(江蘇省蘇州市相城區(qū)陸慕高級中學(xué),江蘇 蘇州 215131)

學(xué)生的學(xué)習(xí)不僅在于掌握知識、技能，而且還在于能夠在遇到新問題或處于新情境時應(yīng)用知識、解決問題。為此，教師在組織教學(xué)時，必須利用好學(xué)習(xí)遷移規(guī)律，促進(jìn)知識、技能廣泛而積極的遷移，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的質(zhì)量。也只有通過學(xué)習(xí)遷移，才能使已經(jīng)獲得的知識、技能得到進(jìn)一步檢驗、充實和熟練，同時學(xué)習(xí)遷移也是知識、技能的掌握過渡到智能形成的重要環(huán)節(jié)。

學(xué)習(xí)遷移是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)的影響，根據(jù)遷移的性質(zhì)可以分為正遷移和負(fù)遷移。凡是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起促進(jìn)作用，就叫正遷移；凡是一種學(xué)習(xí)對另一種學(xué)習(xí)起干擾或抑制作用，就叫負(fù)遷移(或干擾)。教學(xué)過程中，要創(chuàng)造條件促進(jìn)學(xué)習(xí)的正遷移，力爭使學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)生最大的正遷移是每一位教師追求的目標(biāo)。

影響學(xué)習(xí)遷移的基本因素之一是學(xué)習(xí)材料的相似性，如果先學(xué)習(xí)的內(nèi)容與后學(xué)習(xí)的內(nèi)容有相同或相似之處，那么兩者之間就會產(chǎn)生學(xué)習(xí)的遷移，這是由于它們之間包含有共同因素。我們在物理習(xí)題教學(xué)中，要科學(xué)地組織教學(xué)內(nèi)容，使前后學(xué)習(xí)內(nèi)容具有相似性，同時努力提高學(xué)生的概括水平，并且適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行學(xué)習(xí)指導(dǎo)，以有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移，提高解題能力。

下面從一道電磁感應(yīng)習(xí)題出發(fā)，進(jìn)行變式拓展，既設(shè)計相同要素，又引入變化提升，促進(jìn)解題方法的有效遷移，使學(xué)生能力逐步提高。以這種模式組織習(xí)題教學(xué)，可以培養(yǎng)學(xué)生思維的靈活性與發(fā)散性，也能提高學(xué)生的概括能力，減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，改變現(xiàn)在教學(xué)中存在的大量刷題而不善于帶領(lǐng)學(xué)生總結(jié)提煉的現(xiàn)象。

原題：如圖1所示，一金屬圓環(huán)和一根金屬輻條構(gòu)成的輪子，可繞垂直于圓環(huán)平面的水平軸自由轉(zhuǎn)動，金屬環(huán)與輻條的電阻不計，質(zhì)量忽略，輻條長度為L，輪子處在與之垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直紙面向里，一阻值為R的定值電阻通過導(dǎo)線與輪子的中心和邊緣相連，輪子外緣同時有絕緣繩繞著，細(xì)繩下端掛著質(zhì)量為m的重物，求重物下落的穩(wěn)定速度。

圖1

圖2

解析：此題中由于重物下落，帶動圓輪轉(zhuǎn)動，輻條Oa做切割磁感線運(yùn)動，產(chǎn)生電動勢，Oa相當(dāng)于電源，與電阻R構(gòu)成閉合電路，a端為正極，O端為負(fù)極(如圖2)。由于Oa邊受到的安培力阻礙圓環(huán)轉(zhuǎn)動，并且隨著轉(zhuǎn)速逐漸增大，安培力也逐漸增大，最終達(dá)到一穩(wěn)定速度，解此速度可用兩種方法，一種是從動力學(xué)角度，根據(jù)力矩平衡來解答，另一種從能量的轉(zhuǎn)化與守恒角度來解答。

小結(jié)：在現(xiàn)行高中物理教材中，對于動力學(xué)問題，有兩種典型的解題途徑：一種是動力學(xué)角度，另一種是能量轉(zhuǎn)化與守恒角度，具體從哪個角度解題要看題目所給的條件。一般情況下，利用能量關(guān)系解題比較簡捷，故下面的拓展都用這種方法。

拓展一：如果原題中的輻條有電阻，且電阻為r，求最終系統(tǒng)平衡的速度。

目的：通過此拓展，增強(qiáng)對電路歐姆定律的考查，注意電源內(nèi)電阻對電路的影響。有了前面的解題過程，題目條件大體沒變，要素類似，遷移迅速。此拓展很快就可以處理掉，簡單易行、效率高，學(xué)生接受起來也快，同時也復(fù)習(xí)了前面的知識，讓學(xué)生明白知識之間的關(guān)聯(lián)。

圖3

拓展二：如果把原題中的輻條由一根變成四根，如圖3所示，且相鄰兩根輻條的夾角是90°，輻條電阻不計，求重物最終下落的穩(wěn)定速度。

有的同學(xué)會提出疑問，從能量守恒角度列方程是沒有問題，但如果從動力學(xué)角度考慮，四根輻條的力矩不是與原來一根時不一樣了嗎？怎么結(jié)果是一樣的呢？這個問題提得很好，問題提出后可以讓學(xué)生討論，然后老師總結(jié)。

其實四根輻條的總力矩與原來一根輻條的力矩是一樣的。由于總電動勢沒變，總電阻沒變，總電流也沒變，每根輻條的電流是原來一根輻條時電流的四分之一，安培力也是原來的四分之一，力矩也是原來的四分之一，故總力矩與原來一根輻條的力矩相同。從等效角度看，當(dāng)不計輻條電阻時，四根輻條與一根輻條是等效的，由此也可以看出從能量守恒角度解題的優(yōu)越性。

目的：開拓學(xué)生視野，訓(xùn)練學(xué)生的應(yīng)變能力，學(xué)會當(dāng)有多電源出現(xiàn)時該如何處理。當(dāng)沒見過的物理情境出現(xiàn)時，關(guān)鍵是利用已有基礎(chǔ)知識分析其物理本質(zhì)。在學(xué)習(xí)難度逐漸增大的情境中，給學(xué)習(xí)者提供的指導(dǎo)越多，遷移的效果越好。

圖4

拓展三：如果把拓展二中的四根輻條變成一金屬圓盤，且不計金屬圓盤內(nèi)阻(如圖4)，求重物最終下落的穩(wěn)定速度。

目的：此拓展把拓展二進(jìn)一步升華，視野進(jìn)一步擴(kuò)大，研究圓盤切割的本質(zhì)，訓(xùn)練學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)，增強(qiáng)識別能力，以后再遇到此類問題就容易看出其本質(zhì)，找到處理方法。

小結(jié)：如果沒有拓展二作為基礎(chǔ)的話，對于圓盤在磁場中轉(zhuǎn)動問題，學(xué)生不太容易理解電動勢產(chǎn)生原因，也找不到電動勢的計算方法和電路連接方式，有了拓展二再到圓盤，學(xué)生接受起來很容易，前面學(xué)習(xí)的知識對后面學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極影響，可達(dá)到最大的正遷移。

拓展四：如果拓展二中的四根輻條的電阻都是r，則重物下落的最終穩(wěn)定速度為多少？

目的：此拓展把拓展一與拓展二相結(jié)合，增強(qiáng)問題的綜合性，解題中需注意并聯(lián)電源總內(nèi)阻的變化。

小結(jié)：直接從能量角度解題，使問題處理大大簡化。從動力學(xué)角度也可以求解，但處理起來費(fèi)時費(fèi)力，從能量角度解題也是高中物理重點(diǎn)培養(yǎng)的一種能力。到拓展四題目已經(jīng)比較難了，有一定的綜合性，但是由于鋪墊得當(dāng)，學(xué)生接受和處理起來還是比較順暢的。如果沒有鋪墊，學(xué)生很難在短時間內(nèi)找到如此簡捷的解題方法，進(jìn)一步說明合理組織教學(xué)對正遷移的重要性。

拓展五：在拓展四的情況下，去掉定值電阻R，環(huán)的電阻不可忽略，大小為R，且改變圓環(huán)右半邊所在區(qū)域磁場的方向，如圖5所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小都是B，MN左側(cè)磁場垂直紙面向里，MN右側(cè)磁場垂直紙面向外，求重物最終下落的穩(wěn)定速度。

圖5

圖6

解析：當(dāng)磁場方向改變后，不接外電阻，環(huán)與輻條也能形成回路，要特別注意回路是怎樣形成的，并且要明辨輻條切割磁感線形成的電源連接關(guān)系。判斷了電源的正負(fù)極后，圖5可等效為圖6電路。經(jīng)分析，輻條在轉(zhuǎn)動過程中，雖然a、b、c、d的位置是變化的，但這樣的電源關(guān)系是穩(wěn)定的，即只要轉(zhuǎn)到左邊，靠外的一定是正極，只要轉(zhuǎn)到右邊，靠外的就是負(fù)極。

目的：此拓展進(jìn)一步增加了題目的綜合度，難度明顯提升，涉及電源分析、電路結(jié)構(gòu)分析、動態(tài)分析、能量分析，可培養(yǎng)學(xué)生的辨識能力、知識和技能的遷移能力、利用已有知識處理新問題的能力。

小結(jié)：通過拓展五的處理，使前面已經(jīng)獲得的知識、技能得到進(jìn)一步檢驗、充實和熟練，同時，加速前面所掌握的知識、技能向智能過渡，使學(xué)生的綜合概括能力有質(zhì)的提升。

以上是一道習(xí)題的演變過程與相應(yīng)解答，通過本系列問題的訓(xùn)練，學(xué)生對知識的掌握、能力的提升由量變達(dá)到了質(zhì)變，認(rèn)識層次達(dá)到了一個新的臺階。通過以上系列問題的處理可以看出，要想提高學(xué)生的思維品質(zhì)和應(yīng)變能力，掌握基礎(chǔ)知識是前提，學(xué)會知識遷移是有效途徑。

徐定華.教育心理學(xué)[M].蘇州：蘇州大學(xué)出版社，1994.