中学物理实验教学：迁移能力的培养和实践

（一）迁移学习理论

迁移学习是学习中一个重要的主题，如果没有迁移所有的知识将只能按部就班地针对特定的情境特定的主题。迁移是指一种学习对另一种学习的影响，根据这种影响的性质以及先后还可以进一步对迁移进行分类，如顺向迁移与逆向迁移、正迁移与负迁移、近迁移与远迁移等。本书的研究目的在于培养学生的迁移能力，而学生迁移能力的获得是通过动态评估模型的教学干预来实现的，因此笔者在行文中并不特意区分以上对迁移的分类。尽管对迁移的分类在本书中并未予以详细介绍，但是明确迁移的心理实质是十分必要的，因为这关系到迁移能力培养模型的选择。^[2]

传统的迁移理论主要包括形式训练说、桑代克等人提出的相同要素说、贾德等人提出的概括化说、格式塔心理学家提出的关系转化说、哈洛提出的学习定势说。传统的迁移理论因其缺乏学习分类思想等原因逐渐被伴随新学习理论发展起来的当代迁移理论所代替。当代迁移理论主要包括奥苏贝尔提出的认知结构迁移理论，安德森提出的产生式迁移理论以及认知策略迁移理论。本书将根据当代迁移理论来对物理实验教学中学生的迁移能力进行定义。

以上是对迁移学习理论一个大致的介绍，下面根据国内近年来迁移研究的成果、问题与建议，结合迁移理论在各具体学科教学中的研究来说明，在物理实验教学中培养学生迁移能力研究还很薄弱。

（二）国内迁移能力研究现状

我国对学习迁移的研究起步较晚，自1979年以后才逐步展开，研究人员在国外研究成果的基础上，对迁移的实质、机制、类型等方面进行了广泛的探讨，根据何敏、刘电芝、阳泽等人的研究，学习迁移问题是学习心理研究的热点问题，且无论就研究的广度还是深度而言均取得了很大的成果。也就是在这样的趋势之下，学习迁移理论开始逐步在各学科教学中得以研究。

迁移能力在学科教学中的培养研究不仅涵盖的学科广，而且学段涉及也广，从小学到中学均有涉及，如：王小芳所写的《迁移理论在小学语文教学中的应用研究》、张尔华的《初中化学教学中学生迁移能力培养的研究》《初中生物学教学中学生迁移能力培养的策略研究》《促进迁移能力的教学策略研究》《高中化学教学中培养学生知识迁移能力的实践研究》《高中物理思维迁移能力培养的教学策略探讨》等，研究迁移能力在具体学科中培养的文献不一而足，以上仅仅是列举了其中具有代表性的文章。

通过对以上文章的分析，可以得出以下的结论。

第一，以上所有研究中对迁移能力的培养均没有离开具体的学科，如在小学语文教学中培养学生的迁移能力，在初中物理、化学中培养学生的迁移能力，在中学物理教学中培养学生的迁移能力，这也从侧面说明迁移能力的培养离不开具体的学科，不同学科知识组织的形式不同，进而带来的学生的认知结构就不同，同时不同学科需要构建的情境也存在很大的不同，因此本研究也是在具体的学科教学——物理实验教学中实现对学生迁移能力地培养，从而帮助学生将实验教学中学习到的实验原理、方法、步骤、实验仪器的工作原理和读数方法等在不同的实验中得以运用。

第二，对已有的研究结果进行分析，还能够发现，针对在具体的学科教学中对学生的迁移能力进行培养基本都采用了相同的模式：首先，介绍迁移的定义以及分类，还有迁移的心理实质。其次，通过实证或者其他手段结合迁移学习理论指出在具体的学科中影响学生迁移的影响因素。再次，针对具体的影响因素来提出相应的对策。最后对提出的对策进行实证性研究，放置于真实的课堂教学中，对学生所取得的成绩进行统计分析，通过统计的显著性来说明教学对策的正确性。

分析以上的思路，迁移理论是作为理论基础的，迁移的影响因素可以认为是根据迁移理论结合实际推断出来的影响迁移能力的变量，教学策略则是指根据变量设计的对策，最后一步教育实证研究的目的是对上一步骤中所提出的教学策略的评价与验证。

根据杜威的观点“思维所要指称的是立足于某种根据的信念，这种根据并非直接感受到的事物，然而是真实的知识，或是被信以为真的知识”，以上的研究过程是立足于迁移理论的研究，后面的步骤均立足于迁移理论。因此从思维上而言，它是没有问题的。

尽管以上的研究思路并不存在问题，但这样做未免失之于机械。首先，课堂教学的过程并不是一个有着确定参数变量的环境，即使我们知道这个环境存在着某些确定的变量，也无法寻找到严格的函数关系来决定最终的课堂教学的过程，换言之，我们并不能像做题目一样，根据所学的理论知识，寻求未知量之间的关系，进而列出一定的方程确定出相应的结果。

以上的研究思路，是根据影响迁移理论的因素设计出教学对策，进而去证明对策的有效性，这样就将整个教学的变量简单化了，为了培养迁移能力而培养迁移能力，使得教学失去了活力。

根据维果茨基的观点，语言和言语是促进认知发展的工具，内化是推动认知发展的机制，最近发展区是代表认知发展的潜力。因此在教学中，我们不能像上述的思路那样将学生的迁移能力作为一种黑盒子，只要已知影响的因素便相应做出对策，去根据学生最终的成绩，判断输入对策的有效性，因为这样测出来的所谓的有效，仅仅说明了学生对已有知识的掌握情况，并不能对学生的能力做出表征。相反，在实际的教学中，我们应该遵循维果茨基的观点，在学生的能力之内，即潜力之内，运用语言和言语的工具，利用认知发展的内化机制，推动学生能力的发展。

由以上的理解可以认为，要想通过教学任务来提高学生的迁移能力，则必须在学生的能力范围之内，施加教学任务，随着学生对教学任务的完成，学生的能力得以提高，进而又从新的能力内施加新的教学任务，完成学生新一轮能力地提高，这样在对学生施加教学的同时学生也培养了能力。

这种能力就是认知发展能力，根据动态评估的观点，认知发展的潜力即学生学习的潜力可以用迁移能力来衡量，因此按照以上的讨论，笔者以动态评估的方式，在对学生评估的过程中，实现对学生迁移能力的培养。在对学生迁移能力培养有一个大概的认识之后，按照上文中的观点，迁移能力的培养更适合在具体学科中进行培养。(www.xing528.com)

（三）物理实验教学培养迁移能力的缘由

通过上文的叙述可知可以采用动态评估的手段对学生的迁移能力进行培养，此外，迁移能力的培养又离不开具体的学科，由此提出立足于物理实验教学来培养学生的迁移能力的研究思路。下面来分析物理实验教学能够培养学生迁移能力的原因。

物理学是一门实验科学，任何物理现象、物理概念、物理定律都是建立在实验基础之上的，物理实验在物理学中占有举足轻重的地位。

纵览现有研究结果，在物理教学中培养学生能力的相关研究成果颇丰，物理实验教学是物理教学中不可或缺的一部分，在实验教学中培养学生能力的研究也颇为丰富，如培养学生的创新能力、逻辑思维能力以及动手操作能力等。具有代表性的有孙大君的《促进手脑结合培养创新能力——关于物理实验教学的实践与思考》、于海飞等的《物理实验教学与中学生辩证逻辑思维能力的培养》等。而在物理实验教学中，培养学生的迁移能力除了少数研究者进行了相应的研究外，并没有太多的研究结果，在知网上以篇名并含“迁移能力”与“物理实验”的文章仅有两篇，因此本书的研究为在物理教学中培养迁移能力提供了一条新思路，这也是本研究的价值所在。下面将结合物理实验的特点，来阐述其能培养学生迁移能力的原因。

实验是培养学生能力的一个重要方面，是培养学生能力的向导，通过实验可以培养学生多方面的能力，物理实验锻炼手的操作技能，培养学生的思维能力，迁移能力作为思维能力的一种，显然可以在实验教学中得以培养。

认知迁移所要遵循的三条主要的教学原则，分别是复杂真实原则、主体能动原则和理解概括原则。

根据梁红的观点，物理实验的五个基本属性之一便是实验主体的主动性，教师可以在教学中通过设计相应的教学活动来调动学生的主动性进而满足认知迁移所遵循的教学原则的第二条“主体能动原则”。

根据黄跃进的观点，在物理实验教学中，实验对象可以迁移，实验原理和方法可以迁移，实验精度也可以进行迁移，这便要求学生在学习过程中需要对所学的实验原理、方法、步骤、实验仪器的工作原理和读数方法、误差分析和实验设计等知识进行适时总结以完善自己的认知结构，从而也就满足了认知迁移教学原则的第三条理解概括原则。

认知迁移对复杂真实的环境具有很大的依赖性，这种依赖性体现在认知迁移的发生，前后情境之间的要素相似性，而这种复杂性则体现在课堂环境的构建并不单单是构成课堂环境的要素之间的简单的毫无逻辑的组合，而是要遵循一定的规则，如学生的认知规律，进而合理组合在一起。真实是与客观事实相符，结合实验的特点，如上文按照梁红的观点其中物理实验的基本要素除了实验主体的能动性之外，还包括实验结论的可计量性、客观性，实验过程的可重复性以及实验内容和结论的连续性。而以上所有的要素保证了物理实验与客观事实的相符，进而也就保证了物理实验的真实性。在物理实验过程中，物理实验原理、方法、步骤，乃至物理实验仪器工作原理地讲解都必须构建相应的教学情境，而这种教学情境地构建又需要充分了解学生的认知规律，遵循学生的能力，同时保证情境之间的相似性，进而也就保证了认知迁移规律的发生所要遵循的真实复杂环境。

（四）物理实验教学中培养学生迁移能力的意义

通过上文的叙述可知物理实验教学在物理教学中的重要性，同时也发现不同的研究者在物理教学及物理实验教学中培养学生迁移能力的思路基本一致，且存在尚待改进的地方，下面来说明在物理实验教学中培养学生迁移能力的意义。

承上而言，在物理实验教学中要求学生将所有的实验完全记住是不现实的也是没有必要的。按照普通中学物理课程标准所说的课程总目标，学生在物理学学习中应该学习科学的探究方法，发展自主学习，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题，同时还要理解这些知识与技能在日常生活中的应用。

由上面的叙述可以看出，物理教学是为了培养学生对知识的运用，而不是考查学生的记忆力，同理，在物理实验教学中，也是为了使学生更加深入地学习与实验有关的理论方法等，使学生在学习了一定的基础实验的基础上，能够设计一定的实验方案，同时对实验过程与实验误差进行分析进而评估实验方案与结果等，而不是在实验中考查学生的记忆力，让学生记住一个个实验步骤、实验仪器、实验结果等。

谈到实验教学，首先会想到仪器地使用以及实验过程地观察等，但是实验教学还应该包括对实验原理、方法、步骤、实验仪器的工作原理和读数方法以及误差分析等。在物理实验教学中，学习如果没有迁移，学生就需要在每一个实验中记住实验仪器的操作，实验过程的观察以及关于该实验的实验原理、方法、步骤等方面的具体内容，所幸，这种糟糕的事情并没有发生，学生在学习了自由落体运动之后，能够将其运用于验证机械能守恒定律中。

在物理实验教学中，通过迁移学生可以将学习的实验方法用之于不同的实验过程，如控制变量法。学生也可以由已学的实验入手，设计新的实验来验证一定的物理定律。在物理实验教学中帮助学生将所学的知识进行迁移，可以帮助学生提高解决问题的能力，同时也可以帮助学生在较短的时间内学得更好更快。综合本节以上内容，在物理实验教学中培养学生的迁移能力是可能的，也是有意义的，同时也是非常必要的。