高三物理一轮复习-中的应用探微.doc

迁移策略在高三物理一轮复习中的应用探微

高三物理一轮复习，是高中物理学习的最高层次，是高一、高二物理学习的拓展与延伸。由于第一轮复习，将让学生构建比较完整的知识与能力体系，所以，这个阶段对高中物理的学习起着十分重要的作用。高三物理一轮复习一般采取知识梳理的方式进行，以知识为载体，通过物理基本方法的归纳，形成综合处理物理问题的能力。该过程的知识目标定位是：通过对高中所学物理知识的系统梳理，清晰认识高中物理每个知识点的确切含义，加深知识点间的横向联系，形成比较完备的知识网络，提升对基本物理知识、原理和规律的认识；能力目标是：在进行知识梳理的同时，培养同学的物理思维能力、实验能力、应用数学解决物理问题的能力及科学探究能力，从而提升综合处理物理实际问题的能力；在情感目标上：通过对物理基本知识和技能的复习，进一步激发热爱物理的激情，在处理物理问题的过程中，领悟和形成严谨的科学态度和求实的科学精神，不断提升科学的思维品质。

一、对高三物理教学的思考

由于一轮复习的时间紧、任务重，对学生的思维要求高，所以一轮复习是高三复习中的重要组成部分。在传统的复习过程中，教师和同学都会在一轮复习中花费大量的时间，并且增大课堂的容量和训练、考核的频数，试图提升复习的效率。在对复习效果的诊断和反馈中，我们发现，增加课堂容量和训练、测试的频数对单元知识的巩固和强化确实起到了应有的作用，可以使单元或章节的教学达到预期的目标。然而在后继的二、三轮复习过程中，有时总感到已复习的内容学生遗忘率较高、已归纳和使用过的方法再使用率低的现象，这不得不引起教学中的深思。
实际上，现代的考试和命题是以能力立意进行的，就是说是在确定了考核能力要求的前提下，选择知识载体进行试题的命制，以达到预期的考核效果。所以知识的组合度、交叉度等都是在能力立意命题的背景下，必然形成的试卷组合形式。这样，如果不能形成知识的前后联系、方法的前后贯通，即使单元知识的复习效果再好，单元内容的掌握程度再深，在处理实际问题时，仍会显得能力的欠缺。
究其原因，可能是多方面的。除了部分同学在单元复习中，没有真正“过关”以外，在复习过程，没有注意知识、方法的前后联系，不能将已复习的内容在新的情景中，进行有效的迁移也会是其中的重要原因。笔者在多年的高三物理教学过程中，思考和分析了高三物理教学过程中，学生知识的形成和应用特征，尝试和采取了物理复习中的迁移策略，不断加深物理知识和方法的前后联系，把已复习内容作为后继复习的阶梯，在滚动复习、螺旋式上升中提升学生的物理能力，收到了良好的复习效果。

二、对物理迁移的基本认识

新旧学习的相互影响就是学习的迁移。
1． 对迁移的基本认识
除了本能活动以外，人类的大部分活动、知识和经验，都是通过学习而获得的。那么有限的学习为什么能使人类拥有以不变应万变的智慧呢？这时因为人类在学习过程中利用了迁移。无数实践证明，人们在新的学习过程中，总会受到先前的知识、经验、技能、态度以及行为方式等方面的影响。同时，新的学习过程也会对原有的结果产生改组或强化等作用，这种新旧学习的相互影响就是迁移。迁移有较多种类，就迁移的性质划分，可以分为正迁移和负迁移。所谓正迁移就是一种学习促进另一种学习；负迁移就是一种经验的获得对另一种学习起干扰或阻碍作用。就迁移的内容而言，迁移可划分为知识迁移和问题解决的迁移。知识迁移是先后学习的知识之间的相互影响；问题解决的迁移是指利用先前解决问题的经验来解决不同类型的问题。
2．物理迁移
迁移现象在物理学习中是普遍存在的，合理、适度的迁移能有效地提高学习的效率。物理迁移是指在物理学习中，知识、技能、能力的相互影响。概括起来主要是指物理知识的迁移、物理基本技能的迁移和情感、态度、观念的迁移。
2.1物理知识的迁移
物理知识的迁移有两个方面的涵义：一是将概括性的知识具体化，缩减对新知识的认识过程。如质点是一种理想化的模型，是指当物体的形状和大小对所研究没有影响时，就可以用有质量的点来替代物体。对于质点的理解、认识的深入程度，会很大程度影响对点电荷的学习；二是充分调动已有的概念、原理、规则乃至方法、态度，通过认识的重组，形成一些适于解决复杂物理问题的新的规则或策略。如重力场的性质、处理方法、重力做功的性质、特点会对电场的学习产生影响。
2.2物理技能的迁移
技能是对动作方式的一种概括，是按一定的方式反复联系或模仿而形成的熟练的动作。物理中的技能有物理运算技能、物理作图技能、物理实验技能等。物理的这些技能是可以在学习过程中得到迁移的。如万有引力定律的公式为F=G，而真空中点电荷的库仑力的公式为F=k。这两者的惊人相似本就可以形成学习中的迁移。如果在万有引力的学习过程中，可以很好地掌握万有引力公式的使用条件、影响引力大小的正反比因素，特别是认识力的大小与距离平方的反比关系，这对库仑力的学习将产生积极的影响。另外，物理实验操作的技能也可以发生迁移，如在多用表的教学过程中，学生开始对多用表的表面结构、测量方法、读数方法等缺乏认识，教师利用实物或模型进行讲解，由于学生的直接经验较少而难以掌握，在利用教师事先拍摄的多用表的使用视频进行播放以后，学生按照视频中动作程序进行模仿，很快就可以进行实验操作，且由此形成的操作和观察能力，对于他们进行秒表读书、检流计的使用等都产生积极作用。
2.3情感、态度、概念的迁移
物理中的情感、态度、观念包括学生对物理学科的态度和兴趣，学生对物理老师的态度和情感，学生通过物理学习而确定的时空观念、能的转化与守恒观念、宏观与微观、运动与静止等问题的思考方式，以及在进行物理实验中所需的认识观察、实事求是的治学态度等。在实验教学过程中，可以通过一些具体的实验操作，培养学生对时间和空间的运筹能力。例如，在进行《用单分子油膜法测分子直径的实验》复习中，是先进行油滴的酒精溶液配制，并数出1ml溶液的油滴数，还是先在水中撒好痱子粉，这是学生在实验过程中困惑的地方，这种时间的运筹会迁移到其它的实验中，如在平抛物体的运动研究中，是应该先进行平抛运动的水平分研究还是先进行平抛运动的竖直分运动的研究等。
兴趣也可以迁移。教学中应该了解学生兴趣发展的规律，采取适当的措施促进学生的兴趣由物理现象向物理规律的迁移，由实验动手操作向探究原因的迁移。在电池的内部结构学习中，只进行理论讲解会很枯燥，安排一个“苹果电池”的物理实验，会激发学生的好奇心，引起浓厚的兴趣，并主动思考其中的内在原因，使学生对实验现象的兴趣迁移到了理论学习研究中，从而推动教学过程顺利、高效地进行。

三、物理迁移的基本做法

1．创设相似情景 促进知识迁移
物理情境指的是：当遇到实际物理问题时，在头脑中浮现出的物理现象、再现的物理过程、重建的物理模型的过程。在物理学习过程中，同学有时感到物理特别抽象，总觉得物理模型难以建立，实际上就是不能再现物理情景的原因。在高三物理复习过程中，利用相似情景，再现物理过程，可以起到学习正向迁移的作用。利用相似情景迁移知识一般可以按以下流程进行：
从上述流程可以看出，当我们在复习过程中，遇到新的物理情景时，尽可能地联想和利用原有的情景，通过类比分析的方法，发现目标模型与原有模型的相似之处，从而构建新的模型。这样，不仅可以减低新情景建立的认知台阶，也可以在不知不觉中复习了原有的物理情景，加深了对问题的认识和理解。
例如，在复习电磁感应中的电路问题时，同学总感到该内容的把握与所学的直流电路不太相同，在处理电磁感应的电路问题时，并不那么顺手，实际上是由于对直流电路的知识内容不能顺利地迁移到电磁感应的电路问题所致。经归纳，可以发现，两者有以下之处可以类比（见表一）：
表一： 电磁感应中的电路问题和稳恒电路中的电路问题的类比
类比对象
电动势
电流方向
内阻
共 性
本质区别
产生感应电动势的那部分导体

E=BLv
右手定则
楞次定律
该部分导体电阻
欧姆定律和闭合电路欧姆定律
产生感应电动势的原因为电磁力
稳恒电路中的电源

电源外部：正→负
电源内部：负→正
内电路电阻
产生电动势的原因为非静电力做功
经过类比分析，把我们熟知的直流电路问题，迁移到电磁感应中的电路中取，使同学对电磁感应中的电路问题的处理更加顺畅。通过以上例子可以看出，通过模型类比：“在相异中寻求相似，从中掌握事物的共性；在相似中寻求相异，进而掌握各个事物的个性。”对促进学生理解现象、原理，培养其逻辑推理、知识迁移等诸多能力有积极的意义。
2．梳理知识网络 促进原理迁移
处理物理问题的过程实际上是应用物理概念、物理原理、物理规律解决实际问题的过程，在处理过程中，有时在物理问题的原理上存在相同或相近之处，学会迁移对处理问题会带来很大的帮助。例如，功能关系原理是物理学中的重要原理，其核心是自然界的能量是以多种形式存在的，不同的能量之间是可以相互转化的，而功是能力转化的量度，不同类型的力所做的功会产生不同形式的能量转化，必须搞清它们间的关系，才能顺利解决有关能转化与守恒问题。常见的功能关系如下表：
表二： 常见功和能关系表
能的形式
参与做功的力
涉及的知识内容
功能关系共性
机械能
重力、弹力做功
一般机械运动如机车启动等
（1）物质运动的多样性决定了能形式的多样性；（2）做功可以实现不同形式的能之间的相互转化，功是能量转化的量度
内能
分子力、滑动摩擦力做功
分子动理论、存在滑动摩擦力的系统
电能
电流、电场力做功
直流电路、静电场
磁场能
安培力做功
磁场、电磁感应
原子能
核力做功
原子结构、原子核
除了用定性描述以外，还应写出功能关系有关的公式。
公式 物理意义
w=△E 合外力做的功等于物体的动能改变量
w=△E 除重力以外的外力做的功等于物体的机械能改变量
w=△E 滑动摩擦力在相对位移过程中做的功等于系统内能的改变
w=-△E 重力对物体所做的功等于物体重力势能改变的负值
w=-△E 电场力对电荷所做的功等于电荷电势能改变的负值
w=△E 在纯电阻电路中电流做功等于电路中产生的焦耳热
w=△E 感生电流所受安培力做的功等于闭合电路中产生的焦耳热
【例1】一质点竖直向上运动，运动过程中质点的机械能与高度关系的图象如图所示，其中0—h1过程的图线为水平线，h1—h2过程的图线为倾斜直线．根据该图象，下列判断正确的是
A．质点在0—h1过程中除重力外不受其它力的作用．
B．质点在0—h1过程中动能始终不变．
C．质点在h1—h2过程中合外力与速度的方向一定相反．
D．质点在h1—h2过程中不可能做匀速直线运动．
【解析】这是一道用图象的形式，考查学生对物体在运动过程中，其机械能与位移变化关系的试题，这个关系为w=△E 。在E-h 图象中，图线斜率的绝对值等于物体所受除重力以外的其它外力的大小。由图可知在0—h1过程中图线的斜率为零，机械能守恒。在 h1—h2过程中图线为倾斜直线，除重力以外物体受到恒定向下的其它外力，合外力与速度的方向一定相反，不可能做匀速直线运动 ，答案ACD正确。
利用上题的结果，可以帮助解答下例。
【例2】将一个物体竖直上抛，上抛过程中所受的空气阻力恒定。若以地面为零势能参考面，则在物体从上抛到落地的过程中，物体的机械能与物体与地面的高度关系的图像是 下图中的那一幅 ？ （图中h是物体上升的最大高度）

该题中，物体在竖直方向的运动是上下往返的，与例1中的h1—h2过程类似，也是对例1中物体运动情景的完善。
通过对例1和例2的分析，学生解答例3就顺手了。
【例3】一物体悬挂在细绳下端，由静止开始沿竖直方向运动，运动过程中物体的机械能与物体位移关系的图像如图甲所示，其中0—s1过程的图线为曲线，s1—s2过程的图线为直线。根据该图像，下列判断正确的是 （ ）
A．0—s1过程中物体所受合力一定是变力，且不断减小，
B．s1—s2过程中物体可能在做匀速直线运动，
C．s1—s2过程中物体可能在做变加速直线运动，
D．0—s2过程中物体的动能可能在不断增大。

不

不改变例3的题干和设问，只将图甲改成图乙和图丙的形式，其物理情景发生了变化。实际上，在这样变化中，讨论物理问题的方法、所采用的物理原理是一致的。
再如，重力场与电场在物理模型、处理方法和物理原理上有许多相似之处，在复习电场的有关性质时，利用已经熟悉的重力场去类比迁移，不仅利于对重力场的巩固和认识的深入，也可以通过在类比中，实行对电场问题的认识，减低认识台阶。两场的性质可见下表：
表三：静电场和引力场的模型类比
对象
引力场
静电场
来源
地球周围存在重力场
电荷周围客观存在的一种特殊物质
基本性质
地球上所有物体都处于重力场中，受到重力
对置于其中的带电体有力的作用
表征场强弱的物理量
引力场强度：g= F为地球引力
引力场强：g= G为万有引力恒量
电场强度：E= 对于点电荷形成的电场有：E= k为引力恒量
势能
重力势能：物体因受到重力作用而对某点（参考点（面））具有的能=mgh h为物体距零势参考面的高度差
电势能：电荷因受电场力作用而相对于某点（参考点）具有的能
=q 为电荷所在位置处的电势
做功、及功与势能的关系
（1）重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关
（2）重力做正功，高度降低，重力势能减小；重力做负功，高度增加，重力势能增加；
（3）重力的功：

（1）电场力做功与路径无关，只与始末位置的电势差有关
（2）电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加；
（3）电场力的功：

3．细化问题分析 促进规律迁移

狭缝1
狭缝2
转轴
圆盘1
圆盘2
气体分子流

（图1）
在物理复习中，我们经常发现，学生一般都能够较好地认知基础物理模型，也能比较自如地运用这些基础模型去解决理论层面上的基本问题，但在应对一些应用性较强的实际问题时常常会陷入困境，这主要是由于对原有的物理模型认识不透、在物理建模上遭遇到思维障碍形成的。为此，在复习中我们应该多运用实践建模的手段，挑起学生的应用性认知冲突，引导学生重视物理模型的类化与移植，从而帮助学生在思维上克服建模障碍。

（图2）
O
A
B
例如，学生普遍很容易通过平抛运动这个基础模型，认知并接受两个分运动的独立性原理和等时性原理，并能在实际问题的处理过程中，熟练应用运动的独立性进行问题处理。但在应对“气体分子测速（图1）”、“子弹击穿旋转纸筒测速（图2）”、“斐索旋转齿轮法测光速”、“麦克耳逊旋转八面棱镜法测光速”等实际问题时经常出错，究其原因主要还是在于没能辨析出这类问题中两个运动的独立性、等时性以及可能蕴涵的周期性。如果我们把这类问题硬性地纳入到平抛运动模型中去，显然并不妥帖。但是我们可以指导学生根据这类问题的共性进行类化建模——借助于圆周运动进行高速直线运动测速。这种通过类化建模挑起的应用性认知冲突，对学生而言，既可以巩固和升华基础模型，又能充实和提高物理建模思想。这种物理模型的迁移能力，是在物理复习过程中，学生感到困惑和需要教师经常需要引发学生思考的地方。这需要在复习过程中不断进行强化与巩固，方可实现物理建模的能力迁移。

（图4）
S
P

v
v1
v2
O
（图3）
v
v1
v2
再例如，在讨论拉船靠岸的物理模型时，大多数学生能通过教师的讲授，理解“小船靠岸中速度的径向、切向分解（图3）”这个基础模型，知道小船的实际运动速度v是合运动，沿绳的速度v及绕转轴的速度v是两个分速度。但在应对“平面镜转动光斑移动速度（图4）”和“多普勒效应中相对运动速度变化”等实际问题时又总是被某些表象所误导，搞不清究竟那是合运动，那是分运动，这主要是因为没能将相关基础模型的思想方法渗透到这类问题中去，没有真正搞清合、分运动的本质，对于运动分解没有彻底认识所致。在复习过程中，尤其是在知识的前后跨度相距较大的知识环境下，有意识地多引导学生进行学科内思想方法的呼应，多注重基础模型在实际问题中的渗透，那么这种通过移植建模挑起的应用性认知冲突对拓展学生的研究性学习视野，提高学生求解实际问题的思维灵活性是都有好处的。

四、迁移中的注意事项

任何事物在发生发展过程中，都会存在两面性的特点，迁移也同样如此。在看到迁移对物理复习起到积极影响的同时，也应该注意迁移中负面影响的存在。
1．防止负向迁移
当两个学习对象存在明显的相似点或相同点时，其相异点便及容易被忽视，这就产生了负迁移。这是由于在对原有对象的认识时，过于强调了原有问题的外形，而对问题的本质认识不够造成的。
【例如】如图所示，一物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明出此时斜面不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力F向上推此物体，使物体加速上滑，斜面依然和地面保持相对静止，则斜面受地面的摩擦力是：（ ）
A、大小为零 B、方向水平向右
C、方向水平向左　 D、无法判断大小和方向
【解析】本题考虑地面对斜面摩擦力的方向问题，斜面是否受摩擦力，取决于斜面受木块的作用力。学生可能会受“物体恰能在一个斜面体上沿斜面匀速下滑，可以证明出此时斜面不受地面的摩擦力作用，”的影响，认定在有沿斜面向上推力的作用时，斜面受地面的摩擦力仍为零，这就是题给条件的负面影响。实际上，由于物体上滑，使斜面受到木块的摩擦力向上，必然使地面对斜面有向左的摩擦力，方可使斜面保持静止。即该题的选项为：C
2．防止思维定势
定势是指一定的心理活动所形成的准备状态影响或决定着同类后继活动的趋势，也就是“先入为主”的原有知识常常干扰、掩盖或代替新知识而出现负迁移，这与原有的观念不稳固有关。要克服思维定势，要求我们在总结规律时，既要把握普遍性，又要考虑特殊性，兼顾整体与局部，养成具体问题具体分析的良好习惯，使思维走出狭隘的空间。例如，在学习天体运动时，学生对太阳系外的行星绕太阳运动的规律有所认识。在学习原子的核式结构模时，有时会不自觉地认为原子的有核模型与太阳系中，行星绕恒星的模型一致，这就是模型间的定势所致。
总之，物理复习的过程既是知识和能力同步提升的过程，也是不断培养和锻炼学生良好思维品质的过程，通过迁移策略，既可以提升复习的效率，也可以让学生在复习过程中形成物理的思想方法，为他们的终身学习打下基础。
参考文献：
《概念转变的科学教育》 科学教育出版社 北京 2009.3 蔡铁权等著
《基于模型类比的高中物理教学法初探》 江苏获奖文集 2009.9 陆小勇

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