核心素养指引下高中物理教学中学习迁移理论的应用策略
——以“带电粒子在电场中的偏转”为例

李志云

（江苏省苏州实验中学，江苏 苏州 215011）

学习迁移是一种学习对另一种学习的影响，学习过程中原有的知识、技能、方法、经验对今后的学习活动总是会产生一定的影响.学习迁移分为正迁移和负迁移，正迁移有助于学生掌握新知识、新技能，负迁移会妨碍学生学习新知识，降低学习成效.因此，在高中物理教学中将学习迁移理论与实践相结合，构建完整的物理知识体系、形成物理观念，促进学生科学思维发展，将物理知识、技能迁移到生产、生活实践中去，从而有效培养学生学科核心素养.

1 运用同化迁移，构建知识网络，渗透物理观念

同化性迁移指不改变原有的认知结构，直接将原有的认知经验应用到本质特征相同的一类事物中去.2019年人民教育出版社出版的物理新教材知识顺序大体如下：必修1动力学知识，必修2曲线运动、能量等知识，必修3电场、电路、电磁感应初步等知识.不难发现，这样的设置顺序，不仅仅是单纯由简向繁的慢慢过渡，更多的是在符合学生认知规律的基础上，按经典物理本身的特点进行的设置.如在曲线运动中设置先学习抛体运动规律，再设置圆周运动规律的学习，相对应的到必修3中先学习带电粒子在电场中的运动，后续再研究带电粒子在磁场中的运动.而带电粒子在匀强电场中的偏转，在匀强磁场中的运动与平抛运动和匀速圆周运动有着非常多类似的处理方法和技巧.如果能在教学和学习过程中，重视运用同化性迁移，将平抛运动运用到带电粒子在匀强电场中的偏转中去，不仅能达到事半功倍的教学效果，还能在学生脑海中构建出力学、电学知识网络体系，加强学生的理解，提升学生的物理观念.

教学片断：带电粒子在匀强电场中的偏转规律探究.

问题展示：如图1所示，在真空中放置一对金属板Y和Y′，两板的长度为l，板间距离为d，把两板接到电源上，两板间电压为U，于是两板间出现了电场.现有一个电子沿平行于板面的方向射入电场中，射入时的速度v0，它受到的静电力的方向与速度方向不一致，因而发生偏转.不计重力，且初速度v0⊥E，则带电粒子将在电场中做什么样的运动？

图1 带电粒子在匀强电场中的偏转

师引导（学生回答略）.

问题1：电子进入电场后受到什么力？

问题2：这个力有什么特点？

问题3：这个力与电子初速度有什么关系？

问题4：电子的这个曲线运动与我们之前学的哪个运动类似？

问题5：这个曲线运动通常用什么方法处理？

问题6：能否利用这种处理方法得到电子的偏移量、偏转角和速度？

问题7：速度偏向角和位移偏向角之间有什么关系，可以得到什么结论？

问题8：电子在穿越电场过程中，动能的增量是多少？

教学感悟：本教学片断通过问题串的形式，让学生进行受力分析，并积极引导学生利用同化迁移，在脑海中寻找平抛运动规律和处理方法.利用已有的旧知识进行合理的迁移，同时加强了新旧知识的之间的联系，既保证了课堂效率，又起到“习旧知新”建立知识联系的效果.学生在分析总结过程中，规律方法不断内化，知识结构逐渐完善，物理观念持续提升.

2 利用顺应迁移，促进能力培养，发展科学思维

学生在物理学习过程中，新旧知识之间的迁移是基础，也是最简单的，由知识向能力的迁移更为重要.这是学生学习物理达到“触类旁通”的关键过程.因此在教学过程中，要注意利用顺应迁移理论，将已掌握的原有经验做适应性变化，将新旧情境进行归纳概括，形成一种能包容新旧经验的更高一级经验结构，以适应更多新变化，逐步形成物理思维能力，从而实现由基础知识向科学能力的转化.

教学片断：带电粒子在交变电场中的运动探究.

情境：两块平行金属板间的距离为d，两板间电压u随时间t变化的规律，如图2所示，电压的绝对值为U0（图2中左极板电压为正）质量为m，带正电荷q的粒子，置于两板中间，在静电力的作用下由静止释放（不计粒子重力）.

图2 带电粒子在交变电场中的直线运动

师引导（学生回答略）.

问题1：从t=0时刻释放粒子，粒子可能做怎样的运动？请作出v-t图像.

问题2：从t=T/4时刻释放粒子，粒子可能做怎样的运动？请作出v-t图像.

问题3：从t=3T/8时刻释放粒子，粒子可能做怎样的运动？请作出v-t图像.

情境变换：真空中水平正对放置长为L的平行金属板，两板间的距离为d，以两板中间线为x轴，以过极板右端竖直向上的方向为y轴建立坐标系.在t=0时，将如图3所示的电压加在两板上，与此同时电子持续不断地沿x轴以速度v0飞入电场，所有电子均能从两板间飞出.不考虑电子间的相互作用，电子的重力忽略不计.

图3 带电粒子在交变电场中的曲线运动

师引导（学生回答略）.

问题1：若L=v0T，电子从什么位置经过y轴？电子经过y轴射出电场时的速度.

问题2：若L=3v0T/2，电子从什么位置经过y轴？电子经过y轴射出电场时的速度.

教学感悟：本教学片断先引导学生利用v-t图像分析带电粒子在交变电场中的直线运动.再用类似的方法引导学生进行顺应迁移，利用相同的方法来分析在交变电场中的偏转，在降低学习台阶的同时，不仅让学生学会了处理交变电场的一般处理方法即v-t图像法，还在潜移默化中提高了学生的学习迁移能力，实现了由知识向能力的转化，发展了学生的思维品质.

3 使用重组迁移，强调情境应用，培养核心素养

很多物理知识来源于生活，又应用于生活.新课程改革强调情境教学，要求将物理知识应用到生产、生活、科技发展中去，要不断培养学生应用物理知识解决实际问题的能力.因此在教学过程中，使用重组性迁移，引导学生将习得的知识、经验与实际情境相结合，建立新的联系，从而解决实际问题.不难发现，通过重组性迁移，能让学生“闻一知十”，扩大原有经验的使用范围，还带有创造性地解决问题的成分，从而达成培养学生核心素养的教学目标.

教学片断：带电粒子在电场中运动的情境探究.

CT扫描是计算机X射线断层扫描技术的简称，CT扫描机可用于对多种病情的探测.图4是某种CT机主要部分的剖面图，电子从电子枪A点出发，经过仪器内（图中虚线部分）的电场后，最终打到目标靶环上，产生竖直向上的X射线穿过人体达到探测器，从而实现扫描人体器官的目的.

图4 CT机主体部分剖面图

师提问（学生回答略）.

仪器内部的电场可能是怎样的？电子运动的轨迹可能是怎样的？

教学感悟：课堂教学过程中，将与学生息息相关的生产、生活情境引入课堂，一方面可以激发学生解决问题的兴趣，另一方面加强了物理知识生活化的倾向，引导和促进学生由知识向应用的迁移，让学生体会到学习物理知识的实用性，增强了“学以致用”的学习效果，更好地培养了学生的创新思维能力和知识应用能力，提升学生学科核心素养.

4 反思与总结

在高中物理中应用学习迁移理论应注意以下几个问题.

（1）定势的作用.迁移有正迁移，也有负迁移.在引导学生运用学习迁移策略时，要注明某些新情境下的特例，防止出现定势干扰新的学习，起到阻碍的作用.

（2）提高学生认知结构的可利用性、增强认知结构的可辨别性、巩固认知结构的稳定性.学生的认知结构会直接影响学习迁移，正确认识认知结构和学习迁移之间的关系，可以让学习迁移更好地发挥优势，良好运作.

（3）学习迁移的主动性和自主性.在高中阶段，大部分的学生思维水平已完成由形象思维向辩证思维的过渡.教师平时教学过程中要注意提高学生在遇到学习内容相关度高、重要特征相似性强时，有意识地利用学习迁移策略完成相关学习.这样才能不断提高学生的学习迁移能力.