重视学习迁移规律 提升物理思维品质——从一道高中物理习题谈起

(江苏省苏州市相城区陆慕高级中学,江苏 苏州 215131)

学生的学习不仅在于掌握知识、技能，而且还在于能够在遇到新问题或处于新情境时应用知识、解决问题。为此，教师在组织教学时，必须利用好学习迁移规律，促进知识、技能广泛而积极的迁移，以提高学生学习的质量。也只有通过学习迁移，才能使已经获得的知识、技能得到进一步检验、充实和熟练，同时学习迁移也是知识、技能的掌握过渡到智能形成的重要环节。

学习迁移是一种学习对另一种学习的影响，根据迁移的性质可以分为正迁移和负迁移。凡是一种学习对另一种学习起促进作用，就叫正迁移；凡是一种学习对另一种学习起干扰或抑制作用，就叫负迁移(或干扰)。教学过程中，要创造条件促进学习的正迁移，力争使学生的学习产生最大的正迁移是每一位教师追求的目标。

影响学习迁移的基本因素之一是学习材料的相似性，如果先学习的内容与后学习的内容有相同或相似之处，那么两者之间就会产生学习的迁移，这是由于它们之间包含有共同因素。我们在物理习题教学中，要科学地组织教学内容，使前后学习内容具有相似性，同时努力提高学生的概括水平，并且适当地进行学习指导，以有效地促进学生的学习迁移，提高解题能力。

下面从一道电磁感应习题出发，进行变式拓展，既设计相同要素，又引入变化提升，促进解题方法的有效迁移，使学生能力逐步提高。以这种模式组织习题教学，可以培养学生思维的灵活性与发散性，也能提高学生的概括能力，减轻学生的学业负担，改变现在教学中存在的大量刷题而不善于带领学生总结提炼的现象。

原题：如图1所示，一金属圆环和一根金属辐条构成的轮子，可绕垂直于圆环平面的水平轴自由转动，金属环与辐条的电阻不计，质量忽略，辐条长度为L，轮子处在与之垂直的磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，一阻值为R的定值电阻通过导线与轮子的中心和边缘相连，轮子外缘同时有绝缘绳绕着，细绳下端挂着质量为m的重物，求重物下落的稳定速度。

图1

图2

解析：此题中由于重物下落，带动圆轮转动，辐条Oa做切割磁感线运动，产生电动势，Oa相当于电源，与电阻R构成闭合电路，a端为正极，O端为负极(如图2)。由于Oa边受到的安培力阻碍圆环转动，并且随着转速逐渐增大，安培力也逐渐增大，最终达到一稳定速度，解此速度可用两种方法，一种是从动力学角度，根据力矩平衡来解答，另一种从能量的转化与守恒角度来解答。

小结：在现行高中物理教材中，对于动力学问题，有两种典型的解题途径：一种是动力学角度，另一种是能量转化与守恒角度，具体从哪个角度解题要看题目所给的条件。一般情况下，利用能量关系解题比较简捷，故下面的拓展都用这种方法。

拓展一：如果原题中的辐条有电阻，且电阻为r，求最终系统平衡的速度。

目的：通过此拓展，增强对电路欧姆定律的考查，注意电源内电阻对电路的影响。有了前面的解题过程，题目条件大体没变，要素类似，迁移迅速。此拓展很快就可以处理掉，简单易行、效率高，学生接受起来也快，同时也复习了前面的知识，让学生明白知识之间的关联。

图3

拓展二：如果把原题中的辐条由一根变成四根，如图3所示，且相邻两根辐条的夹角是90°，辐条电阻不计，求重物最终下落的稳定速度。

有的同学会提出疑问，从能量守恒角度列方程是没有问题，但如果从动力学角度考虑，四根辐条的力矩不是与原来一根时不一样了吗？怎么结果是一样的呢？这个问题提得很好，问题提出后可以让学生讨论，然后老师总结。

其实四根辐条的总力矩与原来一根辐条的力矩是一样的。由于总电动势没变，总电阻没变，总电流也没变，每根辐条的电流是原来一根辐条时电流的四分之一，安培力也是原来的四分之一，力矩也是原来的四分之一，故总力矩与原来一根辐条的力矩相同。从等效角度看，当不计辐条电阻时，四根辐条与一根辐条是等效的，由此也可以看出从能量守恒角度解题的优越性。

目的：开拓学生视野，训练学生的应变能力，学会当有多电源出现时该如何处理。当没见过的物理情境出现时，关键是利用已有基础知识分析其物理本质。在学习难度逐渐增大的情境中，给学习者提供的指导越多，迁移的效果越好。

图4

拓展三：如果把拓展二中的四根辐条变成一金属圆盘，且不计金属圆盘内阻(如图4)，求重物最终下落的稳定速度。

目的：此拓展把拓展二进一步升华，视野进一步扩大，研究圆盘切割的本质，训练学生透过现象看本质，增强识别能力，以后再遇到此类问题就容易看出其本质，找到处理方法。

小结：如果没有拓展二作为基础的话，对于圆盘在磁场中转动问题，学生不太容易理解电动势产生原因，也找不到电动势的计算方法和电路连接方式，有了拓展二再到圆盘，学生接受起来很容易，前面学习的知识对后面学习产生积极影响，可达到最大的正迁移。

拓展四：如果拓展二中的四根辐条的电阻都是r，则重物下落的最终稳定速度为多少？

目的：此拓展把拓展一与拓展二相结合，增强问题的综合性，解题中需注意并联电源总内阻的变化。

小结：直接从能量角度解题，使问题处理大大简化。从动力学角度也可以求解，但处理起来费时费力，从能量角度解题也是高中物理重点培养的一种能力。到拓展四题目已经比较难了，有一定的综合性，但是由于铺垫得当，学生接受和处理起来还是比较顺畅的。如果没有铺垫，学生很难在短时间内找到如此简捷的解题方法，进一步说明合理组织教学对正迁移的重要性。

拓展五：在拓展四的情况下，去掉定值电阻R，环的电阻不可忽略，大小为R，且改变圆环右半边所在区域磁场的方向，如图5所示，磁感应强度的大小都是B，MN左侧磁场垂直纸面向里，MN右侧磁场垂直纸面向外，求重物最终下落的稳定速度。

图5

图6

解析：当磁场方向改变后，不接外电阻，环与辐条也能形成回路，要特别注意回路是怎样形成的，并且要明辨辐条切割磁感线形成的电源连接关系。判断了电源的正负极后，图5可等效为图6电路。经分析，辐条在转动过程中，虽然a、b、c、d的位置是变化的，但这样的电源关系是稳定的，即只要转到左边，靠外的一定是正极，只要转到右边，靠外的就是负极。

目的：此拓展进一步增加了题目的综合度，难度明显提升，涉及电源分析、电路结构分析、动态分析、能量分析，可培养学生的辨识能力、知识和技能的迁移能力、利用已有知识处理新问题的能力。

小结：通过拓展五的处理，使前面已经获得的知识、技能得到进一步检验、充实和熟练，同时，加速前面所掌握的知识、技能向智能过渡，使学生的综合概括能力有质的提升。

以上是一道习题的演变过程与相应解答，通过本系列问题的训练，学生对知识的掌握、能力的提升由量变达到了质变，认识层次达到了一个新的台阶。通过以上系列问题的处理可以看出，要想提高学生的思维品质和应变能力，掌握基础知识是前提，学会知识迁移是有效途径。

徐定华.教育心理学[M].苏州：苏州大学出版社，1994.