“移植法”在初中物理探究教学中的应用

摘要：移植法是一种创造技法，将它运用到探究教学中，可以引导学生将解决其他问题的原理、方法、器材运用到现在研究的问题上，从而为解决该问题提供思路和方法。青岛市初中物理学科将移植法运用到了探究教学中，形成了“移植解决探究模式”，为物理探究教学提供了一种良好的工具。

关键词：移植法 物理教学 探究教学 移植解决探究模式 教学设计

创造技法，是指在创造活动中所运用的方法和技巧。通过创造技法，可以提高人的创造力水平。学生的学习的过程，也可以看做是一个创造的过程，将创造技法运用到探究教学中，也可以提高学生的探究能力。“移植法”是创造技法之一，运用到探究教学中，可以为学生解决探究问题提供新思路。

1.移植法

移植法是把一个研究对象的概念、原理、技术和方法运用到另一个研究对象，并为解决某一问题提供启迪、帮助的创造思维方法。移植法的应用基础是不同技术或不同技术领域之间在技术原理上的相关性以及在技术功能上的相通性，具体的移植方法可以包括原理式移植、手段式移植、结构式移植、功能式移植等等，“他山之石，可以攻玉”是该方法能动性的真实写照。

1.1应用移植法解决问题的过程：

从研究的问题出发，通过发散思维进行相似联系和类比，找到现有成果，然后通过移植现有成果，找到解决问题的思路方法，使问题得到解决。图示如下：

问题 —— 联想 —— 移植 —— 解决问题

1.2移植法在科学发明中的应用实例：

拉链的新用途就是典型的一例。胰脏病患者的术后治疗最为棘手，必须经常对腹腔进行处理，这就意味着要经常将缝合的伤口重新切开，换药后再重新缝合。仅有10%的患者能够经得起这种反复的“折磨”。美国医生H·史栋想到将拉链移植到患者的身体上，他用一根七英寸的普通拉链，经严格消毒后，直接缝在患者的肚皮上。这样医生可以随时打开拉链检查病人腹腔并进行有关治疗，使患者避免了多次手术造成的伤害，从而使胰脏病患者的康复率一举达到90%。史栋也由此开创了“皮肤拉链缝合术”。

激光技术在医学中的应用也是一例。激光是20世纪60年代的一项重大发明成果，它刚问世不久，由于其特殊的功能，就被移植到医疗卫生领域，进而形成了激光医学。如：由于激光束可以聚焦成比针尖还小的光点，用它来实施眼科手术，丝毫不会损伤病区以外的正常组织。此外，由于激光手术的时间极短，不到千分之一秒，在这么短的瞬间完成一次眼科手术，完全不必担心病人眼球的转动所带来的影响，使患者免受长时间凝神定睛的痛苦。

1.3运用移植法解决物理学习问题：

运用移植法也可以帮助学生解决许多学习中的问题。首先，能够能够快速找到解决问题的思路，如：移植研究磁场的“铁屑法”，可以马上找到研究通电螺线管磁场的思路。另外，对于没有思路或思路不清的问题能够另劈奇径，找到解决问题的办法，如：如何设计密度计，学生很难直接有思路，若将轮船从河水行驶到海水中的现象移植到这个问题中，学生就很容易找到突破的办法。第三，可以使不易呈现的问题明显地呈现出来，如：将牙刷运用到研究摩擦力的实验中，可以很容易让学生看出摩擦力的方向。

2.移植解决探究模式

青岛市初中物理学科经过多年研究实践，将“移植法”及其问题解决过程运用到探究教学中，建构出“移植解决探究模式”，在探究教学中起到了很好的效果。

2.1移植解决探究模式的操作程式：

问题 —— 困难 —— 移植 —— 研究 —— 解决问题

2.2对上述程式的有关说明：

（1）问题：提出要研究的课题。

（2）困难：发现研究中的困难。

（3）移植：为了解决困难，将研究其他问题的原理、手段或方法运用到该问题的研究上，找到解决困难的途径、手段和方法。

（4）研究：运用移植过来的途径、手段和方法，进行该课题的研究。

（5）解决问题：通过研究，得出结论，解决问题。

3.移植解决探究模式的应用案例

下面通过三个案例，让我们感受移植解决探究模式在解决物理规律探索、实验器材设计、物理概念建构等不同探究问题中的应用。

3.1案例一——探究“压力的作用效果”：

（1）问题：压力的作用效果与哪些因素有关。

（2）困难：在一般物体表面上，压力的效果无法明显看出，不便研究。

（3）移植：为了解决困难，将家庭所用的海绵移植到这个问题上。显然，海绵表面所受的压力作用效果可以明显地展示在学生面前。

（4）研究：运用海绵，学生进行海绵所受压力的实验研究。

（5）解决问题：通过海绵实验得出结论：压力的作用效果与压力大小、受力面积大小有关，压力越大、受力面积越小，压力的作用效果越明显。

3.2案例二——探究“滑动变阻器的建构”：

（1）问题：如何运用设计一种可以连续改变电阻大小的装置？

（2）困难：学生了一种设计通过改变连入电路中长导线的长度来改变电阻的装置。但由于导线太长，有诸多不便，为进一步研究带来困难。

（3）移植：为了解决困难，将日常运用线毂辘缠线绳的方法移植到这个问题上。这样，学生找到了解决这一困难的方法：将长导线缠绕到瓷桶上，从而使导线“变短”。

（4）研究：运用缠在瓷桶上的长导线，进行进一步研究改进，如：导线要绝缘，还要有滑杆、滑片以及接线柱等。

（5）解决问题：通过研究，学生自己设计出实验室常用的滑动变阻器的完整结构。然后，教师下发滑动变阻器实物进行对照，并且进行用变阻器改变电路电流的实验研究。

3.3案例三——探究“电功率概念的建构”：

（1）问题：如何表示电流做功的快慢？

（2）困难：电流做的功，对于学生来说比较抽象，看不到摸不着，为进一步研究带来困难。

（3）移植：为了解决困难，将初二所学的、熟悉的机械功功率的概念移植到这一问题中。

（4）研究：通过移植，类比建构出电功率的物理意义、定义、定义式、单位等内容。

（5）解决问题：通过上述研究，学生完整建构出电功率的概念。并且进一步研究，通过电功率的定义式和电功公式推导出电功率的决定式。

4.移植解决探究模式的实施策略

4.1缺点列举原则：提出研究问题后，教师应该引导学生运用另一种创造技法——缺点列举法，对研究问题进行缺点列举，找到“困难”所在，然后通过这些困难进行联想，对应找到需要移植的内容。“困难”环节是形成移植的动力。

4.2头脑风暴原则：移植的过程是一个创造的过程，应该引导学生自由思考，相互讨论，思维发散，从而敢于大胆地“移植”。这样，在解决问题的同时，也培养了学生的合作能力。

4.3相似类比原则：移植法的应用，往往需要借助类比法的启发作用或直接以类比法的应用为前提，即通过类比法寻找不同事物之间的相似性和相通性，从而为不同研究对象之间的概念、原理和方法的移植提供客观基础和逻辑依据。因此教师要引导学生通过相似联想，进行相似类比，从而找到合理的移植对象。

通过长期教学实践发现，运用移植解决探究模式可以解决许多不能直接解决或解决起来困难的问题。更重要的是，通过这些探究培养了学生的联想能力、类比能力、移植能力，从而提高了学生的探究能力、问题解决能力和创造力，是一种良好的探究工具。

参考文献

[1].罗庆生、韩宝玲.大学生创造学[M]..北京：中国建材工业出版社，2001.

[2].查有梁.教育模式[M].北京：教育科学出版社，1999.

[3].科学哲学与物理探究建模[M].济南山东教育出版社，2006