迁移思维在不同问题的应用策略探讨

来源 :数理化解题研究·高中版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:angelboy8100
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  摘要:迁移思维是科学思维的重要形式,在新的模块背景下,应用迁移思维将学生已经学習、已经熟悉的前科学的方法、结论,用于分析、推理相近情境的问题,是在前科学基础上的知识生发,也是对已有能力的深度挖掘,所以是一种有效的教学策略.迁移策略包括:一、求同建基;二、存异助长;三、见异思迁,求根溯源.
  关键词:迁移思维;两种情境;相同或相通
  中图分类号:G632文献标识码:A 文章编号:1008-0333(2021)28-0100-02
  迁移:离开原来的所在地而另换地点.
  思维:在表象、概念的基础上进行分析、综合、判断、推理等认知活动的过程.
  迁移思维:将一种情境中得到的方法、结论应用在另一种情境中的认知活动过程.
  应用条件:两种情境具有相同或相通的物理规律.
  迁移思维是科学思维的重要形式,是应用概念、规律、模型等物理观念而进行的信息转换活动,是学生理解能力、推理能力、分析和解决问题的能力、应用数学处理物理问题能力的具体体现.
  将一个模块背景下进行的简化、建模、推导的方法、结论,应用到具有相同或相通物理规律的另一模块背景下的问题分析,不但是建构概念、熟悉方法、提升能力的思维路径,也是知识体系脉络化、序列化,从而实现不同模块知识整体化的需要,有助于实现学生素养水平的提升.
  在新的模块背景下,应用迁移思维将学生已经学习、已经熟悉的前科学的方法、结论,再次分析、推理相近情境的问题,是在前科学基础上的知识生发,也是对已有能力的深度挖掘,所以是一种有效的教学策略.
  下面借一个斜面问题探讨迁移思维在不同问题分析中的应用策略.
  情境一小车上固定有上表面光滑的斜面,斜面上用细绳平行斜面于顶端拴一质量为m的小球,斜面的倾角为θ,如图1,当小车向右匀速运动时,求细绳对小球的拉力,斜面对小球的支持力.
  分析小球受重力G、支持力FN、拉力F,因运动是水平的,所以沿水平和竖直两方向建立坐标,将FN、F沿两轴分解,由平衡条件得:
  模型建构对象模型——斜面方法模型——共点力平衡、正交分解
  情境二上述小车向右做匀加速运动,加速度为a,求使小球不离开斜面的a值范围.
  分析小球同样受上述三力,如图2所示,小球不离开斜面,竖直方向合力为零,加速度水平向右,水平方向合力产生加速度.
  迁移策略一求同建基.即找到两情境的相同或相通点,构建新问题分析的基点.
  两情境都是水平方向的直线运动,受力分析相同,竖直方向都是平衡状态,都可以沿水平和竖直两方向建轴、分解、列式.可以不必重复分析一遍,而将情境一的分析过程迁移到情境二,以情境一的知识为基点,支撑情境二的分析.
  情境三向右以a做匀加速直线运动的小车顶用细绳悬吊质量为m的小球,当a增大时,悬线与水平方向的夹角θ如何变化.
  分析小球随小车加速运动时,受重力G、拉力F,θ不变,如图3与情境二相同,竖直方向受力平衡,水平方向的合力产生加速度,迁移情境二的方法,沿这两个方向建轴、分解、图3列式得:
  可见当a增大时,θ减小,假想车上有一倾角为θ的斜面,此时球刚好离开斜面.
  虽然没有有形的斜面,但在加速度增大的过程中,小球“升起”的态势与情境二一样,即相通.细绳与水平方向夹角为θ,可以迁移为空间存在一倾角为θ的无形斜面,二者接触但不挤压.
  情境四如图4,水平面上底角为θ的光滑圆锥顶上,用长为L的细绳拴一质量为m的小球,绳与锥面平行,小球在锥面上做匀速圆周运动,求使小球不离开锥面的速度v的范围.
  迁移策略二存异助长.即找到两情境的不同,在新的情境中生成新的知识.
  情境五(解法二)如图6,天花板O点用长为L的细绳拴一质量为m的小球,小球在水平面内做匀速圆周运动,分析小球的速度与绳跟水平面夹角θ的关系.
  分析小球做匀速圆周运动时,与情境四不同处在于无锥面,又与情境三相通,迁移情境三.当绳与水平方向夹角为θ时,可等效为小球在一锥面转动,与面无挤压.生成动态分析和等效替代知识.
  迁移策略三见异思迁,求根溯源.即在新课讲解,尤其是高三复习中,激发学生多思考、多探讨,在已学知识中寻找相同、相通的情境,迁移方法、引用结论.
  情境一是情境二的源,情境二是情境三、情境四的源,情境三又是情境五的源,追溯情境二,开辟情境三、情境四,进而开辟情境五.情境一、二、三属模块必修1直线运动、情境四、五属模块必修2圆周运动,在不同模块中搜寻源头,在不同模块间迁移方法,一生二,二生三,在熟悉的场景中不断融入新生的知识,以已掌握的知识为支撑,牵联更多思路,逐渐构筑起庞大的知识网络.
  高中物理模块设置遵循循序渐进的原则,后面的模块以前面的模块为基础,掌握前面模块的知识是学习后面模块内容的前提条件.只要两情境有相同或相通点,就可以借助迁移思维,将前一情境的方法、结论迁移到后一情境.必修1、必修2学习的分析方法,贯穿高中物理的所有章节,如微元法可以频繁应用于变化的过程,求变速运动位移的v-t图、变力做功的F-s图、变力冲量的F-t图、变化电流通过电量的I-t图及恒力如重力、电场力在曲线运动过程做的功等都有相似的情境,掌握了必修1用微元法求变速直线运动位移的方法,就可以在功与能、冲量与动量、电与磁的学习中迁移微元法,解决这些问题.其它如点电荷迁移质点的理想模型法、瞬时加速度概念迁移速度概念的极限法、万有引力定律的总结迁移伽利略创立的提问、假设、验证的思维大法等,都是满足迁移条件时在两情境应用迁移思维的很好例证.
  参考文献:
  [1]人民教育出版社,课程教材研究所,物理课程教材研究开发中心.普通高中物理课程标准[M].北京:人民教育出版社,2018.
  [2]朱国强.高中力学解题的数码分析策略的建构[J].物理教学,2020,42(02):15-18+12.
  [3]徐蓓蓓.基于促进生成的教学原则的物理概念教学设计[J].物理教学,2021,43(01):5-10.
  [责任编辑:李璟]
  作者简介:白桦,从事高中物理教学研究.
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