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运用学习迁移理论发展初中生物理核心素养的教学策略

2023-05-30黄立伟

广西教育·A版 2023年1期
关键词:学习迁移初中物理核心素养

【摘要】本文基于学习迁移理论有关知识,提出运用学习迁移理论应遵循的原则,结合初中物理教学实践,提炼出利用相同因素、消除错误认识、新知联系旧知三个促进学习迁移的教学策略,在促进学生物理知识、技能、方法、经验增长的过程中,有效发展学生的物理核心素养。

【关键词】学习迁移 初中物理 核心素养

【中图分类号】G63 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2023)01-0076-04

《义务教育物理课程标准(2022年版)》指出,物理课程旨在促进学生物理核心素养的形成和发展,引导学生学会学习、学会合作、学会生活,为学生的终身发展奠定基础。物理课程要培养的核心素养,主要包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。在核心素养背景下,初中物理课程对学生知识的理解和运用能力提出了更高的要求。教师作为学生学习的促进者,如何施教在很大程度上影响学生学习的效果。事实证明:教师如果只是机械地搬用规律、原则和方法,教学一些零碎的知识和技能,教学效果甚微;教师只有站在学生的角度去思考,在了解学生的学习特点、学习心理的基础上,顺应课程改革的要求,灵活运用教学理论、采用恰当的教学策略,才能有效发展学生的物理核心素养。

学习迁移能力是一种用现有知识和经验来同化或者重组新的知识,以构建新的知识体系的能力;是一种对核心概念、基本规律和解题方法等进行分析和归纳后,应用到新的学习情境,以提高学习效率的能力;是一种通过后续知识学习对原有知识结构进行补充和改造,以形成新的知识结构的能力;是一种培养学生的辐射性思维、促使学生拓展知识的自我建构能力。学习迁移体现了学生分析、归纳、综合、对比等方面的素质和能力。学生在学习物理的过程中,前后获得的知识、技能、方法、经验会互相影响,学生利用物理核心知识和科学方法解决陌生问题和不确定性问题以及探寻新知识和新方法的能力,便是學生物理学习迁移能力的表现,其实质是触类旁通、举一反三。合理运用学习迁移理论是发展学生物理核心素养的一条有效途径,而学生学习迁移能力的提高有助于其核心素养的形成和发展。因此,在初中物理教学中,教师应重视培养学生的学习迁移能力,善于采用恰当的迁移策略有效、持续地发展学生的物理核心素养。

一、运用学习迁移应遵循的原则

学习迁移理论认为,学习迁移是一种学习对另一种学习的影响。若前面的学习对后面的学习起到促进作用,则称为正迁移;若前面的学习对后面的学习起到干扰作用,则称为负迁移。前面学习对后面学习的影响称为顺向迁移;反之,后面学习对前面学习的影响称为逆向迁移。教师在物理教学中,要促进学生物理学习的正迁移,避免负迁移,并尽可能地实现顺向迁移和逆向迁移的有机结合。运用学习迁移理论发展初中生的物理核心素养,应遵循如下原则。

(一)把基本知识、技能、方法的学习放在优先位置

教师要想方设法让学生重视和掌握物理基本知识、技能和方法,把它们放在优先位置,这是进行学习迁移的基础,也是迁移顺利进行的保障。如果基础打不好,则迁移难以发生,或者会出现负迁移。因此,在教学新内容之前,教师应充分了解学生对学习迁移所需要的知识、技能、方法的掌握情况,必要时要让学生对有关的物理概念、定律、公式、推论及研究问题的方法进行复习,强化记忆和理解,为学习迁移的进行打下坚实的基础。

(二)重视归纳总结

学生对学过的知识、方法、经验进行归纳总结,有利于抓住知识的本质、掌握更多的技能,促进迁移的发生。否则,迁移就难以顺利进行,学生进行学习迁移的积极性也会受挫。以知识的迁移来说,学生平时学到的知识是零散的、孤立的,进行归纳总结,可以构建知识网络、了解知识间的异同、明确知识间的联系,使学生对知识融会贯通,有助于实现正迁移,避免负迁移。

(三)对学生的学习迁移进行必要的指导

要促进正迁移、避免负迁移,抓住前后知识的相同点和不同点至关重要。因此,教师要重视对学生的学习迁移进行必要的指导。教师的指导最主要的就是引导学生寻找前后知识的相同点和不同点,促进学生在解决相关问题时实现正迁移、避免负迁移。比如,在初中物理学习中,许多学生对平衡力和相互作用力混淆不清,教师就必须进行有效引导,让学生认识到这两个概念的相同点是大小相等、方向相反、作用在同一直线上,不同点是平衡力作用在同一个物体上、相互作用力作用在两个物体上。

(四)有意识地进行核心素养的培养

核心素养是课程育人价值的集中体现,是学生通过课程学习逐步形成的适应个人终身发展和社会发展需要的正确价值观、必备品格和关键能力。核心素养直接影响学习迁移的过程和结果。教师应有意识地对学生进行核心素养的培养,并且这一工作要从始至终贯穿在整个教学当中。

1.要引导学生主动学习、科学探究。课前,教师可以给学生布置预习任务,让学生阅读教材、查找资料、动手实践,到了课堂上再安排时间给学生分享预习收获。课堂上,教师要有意识地创设问题情境,引导学生提出问题,通过深度思考促进学习迁移。课后,教师也可以布置一些学习任务,比如让学生带着教师提出的问题对物理教材的“科学世界”进行阅读和探究。这样的教学有利于提高学生学习的主动性,从而有利于学生在后续学习中的顺利迁移。

2.要培养学生严谨认真、实事求是的品质。教师要引导学生以持之以恒的态度认真对待学习,形成良好的思维品质,做到思维符合逻辑,每一个结论的得出都有理有据。比如在实验探究时,教师应强调操作的规范性和实事求是的重要性。学生要如实记录实验现象和数据,不能歪曲事实,不能为了得出教材上的结论而随意改动记录的实验现象和数据。学生有了严谨认真、实事求是的品质,形成科学态度与责任,有助于实现学习正迁移。

二、运用学习迁移理论发展初中生物理核心素养的策略

(一)利用相同因素,促进正迁移,发展科学思维能力

正迁移发生的条件是前后学习有相同的因素——相同的方法、相同的过程或相同的内容。学习者对前后学习的相同因素了解越多、越清晰,正迁移越容易发生。在教学中,教师应充分挖掘当前学习内容与前面学习内容的相同点,善于引导学生实现知识的同化、顺应与重组。同化又称同化迁移,是指对前面学习的方法、步骤不作任何改变,直接用来解决当前学习中的问题,即通常所说的举一反三。顺应又称顺应迁移,是指根据实际情况对前面学习的方法、步骤进行适当改变,以解决当前学习中的问题。重组又称重组迁移,是指将前面学习中解决问题的方法、步骤的某些部分进行重新组合、调整,以解决当前学习中的问题。这样进行教学,能促进知识的正迁移,节省教学时间,提高课堂教学效率,让学生在学习中逐渐发展科学思维能力。

1.前后学习内容有相同的方法。教师应引导学生将以往解决相似问题的方法运用于当前问题的解决过程当中,当旧的方法无法完全解决当前问题时,再适当修改、调整。比如,初中物理的速度、密度、压强、热值、比热容等很多物理量都是用比值定义法定义的,学习了速度之后,其他用比值定义法定义的物理量可以进行学习迁移。以“密度概念”教学为例,为探究物体的质量与体积的关系,教师通过实验分别测出3个铝块、3个木块的质量和体积,记录在表格中。然后引导学生进行学习迁移。

师:分析表格中的实验数据,同学们发现了什么规律?

生:同种物质的质量与体积的比值是个常数,不同物质的质量与体积的比值一般不同。

师:前面学习,有没有遇到两个物理量的比值是个常数的情况?

生:学习匀速直线运动时,路程与时间的比值是个常数。这个常数反映了物体运动快慢的特征,将它定义为速度。

师:那我们刚才的发现,是不是也可以进行类似的定义?

生:同种物质的质量与体积的比值是个常数,这个常数反映了物质的一种属性,可以把它定义为一个物理量。

师:说得对!物理学中,将某种物质组成的物体的质量与体积之比叫作这种物质的密度。

利用密度跟速度的相同点——都是两个物理量的比值,引导学生用前面定义速度的比值定义法来定义密度概念,促进了学生的学习迁移,实现了高效教学。学生不仅深刻理解了密度概念,还进一步掌握了比值定义法这种重要的物理研究方法,发展了科学思维,对以后的学习有积极意义。

2.前后学习内容有相同的过程。教师应引导学生将以往解决相似问题的步骤运用到当前问题的解决过程当中,若当前问题无法完全按此步骤解决,则适当修改、调整。比如,测量电阻和测量灯泡的电功率在过程上有相同之处,学习了测量电阻之后,教师在教学测量灯泡的电功率时,可引导学生进行学习迁移。

师:测量灯泡的电功率的原理是什么?

生:P =UI。

师:与之前做过的哪个实验相似?

生:与测量电阻实验一样,都需测量电压和电流。

师:测量的物理量一样,说明测量灯泡的电功率与测量电阻在过程上有相同之处。请参照测量电阻的实验,设计测量灯泡的电功率实验电路图并进行实验操作。

学生设计出测量灯泡的电功率实验电路图,在教师的指导下进行实验操作:(1)连接电路。连接电路时,开关要断开,滑动变阻器的滑片移到电阻最大位置。(2)调节滑动变阻器的滑片,分别使灯泡两端的电压等于额定电压、高于额定电压(约为额定电压的1.2倍)、低于额定电压,读出电压和电流的值并记录。

师:有了实验数据,接下来该怎么处理?

生:根据P =UI,算出灯泡在三种情况下的电功率。

师:是否需要像测量电阻实验一样,求电功率的平均值?

生:不能,因为三次测量的是灯泡在不同电压下的电功率。

测量灯泡的电功率与测量电阻在过程上有诸多相同之处——连接电路时,都要断开開关、将滑动变阻器的滑片移到电阻最大位置,都要用电压表、电流表分别测量电压、电流的值。因此,教师在引导学生参照测量电阻的实验过程进行顺应迁移,完成整个实验,降低了学生的学习难度。在数据的处理过程中,通过引导学生对是否要求三次测出的电功率的平均值进行分析讨论,可使学生进一步学会科学论证。

3.前后学习内容有相同的方法和步骤。教学中,教师应引导学生将前面解决问题的方法和步骤运用到当前问题的解决过程当中,并结合实际进行修改、调整。比如,各种测量工具,包括刻度尺、钟表、温度计、量筒、天平、弹簧测力计、电流表、电压表等都有相同的学习内容:使用前都要观察量程、分度值,一般还要观察零刻度线(调零);使用时都不能超过最大量程;读数时都要正对刻度;记录测量结果都要包括数值和单位。教师只要教好了第一种测量工具——刻度尺,教学其他测量工具时,就可以利用学习迁移进行教学。以“弹簧测力计的使用”教学为例,教师可引导学生进行以下学习迁移。

师:弹簧测力计与前面学过的哪种测量工具类似?有哪些相同的地方?

生:与刻度尺类似。都有量程、分度值、零刻度线,上面都标有刻度和单位。

师:对照刻度尺的使用方法,使用弹簧测力计前,要注意什么?

生:使用前要观察量程、分度值、零刻度线。

师:为什么要观察量程、分度值、零刻度线?

生:观察量程,是为了避免测量的力的大小超过弹簧测力计的量程;观察分度值,是为了便于读数;观察零刻度线,是看指针是否指在零刻度线上,否则需要调整到正对零刻度线的位置。

师:使用时要注意什么?

生:拉力要沿弹簧测力计的轴线方向,读数时视线要正对刻度。

师:记录结果要注意什么?

生:记录结果要包括数值和单位。

利用弹簧测力计与刻度尺在使用方法和过程上的相同之处进行迁移学习,可以使学生轻松学会使用弹簧测力计测量力的大小。学习过程中包含了很大程度的模仿成分,但又不仅仅是模仿。因为弹簧测力计与刻度尺的使用有许多不同的地方,学生不能完全照搬旧的经验,必须对旧的经验进行必要的改变、扩充、重组,以解决当前的问题。比如,使用弹簧测力计与使用刻度尺进行测量,使用前都要观察零刻度线,但又有不同之处:使用弹簧测力计在观察零刻度线的同时还要观察指针,看它是否指在零刻度线上,否则需要调零,这就要求学生对旧的经验进行必要的调整。学习迁移对学生也是很好的创新训练。

(二)消除错误认识,防止负迁移,培养科学探究能力

错误认识往往是学生在学习物理前所形成的一些经验性知识。初中生处于物理学习的初始阶段,负迁移大多来自错误生活认识的干扰。由于初中生的知识面较窄,经验有限,考虑问题难免带有片面性,容易被表面现象迷惑,形成一些错误的生活认识:铁比木头重;扇扇子觉得凉快,是因为风的温度较低;人离平面镜越远,镜中形成的人像越小;拔河比赛中获胜的一方拉力大;物体的运动需要力来维持;提重物匀速上升时拉力大于重力,匀速下降时拉力小于重力等。这些错误认识在学生头脑中根深蒂固,对学生物理知识的掌握不但没有帮助,反而会阻碍正确物理结论的得出。在物理教学中,教师应让学生实际观察或通过视频观看生产生活中的相关现象,必要时进行实验观察和测量,并根据现象或数据得出正确的结论。教师引导学生用物理知识分析相关现象的合理性,加深学生的印象和认识,消除错误认识,有效防止负迁移,也有利于促进学生科学探究能力的提高。

比如,在学习“二力平衡”知识之后,仍有不少学生认为:起重机提重物匀速上升时,拉力大于重力。针对学生这一错误认识,教师可以用弹簧测力计代替起重机,用钩码代替重物,引导学生通过实验探究这一问题。教师用弹簧测力计匀速提起钩码,让学生观察比较弹簧测力计的拉力大小与钩码重力的关系。学生发现弹簧测力计的拉力大小与钩码重力相等。

师:能不能用学过的知识分析拉力大小与钩码重力为什么相等呢?

生:钩码在向上做匀速直线运动的过程中,拉力和重力二力平衡,故拉力和重力大小相等。

师:同样道理,起重机提重物匀速上升时,拉力大小等于重力。

生:如果起重机提重物不是匀速上升,而是加速、减速上升,拉力大小还等于重力吗?

师:我们同样可以通过实验进行探究。

针对学生已有的错误认识,教师先通过实验探究,得出“起重机提重物匀速上升时,拉力大小等于重力”的正确结论,然后引导学生深入分析其原因,加深学生的印象和认识,有效纠正了学生原来的错误认识。之后,再对重物加速、减速上升时拉力与重力大小关系的探究,得出“当重物加速上升时,受到的拉力大于重力;当重物减速上升时,受到的拉力小于重力。”使学生对运动和力的关系有更全面的认识,有助于学生知识体系的完善。在教学过程中,学生经历了获取证据、基于证据得出结论并做出解释、评估、交流等过程,科学探究能力得到训练。教师坚持这样进行教学,学生的探究意识和能力会持续增强,对来自别人或自己头脑的一些观点,就有了辨别真伪的意识,也能找到探究的方向和方法。

(三)新知联系旧知,进行逆向迁移,升华物理观念

在教学中,教师比较重视已有知识对新学知识的影响,即顺向迁移问题,诸如:如何利用已有知识举一反三,达到触类旁通?如何克服思维定式,消除旧知识对新知识学习可能产生的障碍?但只注重顺向迁移,忽视逆向迁移并不能全面认识迁移规律,不能更好地发挥迁移规律在物理教学中的作用。进行逆向迁移既有利于新知识的巩固,又能深化对旧知识的理解,促进学生对知识的融会贯通,有利于学生构建和完善知识体系,升华物理观念。比如,在学习“欧姆定律”之后,教师可引导学生运用欧姆定律来分析前面的电学问题,进行逆向迁移。

师:学习串联电路时,发现一个灯泡串联一个用电器后变暗了,为什么?

生:电源电压U一定,串联一个用电器后总电阻R变大,根据I=U/R,电路中的电流I变小,故灯泡变暗。

师:变阻器为什么能改变台灯的亮度?

生:电源电压U一定,变阻器的电阻改变,则电路中总电阻R随之改变,根據I=U/R,电路中的电流I也跟着改变,因此变阻器能改变台灯的亮度。

师:在电学实验中,闭合开关前,为什么要将滑动变阻器的滑片移到电阻最大的位置?

生:电源电压U一定,变阻器连入电路的电阻越大,总电阻R就越大,根据I=U/R,电路中的电流I就越小,有利于保护电路。

师:电流表不能直接接到电源两极,而电压表可以直接接到电源两极,为什么?

生:从欧姆定律公式分析,若电流表或电压表直接接到电源两极,电流表的电阻很小,电路中的电流很大,会损坏电流表;而电压表的电阻很大,电路中的电流很小,不会损坏电压表。

通过运用欧姆定律分析解决前面的电学问题,学生不仅巩固了欧姆定律知识,而且对前面的一些知识理解得更加深入。同时,通过建立新旧知识的联系,学生头脑中形成了知识网络,有利于其灵活运用物理知识解决问题。学生在分析和解决问题的过程中,对物理规律、方法的理解不断深入,物理知识结构趋于完善,物理观念得到更新。

有效的教学方法,不仅仅是教给学生学科基本知识、引导学生进行学习迁移,更重要的是在整个教学过程中要始终如一地重视培养学生的学科核心素养。初中物理教师要清楚学习迁移的内涵,深刻领会它的本质,将迁移的规律与物理学科知识紧密联系起来,围绕教学目标,从学生实际出发,采用恰当的迁移策略,在促进学生物理知识、技能、方法、经验增长的过程中,不断更新学生的物理观念,发展学生的科学思维能力,培养学生的科学探究能力,有效发展学生的物理核心素养。

参考文献

[1]张春波.高中物理教学中学习迁移能力的培养策略研究[D].大连:辽宁师范大学,2022.

[2]李志云.核心素养指引下高中物理教学中学习迁移理论的应用策略:以“带电粒子在电场中的偏转”为例[J].物理教师,2021,42(12):31-32.

[3]蒋炜波.关于比值定义相关问题的探讨[J].物理教学,2020,42(11):31-34.

[4]王震,李雪.力和运动关系的前概念形成原因及教学对策[J].教学与管理,2020(12):104-106.

作者简介:黄立伟(1970— ),广西博白人,高级教师,研究方向为初中物理教学。

(责编 韦榕峰)

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