學生物理知識負遷移的成因和防范措施

廖志勇

摘 要：學習遷移有兩種形式，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)律和物理習題教學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

知識的遷移也叫學習的遷移，心理學上把學生已有的知識、情感和態(tài)度對后續(xù)學習活動的影響，或者后續(xù)學習活動對以前學習活動的影響稱為學習遷移[1 ]。學生原有的知識信息對學習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致學生混淆物理概念，不能正確理解和運用物理規(guī)律，嚴重影響學生分析問題，解決問題能力的提高。下面筆者就學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

學生在學習中產(chǎn)生的知識負遷移主要是由于思維惰性，喜歡按照固有的、習慣了的思路去進行思考并尋求答案 [1 ]。學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)驗導致知識負遷移

學生在平時的生活中，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，也有與物理學的科學理論不相符的。例如，在講解自由落體時，學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生建立正確的物理概念與原理。心理學理論告訴我們，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，對物理學習起到極大的抑制和沖擊作用。

2.因數(shù)學知識的沖擊導致知識負遷移

數(shù)學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)學工具的運用。由于學生自小就接受數(shù)學知識教育，在思考問題時往往純數(shù)學化。例如學生從數(shù)學角度認識：若C=■，則C與A成正比，C與B成反比。那么在學習物理中，學生遇到速度、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x→0時，有y→∞。因此，有的學生就認為當兩個質(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，如果忽視了物理特定的條件，特有的情景，數(shù)學知識將起負面沖擊作用。

3.因情景錯位導致知識負遷移

每一物理事件都有其特定的情景，一些學生適應(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。所以當情景發(fā)生改變，特別是新舊情景又是形同質(zhì)異時，學生最易產(chǎn)生知識負遷移。

4.因表象干擾導致知識負遷移

當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。現(xiàn)用一水平拉力F拉書，當書被拉出桌面2/5 L時，如圖1所示，桌面對書的摩接力如何變化？由于學生受到書被部分拉出桌面的表象干擾，一些學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。學生在學習這些概念時，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。在教學中要根據(jù)學生的認知規(guī)律，通過與學生有目的的交流，逐步幫助學生減少或避免在學習中出現(xiàn)知識的負遷移，從而提高物理教學的實效，提高學生的學習能力。

1.重視基本概念教學，防止知識負遷移

要重視基本概念教學，在教學中要充分暴露學生認識概念過程中存在的干擾因素，激發(fā)學生的認知沖突，使學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)”，學生在學習時，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，常常混淆，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，防止知識負遷移

在物理規(guī)律教學中，要注重對物理規(guī)律推導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。教師在教學過程中通過與學生的信息交流，準確把握學生中錯誤觀念產(chǎn)生的原因與特點，然后根據(jù)學生的認知規(guī)律，精心選擇能激發(fā)學生認知沖突和學習欲望的實驗，讓學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，可防止學生知識負遷移 [3 ]。例如，學習“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.重視物理習題的教學，防止知識負遷移

在教學中為了加深學生對物理概念和規(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題的教學。在課堂反饋中，有針對性選編一些容易使學生做錯的題目，讓學生通過評價來矯正錯誤認識，達到事半功倍的效果；課后還可以讓學生通過相似習題的訓練，學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；還可以加強學生一題多解的訓練，培養(yǎng)學生的發(fā)散性思維，提高思維的靈活應(yīng)變能力。

教學實踐證明，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學生排除之間多種多樣的干擾，學生就能有效防止物理知識的負遷移，并會促進學生良好思維品質(zhì)的形成，提高物理學習能力。

參考文獻：

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

[2] 于學巖，徐琪. 中學物理教學中負遷移現(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：中學教育教學，2011（4）.