科教兴国背景下基于学习迁移理论的物理教学设计研究——以《牛顿第一定律》为例.pdf

经济师 2023 年第 12 期摘要：学习迁移问题自出现以来就受到了广泛的关注，随着问题的持续研究，学习迁移理论被广泛地应用到物理教学过程中，但关于将学习迁移理论融入到物理教学设计中的应用却很少。在如今的科教兴国背景下，合理地运用学习迁移理论，能提高学生的思维迁移及概括能力等各种能力。把学习迁移理论融入到高中物理教学设计中，对促进素质教育的发展以及我国物理人才的培养都有很大的帮助。关键词：科教兴国学习迁移理论中学物理教学设计中图分类号：F063.2；G642.0文献标识码：A文章编号：1004-4914（2023）12-209-03一、引言党的二十大报告对“实施科教兴国战略，强化现代化建设人才支撑”进行了部署。百年大计，教育为先。从另一层面去看，也只有教育搞好了，才能为党和国家培养出更多更优秀的科技人才，而不断涌出的高质量人才，可以为科技创新提供源源不断的新动能，让科技创新生态可持续、更具竞争力。中学物理教育作为培养人的重要一环，一直为国家提供着源源不断的人才。科学地运用各种理论在教学设计上可以得到事半功倍的效果。成功的课堂教学可以使学生在新知识的学习中更加科学，在知识的理解上更加深刻，知识的使用上更加精确并有助于能力的提升。然而，在现实的课堂教学中，学生很难投入到新的课程中来。恰当地引导能使学生获益良多，并能使他们更好地融入课堂。思维是行为的先导，教师在教学过程中要关注学生的思维活动，要根据学生的思维发展规律来引导他们去思考。因此，良好的教学引导不仅关系到学生的心理，而且也关系到设计的内容本身。二、学习迁移理论的含义与分类1.学习迁移的概念。学习迁移是指某种知识对其他某种知识的作用或习得的知识对完成其他活动的作用。学习迁移就是问题的解决和创新的思考。这是高级心理加工和艺术创造所需要的重要技能。在整个学习进程中,教学是一个至关重要的组成部分,它也是每个学习者所期待的现象。首先，学习迁移是一个系统的、稳定的、统一的心理结构，它对控制人们的行动起到积极的作用。其次，在向能力转化过程中，学习迁移非常关键。能力的形成取决于对知识和技能的熟练程度，以及对现有知识和技能的不断总结和系统化处理。学习者的学习迁移是在一个学习环境中进行的。学习迁移不仅体现在之前的学习中，也体现在后续的学习中。这种效应可能是正面或负面的。2.学习迁移的分类。根据学习迁移的领域，可以将其分为三大类：习惯态度、知识与动作技能。比如，在知识界，了解电场有助于理解磁场；在动作技能的过程中，通过使用左手定律来判定安培力的方向。在习惯态度的迁移中，学习者对学习物理的追求也会以相同的态度迁移到其他科目当中。根据学生的学习迁移方法，可以将迁移归分为特殊与非特殊迁移。特殊迁移是指某些学习内容仅在一定范围内进行转移，所谓非特殊迁移是指学习的对象向大范围学习的转移，其主要体现在学习态度、学习技巧、学习策略、学习方式等方面。物理学的求实精神可能会被转移到其它学科，甚至在工作和生活中。根据学习迁移的方向，可以将其归类为顺向和逆向迁移两种。前一阶段的学习影响下一阶段的学习叫做顺向迁移。而后学习的东西影响以前的学习，这是所谓的逆向迁移。三、影响迁移的因素及教学中的应用策略教学设计应注重培养学生的求知欲和求知能力。在知识和信息飞速发展的今天，人类已经进入了一个知识时代。要让学生更好地融入到学习中来，我们不仅要注重学习、认识、运用知识，还要注重培养他们的求知欲望、兴趣、积极性、爱好、爱好，从而使他们对科学和学习产生浓厚的兴趣。有良好的兴趣是学好物理的心理基础从而逐步发展成为一种强有力的学习动力。因此，在教学设计中，要时时调动学生的学习兴趣，增强他们的自信心。（一）影响中学物理学习迁移的因素在中学物理教学中，影响学习迁移的最主要的两个因素是物理前概念和数学学习。学生们在学习时，会对每一门科目包括物理学进行预设。物理预设是指学生在与周围环境的长期交互作用下，通过主体的构造，从而了解物理、物理的法则。例如，在学习“牛顿第一定律”前，他们认为物体只有受力才会有速度，不受力便没有速度。这就是学生学习牛顿第一定律以前的概念。从认知结构迁移的观点来看，在学生的大脑中有一种“先导”，这种“先导”作用于学生的学习行为。1.物理前概念在物理知识中的负迁移。有些时候，对物理现象、过程、材料等认识有误，若不能及时改正，就会导致思维偏差，影响物理的学习，导致物理的学习出现问题。2.物理前概念在物理知识中的正迁移。事物是一分为二的，学生所掌握的前概念大多数都是浅显的认识，甚至有些是与科学相违背的。然而，教师们也别忘了，在观察、了解这个世界的过程中，他们总是会从自身的角度去观察、去了解这个世界。从建构主义的角度来看，“常识”是个人的一种精神财富，是人们了解生命中一些特别现象的一种有价值的手段。这种前概念既是老师也是学生的资源。我们应该将这些“资源”当作“生长点”，使他们能够更好地了解新的知识，从而使他们从原来的旧观念中获得新的科学观念。3.数学学习在物理知识中的正迁移。数学推导起着举足轻重的作用。比如在求解变速运动路程的问题中，许多人都无法直观地感受路程的大小，但通过对数学图像求解面积这将是科教兴国背景下基于学习迁移理论的物理教学设计研究以 牛顿第一定律 为例金义淞张海丰王东方荫产学研经济209要要经济师 2023 年第 12 期十分简单的。此外，在高中物理领域，诸如正弦函数、余弦函数等也被广泛地用于机械振动、机械波、交流电等。在利用平行四边形规则来求解合力的问题中，三角形的特性是求解该类问题的关键。数学的思维方式被广泛地运用。举例来说，两种力可以轻易地结合，但是三种、四种、五种以上的结合却是一件非常困难的事情，因此，利用数学中的坐标理论，可以用一种非常简单的方法来求解。数学是研究物体在空间与量之间的关系，物理则是基本的物质结构和运动规律。尽管这两个学科完全是两个概念，但他们的思维方式，以及获取知识的方式却是密不可分的。数学是物理学发展的有力手段，它为数学的应用打开了一个巨大的天地，推动了它的发展。在中学，数学和物理关系最密切。在中学物理教学中，正交分解的思想被广泛地运用于中学物理的各个方面，是中学物理教学中的一个重要环节。另外，物理题 95%以上的问题都是由数学运算来求解的，因此，列方程组、不等式的极小值、数列的求解是中学物理问题的关键。在物理实验中，还广泛地运用了数学误差的计算和错误分析。4.数学知识在物理知识上的负迁移。数字在中学物理教学中的确发挥着很重要的作用,但是这并不表示可以说数字学习取代了物理学习。如果学生在物理学习时,因为对数字的盲目依赖,对物理学习做出了单纯的抽象的数字理解,而没有对实际的物理活动做出更详细的研究，会导致对物理教学产生消极的作用。（二）学习迁移理论的应用策略1.促进物理前概念正迁移的策略。从日常生活中发掘更多的东西。很多高中生的物理概念、法则，对于初学者来说，都是一种很难理解的东西。教师要充分挖掘物理概念及规律，并运用到课堂中，通过“陈述组织者”的指引来正确理解物理概念与物理规律，促进物理概念和规律的传播。让同学们注意到真实的物理现象。中学物理与现实生活有着密切的关系。在中学物理教学过程中，培养对物理现象的关注是一个很好的习惯。比如：当学生在开车的时候，如果他能想清楚自己为何要往前走，他就会明白，摩擦力并不妨碍物体的移动，而只是妨碍了物体的相对移动；当轮船靠岸时，如果同学们注意到了岸上的轮子，就会对动量定律有很好的了解。2.促进数学学习的正迁移的策略。在物理前概念表达过程中正确地渗透了数学知识。中学物理的很多定义,都是通过数理的方法来定义的。例如电位差等则由比值确定，总功用以和值表达。但如果没有人明白加、减、乘、除、极限等的意思,那么按照学习迁移原理,学习者将很难掌握。所以,教师们可以把数学知识合理地渗入物理学概念表述中,这样就合理地促进了物理学概念的向前迁移。鼓励同学们自己去推导物理定律。在建立物理定律的过程中，数学推导具有举足轻重的地位。在物理定律的指导下，学生通过自己的逻辑推理、自己的判断、老师的评价，按照学习迁移原理，学生通过自己的推理，不仅可以加深对物理定律和物理概念的认识，还可以提高他们的逻辑推理和推理能力。3.减小物理前概念负迁移的策略。引导学生对暴露出的错误进行自我反省。在高中的物理课上，会有一些类似于惯性和速度的现象。教师应充分利用教学技术，使学生理解并纠正错误的预设。由于对这一领域的实践经验不足，需要运用物理概念进行逻辑思考、分析判断。利用认知策略传递理论，对学生进行自我评价，促使其积极地抛弃原有的观念。如果学生只是听从老师的意见，他们则只能被动地倾听，无法建立起自己的知识体系。通过组织讨论，可以使各种前概念之间或前概念与正确概念之间进行“交锋”，从而产生认知上的“震颤”。展示在物理前概念中存在的不合理性。在学习惯性的时候，很多人都会把它和冲力这个概念混在一起，认为是因为有了推动力，所以才会往前走，但扔出去的手榴弹，却会由于惯性而运动。在这个时候，教师引导学生通过对物体的受力分析，通过对物理前概念的错误分析，促使学生放弃原有的认识，建构新的科学认识。4.减小数学学习负迁移的策略。中学物理教学中，物理公式所表示的物理量之间的联系往往被看作是纯粹的数学关系，这会给物理、物理定律带来消极的影响。比如，当电容式C=Q/U 时，有些同学会错误地把 C 和 Q 认为成正比，与 U 成反比；基于学习迁移理论，教师可以在特定的物理环境下，使学生明白 C 和 R 等的大小取决于对象自身的性质，而不受比例的影响。强调物理概念的应用条件，保证物理定律的精确性。在物理定律的教学中，也存在着许多同学不顾及物理定律所包含的物理量所代表的物理含义，他们借数学的方法，将物理学的规则抽象为数学，这就给学习物理定律带来了极大的阻碍。比如：老师们在解释库伦定律的时候，不强调这个定律在真空中的点电荷是有效的，那么，在库伦定律的作用下，许多学生都会得出一个错误的结论，即 r 接近无限小时，F 接近无限大。四、以 牛顿第一定律 为例的教学设计（一）教材分析牛顿第一定律是力学中最关键的一条,同时又是训练学习者分析、概括与演绎能力的优秀材料。这门课程以对运动和力学的基本认识为基础,第一次把力和运动理论相结合,探索力和运动间的关联和规律,这门课程在中学物理教育中有着重要的地位,为今后的教学工作打下了扎实的理论基础。所以,这套课程更加强调内容的科学性,把物理理论和实际紧密结合在一起,让学习者有一个和物理学近在咫尺的感受,充分调动了学生对物理的兴趣。（二）学生的学习情况力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们理解并认识其正确性是一个很长的历史过程，而学生要正确地理解，又要克服自己的物理前概念，同时还要克服日常生活中错误的经验。因此，在一开始，我们先用两个实验，让他们通过观察、思考，来澄清自己的认知。（三）教学活动设计（下转第 215 页）荫产学研经济表 1教学活动设计方案教学 流程 教师 活动 学生 活动 设计 意图 创 设 情 境 引 入 新 课 放映多媒体视频 师：同学们在课件中看到的这些现象，人推车，车会运动，人不推车，车会停下来。师：为什么一个移动的对象会变成一个静止的东西？一个物体的移动是由一个作用力来保持的吗？师：介绍亚里士多德关于相似现象的一些思考和理解。师：单靠思维是解决不了问题的，今天我们要用科学的方法来探讨。在教师指导下会产生两个不同的认识角度:1.有力物体运动；2.没有力物体静止。此时，同学们大多会认同亚里士多德的想法。激发学生探究欲望，从而顺利引入新课。实 验 探 究 新 课 讲 授 探究实验：阻力对物体运动的影响 老师让学生体验到控制变量的方法：在实验中，哪些情况是恒定的，哪些是变化的？指导学生研究:1.怎样让小车感觉到的摩擦力不同？2.怎样使小车不受外界影响？3.怎样使小车在水平面上运动的初速度相同？4.怎样比较小车所感觉到的摩擦力差异？生：通过自学课本探究实践。生：1.接触面的粗糙程度不同。2.通过比较小车在水平面上移动的距离的远近。3.让小车从斜面同一高度开始下滑。4.让小车从斜面开始下滑。体会控制变量方法,为指导学生进一步开展实践研究活动打下了基础。让学生讨论生养成认真的学习态度。210要要经济师 2023 年第 12 期（上接第 210 页）五、结语高中物理作为一门被广泛应用的学科，具有较强的连贯性、逻辑性、抽象性，所以把学习迁移理论融入到高中物理的教学设计中，能够大力推进素质教育的发展。在高中物理教学，将学习迁移理论融入高中物理教学设计的研究是十分必要和有前景的。同时，在强调培养中国学生核心素质的前提下，我们也呼吁所有的物理老师、教育工作者都应该重新认识到学习迁移理论在中学物理教学中的作用，并以更多的专业视角、更深的育人视角去研究它，为学生的核心素养、职业发展提供科学依据，从而推动科教兴国战略的施行。基金项目:佳木斯大学教育教学改革研究项目(项目编号:2021JY2-44,2022JY3-32);佳木斯大学研究项目(项目编号:Lz2013-017)参考文献：1 吴晓鑫.学习迁移理论在高中物理教学中的应用J.理科考试研究:高中版,2015(1):2.2 李金梁.高中物理教学中的学习迁移理论探讨J.新教育时代电子杂志:教师版,2015(25):3.3 李攸香.论高中物理教学中的迁移及其对教学的启示J.教育与教学研究,2013,27(3):4.4 王春阳.教育心理学M.成都:电子科技大学出版社,2017:160.（作者单位：佳木斯大学理学院黑龙江佳木斯154007）通讯作者简介：张海丰(1973),男,吉林乾安人,教授,硕士生导师,研究方向:物理教学理论和方法研究;王东方(1973),女,黑龙江佳木斯人,副教授,研究方向:大学物理课程研究。（责编：若佳）（上接第 212 页）6 彭迎春，俞玲，李旋，孙秋芬.基于体育与健康教育的体医融合平台建设探究J.科教导刊,2019.12.30.7 李璟圆,梁辰,高璨,马云.体医融合的内涵与路径研究以运动处方门诊为例J.体育科学,2019,39(07):23-32.8 汪晓赞.落实体育与健康课程标准实现高质量课堂教学走近 KDL 体育与健康课程J.中国学校体育,2019(04):27-29.9 董琴.幼儿园体育与健康课程自主教学现状评价与对策J.文渊（中学版）,2019(02):499.（作者单位：盐城幼儿师范高等专科学校人文学院江苏盐城224005）作者简介：刘强,教授,教育学硕士,主要研究方向：体育教育与训练、体育产业、幼儿体育等。（责编:建峰）（十五）科研处（6 分）1.参与科研人员比例（1 分）。参与科研人员比例=有科研项目或成果人数/当年末教师总数。2.科研创新团队数（1 分）。反映学院已建成的科研创新团队情况。3.市级以上课题开题结题数（1 分）。反映学院当年市级以上课题开题、结题情况。4.新增专利数（1 分）。反映学院当年新增的专利情况。5.被中文核心期刊及以上数据库收录论文篇数（1 分）。反映学院当年新增被中文核心期刊及以上数据库收录论文情况。6.市级以上科研成果获奖数量（1 分）。反映学院当年新增市级以上科研成果奖励情况。（十六）继续教育中心（2 分）1.函授在校生增长率（1 分）。函授在校生增长率=（本年人数-去年人数）/去年函授在校生人数。2.远程教育在校生增长率（1 分）。远程教育在校生增长率=（本年人数-去年人数）/去年远程教育在校生人数。（十七）国际交流合作部（2 分）1.新增国际友好学校（1 分）。反映学院当年新增国际友好学校情况。2.国（境）外办学或参建海外学院数（1 分）。反映学院当年新增国（境）外办学或参建海外学院情况。（十八）基础部（2 分）1.思想政治理论课总学时（1 分）。高职院校必须完成国家规定思想政治理论课学时，否则不得分。2.学生思想品德事故人次（1 分）。学院不能出现学生思想品德事故，否则不得分。（十九）附设特色机构泰山书院（2 分）1.书院文化遗产保护研究和利用成果数（1 分）。反映学院当年新增书院文化遗产保护研究和利用成果情况。2.省市两级社科普及教育基地建设指标达标率（1 分）。反映书院省市社科基地建设达标情况。（二十）质量管理与监控办公室（1 分）内部质量保证体系监管覆盖率（1 分）。内部质量保证体系监管覆盖率=实际监控点数/学院内部质量应监控点数100%。五、高职院校预算整体绩效评价结果的应用高职院校预算整体绩效评价结果可分为四个等级：高于或等于 90 分的为“优”，80 分（含）至 89 分的为“良”，60 分（含）至 79 分的为“中，低于 60 分的为“差”。绩效评价结果是学院对各职能部门进行综合评比的重要依据，也是财政部门对高职院校进行评比、绩效奖惩和预算调整的重要依据。六、高职院校预算整体绩效评价指标体系的应用推广为提高绩效评价工作效率，我们设计了高职院校预算整体绩效评价指标体系 EXCEL 模型，自 2021 年起在笔者所在的泰山职业技术学院应用，取得了良好效果，得到了上级财政部门的好评。从 2022 年起，该成果在泰安及山东省内多家高职院校进行推广应用，今后必将获得良好效果，使越来越多的高职院校受益。基金项目：本文为山东省教育科学“十四五”规划课题：高职院校预算整体绩效评价指标体系构建与实施研究（2021CYB024）的阶段性研究成果。参考文献：1 史淑霞.基于战略地图的高校预算管理绩效评价研究以T 大学为例J.会计之友,2019(09):82-86.2 夏丹,杜国良.内涵式发展下高校预算绩效评价体系研究J.会计之友,2019(05):104-109.（作者单位：泰山职业技术学院山东泰安271000）（责编：若佳）荫产学研经济215要要