曾永志

（福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院， 福建 福州 350108）

“學(xué)習(xí)遷移方法”在物理教學(xué)中的應(yīng)用

曾永志

（福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院， 福建 福州 350108）

將奧蘇貝爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論應(yīng)用到物理課程的教學(xué)上，建立LC震蕩電路和諧振腔之間的聯(lián)系，使學(xué)生順利完成學(xué)習(xí)遷移。

學(xué)習(xí)遷移；LC震蕩電路；諧振腔

學(xué)生在學(xué)習(xí)陌生的新知識時，如果能從某些他們熟悉的知識出發(fā)，建立新舊知識之間的聯(lián)系，就容易把原有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗遷移到新知識的學(xué)習(xí)中，從而將習(xí)得的知識概括化、系統(tǒng)化，從而形成一種整體的穩(wěn)定的心理結(jié)構(gòu)。

所謂學(xué)習(xí)遷移就是學(xué)習(xí)中得到的經(jīng)驗對未來學(xué)習(xí)的影響，學(xué)生對任何知識的學(xué)習(xí)，通常都是有系統(tǒng)和有計劃的，原有的知識對新學(xué)習(xí)的知識可能起到促進(jìn)作用，也可能起到阻礙作用。在教學(xué)實踐中，經(jīng)常提到“為遷移而教”，就是要利用學(xué)生現(xiàn)有的知識對將要學(xué)習(xí)新知識進(jìn)行正的遷移作用，盡量抑制和避免負(fù)的遷移作用。

美國心理學(xué)家奧蘇貝爾（D.P.Ausubel）根據(jù)“有意義學(xué)習(xí)”發(fā)展出“認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移”的理論[1]，他認(rèn)為所謂的認(rèn)知結(jié)構(gòu)就是學(xué)生知識背景的知識結(jié)構(gòu)，從廣義上理解，學(xué)生全部知識的內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)，也可以從狹義上理解為學(xué)生在某一特殊知識領(lǐng)域內(nèi)全部的內(nèi)容及其組織結(jié)構(gòu)。每個學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)具有各自的特點，這些特點也稱為認(rèn)知結(jié)構(gòu)變量，所謂認(rèn)知結(jié)構(gòu)變量就是指學(xué)生應(yīng)用原有的知識對新知識進(jìn)行同化時，原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中內(nèi)容和組織的特征。

奧蘇貝爾認(rèn)為有3個變量對學(xué)生的知識遷移起到關(guān)鍵的作用。第一個變量是學(xué)生原有知識的內(nèi)容特征，也就是在學(xué)習(xí)新知識前，學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)中是否具有同化新知識的內(nèi)容。原有知識和新知識的關(guān)系有：上位、下位和并列的關(guān)系。所謂的上位是指原有的知識具有概括程度更高、范圍更廣的知識結(jié)構(gòu)，原有的知識概括程度越高、內(nèi)容范圍越大，學(xué)習(xí)遷移越容易進(jìn)行。因此，下位學(xué)習(xí)一般比上位學(xué)習(xí)和并列學(xué)習(xí)容易進(jìn)行，比較有助于同化新知識。第二個變量是學(xué)生原有知識的組織特征，也就是在學(xué)習(xí)新知識前，學(xué)生原有知識與將要學(xué)習(xí)的新知識之間的異同是否清晰分辨，可分辨程度越高，就越有利于知識的分辨而避免混淆，從而有助于知識的遷移。如果學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu)是按照一定的結(jié)構(gòu)、分層次嚴(yán)密組織完整的，則他在學(xué)習(xí)新知識時，不僅能迅速在原有的知識結(jié)構(gòu)中找到新知識的固定點，而且容易分辨出新舊知識之間的異同，從而促進(jìn)知識的遷移。第三個變量是原有知識的鞏固程度，如果在對新知識進(jìn)行同化時，原有知識不鞏固，則不但不會產(chǎn)生正遷移，反而可能會出現(xiàn)干擾。因此，原有的知識越鞏固，越有利于知識的遷移。

在電動力學(xué)的課程中，由諧振腔來產(chǎn)生高頻的電磁波，是采用在邊界條件下求解亥姆霍茲方程的方法來求解的，諧振腔的知識對學(xué)生是一種新的知識，這樣的方法對學(xué)生比較陌生，而且物理圖像不強。而學(xué)生從中學(xué)開始就已經(jīng)掌握用LC震蕩電路來產(chǎn)生電磁波。這2種方法之間是否有聯(lián)系，在教科書中并沒有涉及。

LC震蕩電路的頻率可以用以下公式求得：

現(xiàn)在的問題是：如何產(chǎn)生更大頻率的電磁波？方法只能是減小電容C和電感L。

圖1 減小電容的途徑

另外的方法是減小電感L，第一種途徑就是減少電感的匝數(shù)，最終變成一條直線，如圖2（a）、（b）所示。第二種途徑就是采用多個線圈的并聯(lián)，根據(jù)，并聯(lián)后的總電感減小了，如圖2（c）。如果繼續(xù)并聯(lián)線圈的數(shù)量，最終形成一個諧振腔，如圖2（d）所示。從而能夠產(chǎn)生高頻的電磁波。

圖2 減小電感的途徑

從以上的分析可以看出，諧振腔產(chǎn)生電磁波的方法是LC震蕩電路的一種變形，也就是說，諧振腔和LC震蕩電路不是兩個孤立的知識體系，而是同一個有聯(lián)系的知識；學(xué)生對用LC震蕩電路產(chǎn)生電磁波的方法幾乎根深蒂固，這些知識對諧振腔產(chǎn)生電磁波的學(xué)習(xí)是有幫助的，有利于學(xué)生認(rèn)識到諧振腔的電磁波可以納入到他們原有的知識體系里面去，容易使學(xué)生找到新舊知識之間的聯(lián)系，使得學(xué)生在原有的知識結(jié)構(gòu)中找到新知識的固定點，從而完成了知識的遷移。

在實際的教學(xué)實踐中，真正能做到“為遷移而教”并不是容易的，這要求教師在掌握遷移理論和了解其影響因素的前提下，充分應(yīng)用遷移規(guī)律，促進(jìn)完成知識遷移。

當(dāng)然奧蘇貝爾的學(xué)習(xí)遷移理論具有更加廣泛的內(nèi)容，他說的所謂過去經(jīng)驗特征，不僅僅是指將要學(xué)習(xí)的新知識具有和舊知識相似的反應(yīng)和刺激，而且是指認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織特征，包括綜合性、清晰性和穩(wěn)定性，而遷移的效果也不能簡單理解為將一般原理應(yīng)用到具體特殊情況能力的提高，而是學(xué)生概括、歸納能力的提高。例如，學(xué)好中文有利于英文的學(xué)習(xí)，并不是說中文和英文的知識在學(xué)生的頭腦中引起相似的反應(yīng)和刺激，而是學(xué)好中文建立起來認(rèn)知結(jié)構(gòu)有利于英文的學(xué)習(xí)，從而使學(xué)生發(fā)展出掌握學(xué)習(xí)語言的一般規(guī)律。因此，學(xué)習(xí)遷移有利于促進(jìn)學(xué)生心理發(fā)展的關(guān)鍵，是使學(xué)生把習(xí)得的知識、技能向能力轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。能力的形成和發(fā)展是通過知識技能的獲得和遷移，從而使這些經(jīng)驗不斷綜合、類化而實現(xiàn)。

物理，顧名思義是“物”之“理”。因此，在課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)上，一方面，我們盡可能將具有最大概括性和包容性的原理，以便學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中加以綜合和組織。另一方面，又要避免無“物”之“理”。比如，我們首先教授三個實驗規(guī)律和一個假設(shè)：庫倫定律、安培定律、法拉第定律、位移電流，歸納形成麥克斯韋方程組，然后介紹電磁場勢的描述、守恒定律和對稱性。在對電動力學(xué)基本理論和描述方法有充分了解的基礎(chǔ)上，再教授麥克斯韋方程組在靜場（不隨時間變化）、電磁場的傳播（無源）的應(yīng)用，然后，在進(jìn)一步完整地講授在有源并隨時間變化的場，也就是電磁波的輻射。

學(xué)習(xí)的目的不僅是將新知識儲存于大腦上，而且要使得學(xué)生習(xí)得的知識理論化、系統(tǒng)化，從而最終將知識應(yīng)用于實際的各種不同的情境中，并能動地學(xué)習(xí)新的知識。因此，知識的遷移直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并有助于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的改變。最后，引用奧蘇貝爾的一句名言：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已知的內(nèi)容?！?/p>

[1]祁小梅.奧蘇貝爾認(rèn)知結(jié)構(gòu)與遷移理論及教學(xué)[J].黑龍江高教研究， 2004(05).

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1007-550X（2015）05-0047-03

10.3969/j.issn.1007-550X.2015.05.005

2015-04-16

曾永志，男，副教授。