应用知识的迁移　解物理实际问题

紫阳中学初中部　　吴长树

[摘要]：在新课程教学改革中，进一步应用知识的迁移解决物理实际问题，在教学质量提高方面仍然具有绝对优势。

近两年来，通过阅读新编九年义务教育初中物理新教材，学习新课标，借鉴知名学校物理教师的教学经验，联系本校学生的学习实际，根据自己多年在教学中摸索的教学方法和教学实践，发现我校的学习困难生存在的主要问题在于学习方法死板，不善于知识的迁移与联想，于是教者在教学实践中有意注意这方面的问题，采取“延伸物理实验与活动的结论，解答相关物理问题”、“拓展例题，举一反三”、“应用物理知识，解决生活中的实际问题”等教学方法。终于使物理成绩得以提高。

[关键词]：知识迁移；联想。

我们经常遇到这样的情况，学生在学习物理知识时轻松、愉快，学习兴趣浓厚，可在解决实际问题时，往往一筹莫展，束手无策。究其原因是，在教学中重知识轻能力、学不致用。这种反差现象使我意识到：当今的教育已不能仅仅满足于传统的传道、授业、解惑，而应该旗帜鲜明地把培养学生的能力，尤其是培养知识迁移的能力放在教学的首位。

大教育家孔子曾经说过：“举一隅，不以三隅反、则不复也。”即要求自己的学生能“由此以知彼”，这里说的“由此以知彼”实质就是触类旁通，举一反三，就是把学到的某些物理原理、知识应用到学习新的知识或解决问题的活动中去，也就是实现知识的迁移。

知识的迁移本属于心理学的范畴。它指的是先前的学习对于以后的学习所产生的某种影响。心理学有关的研究表明，影响学习迁移的基本因素有三个方面：新旧两种情境之间所具有的共同因素；学生掌握的知识经验所具有的概括水平；学生对于事物之间的相互关系的觉察。知识的迁移能力也就是通过学生的实践和运用所学的知识，使基本技能得到巩固熟练，从而促使由知识和技能的掌握过渡到能力的形成。

近年来西方一些发达国家非常重视中学物理课程中的“科学、技术、社会”教育。物理新教材的编写也充分体现了这个基本思想，其宗旨在于理论联系实际、拓宽知识面、培养创造能力、激发学习兴趣、提高科学素养。学生能否将学到的知识技能成功地迁移到新的情境、新的课题，已经成为衡量学生智力和能力是否得到发展与提高的重要标志。因此把“不需要教”作为“教”的最终目标，“为迁移而教”已是时代赋予教育工作者的最基本的要求。能否很好地应用知识迁移解决物理中的实际问题，是衡量学生创造能力、科学素养的重要标志。

在教学中如何利用迁移的规律来解决问题呢？我就这个问题谈几点认识。

一、延伸物理实验与活动的结论，合理应用知识迁移方法解答相关物理问题。物理学实验是人类认识世界的一种重要活动；是进行科学研究的基础；是研究物理的基本特点。活动是传承物理知识的有效载体，是学习多样化的重要体现形式。多样化的活动对于培养学生创新意识和实践能力有直接的促进作用。实验可以帮助学生直观地理解物理概念、定律、定理；而物理概念、定律、定理、规律是我们在学习物理课时，解决物理问题与习题的最基本的知识，因此，要重视实验与活动。必要时，在条件许可的情况下，尽量自己动手做实验，从而体会有关的物理知识、规律及其应用。

例如：在探索音调与发声体振动频率关系的实验时，我们做过下面的实验，同时分析得出了结论：

将锯条的一端紧压在桌面上，另一端伸出桌面，拨动锯条使它振动，能听见什么？改变锯条伸出桌面的长度后，锯条的振动频率有什么变化？音调有什么变化？

答：听到锯条振动所发出的声音；改变锯条伸出桌面的长度后，可以观察（或感觉到）锯条的振动频率改变了。发出声音的音调亦随之变化。频率增大时，音调升高；频率减小时，音调降低。

由锯条伸出桌面的长度不同引起音调的变化，可联想到：口吹高矮不同瓶子所发出的不同音调的声音，罐热水瓶时声音的不同变化；进而迁移到古代大小不同的编钟在敲打时发出的不同音调。

二、拓展例题，一题多变，举一反三。题海战术，即影响学生的身心健康，又不利于学生对基础知识的掌握。多解题，不如一题多解，同一个题目，采取一题多解的方法，即有利于知识的巩固，又有利于学生解决实际问题能力的培养。

在学习了路程、时间、速度三者之间的关系后，我要求学生用多种方法角下面的问题：

例1、在一次工程爆破中，用一条96cm长的导火索来使装在钻孔里的炸药爆炸，导火索燃烧速度是  0.8cm／s，点火者点着导火索以后，以5m／s的速度跑开，他能不能在爆炸前跑到离爆炸地点500m的安全区？

法一：已知：V_１＝0.8cm／s；V_２＝5m／s；S_１＝96cm；S_２＝500m。　　

求：t_１＝；t_２＝

解：t_１＝S_１／V_１＝96cm／0.8cm／s＝120s；t_２＝S_２／V_２＝500m／5m／s＝100s

　　　　t_１＞t_２

　　∴人能跑到安全区。　　还有哪些方法可以得到正确结论？留给学生自己思考。

学习密度知识后，我又给学生训练了下面的习题：

例2、一铜球的体积是6cm^３，质量为26.7g ，问该铜球是实心的还是空心的？若是实心的，空心部分的体积是多大？并由解题归纳出鉴别物体是否空心的三种方法。

已知：V_１＝6cm^３；m＝26.7g；ρ＝8.9×10^３kg／m^３。

求：V_实；　　　　V_空

解：法一：由“ρ＝m／V”得：

V_实＝m／ρ＝26.7g／8.9g／cm^３＝3cm^３　V_实＜V_给

V_空＝V_１－V_实＝6cm^３－3cm^３＝3cm^３

答：由计算可知该铜球是空心的，空心部分的体积是3cm^３。

另外两种方法留给学生自己探索得出结论。

通过学生的探索、教师引导归纳得出鉴别物体是否空心的三种方法如下：

⑴、根据题中所给该物体的质量、密度求实际体积，若V实＜V给，则该物体是空心的。这种方法不仅可判断物体是否空心，而且还有利于求出空心体积并进行其它进一步的计算。

⑵、根据题中所给该物体的质量、体积求密度，若ρ所求＜ρ所给则该物体是空心的。

⑶、根据题中所给该物体的体积、密度求质量，若m所求＞m所给则该物体是空心的。

三、关注社会生活，联系物理知识的应用。随着素质教育的不断推进，各类升学考试的检验方式越来越贴近素质教育的要求。学生解决实际问题的能力高低与知识学得是否活、理解得是否深透是成正比的，因此首先要求学生学好理论知识，接着用实践活动来检验。在学习了大气压后，我又给学生提出一个问题：

例、晴天，几位大学生在森林中迷路了，下面四种利用风向引导他们走出森林的说法中，正确的是（图中 虚线为空气流动形成风的路径示意图）（A）　

A、森林吸热，温度升高较慢，空气温度低、密度大，地面空气从森林流向外界，应顺风走；

B、土地吸热，温度升高较快，空气温度高、密度小，地面空气从外界流向森林，应顺风走；

C、森林吸热，温度升高较慢，空气温度低、密度大，地面空气从森林流向外界，应迎风走；

D、土地吸热，温度升高较快，空气温度高、密度小，地面空气从外界流向森林，应迎风走。

这是一个与生活密切相关的实际问题，解决问题时，必须用到热膨胀、温度、大气压等知识，将诸多知识迁移到同一过程里，考察学生综合应用知识解决问题的能力，懂得学习物理知识价值观，使学生的综合素质得到培养。

四、应用物理知识，解决生活中的实际问题。物理是一门与我们生活密切相关的科学，生活中有许多问题，可以用所学的物理知识来解决。

学习密度知识后，学生知道密度是物质的一种特性，同种物质的质量与体积成正比；同种物质的密度与质量和体积无关，只是在数值上有：“ρ＝m／V”。同种物质的密度一般相同，不同的物质密度一般不同，应用这种特性可以鉴别物质。在此基础上我们讲了下面的例题：

安康市2001年中学生运动会一枚金牌的质量为6.5克，体积2.4cm³，请鉴别这枚金牌是否是真金的？可能是什么材料制成的？(由ρ＝m / v 得：ρ＝m / v ＝ 6.5g／ 2.4cm³ ≈2.7083g／cm³  , 大约是铝做成的)

下课后有一位学生拿了一枚银圆，问我：“老师你看，这是银子的吗？”。我被学生浓厚的学习兴趣、勤奋钻研和勇于自主探究的精神以及对教师的信任深深感动，于是抓住时机给学生讲了有关金属银的鉴别方法及其相关知识：

银和黄金一样，是一种应用历史悠久的贵金属，至今已有4000多年的历史。由于银独有的优良特性，人们曾赋予它货币和装饰双重价值，英镑和我国解放前用的银元，就是以银为主的银、铜合金。

纯银有一个有趣的特点，银饰的抗氧化性和光泽的持久性跟个人的体质有关的，体质好的人会越戴越亮，而如果体质较弱体内毒素较多的话可能银饰很快就会发黑，就像古代人用银针测试酒里是否有毒一样，有毒的话银针会变黑的。所以不时戴戴纯银饰品，可以排出体内毒素，一举两得！表面镀了别的金属的银饰可没有这种排毒的功能。另外，白银历来就有防毒功能的说法。据专家介绍，现代医学研究证实，银在水中可形成带正电荷的银离子，这些银离子能将细菌吸附其上，令细菌赖以呼吸的酶失去作用，使细菌无法生存，据科学研究，伤寒杆菌在银片上也只能存活1小时，白喉杆菌在银片上也只能存活3个小时！对於原生种大肠杆菌，大肠杆菌，沙门氏杆菌，绿脓杆菌，肠炎弧菌，李斯特杆菌……等，均能99%在短时间杀死。由于白银杀菌能力很强，故被誉为“永久性的杀菌剂”。

银具有白色光泽，反光性能好，银对可见光的反射率为91％；不易氧化退色，熔点961.78℃，沸点2162℃，密度10.49克／厘米^３；比热容：0.231×10³J／(kg·℃) ；导热率比其它金属都高；电阻率：1.59×10－８Ω／m，是优良的导电材料。塑性良好，延展性、韧性极强，仅次于金，但当其中含有少量砷As、锑Sb、铋Bi时，就变得很脆。颜色和外表：带光泽白金属，银白色，光泽柔和明亮； 加热不氧化（颜色没有大的变化）；遇硫（磺）变黑；硬度较小。根据以上银的众多特性，我们可采用以下的五种鉴别方法。

⑴、看颜色：纯度愈高，银色愈洁白，首饰表面看上去均匀发亮，有润色。如果含铅，首饰会呈现出青灰色；如含铜，首饰表面会显得粗糙，颜色没有润泽感。

 ⑵、查硬度（ 折弯法）：白银硬度较铜低，而较铅、锡大，可用大头针划首饰不起眼的地方进行测试，如针头打滑，表面很难留下痕迹，则可判定为铜质饰品；如为铅、锡质地，则痕迹很明显、突出；如实物留有痕迹而又不太明显，便可初步判定为白银饰品。 折弯法。用手折弯银首饰，软糯，易弯不易断的成色较高；僵硬，或勉强折动，有的甚至无法用手指折动的成色较低；经折弯或用锤子敲几下就会裂开的为包银首饰；轻不起折弯，且易断的为假货。 

⑶、听声韵：纯银饰品掷地有声，无弹力，声响为“噗嗒噗嗒”为真的或成色高的银首饰；抛在台板上跳得较高，且声音尖亮的，为假的或成色低的银首饰。若为铜质，其声高且尖，韵声急促而短；若为铅、锡质地，则掷地声音沉闷、短促，无弹力。

⑷、掂重量（测密度）：白银密度较一般常见金属略大，一般地讲：“铝质轻、银质重、铜质不轻又不重。”因而掂掂重量可对其是否为白银做出初步判断。若饰品体积较大而重量较轻，则可初步判断该饰品属其它金属。还可以测其密度，纯银的密度为：10.49g／cm^３。

⑸、硝酸（化学）鉴别法。用玻璃棒将硝酸滴于银首饰锉口处，呈糙米色、稳绿或徽绿的成色较高；呈深绿，甚至黑色，无沫或锉口有沫的成色较底。

通过这一教学过程，学生对教师更加信任，学习探究兴趣更浓。两学年的教学尝试，不断采取“延伸物理实验与活动的结论，合理应用知识迁移方法解答相关物理问题”、“拓展例题，举一反三”、“应用物理知识，解决生活中的实际问题”等教学方法。终于使物理这门学科的教学成绩从均分、及格率、优秀率都得以提高，从下面的比较表可以看出，特别是优秀率提高显著。

我对我校的学习困难生的转化充满信心。解决问题的关键是培养学生的多元化思维能力，教学中要联系学生生活实际，让学生养成自主探究的学习习惯。我相信，只要长期坚持这这种教法，把它变成一种理念，定会收到良好的教学效果。

 [参考文献]：

1、上海育才初级中学于有琴　撰写    《二期课改物理教学如何培养学生实践能力初探》2005、10、8 阅读。

2、李婉玲撰写     《利用迁移规律促进学生的知识迁移》2005、10、8 阅读。

3、刘炳升、李容主编　 2004年6月出版的苏科版初中《物理》第8册。

4、刘炳升、李容主编　2004年7月出版的苏科版初中《物理教学参考资料》　第8册。

5、李振寰、编　《元素性质数据手册》　河北人民出版社1985年出版。

6、《中学物理教师手册》　上海教育出版社1984年出版。