高三物理 迁移能力培养策略研究课件.ppt

高三物理迁移能力培养策略研究 内容提要 一 迁移的特征二 迁移能力培养的必要性三 迁移能力培养策略四 实施效果五 总结与反思 一 迁移的特征 学习的迁移是指在一种情境中获得的知识 技能 形成的态度对另一种情境中知识 技能的获得及态度形成的影响 简而言之就是 一种学习对另一种学习的影响 知识迁移能力是将所学知识应用到新的情境 解决新问题时所体现出的一种素质和能力 包含对新情境的感知和处理能力 旧知识与新情境的链接能力 对新问题的认知和解决能力等 迁移按效果分类 正迁移 一种学习对另一种学习的积极促进作用负迁移 一种学习对另一种学习的干扰 抑制作用两种类型 形成知识的广泛正迁移可以避免对知识的死记硬背 实现知识点之间的贯通理解和转换 有利于认识事件的本质和规律 提高解决问题的灵活性和有效性 二 迁移能力培养的必要性 1 现代学习理论十分重视学习迁移问题 要求学习目标是使学生形成能够灵活迁移所学知识解决实际问题的能力 2 高考也特别重视对学生能力的考查 目前广东试行的 3 x 综合 高考模式 x科中物理科目对学生理解 掌握 应用所学知识处理问题的能力要求较高 学生迁移运用所学知识解决实际问题的能力是能力考查的核心 3 学生在实际操作和运用过程中 在新的问题和情境面前往往是对知识点的生搬硬套 不能实现知识的有效迁移 影响解题效果 00年及03年高考题 doc 三 迁移能力培养策略 1 构建清晰 概括 包容的认知结构2 加强建模能力训练 注重模型转换能力培养3 加强认知结构联系对比 创设积极迁移氛围4 跨学科 知识体系迁移 增加思维开放度 奥苏贝尔有意义学习理论中对迁移的研究表明 概括水平越高包容范围越广的知识越有助于同化新知识 越有助于促进迁移 原有认知结构越巩固 知识层次结构越严密亦越有助于促进新的学习 学生已有知识经验在迁移过程中是首先作为基础和背景起作用的 它为学习中的迁移提供了准备 因此高三第一轮复习要构建清晰 概括 包容的认知结构 1 构建清晰 概括 包容的认知结构 构建清晰 概括 包容的认知结构途径 1 构建基本知识网络结构 构建基本思维能力结构 构建基本解题方法结构 1 构建基本知识网络结构 在分章节复习中 重视基础知识的讲解和练习 讲清楚每一条定理 定律的推导及应用条件 以力学 电学为核心 使各系统知识环环相扣 形成力 热 电 光 原五大板块的知识链 建立物理学科总的知识体系和各部分的知识结构系统 完成知识纵横联系和知识的深化 为知识的有效迁移打好基础 构建基本思维能力结构 复习中重视对题目的物理情景加以分析和引导 使学生形成物理的思维方式 明白题目所要考查的是在哪种情景之中哪个知识点的具体应用 而不是陷入死背公式 硬套公式的错误学习之中 逐步培养和提高学生的理解能力 推理能力 建模能力 分析综合能力 应用数学知识处理问题的能力以及实验能力等 使学生形成基本的物理思维能力认知结构 构建基本解题方法结构 常见的解题方法有 整体法 隔离法 等效替代法 假设法 对称法 逆向思维法 演绎法 归纳法 极限法 类比法 排除法 特殊值检验法 反证法 临界状态讨论法 虚拟法 图解法 估算法 理想化法 观察法 实验法 等等 以上方法在习题课上注重不断渗透 让学生做到能灵活应用 2 加强建模能力训练 注重模型转换能力培养 一个问题的呈现方式与构建的物理模型越接近 就越有利于知识的迁移和运用 在遇到实际物理问题时 才能迅速 准确地摄取信息 顺利找到解题思路的关键在于模型的构建与转换 有些物理题 物理情景看似相似 实则不同 而有些看似不同 实质相似 模型建立和运用过程中 若忽视模型变换 往往会产生思维定势等负迁移故障 第二轮复习初始可采取以下策略 1 加强物理模型积累 形成 模型知识库 把复杂问题转化为基本模型的组合 创设情景进行模型转换 培养发散思维能力 建模能力及模型转换能力培养策略 1 加强物理模型积累 形成 模型知识库 在解物理题时 要先抓住题目中物理性质和物理过程的本质特征 由物体受力及运动的类似性构建模型 要合理地迁移运用物理模型 还必须在头脑中逐渐建立起足够多的物理模型 形成 模型知识库 为运用模型转换 知识迁移打下坚实的基础 二轮复习初始可进行建模能力强化训练如 弹簧模型 斜面模型 天体运动模型 人船模型 滑块模型 碰撞模型 类碰撞模型 传送带模型 摆类模型 杆球模型 电容器模型 带电粒子在磁场中运动模型 磁场中的滑轨模型 矩形线圈在磁场中运动模型 实验中非理想电表模型等 把复杂问题转化为基本模型的组合 一个复杂的问题都是由若干种简单的物理模型叠加而成的 因此可以根据其运动过程中的受力和初始运动状态的特点 用几种简单的物理模型灵活地分解一种复杂的物理情景 化整为零 合理地进行物理模型转换 从而把已有的模型知识库中的基本模型迁移到复杂问题中 例如2000年全国高考压轴题可如下进行模型转化 例1 2000年全国高考第22题 在原子核物理中 研究核子与核子关联的最有效途径是 双电荷交换反应 这类反应的前半部分过程和下述力学模型类似 两个小球a和b用轻质弹簧相连 在光滑的水平直轨道上处于静止状态 在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板p 右边有一小球c沿轨道以速度v0射向b球 如图2所示 c与b发生碰撞并立即结成一个整体d 在它们继续向左运动的过程中 当弹簧长度变到最短时 长度突然被锁定 不再改变 然后 a球与挡板p发生碰撞 碰后a d都静止不动 a与p接触而不粘连 过一段时间 突然解除锁定 锁定及解除均无机械能损失 已知a b c三球的质量均为m 1 求弹簧长度刚被锁定后a球的速度 2 求在a球离开挡板p之后的运动过程中 弹簧的最大弹性势能 模型1 小球c与小球b发生碰撞获得共同速度 属于完全非弹性碰撞模型 模型2 cb合成物d与小球a碰撞获得共同速度 属于类完全非弹性碰撞模型 损失动能转化为弹性势能 模型3 解除锁定物后 d与弹簧系统相互作用 属于能量转化模型 此时系统总能量为锁定的弹性势能 模型4 物d在弹簧的弹力作用下加速运动 当弹簧达到原长时与板弹力为零 二者分离 锁定的弹性势能全部转化为物d的动能 之后运动属于两球连弹簧不受外力作用的简单弹簧振子模型 模型5 物d通过弹簧拉动小球a运动 当类完全非弹性碰撞时 两球运动速度相同 动能损失最大 弹簧弹性势能最大 创设情景进行模型转换 培养发散思维能力 发散思维即采用不同的方法 从事物的不同角度 不同侧面 多角度 多层次地观察 思考 解决问题的思维方式 在第二轮解题训练中通过创设物理情景进行模型转换 多角度 多方位 全面地看问题 培养学生的发散思维能力 有利于模型的正迁移 例如在带电粒子在磁场中运动模型专题教学中模型转换 例1 如图2 1所示 两块长度均为5d的金属板 相距为d 平行放置 两板间有垂直纸面向里的匀强磁场 一个质量为m 电荷量为q的电子 以入射速度v 射入磁场 要使电子不会从两板间飞出 求磁感应强度b应满足什么条件 模型转换 把上例中的磁场改为电场如图2 2所示 其他条件不变 求两板间所加偏转电压u应满足什么条件 教学中可从不同角度 不同侧面进行比异 受力特征的差异运动规律的差异偏转角度的差异动能变化的差异射出场界时的差异 建构主义的迁移理论认为 学习者面对新的复杂问题时 通常先运用现存旧知识去指导新问题的解决 为进行迁移 解决问题者必须认定一个类比物作为起始点 学习者不能辨析科学问题的本质 错误地选择类比物往往是产生负迁移的原因 高三阶段复习中不少学生往往过于重视对知识个体孤立 机械性的记忆和理解 割裂知识点之间的联系及融合性 从而窒息了解决问题的能力 所以教学中应该注意培养学生分析问题时比较问题的能力 在高三二轮习题训练及讲解中应注重以下两方面的训练 3 加强认知结构联系对比 创设积极迁移氛围 1 依据问题与认知结构间的共同因素 将问题 类化 创设积极的迁移氛围 对问题进行 变式 加强认知结构联系对比创设积极迁移氛围途径 1 依据问题与认知结构间的共同因素 将问题 类化 类化 是指将问题纳入相应的同类知识结构中 并从这个结构中寻找解决问题的方法和策略的过程 在转换问题的情境后 根据转换后的问题与认知结构间的共同因素和联系 将问题与知识结构 新知与旧知 未知与已知相 链接 利用所构建的知识结构去 类化 这个新问题 高三第二轮复习中可对常用物理思维方法进行专题训练 如整体 隔离 假设 对称 演绎推理 归纳综合 极限思维 类比 等效替代 逆向思维 临界状态 虚拟 图解 估算 等等 并在物理思维方法讲解中注重引导学生利用所构建的知识结构去类化新问题 思维训练每个专题通常按照呈现问题 学生限时列方程式并讨论 教师分析 课后一练 四步完成 前三步在堂上完成 通过限时对所呈现问题列出方程 可训练临考心里 并不进行计算结果的要求 可提高课堂利用率 学生讨论找出所呈现情景中的共同因数与联系 有利于利用所构建的知识结构去类化新问题 例如对称思维训练课堂设计 类化 途径 呈现问题 例1 如图3 1所示a b c d e是半径为r圆周上等间距的五个点 在这些点各个固定一个点电荷除a点处的电量为 q外 其余各点处的电量均为 q求 圆心o处的场强大小和方向 例2 三根等长细绝缘棒连接成等边三角形abc 如图3 2所示 p点为三角形的中心 q点与三角共面 且与p点相对于ac棒对称 三棒都带有电荷电荷的分布与假设三棒皆为导体棒时的电荷分布完全相同 此时测得p q两点电势分别为up uq 现将绝缘棒bc取走 且设不影响ab ac棒上原有电荷的分布 求 这时p q两点的电势up uq 例3 如图3 3所示沿水平方向向一堵竖直光滑的墙壁抛出一个弹性小球a 抛出点离水平地面的高度为h 距离墙壁的水平距离为s 小球与墙壁发生弹性碰撞后 落在水平地面上 落地点距墙壁的水平距离为2s 求小球抛出时的初速度 例4 一光滑的半球 半径为r 固定在水平地面上 如图3 4求 在半球下平地上何处以何速抛出小球才能使它恰好停在半球的顶点 不考虑空气阻力 例 如图3 5所示在一个半径为r的绝缘橡皮桶内有一个沿轴向的磁感应强度为b的匀强磁场 一个质量为m 带电量为q的带负电粒子 在很小缺口a处垂直磁场沿半径方向射入 带电粒子与圆筒碰撞时无动能损失 要使带电粒子在里面绕行一周后 恰从a处飞出 问入射初速度的大小应满足什么条件 重力不计 例 如图3 6所示 匀强磁场的磁感应强度为b 方向垂直纸面向里 质量为m 电量为 q的带电质点 在磁场中由静止开始下落 空气阻力不计 求质点下落的最大高度和最大速度 例 质量分别为m m的二物体 中间用一轻弹簧栓接 竖直放在水平地面上 如图3 7所示 如果对物体m施加一竖直向下压力f 要使放手后m能将m从地面提起 f至少多大 例 如图3 8所示在水平方向的匀强电场中 用长为的绝缘细线 拴住质量为m 带电量为q的小球 线的上端o固定 开始时将线和球拉成水平 松开后 小球由静止开始向下摆动 当摆过 60 角时 速度又变为零 求 1 a b两点的电势差uab多大 2 电场强度多大 迁移现象是否发生 首先取决于新旧课题之间有无共同因素 共同的成分越多 一种学习就越能对另一种学习产生迁移 物理思维方法教学中 通过学生有意识地对比相似的学习情境 挖掘相同成分 利于学生产生学习的正迁移 对学生只列方程式不进行求解结果的要求 既可充分利用课堂时间多接触不同题型 又可强化情景分析的重要性 另外限时训练在二轮复习中是必需的 也可提高迁移速度 创设积极迁移氛围 对问题进行变式训练 变式 是对问题变换样式 变式 的目的是转换问题的呈现情境和样式 有意识地从各个不同的角度变更事物的特征 通过分析 对比与评价 突出事物隐蔽的本质属性 有利于学生产生学习的正迁移 高三二轮复习中对一些重点问题更应加强变式训练 如导体棒在磁场中的运动问题 此专题变式训练题可如此编排 例9在间距为l的水平光滑导轨面内 存在竖直向下磁感应强度为b的匀强磁场 导轨上放着两根质量均为m 电阻为r的金属棒ac和ed 如图3 9所示 开始时 ed棒静止 ac棒以v0初速度向右运动 求 1 在运动过程中ac棒产生电能及系统产生焦耳热 2 通过导体棒ac的电量 例10在如图3 10所示导轨上 有竖直向下均强磁场 磁感应强度为b 左端间距l1 右端间距l2 今在导轨上垂放置ab和cd两金属棒 质量分别为m1 m2 电阻r1 r2 r 现使ab棒向右以初速度v0运动 求整个过程中cd棒产生的焦耳热和通过它的电量 例11在例10中 若开始时两棒均静止 现给cd棒施加一个向右大小为f的恒力 如图3 11所示求ab棒上消耗的最大电功率 例12如图3 12所示 金属棒ab的质量m 放置在宽l 光滑的金属导轨的边沿 两金属导轨处于水平平面内 该处有竖直向下b匀强磁场 电容器的电容c 电源的电动势e 导轨平面距地面高度h 在开并s与 左侧 接通并稳定后 再使它与 右侧 接通 则金属棒ab被抛到水平距离为s的地面上 试求这时电容器上电压 例13在例12中 若光滑的金属导轨足够长 如图3 13所示 在开关s与 1 接通并稳定后 再使它与 2 接通 在以后的过程中 求金属棒ab被抛出的最大水平距离及电容器两端的最终电压 s 例14在如图3 14所录的导轨上 有竖直向下的匀强磁场 垂直纸面向里 磁感应强度为b 导轨间距为l 电容器的电容为c 金属棒ab垂直导轨放置 其质量为m 电阻力r 导轨电阻不计 现有一恒力f作用在ab棒上 若电容器耐压值为u 则金属棒运动多长时间电容器不被烧坏 知识的迁移要求对知识呈现的情境和知识转换要灵活处理 通过教师有意识创设积极的迁移氛围 设计针对训练题 从不同角度分析问题 加强对问题进行 类化 及 变式 可提高迁移知识解决问题的意识和能力 促进正迁移的产生 4 跨学科 知识体系迁移 增加思维开放度 现代科学文化的发展趋势是学科与学科间的理论 方法 概念等的相互渗透 相互转移 将一门学科的原理运用到其它学科领域 进行学科间的交叉 借鉴 融合 可加大思维的开放度 高三复习中若注重跨学科及知识体系间的有效迁移 可增加解题的思维开放度 促进知识间的正迁移 跨知识体系迁移 跨学科迁移 跨知识体系迁移 不同知识体系之间总是相互联系的 如 原子内部结构与太阳系结构 静电场与重力场 lc振荡电路与弹簧振子等 巧妙地跨知识体系迁移 可使原本复杂的问题变得简单 又如 物体初速度与合外力垂直时 可迁移平抛问题的处理方法 求解声波在不同等温层传播问题时 可迁移光学中折射问题的处理方法 球与板的弹性碰撞问题可迁移光学中反射问题的处理方法 质点的运动历时最短问题可由光学原理分析 跨学科迁移 各学科之间是密切相关的 语文阅读能力会影响物理审题能力 数学是物理解题的重要工具 数学的运算能力直接影响物理的考试成绩等 高考中一些难题往往涉及数学知识较多 高三二轮复习时有必要开设数学知识在物理中的应用专题 如导数知识已经被下放到高中数学教材中 并在数学考试大纲中被列为必考的知识点 教师在这方面可加强挖掘和研究 对提高综合能力十分有益 在第二轮复习中可从以下几方面应用导数解决物理问题 一 应用导数准确定义物理概念瞬时速度 瞬时加速度a 瞬时感应电动势e 瞬时电流i 导数应用专题 二 用导数解释交流电变化及其他物理规律在电容器两端加上正弦交变电压如图所示则电容器上的电流容抗 xc 求导结果可得 电流i比电压uc相位提前 即电容器上电流最大时 电容两端的电压最小 此结论应用在lc振荡电路中的电容上 可说明电路中磁场能最大时 电场能最小 磁场能最小时 电场能最大 又如简谐运动规律的理解