快、更好地掌握新知識。我們只有掌握知識的遷移規律，積極地從多方面、多途徑去防止和消除負遷移，才能促進學生良好思維品質的形成，從而全面提高學生的綜合素質。

參考文獻：

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[3]張洪讓.電工基礎[M].北京：高等教育出版社，1990.

作者簡介：

楊懷林（1968—），江蘇淮安人，江蘇財經職業技術學院講師，主要從事電類課程教學工作。

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。”