初中物理學(xué)習(xí)中的負(fù)遷移成因及教學(xué)對策

盧倩 陳宗榮 王較過

摘? 要：課堂教學(xué)負(fù)遷移現(xiàn)象對物理教學(xué)的效果有重大影響。文章將初中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的負(fù)遷移按原因分為數(shù)學(xué)知識的負(fù)遷移、已有物理知識的負(fù)遷移、物理前概念的負(fù)遷移三種類型分別進(jìn)行論述，并提出了對應(yīng)教學(xué)中的策略。

關(guān)鍵詞：初中物理;學(xué)習(xí)遷移;教學(xué)對策

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2020）12-0073-4

學(xué)習(xí)遷移理論是由教育心理學(xué)家愛德華·桑代克于1901年提出的。學(xué)習(xí)遷移指的是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響，廣泛存在于各種學(xué)習(xí)中。就學(xué)習(xí)遷移的影響效果而言，常常將其分為正遷移、負(fù)遷移和零遷移。所謂正遷移是指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起積極促進(jìn)作用，負(fù)遷移是指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起干擾和阻礙作用，零遷移是指一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)不存在直接的影響[1]。由此可見，促進(jìn)學(xué)習(xí)中的正遷移，克服負(fù)遷移的影響，是搞好教學(xué)的有效途徑之一。因此，結(jié)合所教學(xué)科和內(nèi)容的特點，研究學(xué)習(xí)遷移的規(guī)律特點及教學(xué)應(yīng)對策略具有十分重要的意義。本文就初中物理學(xué)習(xí)中的負(fù)遷移和克服負(fù)遷移影響的對策進(jìn)行探討，以求教于廣大同仁。

1? ? 初中物理學(xué)習(xí)中的負(fù)遷移

初中物理教學(xué)實踐表明，學(xué)習(xí)負(fù)遷移是影響教學(xué)質(zhì)量的重要原因之一。以產(chǎn)生負(fù)遷移的原因作為標(biāo)準(zhǔn)，初中物理教學(xué)中常見的學(xué)習(xí)負(fù)遷移可以分為以下三類。

1.1? ? 數(shù)學(xué)知識運(yùn)用不當(dāng)產(chǎn)生物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移

數(shù)學(xué)不但是物理表述的語言，而且是物理推理的工具，其對物理學(xué)習(xí)的重要性是不言而喻的。因此，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題，是物理學(xué)習(xí)的重要手段。然而，如果學(xué)生運(yùn)用絕對的、忽視了物理意義的數(shù)學(xué)形式處理物理問題，就使得數(shù)學(xué)成為物理學(xué)習(xí)的障礙[2]，形成物理學(xué)習(xí)負(fù)遷移。這就要求我們在物理教學(xué)中，一定要引導(dǎo)學(xué)生注重對所學(xué)內(nèi)容物理本質(zhì)的理解，不僅要理解物理的數(shù)學(xué)表述，更要理解其中的物理實質(zhì)和意義，防止把物理知識的數(shù)學(xué)表達(dá)給絕對化[3]。

例如，物質(zhì)密度的定義用數(shù)學(xué)式表示為ρ=■，涉及的3個物理量都有確切的物理含義。其中，ρ是表示物質(zhì)本身性質(zhì)的物理量，它和物體的質(zhì)量、體積沒有直接的關(guān)系。公式中的質(zhì)量m是體積為V的物體的質(zhì)量（或V是質(zhì)量為m的物體的體積），它們有確切的物理意義，而并非是兩個互不相關(guān)的任意變化的自變量。然而，教學(xué)實踐中常常發(fā)現(xiàn)，學(xué)生往往忽視公式中各個量的物理意義，把密度公式僅僅看作數(shù)學(xué)表達(dá)式，認(rèn)為物質(zhì)的密度與質(zhì)量成正比，與體積成反比。相同的例子還有導(dǎo)體電阻、物質(zhì)的比熱容等內(nèi)容。這樣的學(xué)習(xí)負(fù)遷移嚴(yán)重影響了學(xué)生對物理知識的正確理解。

物理是一門定量的學(xué)科，科學(xué)家通過定義的方式把研究的物理問題量化表示，因而物理課就要學(xué)習(xí)很多物理量。物理量不但有大小和單位，而且有其獨特的物理意義。例如，數(shù)學(xué)上數(shù)字0通常代表沒有。但是，0 ℃并不是沒有溫度，也不是這個溫度下物體的內(nèi)能為0。在物理學(xué)中，規(guī)定一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下冰水混合物的溫度為0 ℃，水沸騰時的溫度為100 ℃，并將0 ℃和100 ℃之間等分為100份，每一份是一個單位，叫做1攝氏度。這樣規(guī)定的物理量數(shù)值有其獨特的含義，和數(shù)學(xué)上純粹的數(shù)字完全不同。由此可見，教學(xué)時如果對物理量的意義強(qiáng)調(diào)不夠，數(shù)學(xué)知識的負(fù)遷移就會影響學(xué)生對物理量的正確理解。

1.2? ? 不同物理知識間的混淆產(chǎn)生學(xué)習(xí)的負(fù)遷移

物理教學(xué)中有許多相關(guān)聯(lián)的物理概念和定律，它們之間雖然是互相聯(lián)系的，但不同的概念和定律卻有自身的本質(zhì)屬性。教師在教學(xué)過程中通常會利用各個物理定律、概念的聯(lián)系促進(jìn)物理學(xué)習(xí)正遷移，幫助學(xué)生正確理解所學(xué)內(nèi)容。但是，各個物理定律、概念畢竟存在區(qū)別，如果教學(xué)中沒有使學(xué)生充分認(rèn)識和理解概念和定律間的區(qū)別與聯(lián)系，學(xué)生往往死記硬背，形成物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移，解決實際問題時亂套公式，這樣反而起到了不好的效果[4]。

例如，電功率的3個公式：

P=UI（1）

P=■（2）

P=I2R（3）

它們之間既有聯(lián)系，也有區(qū)別。在純電阻電路中，歐姆定律適用，（1）式可以推導(dǎo)出（2）式和（3）式。在非純電阻電路中，歐姆定律不再適用，學(xué)生往往沒有完全認(rèn)識公式的關(guān)系與適用條件，形成了物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。

1.3? ? 物理前概念形成學(xué)習(xí)的負(fù)遷移

物理是一門自然科學(xué)，學(xué)生在日常生活中無時無處不接觸自然界，在此過程中自然就會接觸并體驗到和物理知識有關(guān)的各種現(xiàn)象，形成關(guān)于這種現(xiàn)象的觀念，我們稱其為物理前概念。由于自然現(xiàn)象的復(fù)雜性和直接感知的局限性，形成的物理前概念往往不是完全正確的，有些甚至是錯誤的。錯誤的前概念對物理知識的學(xué)習(xí)產(chǎn)生不利的影響，形成物理學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。例如，在學(xué)習(xí)浮力過程中，多數(shù)學(xué)生具有錯誤的前概念，如“重的物體下沉，輕的物體上浮”“漂浮的物體所受浮力大于下沉的物體”。這樣的前概念對學(xué)習(xí)物體的浮力大小和沉浮條件就會產(chǎn)生阻礙作用，形成學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。

2? ? 教學(xué)中克服學(xué)習(xí)負(fù)遷移的對策

2.1? ? 借助真實情境明確物理意義，克服數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生學(xué)習(xí)的負(fù)遷移

學(xué)生對物理規(guī)律進(jìn)行定量分析就需要有物理公式，學(xué)習(xí)時學(xué)生常常就以數(shù)學(xué)式出發(fā)得出與實際不相符的結(jié)論，這樣就發(fā)生了學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。初中學(xué)生學(xué)習(xí)時應(yīng)能將所學(xué)知識運(yùn)用于實踐，為以后的學(xué)習(xí)、生活和工作打下基礎(chǔ)，這就要求學(xué)生不僅能了解物理量之間的定量關(guān)系，還能在實際生活中運(yùn)用物理知識解決問題。要達(dá)到此要求，教學(xué)中就應(yīng)為物理學(xué)習(xí)營造一個真實的情境，使學(xué)生在情境中理解和明確物理意義。

（1）通過情境分析，認(rèn)清物理公式的含義

學(xué)生如果長期處于抽象的學(xué)習(xí)情境中，就容易把物理量之間的關(guān)系和數(shù)學(xué)量的關(guān)系等同起來。在真實情境中應(yīng)用知識解決問題，有利于學(xué)習(xí)過程中靈活使用數(shù)學(xué)工具對物理問題進(jìn)行理性分析，明確物理量的關(guān)系。

例如，學(xué)習(xí)電功率的公式P=■時，學(xué)生根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式易錯誤地認(rèn)為，“電功越大，用電器的電功率越大”，即電功率的大小由電功或者消耗電能的多少決定。如果給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個一盞發(fā)光的燈泡的真實情境，在情境中分析“電功越大，消耗越多電能，電功率就越大嗎？”學(xué)生不難依據(jù)情境舉出反例“一盞電功率不大的燈，工作時間長，電功可以很大”或者“同一燈泡在正常工作時電功率不變，但電功隨時間而增加”。在這個過程中，學(xué)生先是直觀地觀察燈泡發(fā)光現(xiàn)象，然后分析能量轉(zhuǎn)化的過程，從而認(rèn)識到電功率是單位時間消耗電能多少的體現(xiàn)，P=■是電功率的定義式而非決定式。

與此類似，在初中物理學(xué)習(xí)中多次運(yùn)用比值定義法來定義物理量。比值定義無論是描述物體狀態(tài)特征（如速度、壓強(qiáng)）或者是描述物質(zhì)屬性（如密度、功率、比熱容），都不符合數(shù)學(xué)中簡單的比例關(guān)系[5]。因此，應(yīng)創(chuàng)設(shè)真實情境，通過具體分析，使學(xué)生明確物理量之間的關(guān)系，總結(jié)物理方法的運(yùn)用，使之升華為學(xué)生的正確觀念。

（2）在情境中應(yīng)用知識，明確物理量的意義

物理量既有大小，又有單位，其大小一般用數(shù)字表示。學(xué)生在學(xué)習(xí)物理量的時候，往往只關(guān)注其數(shù)字的大小而忽略它的物理涵義，從而產(chǎn)生學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。解決此問題的策略是從產(chǎn)生負(fù)遷移的原因入手，營造一個真實的問題情境，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用物理知識。例如，在學(xué)習(xí)刻度尺測長度的時候，學(xué)生由于對小數(shù)的認(rèn)識容易認(rèn)為估讀的位數(shù)越多，測量出的數(shù)值越精確，從而造成讀數(shù)錯誤。但實際上使用儀器讀數(shù)的有效數(shù)值應(yīng)取決于測量儀器的分度值，也就是精度。測量中還應(yīng)根據(jù)實際情況合理選取不同的量程和分度值的儀器，從而確定測量值的精確值與估讀值。教師可以給學(xué)生營造一系列真實情境，如測量操場長度、書本寬度、紙張厚度等不同長度，指導(dǎo)學(xué)生正確選擇、使用刻度尺和測量方法。通過在具體情境中的應(yīng)用認(rèn)識物理量的意義。

在真實情境中學(xué)習(xí)物理知識，一方面，能夠增強(qiáng)公式的物理色彩，有利于學(xué)生明確公式的來龍去脈，使他們真正善于運(yùn)用數(shù)學(xué)方法描述物理問題，明確物理量的意義。另一方面，基于真實情境學(xué)習(xí)物理量的物理意義，通過對情境中物理意義的分析幫助學(xué)生理解物理量所描述的物理現(xiàn)象，增強(qiáng)其運(yùn)用數(shù)學(xué)知識的意識，切實提高其運(yùn)用數(shù)學(xué)的能力。

2.2? ? 巧借實驗辨明物理規(guī)律，克服已有物理知識產(chǎn)生學(xué)習(xí)的負(fù)遷移

（1）巧用教具，分辨相似規(guī)律的區(qū)別

學(xué)生在學(xué)習(xí)物理概念的過程中，容易從已知的概念入手，把相似的概念應(yīng)用于新情境，形成學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。例如，在學(xué)習(xí)固體壓強(qiáng)的時候，學(xué)生學(xué)了物體靜止放在水平桌面上，這時候桌面所受壓力大小等于重力大小。在學(xué)習(xí)液體壓強(qiáng)的時候，學(xué)生容易想當(dāng)然地認(rèn)為底面積相同的情況下液體的重力越大，液體對容器底部的壓強(qiáng)越大。

為了消除學(xué)習(xí)的負(fù)遷移，教師可以讓學(xué)生準(zhǔn)備兩個形狀不同但底面積相同的容器（如圖1），里面裝著深度相同的同種液體，用壓強(qiáng)計測出它們底部的液體壓強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)液體壓強(qiáng)相等?？梢?，液體的壓強(qiáng)與容器的大小、形狀、容器中的液體重量無必然關(guān)系。只要密度、深度相同，壓強(qiáng)就相同。既消除學(xué)生的錯誤概念，又加深學(xué)生對液體壓強(qiáng)公式的理解。

（2）借助實驗，厘清相似公式的區(qū)別

對于相似公式的學(xué)習(xí)，許多學(xué)生感到束手無策，認(rèn)為容易混淆，這是典型的已有物理知識產(chǎn)生的負(fù)遷移。例如，學(xué)完液體壓強(qiáng)公式p=ρgh后，學(xué)生學(xué)習(xí)阿基米德原理時，對公式F■=ρgV“不求甚解”，常常將兩個公式混淆。對此，在教學(xué)中可以借助物理實驗，引導(dǎo)學(xué)生厘清公式中混淆的物理量“h”和“V”。

實驗一：浮力是否隨液體深度h而變化？

如圖2所示，利用“稱重法”測量浮力大小的變化。通過實驗觀察學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體浸沒以后，隨著液體深度增加，浮力不會改變。因此，浮力大小與深度h無關(guān)。

實驗二：浮力與物體排開液體體積V有何關(guān)系？

由學(xué)生自己準(zhǔn)備形狀不同的礦泉水瓶。將質(zhì)量不計的空礦泉水瓶輕輕壓入裝滿水的大燒杯中（圖3a），將溢出的水收集后倒入空礦泉水瓶內(nèi)（圖3b），將礦泉水瓶放回大燒杯（圖3c），觀察礦泉水瓶靜止時的內(nèi)外液面高度（圖3d）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，內(nèi)外液面高度一致。

為什么液面高度一致呢？如圖4，對漂浮在液體中的礦泉水瓶進(jìn)行受力分析，得F■=G，又G=G■，兩式聯(lián)立有F■=G■，即驗證了阿基米德原理。而G■=m■g=ρ■gV■，由此學(xué)生可知此公式表示物體浸在密度為ρ的液體中，排開液體體積為V時，物體受到的浮力?？梢姡c液體壓強(qiáng)公式的物理含義截然不同。

面對已學(xué)物理知識之間學(xué)習(xí)的負(fù)遷移，教師應(yīng)基于直觀的物理現(xiàn)象或?qū)嶒炛笇?dǎo)學(xué)生理性分析，使他們在經(jīng)歷感知物理現(xiàn)象和理性分析后，理解物理概念、規(guī)律之間的聯(lián)系和差異，這樣有利于思維習(xí)慣的養(yǎng)成。

2.3? ? ?實施科學(xué)探究，克服前概念產(chǎn)生的學(xué)習(xí)負(fù)遷移

生活經(jīng)驗既給予了學(xué)生大量的感性經(jīng)驗，也使學(xué)生形成了不少錯誤的前概念。由于理解知識時要依賴獲得的感性經(jīng)驗，要克服日常生活所致錯誤前概念產(chǎn)生的學(xué)習(xí)負(fù)遷移，就要先克服產(chǎn)生錯誤概念的感性經(jīng)驗。教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生實施真實的科學(xué)探究是有效的教學(xué)策略。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)滑動摩擦力之前，基于生活經(jīng)驗往往認(rèn)為運(yùn)動速度、物體重力、接觸面積都是影響滑動摩擦力大小的因素。教師指導(dǎo)學(xué)生實施科學(xué)探究，應(yīng)不回避這些“無關(guān)因素”，鼓勵學(xué)生大膽猜想，讓學(xué)生充分暴露自己的前概念，然后根據(jù)自己的猜想設(shè)計實驗。學(xué)生在控制變量法思想的指導(dǎo)下進(jìn)行實驗，得出與自己前概念相悖的結(jié)論，在真探究中消除自身的前概念。這樣不僅給學(xué)生留下深刻的印象，而且有效地消除了產(chǎn)生錯誤概念的感性經(jīng)驗。

初中物理學(xué)習(xí)中負(fù)遷移的現(xiàn)象普遍存在，除上述的幾種克服學(xué)習(xí)負(fù)遷移的策略外，平時教學(xué)過程中應(yīng)給學(xué)生提供更多的思考和實踐的機(jī)會，從中認(rèn)識并使用對應(yīng)的規(guī)律。在習(xí)題中加強(qiáng)知識間的滲透，引導(dǎo)學(xué)生在遷移過程中概括、厘清不同知識間的區(qū)別與聯(lián)系，都有助于學(xué)生克服學(xué)習(xí)的負(fù)遷移。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮忠良.教育心理學(xué)[M].北京：人民教育出版社，2000：259-261.

[2]王較過.物理教學(xué)論（第二版）[M].西安：陜西師范大學(xué)出版社，2009：90.

[3]趙凱華.定性與半定量物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[4]盧鵬.物理教學(xué)中負(fù)遷移的歸類及其對策[J].課程教育研究，2013（12）：201-202.

[5]王雅卓.遷移視角下數(shù)學(xué)對高中物理力學(xué)教學(xué)的影響研究[D].上海：上海師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2019：21.

（欄目編輯? ? 李富強(qiáng)）