1、毕 业 论文（2013 届）题 目：基于知识迁移理论系统在高中物理教学设计学 院 物理电气信息学院 专 业 物理学（师范） 年 级 2009 级 学生学号 12009243963 学生姓名 李勇 指导教师 张轶炳 物理电气信息学院 本科生论文摘 要知识迁移理论是迁移理论的重要组成部分，历来受到心理学家和教育学家的广泛重视，但是将知识迁移理论渗透到高中物理教学设计中进行的不够深入。本文将知识迁移理论渗透到高中物理教学设计中去研究，深入挖掘影响高中物理知识迁移的重要因素和归纳总结知识迁移理论在高中物理教学设计中应用策略并且有针对性的进行教学案例的设计，最后对这些教学案例进行实践。关键字：知识迁移；
2、高中物理教学设计；应用物理电气信息学院 本科生论文AbstractKnowledge transfer is an important part of the learning theory, so the psychologist and the educationist widely takes it seriously ,but the research which penetrates it into senior high school physics teaching design is not deep enough, This article penetrates Knowle
3、dge migration theory transfer into senior high school physics teaching design. Deep mining influence senior high school physics knowledge migration important factors and summarizes knowledge migration theory in the senior high school physics teaching design application strategy and the targeted teac
4、hing case design, finally, practicing these lesson planning. This article altogether divides into seven chapters:The seventh chapter summarizes this article and points out the insufficient content in this article, finally, forecasting the research about this topic.Key Word: transfer knowledge, Senio
5、r high school physics teaching design, apply物理电气信息学院 本科生论文目录第一章 绪论 .11.1 问题的引入 .11.2 问题的研究现状 .11.3 问题研究的意义 .1第二章 知识迁移理论与教学设计理论概述 .32.1 知识迁移理论 .32.1.1 定义 .32.1.2 知识迁移的分类 .32.1.3 有代表性的三种知识迁移理论 .42.2 高中物理教学设计 .52.2.1 物理教学设计概述 .52.2.2 如何对物理课堂教学进行设计 .6第三章 影响高中物理学习迁移的因素 .103.1 物理前概念的影响 .103.1.1 前概念与物理概念 .
6、103.1.2 物理前概念的特征 .103.1.3 物理前概念在物理的迁移 .113.2 数学学习的影响 .113.2.1 数学学习在物理学习中的正迁移 .113.2.2 数学学习在物理学习中的负迁移 .13第四章 知识迁移理论在高中物理教学设计应用 .154.1 促进物理知识迁移的教学策略 .154.2 减小物理前概念负迁移的策略 .154.2.1 诱导学生通过自主思考暴露错误的前概念 .154.2.2 通过知识的组织来揭露物理前概念的不合理 .164.2.3 组织来引导学生接受新的概念框架 .164.3 知识迁移理论在高中物理实验教学中应用的策略 .174.4 促进学生物理知识迁移的教学设
7、计 .184.4.1 促进物理前概念正迁移的策略 .18物理电气信息学院 本科生论文4.4.2 减小物理前概念负迁移的策略 .19第五章 运用学习迁移理论的教学案例 .225.1 物理概念和规律教学 .225.2 物理实验教学设计 .265.3 物理习题教学设计和物理复习教学设计 .335.4 运用知识迁移理论的教学案例的实践 .39第六章总结与展望 .406.1 总结 .406.2 本文存在的不足 .406.3 展望 .40参考文献 .41附录 1 .42附录 2 .44附录 3 .461第一章 绪论1.1 问题的引入物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科，是自然科学的重要组成部分，物理学
8、的研究成果和研究方法，在自然科学的各个领域起着重要的作用。物理学是现代技术的重要基础，对推动社会发展有重要作用 。正是因为物理1学的重要作用，高中物理教学成了整个高中教学的重要组成部分。然而我们了解到高中老师在教学设计中不能很好地将知识迁移应用。在教学过程中，我发现高中物理教学经验丰富的老师更注重知识迁移。在观摩很多优秀老师的演讲中，我发现高中物理教学出色的教师也很注重培养学生的知识迁移能力。可见，教师的教学设计和学生的学习效果好坏都与知识迁移有密切的关系，知识迁移能力是造成高中物理教学差异的重要原因之一。因此，我认为研究知识迁移在高中物理教学设计中的应用是很有没必要的。1.2 问题的研究现状
9、迁移现象早已为人们所熟悉，无论是我国还是国外，无论是早期的学习心理学思想还是目前认知心理学的学习理论，都有关于迁移的论述及应用。在每一种迁移论述中，都包含对教育或教学的启迪。在我国，孔子的“温故而知新” ，我们平常所说的“闻一而知十” 、 “举一反三” 、 “触类旁道” ；在西方，十七世纪英国著名学者培根的名句“读书使人民智，读诗使人聪慧，演算使人精确，哲理使人深刻，伦理学使人有修养，逻辑修辞使人长于思辨”等名句都可以看作迁移 。2关于迁移的思想可追溯古希腊的柏拉图、亚里士多德时代，柏拉图的学园重视几何的学习并非因为几何学的实用价值，而是因为几何学可以训练学生的思考力，这是形式训练说的邹行。英
10、国学者 JohnLocke 第一次采用“迁移”（transfer）这个概念。他认为要使一个人有良好的推理能力，一定要让他及早习惯于推理方法，籍与训练他的心智。从理论上对迁移进行系统研究，始于18 世纪中叶。关于最早的学说是 18 世纪德国的官能心理学时期的形式训练。3说国外从 19 世纪末开始借助实验对迁移问题进行研究，很快引起广泛重视。20 世纪 50 年代以后，随着科学技术的不断发展，迁移的研究范围逐步扩大，对于知识迁移的过程、机制和影响条件等方面的研究，目前的研究已相当的成熟，然而，知识迁移理论的应用实践、在具体教学设计领域内研究、知识迁移理论、知识迁移理论在学科教学等方面相对贫乏。我们
11、认为，知识迁移理论在高中物理教学设计的应用研究还有很大的空间。1.3 问题研究的意义物理电气信息学院 本科生论文2知识迁移是解决问题、创新思维以及一些高级心理加工过程、发明和艺术创造等必须的核心能力，是学生完整的学习过程中必不可少的重要组成部分和期望出现的现象。首先，知识迁移是学习者的经验得以概括化、系统化，形成一种稳定、整合的心理结构，从而更好地调解人的行为，并能动地作用于客观世界。其次，知识迁移是向能力转化的关键，能力的形成一方面依赖于知识、技能的掌握，另一方面也依赖于所掌握知识技能的不断概括化、系统 。因4化此，在学校学习背景下，人们普遍认为，无论在老师的教学设计中、课堂教学中都会发生迁
12、移。因此，知识迁移的研究十分重要，历来受到教学的工作者、学者和心理学家们的重视。英国著名学者 Singley&Anderson 认为知识迁移的研究对所有综合性认知学习理论的一个严格的检验，他有助于深入揭示知识的本质及规律。是学习理论建立的主要支柱。知识迁移自我意义不仅在于它能给学习者带来事半功倍的学习效率，而且能够充分地发挥教学的有效作用。著名心理学家 Simons认为同过有目的、有计划、有规范的训练，学生可以学会如何见他们的知识和技能更好地迁移到实际工作中 。事实上，古今中外的教育工作者们致力于对5知识迁移的研究始终伴有这样的一种信念与追求，他们希望学生们的所有知识能够实现迁移，在一门的学习
13、中，能把一个知识点向另一个知识点迁移；在学校的学习中，则是把一个年级所学的东西向另一个年级迁移，甚至会实现从学校到家庭以及学校到工作场所、到社会生活的迁移。因此，在教学设计研究和教学实践中， “为迁移而教”成为当今的热门话题。研究表明，有很多初中物理学习成绩很优秀的同学上高中以后物理成绩直线下滑，很多同学感觉物理是高中最难学的一门课，很多同学上物理课听的懂但不会解题，很多同学学习了物理知识但是不会解释生活中常见的物理现象等等。为什么会出现这些情况呢？这是因为高中物理相对于初中物理和其他学科来说虽然其他知识点不是十分繁杂，但是其逻辑性、连贯性、抽象性、应用性很强。正是由于这些特点，我觉得研究知识
14、迁移理论体系在高中物理教学设计应用很有意义的，将知识迁移理论体系渗透到高中物理教学设计，并从中找出影响高中物理知识迁移的因素。以使对症下药，有效的提高高中物理教学质量。普通高中物理课程标准明确指出课程目标是，学习者终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势；学习科学探究方法，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；发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感；了解科学与技术、经济与社会的互助作用，认识人与自然、社会
15、的关系，有可能持续发展意识和全球观念。由此，笔者认为研究知识迁移理论在高中教学设计的应用来架起知识迁移理论在高中物理教学之间的桥梁即可以加深对知识迁移进一步认识。又可以带动物理学科教育的进一步发展，从而有效的实现新课标下的物理课程总目的。物理电气信息学院 本科生论文3第二章 知识迁移理论与教学设计理论概述2.1 知识迁移理论2.1.1 定义James M.Sawrey 认为知识迁移是“在一种情景中技能、知识和理解的获得或态度的形式对另一种情景中的技能、知识和理解的态度的影响” 。当代学6者吉克和何利欧克研究表明，知识迁移的产生依赖于两个情景之间联系的建立。Dettemran,D.K 和 Ste
16、mbegr,R.J 说：知识迁移发生的可能性直线取决于两7情景之间的相似度 。以 Greeno 等为代表，强调知识迁移的情境性，并提出了8知识迁移的情境性理论，认为知识迁移问题主要说明在一种情景中学习去参与某种活动将如何影响在其他的不同情景中参与另一种活动。Campione 等研究者探讨了课堂情景对知识迁移的影响，强调通过交谈、给其他同学解释自己学习的东西在多种情景中，进行联系活动等措施，来加强合作学习，进而促进知识迁移 。也有学者认为知识迁移是过去的学习经验对现在学习过程的影响或者9现在的学习对学生将来学习的影响；或者认为知识迁移是先前学习的和技能对新知识进而技能学习与获得的影响。我认为知识
17、迁移是指一种学习情境下的学习对另一种学习情境下的学习的影响。知识迁移不仅表现了先前的学习对后来学习的影响，而且变现为后继的学习对先前学习的影响，这种影响可以积极了也可以是消极的。2.1.2 知识迁移的分类为了更好地理解和研究知识迁移，有必要对知识迁移从领域、方式、方向、效果等方面进行分类。知识迁移的领域从知识迁移发生的领域分为知识、动作技能、习惯态度等类型。如知识领域的迁移，学习了电场知识，有助于电磁知识的理解；学习了重力势能就容易理解电势能；习惯态度的迁移，对学习物理精益求精的态度可以影响到对其他学科也持此态度。知识迁移的方式从知识迁移发生的方式可以分为特殊迁移和非特殊迁移。特殊迁移是指某种
18、学习的内容只向特定的范围内容发生迁移，如学习的牛顿运动定律只对宏观和低速运动物体迁移；非特殊迁移指某种学习的内容对广泛范围学习的迁移，一般而言，这种迁移多发生在学习态度、技巧、策略和方法等反面，物理学习物理电气信息学院 本科生论文4中的刻苦拼搏精神可以广泛地迁移到所有的学习、工作和生活当中去。知识迁移的方向从知识迁移中先后发生影响的方向，可以分为顺向和逆向迁移。先前学习对以后学习的影响称之为顺向迁移；后学习的内容对以前学习内容的影响称之为逆向迁移。学习迁移的效果从迁移发生的效果可以分为积极的和消极的迁移，或称之为正迁移和负迁移。正迁移既是一种学习对另一种学习的积极影响，负迁移是一种学习对另一种
19、学习的消极影响 。92.1.3 有代表性的三种知识迁移理论在力图学习探讨知识迁移的本质，学习迁移发生的基础上形成了不同的知识迁移理论。早期学习迁移理论主要有形式训练说、相同要素说、经验樊华说、关系转化说、知识定时说、分析概括说等。受到当时时代背景和研究条件的限制，早期知识迁移观有共同的特征：以动物的知识和人的简单知识解释有意义知识和高级知识，这种迁移存在简单化、机械化和表面化倾向。但是，我们不能否认他们在知识迁移理论的贡献，如：行为主义者依据刺激与反应之间的关系总结出了四条基本迁移规律至今仍具有价值。这是我研究当代比较有代表性的三种知识迁移理论：认知结构的迁移理论、产生式迁移理论和认知策略迁移
20、理论。认知结构的迁移理论认知结构在广义上指学习者头脑的认知结构，即学习者的观念的全部内容和组织，狭义上指学生在某一学科的特殊知识领域内，观念的全部内容及组织。每个人的认知结构各有特点，个人认知结构在内容和组织方面的特征称认知结构变量。认知结构变量在迁移中的作用可以通过“先行组织者”加以实现。 “先行组织者”是教育学家苏伯尔于 1960 年首先提出的一个概念，指在认知结构中已有的，具有普遍意义的背景观念材料。在教学中“先行组织者”可以促使学习者在其已知的材料和需要学习的材料之间架起一道桥梁，从而使学习者更有效地学习。 “先行组织者”可以分为两种：“陈述行组织者”是为新的学习提供最适当的类属，他与
21、新的学习是一种上位关系；“比较行组织者”是为了比较新材料和认知结构中相类似的材料，从而增加新旧知识之间的可辨性。研究表明，陈述行组织者能输入一些适当的“组织者”到学习者的认知结构中，使认知结构的可利用性得到加强，从而促进了知识的迁移，对言语分析能力较低的学习者尤其有效。巴恩斯的研究表明，利用“先行组织者”的被试的概念迁移增加百分数，按学习材料的不同达到 1650不等，并且“先行组织者”影响主要体现在知识获得及保持阶段。产生式迁移理论加拿大认知心理学家、信息加工心理学家安德森最先提出了产生式迁移理论 。产生式迁移理论是针对认知技能的迁移提出的，其基本思想是：前后两10项学习任务之间产生迁移的原因
22、是两项任务之间产生式的重叠。重叠越多，迁移量就越大。两项任务之间的迁移，是随其共有的产生式的多少而变化的。该观点认为教材的选择需要考虑循序渐进的原则，先前学习的知识是后继学习的准备，后继学习是先前学习的延伸。教材知识一般分为若干单元，先后两个单物理电气信息学院 本科生论文5元应该有适当的重叠。产生式是条件和行动的规则，学习者工作记忆中的内容构成条件，行动则包括外在的变化和头脑内的心理运算。每一个产生式都包括一个条件表征和一个活动表征，但活动表征必须以条件表征的激活为基础。产生质的形成必须使规则以陈述性知识的形式编入学习者原有的命题知识网络，并经过练习才能转化。安德森等人对迁移进行了大量的研究后
23、认为迁移的产生至少和两种因素有关：一是迁移的数量和性质取决于两种学习之间的相关。技能之间的迁移主要由两种任务的共有成分量决定的，但这种共有成分指的是两种任务的产生式法则。二是知识的组织对产生式的获得与迁移有直接的影响，因为对知识的编辑是将陈述性知识转化为程序性知识的重要的学习阶段，知识的组织使许多小的产生式被一个高级的产生式所替代，相应的学习者可以较好地方法解决问题。认知策略迁移理论认知策略是认知科学的最新概念之一，认知策略可以理解为处理内部世界的能力，包括理解、信息编码、思维等策略 。现代认知心理学的一个特点是1强调认知策略和元认知在学习和问题解决中的作用，由此认为策略迁移理论越来越受到研究
24、者的重视 。该理论起源于贝尔蒙特的研究，它系统分析了涉及12多种策略训练和被试的 100 项有关研究，但没有一项策略训练在迁移上获得成功。研究者指出这 100 项研究没有一项要求学生对他们所运用的策略成功与否进行反思。1982 年贝尔蒙特等又评论了 7 项策略研究质量，这 7 项研究都要求被试对策略运用成功与否进行反思，结果六项获得了成功，这一研究引起了很多心理学家展开了类似的研究，研究结果表明，自我评价是策略迁移的一个重要因素。加泰勒等对自我评价对策略迁移的影响的实验研究较有代表性。研究对象为小学生，所教的策略是精加工策略，实验前对被试进行三种不同的自我评价训练，一组策略用途组，受策略有效训
25、练，二组为策略情感组，要求他们评价使用某一策略是否开心，三组为不受任何训练组。研究结果表明，经过策略的有效性自我评价训练的儿童能长期运用训练的策略，并能迁移到类似的情况中，而在其他训练下，策略训练只有短期的效果，评价性的策略教学有助于策略迁移 。实践也表明，通过引导学生自我提问、自我评价、自我调13节等元认知训练，让我们就会掌握有效的学习方法，并广泛地迁移到不同的学习情境中去。2.2 高中物理教学设计中学物理教学设计的目的是通过优化教学过程达到提高教学效率的目的，它将有利于学生物理课程的学习。2.2.1 物理教学设计概述中学物理教学设计是人们的设计思想在教学中的运用，也是设计的一种类型。所谓物理教学设计是教师在一定的教学理念指导下，以物理教学理论为基
