“学习迁移方法”在物理教学中的应用

曾永志

（福州大学物理与信息工程学院， 福建 福州 350108）

“学习迁移方法”在物理教学中的应用

曾永志

（福州大学物理与信息工程学院， 福建 福州 350108）

将奥苏贝尔的认知结构迁移理论应用到物理课程的教学上，建立LC震荡电路和谐振腔之间的联系，使学生顺利完成学习迁移。

学习迁移；LC震荡电路；谐振腔

学生在学习陌生的新知识时，如果能从某些他们熟悉的知识出发，建立新旧知识之间的联系，就容易把原有的学习经验迁移到新知识的学习中，从而将习得的知识概括化、系统化，从而形成一种整体的稳定的心理结构。

所谓学习迁移就是学习中得到的经验对未来学习的影响，学生对任何知识的学习，通常都是有系统和有计划的，原有的知识对新学习的知识可能起到促进作用，也可能起到阻碍作用。在教学实践中，经常提到“为迁移而教”，就是要利用学生现有的知识对将要学习新知识进行正的迁移作用，尽量抑制和避免负的迁移作用。

美国心理学家奥苏贝尔（D.P.Ausubel）根据“有意义学习”发展出“认知结构迁移”的理论[1]，他认为所谓的认知结构就是学生知识背景的知识结构，从广义上理解，学生全部知识的内容和组织结构，也可以从狭义上理解为学生在某一特殊知识领域内全部的内容及其组织结构。每个学生的认知结构具有各自的特点，这些特点也称为认知结构变量，所谓认知结构变量就是指学生应用原有的知识对新知识进行同化时，原有认知结构中内容和组织的特征。

奥苏贝尔认为有3个变量对学生的知识迁移起到关键的作用。第一个变量是学生原有知识的内容特征，也就是在学习新知识前，学生原有的知识结构中是否具有同化新知识的内容。原有知识和新知识的关系有：上位、下位和并列的关系。所谓的上位是指原有的知识具有概括程度更高、范围更广的知识结构，原有的知识概括程度越高、内容范围越大，学习迁移越容易进行。因此，下位学习一般比上位学习和并列学习容易进行，比较有助于同化新知识。第二个变量是学生原有知识的组织特征，也就是在学习新知识前，学生原有知识与将要学习的新知识之间的异同是否清晰分辨，可分辨程度越高，就越有利于知识的分辨而避免混淆，从而有助于知识的迁移。如果学生原有的知识结构是按照一定的结构、分层次严密组织完整的，则他在学习新知识时，不仅能迅速在原有的知识结构中找到新知识的固定点，而且容易分辨出新旧知识之间的异同，从而促进知识的迁移。第三个变量是原有知识的巩固程度，如果在对新知识进行同化时，原有知识不巩固，则不但不会产生正迁移，反而可能会出现干扰。因此，原有的知识越巩固，越有利于知识的迁移。

在电动力学的课程中，由谐振腔来产生高频的电磁波，是采用在边界条件下求解亥姆霍兹方程的方法来求解的，谐振腔的知识对学生是一种新的知识，这样的方法对学生比较陌生，而且物理图像不强。而学生从中学开始就已经掌握用LC震荡电路来产生电磁波。这2种方法之间是否有联系，在教科书中并没有涉及。

LC震荡电路的频率可以用以下公式求得：

现在的问题是：如何产生更大频率的电磁波？方法只能是减小电容C和电感L。

图1 减小电容的途径

另外的方法是减小电感L，第一种途径就是减少电感的匝数，最终变成一条直线，如图2（a）、（b）所示。第二种途径就是采用多个线圈的并联，根据，并联后的总电感减小了，如图2（c）。如果继续并联线圈的数量，最终形成一个谐振腔，如图2（d）所示。从而能够产生高频的电磁波。

图2 减小电感的途径

从以上的分析可以看出，谐振腔产生电磁波的方法是LC震荡电路的一种变形，也就是说，谐振腔和LC震荡电路不是两个孤立的知识体系，而是同一个有联系的知识；学生对用LC震荡电路产生电磁波的方法几乎根深蒂固，这些知识对谐振腔产生电磁波的学习是有帮助的，有利于学生认识到谐振腔的电磁波可以纳入到他们原有的知识体系里面去，容易使学生找到新旧知识之间的联系，使得学生在原有的知识结构中找到新知识的固定点，从而完成了知识的迁移。

在实际的教学实践中，真正能做到“为迁移而教”并不是容易的，这要求教师在掌握迁移理论和了解其影响因素的前提下，充分应用迁移规律，促进完成知识迁移。

当然奥苏贝尔的学习迁移理论具有更加广泛的内容，他说的所谓过去经验特征，不仅仅是指将要学习的新知识具有和旧知识相似的反应和刺激，而且是指认知结构的组织特征，包括综合性、清晰性和稳定性，而迁移的效果也不能简单理解为将一般原理应用到具体特殊情况能力的提高，而是学生概括、归纳能力的提高。例如，学好中文有利于英文的学习，并不是说中文和英文的知识在学生的头脑中引起相似的反应和刺激，而是学好中文建立起来认知结构有利于英文的学习，从而使学生发展出掌握学习语言的一般规律。因此，学习迁移有利于促进学生心理发展的关键，是使学生把习得的知识、技能向能力转化的关键。能力的形成和发展是通过知识技能的获得和迁移，从而使这些经验不断综合、类化而实现。

物理，顾名思义是“物”之“理”。因此，在课程内容结构上，一方面，我们尽可能将具有最大概括性和包容性的原理，以便学生在学习过程中加以综合和组织。另一方面，又要避免无“物”之“理”。比如，我们首先教授三个实验规律和一个假设：库伦定律、安培定律、法拉第定律、位移电流，归纳形成麦克斯韦方程组，然后介绍电磁场势的描述、守恒定律和对称性。在对电动力学基本理论和描述方法有充分了解的基础上，再教授麦克斯韦方程组在静场（不随时间变化）、电磁场的传播（无源）的应用，然后，在进一步完整地讲授在有源并随时间变化的场，也就是电磁波的辐射。

学习的目的不仅是将新知识储存于大脑上，而且要使得学生习得的知识理论化、系统化，从而最终将知识应用于实际的各种不同的情境中，并能动地学习新的知识。因此，知识的迁移直接影响到学生的学习效率，并有助于学生认知结构的改变。最后，引用奥苏贝尔的一句名言：“影响学习最重要的因素是学生已知的内容。”

[1]祁小梅.奥苏贝尔认知结构与迁移理论及教学[J].黑龙江高教研究， 2004(05).

G649

A

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。