对生物多样性的理解篇1
关键词小学科学教师；生命科学领域分解概念；事实性知识
中图分类号：G623.6文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2014）14-0069-05
explanationandanalysisaboutConnotationofLifeSciencesCoreideasinprimaryScienceCurriculum//wanGLingshi
abstractthispapersetsforthsixcoreideasoflifescienceinK1～6.theyareidentity，diversity，adaptability，energy，evolution，homeostasis.itexplainsandanalysestheconnotationsofsixcoreideasandchoosesthekeyconceptsandknowledgeofthesixcoreideas.thispaperattemptstohelpelementaryschoolteachersandstudentstogetdeeperunderstandingofthecoreideas.
Keywordsprimarysciencecurriculum；coreideaoflifescience；thekeyconceptsoflifescience
核心概念是指人们对某一学科对象或科学过程的本原和本体的见解和认识，是通过对事物整体考察而获得的理性认识，它能广泛支配知识的应用，有助于人们更深刻地认识客观世界的本质和规律，是人的科学素养结构中的一大要素[1]。
儿童学习科学就是要让他们逐渐修正和拓展自己对世界的理解，而不局限于记住事实性信息、知识和定义。学生从核心概念角度学习，可以学到影响学生思维方式和问题解决能力的科学的认识论和方法论，还可以将对这些核心概念的理解迁移到其他领域。这样，学生就可以学会整体地、联系地、发展地、本质地看待问题，形成科学的思维习惯，掌握有效的学习方法，会成为有智慧的人。
基于探究的科学教学是一种有效地让学生发现自己的错误认识并加以修正的好方法。小学科学教师如果选择指向核心概念的主题，设计以修正错误认识指向核心概论的探究式教学活动，就能保证教学质量的高效。这对现阶段的小学科学教师来说有一定的困难。笔者以现行小学科学课程中生命科学领域的教学内容为基础，提炼出适合小学科学教师掌握的、涵盖小学阶段生命科学领域的核心概念：同一性、多样性、适应性、能量、进化、稳态[2]。小学科学教师通过学会从核心概念角度理解生命科学领域的知识，将若干个核心概念相互组合，掌握构成生命科学领域基本结构的骨架，就能理解和在教学中反映出生命科学的基本面貌。
概念由低到高的水平层级划分应该更像金字塔，核心概念处于金字塔的上一层，之下是分解概念，再下是学科事实[1]，这样才能使知识具有相关性和递进性。因此，本文尝试将以上六个核心概念进行分解。
1分解核心概念的必要性
张颖之等[3]指出在课堂教学中，核心概念应成为课堂教学目标之一，在制定教学目标的过程中，教师需要思考核心概念之间的联系，核心概念和原有概念之间的联系，以及核心概念与其他相关概念之间的联系。对于每一节课来说，教师还需要对核心概念进行细化，将上位的核心概念拆分为一系列具体的概念。可见理解核心概念的内涵，将核心概念再逐级划分，搭建一个有利于理解的由个别到一般的理解生命科学领域知识的框架是非常必要的。本文借鉴美国教育专家肖瓦尔特的科学知识结构图[4]，将小学阶段生命科学领域的六个核心概念（Coreideas）分解为有层次和逻辑关系的下层概念，分别是分解概念（keyconcepts）、一般概念（concepts）和科学事实（knowledge）（图1）。
分解概念是基于核心概念之下，用来理解和说明核心概念的，其相互之间可以是并列或平行的关系，从多个方面来理解学科核心概念，如多样性、同一性中的分解概念，本文用“”表示；而另外一些核心概念必须用递进式的、从上到下地理解，如适应性、能量、进化和稳态，用“”表示。这六个核心概念是小学阶段理解生命科学领域知识必须的、基础的。对同一性、多样性、适应性和能量这几个核心概念，小学生可以充分理解，并为初高中的生物学打下基础；而进化和稳态是小学教师必须掌握的，只给小学生渗透其基本含义即可。小学教师只有在全面理解这些核心概念后，才能游刃有余地进行教学。
一般概念是理解分解概念的基础，也是小学科学教学中的基础，这里只列举出对理解分解概念必要的、小学科学教学中能够用到的一些概念，而不是全面的概念。同时，为了和小学科学课程标准接轨，将《全日制义务教育科学（1～6年级）课程标准（修订送审稿）》中的分解概念放在此处。
科学事实建构科学的方式就像用砖块建造房子一样，虽然有了一堆砖块，但是并不等于有了房子；而具有一定数量的砖块，还是建造房子的基础。所以对于小学生来说，积累一定的科学事实是非常必要的，只是教师应该在科学概念的框架中，在与其他概念相互联系中让学生学习这些事实性知识，同时应该注意让学生学会用术语来表述科学事实。为此，笔者在最下层次中列出用于更好理解核心概念的事实性知识和术语，教师在教学中应该注意，同样的事实性知识和术语可以在多个核心概念中出现（见表1～表6）。
2具体核心概念的解析
同一性生物体具有共同的物质组成、结构基础和生命活动特性。小学阶段使用了同一性，而不是统一性，主要是理解“生物体的物质、结构和生命活动特性是相同的”。
对于小学科学教师来说，理解生物在物质和结构方面的同一性非常重要，只有这样，才能从微观的层次理解生物的共同属性；而对于小学生来说，可以从器官、系统或个体的层次来理解同一性，如在认识绿色开花植物的器官时，从同一性上看，都有相同的结构，但也存在特殊性，那就是下面的另一个核心概念――多样性。
学生可以从多个角度理解生物的同一性，所以这个核心概念的下面可以并列地分解出多个分解概念，具体见表1。
多样性生物在各个方面都具有多样性。生物的类群、种类、结构和生命活动过程等都是多种多样的。在小学阶段让学生建立多样性这个核心概念非常重要。这个核心概念也可以有多个并列的分解概念，具体见表2。
小学生在学习科学课的时候，经常会碰到生物独特性的问题，特别是和严谨的物质科学相比时，所以要让学生在小学阶段先建立多样性的概念，知道生物在类群、层次、营养类型、结构、行为等方面都具有多样性。要让小学生认识到，正是生物存在的这种多样性才使得生物界丰富多彩。而小学教师则需要既从横向层面――生物类群方面认识多样性，还要从纵向层面从微观到宏观认识生物的多样性。
适应性强调生物结构、功能和环境相互关系，生物的结构和功能相适应，生物的结构是为了适应相应的环境而形成的。生物体的结构有相应的功能，由于结构不同各有不同的性能。物质系统的结构决定其功能，功能对结构又有反作用。系统的结构和功能的本质是统一的，都是元素、子系统、环境相互关系的高阶集，只是所表述的关系集的层次不同而已。在一定的意义上，结构和功能是可以互相转化的[5]。结构深藏在内，功能表现在外，结构是相对稳定的，功能则是易变的。生物体结构的自我组织能力是在自然界长期进化中形成的，它比非生物体结构的自我组织能力高级得多，当进化到一定程度时，就会出现目的性和能动性[6]。
理解这个核心概念需要一些递进式的分解概念，见表3。教师在引导学生对这个核心概念的理解时，要注意层次性。首先在学习生物相关结构时，一定要讲功能，生物界没有无功能的结构和无结构的功能。在此之后，学生再理解具有同样功能的结构会有不同，这种不同是为了适应环境而形成的，其实这些内容都为理解进化这个核心概念打下了基础。而教师对这个核心概念的理解则要多一个层次，要知道结构发生变化的原因是遗传物质发生了变化。
能量一切生命活动都离不开能量。能量是人类在探索自然界的各个领域中共同使用的一个概念。在物质科学中有能量守恒定律，生命科学领域的能量同样遵循这样的定律。
理解这个核心概念也需要一些递进式的分解概念，见表4。小学阶段只理解能量是生命活动的基础，所有生命活动都需要能量，在生物之间能量的传递是靠食物来完成的。教师则需要理解生态系统中的能量流动。
进化和稳态进化是生命变化的过程和结果。所有的生命系统都存在于一定的环境中，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态。生物的变异和遗传是进化的基础，变异和遗传是生物进化发展的基础，变异为进化提供原料，通过遗传保存和积累了某些变异。
稳态是一种复杂的、由体内各种调节机制所维持的动态平衡，一方面是代谢过程使内环境理化性质的相对恒定遭到破坏，另一方面是通过调节使平衡恢复。整个机体的生命活动正是在稳态不断受到破坏而又同时得到恢复的过程中得以维持和进行的。
“进化”和“稳态”这两个核心概念是初中和高中学生可以理解的核心概念，要理解这两个核心概念也需要一系列递进式的分解概念（见表5和6）。小学生只需要理解第一层次“生物具有遗传和变异的特性，生物的变异和遗传是进化的基础”和“生物体是一个统一的整体，每个结构都是生物整体的一部分”即可。对这两个核心概念，小学科学教师需要理解和掌握其内涵，在理解了这两个核心概念后，可以结合相关教学给学生进行渗透，真正的含义可以到中学之后理解。
3结语
本文对生命科学领域六个核心概念的解析，旨在帮助小学科学教师从核心概念的角度理解生命科学领域知识，以便采取适当的教学方法帮助小学生围绕核心概念建构、组织头脑中的知识，加强对知识的深入理解和学会迁移应用，并为他们未来的学习和工作打下良好的基础。
参考文献
[1]李晶，王凌诗.科学新课程教学与教师成长[m].北京：中国人民大学出版社，20ll：8，19.
[2]王凌诗.小学阶段生命科学领域核心概念的提炼和表述[J].北京教育学院学报：自然科学版，2013，8（4）：59-62.
[3]张颖之，刘恩山.核心概念在理科教学中的地位和作用：从记忆事实向理解概念的转变[J].教育学报，2010，6（1）：57-61.
[4]张颖之，刘恩山.科学教育中科学内容知识的结构[J].课程・教材・教法，2013，33（10）：47-51.
对生物多样性的理解篇2
一、深入挖掘教材中生态意识教育相关内容
教材是初中生物教师开展教学活动的主要工具，其中包含很多体现生态文明与环境保护的相关内容。初中生物教师在向学生渗透生态意识的过程中，应该重视合理利用教材，带领和引导学生从更加深入的角度挖掘教材中关于生态意识教育方面的内容。这样的教学方法不仅有利于使生物教学的意义得到突显，还能使学生在潜移默化中逐渐形成生态意识。例如，教师讲解到“生物和生物圈”这个部分时，教师可以将生物和环境之间的关系、基本概念作为教学重点，从生态文明的角度出发，使学生能从全面性的角度理解和学习生态环境相关的知识。比如，教师可以深入带领学生学习“水资源”的内容，使学生明白水是生命之源，对人类生存的重要性，如果一旦水资源发生枯竭，人们将无法生存等。教师应该在教学中遇到相关内容时，进行具体分析，使学生在思想层面建立生态意识，并能逐渐体现在自己的行为当中。
二、积极开展丰富的教学活动
实践活动可以作为课堂教学的一种延伸和拓展。初中生物课程中包含很多需要通过实践才能使学生形成深刻理解的内容，比如，在“生物的多样性及其保护”这个部分中，教师可以为学生讲解，生物多样性的重要性，如果在生活中随意丢弃废旧电池，或者排放一些有毒有害的气体，都会对生物多样性造成威胁。教师可以在教学中，针对环境保护这样的主题，为学生组织和开展相关的实践教学活动。为学生提供这样的平台，使学生在参与实践活动的过程中，逐渐认识和理解保护环境和维持生物多样性的重要意义，从课堂延伸到课外，从理论灌输延伸到实地探究。这样的教学活动不仅有利于提高初中生物教学的生动性，还能优化初中生物教学效果。教师可以在一些与环保相关的节日，比如，地球日、世界环境日等，为学生举办一些环保知识竞赛、观看环保纪录片、到学校周边拾捡垃圾等活动。教师也可以让学生自主利用课余时间到当地进行一些环境状况调查等。通过这样的方式使学生能在实际行动中，努力培养生态意识。以教材为中心，拓展生态教育范围。尽管初中生物教材中所罗列的知识点都是根据初中生的年龄特点和认知能力所选择的，但是教材中的内容毕竟具有较强的局限性。因此，初中生物教师在实际开展教学活动，培养学生逐渐形成生态意识和环保理念的过程中，可以将教材内容作为中心，利用一些课外知识和方法对其进行一些拓展。这样的教学方法不仅有利于帮助学生构建更加完善的生物知识体系，还能在很大的程度上使学生更好的理解生态文明的重要性。例如，教师讲解到“保护生物的多样性”这个部分时，教师在为学生讲解本章节内容的基础上，可以从森林面积缩小、植被减少、工业和生活用水量增加、江河水位下降等方面为学生拓展。教师也可以根据所拓展的内容，为学生呈现一些资料和数据，使学生能从更加直观的角度更好的理解生态环境被破坏所能带来的严重后果。这些教师所拓展的内容都能成为为学生而敲响的警钟，使其意识到人类的一些行为能带来多大的生态危机。通过这样的方式，使学生能将环境保护的理念融入到自己的思想体系当中。
对生物多样性的理解篇3
关键词：高中物理“对称性”力学问题应用
当前，对教育的重视程度越来越高，特别是在新课程改革的大形势下，对于高中物理的学习考察不仅注重学生的学习能力，更注重学生的实际操作能力，因此，除了亟待提高学生的学习成绩之外，还需提高学生综合能力。在高中物理学习过程中，力学问题是其中重点，绝大部分高中生在学习过程中普遍感到吃力。“对称性”作为当前解决物理力学问题较为行之有效的方法，可以将原本复杂的物理问题简单化，让学生在较短时间内快速解题，提高学习效率。下面结合具体物理力学知识进行分析。
一、通过“对称性”解决抛物运动问题
在抛物运动问题的处理过程中，需要注意以下几点，首先，抛物运动具有一定的初速度，当物体的初速度方向为竖直向上时，则为竖直上抛运动，当物体的初速度为竖直向下时，则为竖直下抛运动，这是抛物运动中较为特殊的两种;此外，在整个抛物运动过程中，只受重力的影响，包括竖直上抛运动、竖直下抛运动、平抛运动及斜抛运动。由于抛物运动向来是物理曲线运动中的难重点，在学习过程中，教师往往通过两种直线运动相结合等形式教授学生，而对于斜抛运动的轨迹来说，我们可以将其比做关于过运动最高点的竖直直线对称的两种平抛运动的轨迹构成的运动。
举例来说：
（1）怎样保证小球的运动是平抛运动？固定斜槽时要注意什么？
（2）描轨迹的坐标轴是怎样画出来的？原点怎样定？y轴怎样画出来？x轴怎样画出来？
（3）轨迹上的点是怎样描出来的？平抛物体的轨迹曲线是怎样描出来的？
解答：
（1）使斜槽末端的切线方向水平。让它的末端伸出桌面外，调节斜槽末端，使其切线方向水平。
（2）以斜槽末端作为平抛运动的起点o，在白纸上标出o位置，过o点用重锤线作Y轴，垂直Y轴作X轴。
（3）让小球每次都从斜槽上适当同一位置静止滚下，移动笔尖在白纸上的位置，当笔尖恰好与小球正碰时，在白纸上依次记下这些点的位置。
在上述物理题目当中，涉及的都是抛物问题，在解决这类题目的时候，我们可以通过作辅助线等形式，将物体的运动形式看成一条完整的抛物线，然后利用“对称性”进行解答，问题便显得简单多了。所以说，在具体教学过程中，教师要努力培养学生转变问题的能力，将复杂的问题简单化，去掉问题当中的干扰因素，培养学生解题能力。
二、通过“对称性”解决物体质量分布不对称问题
对称分布平衡的物体是高中物理中常见的问题之一，多种情况下，均要求求解物体的几何中心，如果碰到类似情况，我们需要知道对于质量分布均匀、形状对称分布的物体而言重心即为几何中心，这是众多物理问题当中较为简单的一种。但是，对于质量分布均匀但几何形状不对称的物体在求重心位置时，上述方法显然不适用，然而，我们可以利用割与补相结合的方法转化为对称问题解决。
举例来说，球体铁球，假设铁球的质量均匀分布。其中，沿着铁球的中心将这个铁球分成质量均匀的两半，请问，分开后的两个半个部分的重力大小应该是怎么样的？
对于这个问题，首先需要明确的是重力的大小其实就是确定被锯开的两部分的中心位置，也就是铁球中心位置，此外，再结合对称性进行相关处理，可以将复杂的问题简单化。
三、通过“对称性”解决特殊碰撞类问题
碰撞类问题可以利用对称性解决，当前，高中物理中碰撞类问题通常为弹性碰撞或非弹性碰撞两种，但是，在物理综合评价过程中，通常是综合考察两种碰撞问题。值得注意的是，在弹性碰撞问题当中，须牢记物体能量守恒及机械能守恒的规律。此外，特殊的弹性碰撞问题是弹性碰撞问题中的一种，通常情况下是一个质量较大的物体与一个质量较小的物体发生弹性碰撞，求解在这个碰撞过程中的入射角或反弹角度等。因此，我们可以通过“对称性”对题干进行灵活处理，可以利用抛物运动的对称性，对类似于上述的碰撞问题简单化，以节省解题时间，提高解题效率。
四、结语
“对称性”普遍存在于我们的生活当中，体现事物的对称美和事物共存的和谐，在各类物理力学问题中，正是由于“对称性”的存在，不同类型的问题可以通过补充、辅助作图等形式，使问题符合对称性，使原本复杂的问题简单化，易懂化。高中物理教师需要积极发散学生思维，引导学生通过不同方法解题，提高学生分析问题和解决问题的能力。
参考文献：
对生物多样性的理解篇4
关键词：微课；设计；反思；教学方式
微课是一种微型的课程，主要是通过微型的教学视频对学科知识点进行在线视频教学。它的优势主要体现在主体明确，资源多样化以及结构独立。而对初中科学进行微课的设计与反思，能够有效地激发学生的兴趣，有效强化教学效果，提高学生的科学水平，为学生今后其他学科的学习奠定基础。
一、科学的微课设计
1.微课选题
要设计科学微课，最先要做的就是进行微课选题。而微课选题要确定范围以及突出重点，且要有针对性。例如，在华师大版初中科学七年级上册第七章生物的多样性第一节《生物物种的多样性》的教学中，教师就可以针对这节知识来进行微课选题，让学生通过微课课题了解所要学习的知识点以及重要知识等，以此强化教学效率。
2.微课问题设计
通过问题，能够激发学生的求知欲，让学生能够通过对问题进行探究提供对学科知识的认识。由此，教师在进行科学这门学科的微课设计中，应注重进行微课问题设计，让学生通过解决问题来了解与学科相关的知识，提高对科学的认知。例如，在《生物物种的多样性》的微课问题设计中，教师就可以根据这一节的内容，来设计问题，譬如这一节的重点是物种的多样性，难点是理解生物多样性的三种含义以及确定生物物种的三个条件，教师就可以以此来设计像“请同学们通过视频以及课本上的内容来探讨物种的多样性”等与知识点相关的问题，让学生能够在解答问题的过程中学习知识，深化知识。
3.微课学习环境设计
微课的学习是需要一定的平台才能实现的，由此教师在进行科学的微课设计时，必须重视微课学习环境的设计。微课学习环节的设计必须要视具体情况而定，也就是要针对不同的学习内容与学习目标来制订。例如，在《生物物种的多样性》的微课设计中，教师就可以针对章节内容对微课学习环境进行设计。本节的重点是让学生能够理解物种的多样性，教师就可以借助多媒体资源以及一些毛色不同的猫狗等观察图向学生展示，为学生创设微课的学习环境。
4.微课教学活动过程设计
微课设计是一种结构的构建，是将教学活动的思路、重点与难点、教学过程、教学组织等进行整合的一个过程，而这个过程中，教学活动设计尤为重要。故而，教师必须认识到微课教学活动过程设计在科学微课设计中是重要的一个部分。而进行微课教学活动过程设计，就需要教师具有构建主义的能力与剖析教材内容的能力，如此才能进行有效的微课教学活动过程设计，从而提高学生的学习效率。当然，教师还必须注重对教材的分析与理解，在科学微课设计活动过程中注重渗透教材与教学内容。例如，在《生物物种的多样性》的微课教学活动设计中，教师首先需要将《生物物种的多样性》这一节的教学内容进行分析。其次就是通过教材确定《生物物种的多样性》的教学目标：帮助学生了解生物物种的多样性含义，生物物种多样性对人类生存环境的影响。教学重难点：物种的多样性以及物种多样性的三种含义和确定生物物种的三个条件；教学过程围绕什么是物种，如何确定生物物种展开。就这三个方面进行有效整合与构建，以此为主要内容进行科学微课教学活动过程设计，从而让学生能够更有效率地进行学习。
二、科学微课的设计反思
科学微课的设计是一种以教学资源为承载的教学方式，故而并没有强而有力的理论依据。由此，教师要设计行之有效的科学微课，要想通过微课教学提高学生的科学水平，教师就需要建立设计理论的相关原型，也就是具体的实践。因此，在微课教学过程中，教师需要将学生的表现与教师的教学情况进行统计与总结，并进行反馈，并不断进行完善，再将这些结果运用于具体的教学过程中，以此来检验科学微课的设计是否合理。如此才能实现不断修正科学微课教学中所存在的问题，提高科学微课教学的质量与水平。
科学微课是一种较为有效的教学方式，对微课教学进行研究，是不断提高教学过程的过程。在科学微课的设计与反思的过程中，为科学教育教学提供了强有力的理论与实践的基础，有效地提高了科学课程的教学效果。当然，在科学微课的教学中，还是存在着亟待解决的问题，这就需要更多教师在实际的教学中进行实践与探索，从而更好地进行科学微课的设计与反思。
参考文献：
[1]李建英，石秋香，包艳宇.科学素养视角下古典益智玩具网络科普平台推广探析[J].办公自动化，2015（22）.
对生物多样性的理解篇5
概念是最基础的化学知识，它是学生认识物质属性极其规律的起点。在现行初中化学教材中，有许多精炼的化学概念，这些概念是用简练的语言高度概括出来的，常包括定义、原理、反应规律等。其中每一个字、词、每一句话、每一个注释都是经过反复推敲并有其特定的意义，以保证概念的完整性和科学性。化学概念是学习化学必须掌握的基础知识，准确地理解概念对于学好化学是十分重要的。初中学生的阅读和理解能力都有待培养和提高，因此，在教学过程中讲清概念，把好这一关是非常重要和必要的。本文就新课程教学改革中，如何做好初中化学概念教学进行阐述，仅供大家参考。
1、加强直观教学
初中学生由于年龄特征原因，他们的思维主要以直观为主。因此，在进行化学概念教学时，要尽量利用直观的手段。比如，原子、分子的结构，它们是微观粒子，看不见，摸不着，学生想象不出来。这时候，老师可以用模型来帮助学生的认识原子、分子等微观粒子的结构，从而形成原子、分子等概念。
多媒体技术也是很好的直观教学，因此在具体的化学教学中，我们应该重视它、用好它。比如，学生对“原子是化学变化中的最小微粒”这一概念总是不理解，很多学生根据这个概念，还错误的认为分子比原子大。利用多媒体动画，可以让化学反应过程清楚的展示出来，让学生清晰的看到：在化学反应时，分子分为原子，原子重新组合成新的分子。
2、帮助学生理解化学概念的本质
对化学概念的理解不能是支离破碎的，而应该是全面的，只有这样才能使学生深刻的理解，并能利用化学概念解决实际问题。如果学生不能深刻的理解化学概念，他们只能死记硬背的学习概念了。学生死记化学概念，就不会灵活运用，那就等于没有掌握化学概念。因此，在实际的教学中，老师要帮助学生理解化学概念的本质。比如，对物理变化与化学变化的学习，要强调判断的标准是看有无新物质的生成，有新物质生成的就是化学变化。比如，水变成水蒸气，很多学生错误的认为它是化学变化，那就要向学生讲清楚：水蒸气的本质仍然是水，只是状态发生了变化，不是新的物质，因此它属于物理变化。同样，水结成冰、电灯发光等变化，都没有新的物质生成，它们都属于物理变化。
在具体教学中，老师要对某些化学概念需要进行剖析，才能帮助学生透彻的理解。尤其，要帮助学生领会其本质意义。比如，催化剂这个概念，一定要让学生理解其中的“改变”的含义，它可以是加快，也可以是减慢；“不变”的含义是指质量与化学性质，很多学生将“改变”理解为只有加快，讲“化学性质”误认为是性质。事实上，物质的性质包括化学性质与物理性质，因此，概念中的化学性质不能随便的理解为性质。又如，氧化反应概念中的氧，很多学生错误的理解为氧气，事实上，概念中的氧不只是指氧气，它还包括含氧化合物中氧的意思。
由上可知，在初中化学教学中，利于剖析的方法对概念进行教学，可以有效的帮助学生准确理解概念的内在含义。
3、利于对比方法帮助学生正确的形成概念
化学上很多概念具有对立性，如果在教学中采用对比的方式进行，可以帮助学生更好的领会概念的含义，从而收到良好的教学效果。比如，物理性质与化学性质；物理变化与化学变化；分解反应与化合反应；纯净物与混合物；单质与化合物等等，在教学中应该加强对比就能有效的帮助学生理解、掌握它们。
4、利用实验帮助学生建立化学概念
化学是一门以实验为基础的自然科学，在化学教学中无任怎样重视实验都不过分的。在初中化学概念教学中，同样要重视发挥化学实验的作用。比如，饱和溶液与未饱和溶液，在教学中应该让学生亲手配制，这样能使学生深刻的理解其含义。同样，溶解度、质量守恒等概念，都可以用实验让学生建立概念。否则，老师空洞的讲解，只能使学生听的枯燥。
5、加强引导，注重概念的内涵与外延
紧扣概念，弄清概念的内涵与外延，既有助于学生理解概念，又有助于拓展学生的思维视野。如人教版初中化学教材p48关于“盐”定义为组成里含有金属离子和酸根离子的化合物。学生根据定义可能无法判断nH4no3、nH4Cl等物质是否为盐。对此，教师可以将盐的定义延伸拓展一下，组成里含有金属离子或铵根离子和酸根离子的化合物叫做盐，以后学生再遇到这类问题就不会困惑了。另外，复分解反应发生的条件为生成物中有沉淀或气体或水生成时复分解反应才能发生。在介绍侯氏制碱法时，学生无法理解：naCl+nH4HCo3=naHCo3+nH4Cl的反应类型。如果教师将复分解反应发生的条件延伸为：生成物中有沉淀或气体或水或难电离的物质或溶解度更小的物质生成时复分解反应才能发生，学生便很容易理解了。
6、正确辨析，注意概念之间的区别
物质分类一直是近几年中考考查的重点和热点，考查的方式灵活多样，题型背景层出不穷，混合物和纯净物辨析区分更是许多省市命题考查的热点。对此，教师在教学中应引导学生正确辨析，注意概念之间的区别。如“纯净物”只有一种物质组成，有固定的性质，有固定的化学式。“混合物”至少有两种成分，每种成分都保持各自的性质，而且每种成分之间没有发生化学反应，通常没有固定的化学式。据此学生结合自己的化学认知结构便可以正确区分纯净物和混合物了。
7、系统分类，注意概念之间的联系
对生物多样性的理解篇6
【关键词】自主论/还原论/生命现象/解释/遗传信息
【正文】
1．目的性解释或功能解释的方式是概念自主性的逻辑延伸
如果承认生物学理论具有自主性，那么理论自主性的根本在于概念的自主性，即存在所谓不能用物理——化学术语进行描述和定义的概念。生物学理论自主性的另一表现——理论体系的目的性解释或功能解释方式，是概念自主性的逻辑延伸。另一方面，生物学理论中仅存在自主性概念并不必然导致目的性解释或功能解释，例如，孟德尔遗传学、公里化处理后的群体遗传学和进化论的演绎体系(1)，其中所有的概念都没有与物理——化学发生关联，都是自主的，只有在一个体系中，例如，以分子生物学为主体的现代生物学，存在自主性概念的同时，又存在物理——化学的术语和概念，并且，二者都处于解释起点的位置，才必然导致目的性解释或功能解释的理论结构，这种结构成为融合自主性概念与物理——化学概念为一体的方案。就现代分子生物学来说，其中的物理——化学概念所描述的是生命现象中的分子及其行为，而自主性概念所描述和推演的是我们宏观经验的生命现象本身，这二者之间，从概念的构造和体系的建立的过程来说，分属两套逻辑体系，因而它们之间没有逻辑演绎的导出关系(2)，同时，由于生命现象的复杂性（即使假定把它描述成所谓的因果反馈网络是可行的方案），难于形成一个由前者到后者的历史演化的因果决定性的理论描述，剩下来将二者结合在一个理论中的唯一方案就是目的性解释或功能性解释的方式。由此形成的体系中，自主性概念（如遗传信息）处于核心地位，物理——化学的术语和概念（如Dna，蛋白质）是附属的。现代还原论（或称分支论，企图将生物学作为物理科学的一个分支）对生物学理论的目的性解释或功能解释方式的一切责难，以及将其变换为演绎解释方式的企图，如果不首先化解概念的自主性问题，将是徒劳的。
从生物学理论的客观构建过程来说，这些“自主性概念”是直接从生命现象中认定的，因而也是无机世界所没有的。在自主论看来，无论站在什么角度或立场上，“自主性概念”是理论中不可再分解的最基本，最原始的元素，是解说其它现象的起点；而在还原论看来，从物理——化学的立场或从无机界与生命界的关系的角度来看，“自主性概念”是复合的，应由物理——化学的术语和概念复合而成，因而它们就不应是理论中最基本的元素。我们顺着还原论的思路思考下去，还原，就是最终由物理学中的概念逻辑地演绎“自主性概念”的内涵。物理学中所有概念都终究归结为可感知、可操作的三个量纲：质量、空间、时间。物理科学内部的还原都是这种归结：对热质的否定并把热现象归结为能、温度归结为分子的平均动能，从化学到量子力学等等，著名的“熵”，则以热量与温度的关系来表示，在申农创立了信息论之后，人们便千方百计地寻找“信息”与物理学的关系，勉强将其与“熵”联系起来。从有限的意义上说，分子生物学还原了经典遗传学，将基因还原为Dna和“遗传信息”，而“遗传信息”如何进一步归结为物理学的量纲呢？“遗传信息”是一系列生命过程的整体赋予Dna等生物大分子行为以生物学意义的概念，也就是说在解释的逻辑次序上整体在先，元素在后，这是“遗传信息”这一概念的自主性的来源。因此，分子生物学的还原仅是有限意义上的还原，甚至不能说是还原，因为它仅仅是以一个自主性概念（遗传信息）解说了另一个自主性概念（基因），而“遗传信息”已成为现代生物学的研究范式或纲领的核心。因此，现代分子生物学并没有给还原论以支持，而且具有反作用，因为，如果说经典遗传学是一个演绎体系因而在这一点符合还原论的要求，那么分子生物学由于“自主性概念”与物理——化学概念的混合而具有了目的性解释和功能解释框架的特征，这成为生物学理论自主性的表现特征之一。
现代自主论正是从分子生物学的这些自主性特征出发，声明了自己的原则和立场。
2．现代自主论的原则及其本体论基础
从活生生的生命现象中直接认定一些概念，从而它们独立于无机界，有别于物理——化学语言，使建立在这样的概念之上的理论具有自主性，最极端的例子是本世纪初的生理学家杜里舒（H·Driesch）将“活力”概念科学化和理论化，使它成为逻辑解释的起点；孟德尔到摩尔根所构造的经典遗传学中的“基因”，也是直接以生命现象以及从中所获得的数据为根据认定的有别于物理——化学的概念。本世纪六十年代，分子遗传学将“基因”用Dna分子片段代替，使人们一度认为生物学的自主性是一种虚幻的认识，迟早会消失的。但是，并非Dna分子片段唯一地代替了基因，而是Dna分子与“遗传信息”二者一起来解释基因。“遗传信息”又是直接来源于生命现象的概念，仅就这一点来说，分子生物学仍然具有自主性。这是现代生物学自主论的根据。
现代自主论的主要论点是生物学完全有根据形成自主的概念，“自主”意味着不能由物理——化学术语来分解或描述或定义。为了区别于分子生物学诞生之前的生机论或活力论，现代自主论提出以下原则：将生物学能否还原为物理科学与能否用物质原因阐释生命现象严格区分为两个问题。(3)这个原则所要强调的是，物理——化学并不是对物质世界的唯一表述方式，关于生命有机体自身的物质原因的表述（生物学理论）则是另一种关于物质世界的理论表述方式，二者之间不存在逻辑蕴涵或逻辑导出关系。生物学还原为物理科学，其严格意义是以物理——化学的概念和定律来解释生命现象，从而推演生物学理论。仅从概念的层次来说，完全用物理——化学的术语描述或定义生物学概念，已经非常苛刻而至今远未做到。现代自主论“用物质的原因阐释生命现象”则宽松得多，实际上，分子生物学就是这样，以生命大分子组成，再加上遗传信息、复制、转录、翻译以及选择、稳定等诸多生物学独有的自主性概念，成功地阐释了从功能到进化的许多生命现象和活动。这是一个非常实际的原则，既可以摆脱科学史上令人厌恶的“活力”纠缠，又没有象还原论那样自套枷锁。
虽然如此，如果深究这一原则，则存在以下问题：
第一，现代自主论所称的具有自主性的生物学概念的认知来源无疑仍是对生命现象的直接认定，因此，在还原论或分支论那里应该是纯粹的解释对象的生命现象，在此成为认知和解释的起点。至少在这一点上与“活力”概念是相同的；
第二，现代自主论的本意是，生命现象中的物质运动方式为无机界所没有，因而对这些运动方式、关系等可形成独立于或自主于描述无机界物质运动方式的物理——化学的术语、概念乃至规律、理论，作为解说生命现象的前提。这种主张或可与当下的生命现象或“功能生物学”(4)相谐调，但与科学界的一个基本承诺（也是一个从未被证实过的预设）相抵触：生命来自于无机界。这意味着生命现象中的运动方式与无机界的运动方式有—个逻辑与历史相统一的关系，描述它们的理论也应有一个统一的逻辑关系，因而自主性不应该是必然的。
第三，在解释上，“物质的原因”中的“物质”是指生命体组成，主要是生物大分子，因此在现代自主论看来，分子生物学在具有了自主性的同时，又具有了物质性。而具体体现这种主张的分子生物学必然是自主性概念与物理——化学的术语和概念相“混合”的理论，其中，直接以生命现象作为实在性基础的自主性概念占有主导地位，是理论的核心。“遗传信息”规定了未来的蓝图，成为生物大分子所有行为的目的性基础与源泉，(5)它以生物大分子自身的逻辑内涵所没有包容的、因而是外在的东西，来赋予生物大分子行为以生物学意义。这就使得Dna等生物大分子成为遗传信息等概念的附庸，导致了目的性解释或功能解释方式(2)。这实际上仅仅一半是物质的，而另一半却仍旧是“生机”的。这样，与其说是解释生命现象，不如说是在阐释生命形式下的分子及行为。这样的理论之所以被人们接受，其原因之一是人们接受了“生命来自于无机界”这个科学界中最基本的承诺之一，它已成为一种指导思想，给人们带来了希望：迟早有一天我们可以使理论上的从无机到生命的逻辑与历史上的从无机到生命的演化过程统一起来。因此，现代自主论的原则尽管与现代生物学相一致，但是，它却与这样一个重大的承诺不谐调。
第四，由此，我们可以做这样的一个回顾：生机论以从生命现象中认定的概念作为解释的起点，可简略称为“以‘生命’解释生命”；还原论则基于近现代科学精神的要求，以描述无机界的概念为起点来解释生命现象（即“以‘物质’解释生命”）；而现代自主论的原则和主张，在分子生物学的具体体现中，却付出了这样的代价：以自主性概念为核心规范了物理——化学的术语和概念，以此为解释起点，但所解释的并非是生命现象本身，而是分子的行为（尽管是生命形式之下的）——自主性的那部分所解释的是生物大分子的（物质的）行为（即“以‘生命’解释物质”），“物质原因”那部分所解释的也仍是物质，而非生命。
以上几点，既是现代分子生物学理论体系中存在的哲学疑难，又是现代自主论的主张所存在的问题。现代自主论的原则是以现代生物学为其合理性依据的，它之所以坚持这一原则，一方面是由于现代分子生物学的内容的确如此，另一方面又企图把这一原则固定为今后理论生物学构建的指导性原则。这不由得使人想起了二千多年前亚里士多德的技巧，他不满意柏拉图在灵魂（生命）与肉体（物质）之间设置的鸿沟，企图找出生命过程与物理过程的密切联系，同时又要界说生命过程以表明与物理过程的区别，他构造了“形式因”和“目的因”的概念来解决这一问题：一件东西赖以构成的原料或物质并没有告诉我们它是什么，但赋予它以形式或目的，我们就可以根据它能做什么来说明它。
进一步的问题是本体论问题。现代自主论的优势在于现代生物学理论的形态和内容确以一些自主的概念作为理论根基的，但它的本体论基础却不令人信服：“生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种体系中的因果关系是复杂的，其中，生命整体行为对部分的制约是无机界所没有的。”(3)在此，存在着这样的悖论：因果关系是对现代生物学自主性的否定，而这里却以因果关系（尽管是复杂的，但仍是因果关系）作为自主性的本体论基础——前文分析了“一个理论体系中自主性概念与物理——化学概念同存并列作为解释的最基本元素，必然导致目的性解释或功能解释的方式”，它的逆否命题便是“非目的性解释（演绎的或因果关系的）体系不允许两种概念混合并列为解释的起点”，只能由一方还原另一方。那么，理论出现了“自主性”，到底是由于生命现象太复杂、纯粹以无机界为起点因果地或演绎地解释生命现象太困难而采取的权宜之计；还是由于存在着无机界所没有的“制约”，因而生命现象在本体上具有“自主性”（自主于无机界、确切地说自主于物理——化学的运动机制），使生物学也具有了“自主性”？接下来就发生这样的重大问题：本体上的自主性是什么？它与“活力”“生命力”的本质区别是什么？现代自主论可以争辩：生物学理论的自主性并不等同于生命现象具有自主性。但是，“整体对部分的制约”等诸如此类的现象如果在本体上不是自主的，而是与无机界有演化机制的因果关联，又为何不能为物理——化学（包括未来的物理科学）所描述？除非承认“科学的认识方法是有限的和不完备的”以及进一步承认“人的认知能力是极为有限的”这样令人气馁的命题，这又回到了“太困难而采取的权宜之计”上来。
因此，现代还原论固执地坚持以下两点与现代自主论的原则以及生物学理论现实作对：第一，生命必须纯粹地作为解释对象，而不能在解释之先从生命现象中预设某些概念作为解释的起点，如果生物学理论中有这样的概念，则它应被分解为物理——化学的语言；由此，第二，用演绎的解释方式转换由于存在自主性概念而采用的目的性解释或功能解释方式。坚持以上两点，也即将生命现象作为纯粹的解释对象而从无机界来演绎，就意味着用“物质的原因解释生命”与“生物学还原”是同一个问题。由于这种理想主义的固执，还原论所遭遇的困境甚于现代自主论。
3．现代还原论的困境
还原论的致命之处，主要不在于它反对现代自主论的原则，而在于反对现实的生物学理论的形式和内容去追求一种不太切合实际的理想。对生物学理论中的目的性解释和功能解释的诸多责难及演绎还原的要求所依赖的合理性依据——解释预言的检验是经验上可操作的，已随着现代生物学的成功而烟消云散，因为目的性解释或功能解释方式同样在试验上可检验。面对现代生物学的成功，以及还原所难以克服的诸多困难，再加上现代自主论强有力的批判和否定，现代还原论发现，剩下来可依赖的唯一合理性是哲学意义上的依据，即“生命来自于无机界”这一预设性和承诺性命题，我们不应“以‘生命’解释生命”，也不应“以‘生命’解释物质”，合理的“解释矢量”的方向应是“以‘物质’解释生命现象”。在这里，“生命现象”是一个很不具体的抽象概念，实际上可具体为被“约束”或“规范”的物质行为表现和“约束”或“规范”机制本身，这是真正的解释对象，也是理论自主性的实在性基础。因而，对于还原论来说，追究“基因”或“遗传信息”的起源和分子进化机制已成为其最后的坚守阵地，并且，当代自组织理论和超循环理论的盛行，似乎为还原论带来了令人振奋的希望。
迈尔曾将生物学理论划分为功能生物学与进化生物学，(4)在功能生物学中，基因所携带的遗传信息是生物学一切功能和目的的基础和源泉，只要突破这一点，即能够用物理——化学的语言演绎地描述形成遗传信息的分子进化机制，那么，还原论至少在原则上取得了胜利。但是，通过以下分析，这种希望似乎又是水中之月。
前面说过，“自主性概念”之所以“自主”，是由于它直接对应于生命现象或认定“生命的实在”，它反映了生命特有的本质，因此，它作为理论的起点，不必给予也不可能进行物理——化学的描述。还原论否认存在生命的特质，把所谓“自主性概念”或直接来自生命现象的概念看成是“复合性”的，可分解为诸多物理——化学的术语和概念，与此相应的试验上可操作性依据是生物化学对生命有机体的组成还原。但是，组成上的还原虽然可作为生命与无机界密切联系的依据，但也没有否定现代自主论的“用物质的原因解释生命不等于还原”的命题及所坚持的原则。否定“自主性概念”的充分条件不仅仅是把它看成“复合性”的，而且要以物理——化学的术语和概念逻辑地导出它的内涵。如果只满足于组成上的还原，结果只能是以“自主性概念”为核心来赋予生物大分子及其行为以生命意义(2)。与逻辑导出相对应的试验依据不是组成上的分解还原，而是与逻辑导出同向的试验可操作性，说白了，就是由无机要素合成生命，哪怕是最简单的生命现象。例如，对于超循环论来说，就是生物大分子超循环耦合能否在试验条件下发生，这涉及到“生命来自无机界”这一命题由哲学化向具体的科学化的过渡，关系到还原论在科学上能否真正站稳。但是：
第一，由无机到生命，经历了漫长时间，并且，生命的产生和演化是在十分优越的条件下选择了唯一快捷的途径而发生的。以人类的有限生命和历史是否有能力进行这种操作呢？这就象大海里的沙子，原则上是有限的，如果想数清楚有多少粒，则在实践上是一个无限的问题。退一步说，仅理论上的操作，即以物理——化学诸要素，通过在无机背景下取得的参数，进行自组织理论的非线性过程计算，来描述无机与生命之间的逻辑关系，这种非线性理论的计算操作也同样是事实上的无限复杂。这种原则上的有限而实践上的无限，直接冲击还原论的哲学基础：决定论。只有决定论成立，由无机到生命的逻辑演绎方式才是理论上可操作的，才具有进行预测和试验上可操作的价值和意义；决定论的前提又是自然有限论，而无限性就意味着不确定性，也就意味着逻辑演绎的理论之路是不通畅的、实践之路是不可操作的。
第二，自组织理论本身的结论——非线性过程的不可逆性，使这种操作不可能。从无机到生命的历史过程，其中有许多偶然性或随机因素起了决定作用并已作为“信息”储存于生物大分子的结构中。由于偶然性或随机因素的不可重复，使时间不可反演，因而整个过程无法进行重复操作。
第三，自组织理论和超循环论的非线性动力学过程的不确定性，使从无机到生命的演绎过程不可能。在此，应对“因果决定论”与“演绎解释方式”作出区分，一般来说，这二者被合二为一地用来与目的性解释或功能解释方式相对立，但它们之间是有区别的。因果决定论是用来表述定律或原理的方式，而演绎解释的方式是解释体系乃至理论体系的构成框架，即因果决定论形式的定律或原理是作为演绎框架的解释前提而出现的。这就可以提出这样的问题：否定了因果决定论的自组织理论的非线性过程的定律、原理是否可以作为从无机到生命演绎解释框架的解释前提呢？按照还原论解释的要求，如果中间环节有不确定因素，将阻碍这种演绎解释的逻辑通道的畅通。只有解释前提的因果决定论形式才与整体的演绎解释框架相谐调。尽管自组织理论及超循环论这一新物理科学曾经被讨论的热火朝天，由于它在分子自组织领域内就已经在逻辑上不确定了，因而，至今为止它对生物学的影响只限于描述性地说说而已，至多提供一个框架式的思想启示。
4．结语
还原论所遭遇的困境，是由于坚守着理想主义的科学信仰而不顾生物学现实。但是，无论是同情还原论而提出的带有折衷性的整体还原，还是反对还原论的自主论，在其构建生物学理论的建议中，只要还主张保存直接来自于生命现象的术语和概念，并且不可被物理——化学的术语和概念、也即描述无机世界的术语和概念所代替，都是在认识论上允许预先设定生命现象作为解释的起点，从而在本体论上承诺了存在着一种生命特质，也就有违于“从无机到生命的历史走向和逻辑走向相一致”这一基本的科学承诺。
在现代生物学面前，还原论成为固执地坚守理想和信仰的牺牲者而在所不惜，自主论由于切合生物学理论的现实而取得了优势，并以能够指导未来生物学理论的构建为最大的价值所在。但是，笔者认为，一门学科，特别是具有哲学色彩的学科，其意义和价值不应仅仅依赖于其他学科，更不能以其可否“指导”自然科学的发展为其价值标准。逻辑实证主义起始的现代科学哲学的历史已证明这种“指导”是虚妄和徒劳的，科学往往自我发展而不听命于哲学家的“指导”。在这方面，还原论也并不是无可厚非。无论是还原论还是自主论，它们的目的都是企图指导生物学理论按照它们指定的框架来运行，结果使我们处于这样一个悖论之中：如果信守“生命来自无机界”这一命题，则应否定“不能用描述无机界物质运动的概念、规律即物理科学进行还原”；而坚持还原论，则遇到操作上包括不确定性对演绎过程的否定的阻碍。这是否值得我们反思一下过于功利主义倾向的行为，以修正我们对科学的哲学探讨的目的？科学哲学的真正意义和价值在于自身，在于对科学及其与自然的关系的理解，在于它自身体系的建立，这个体系体现了人类的心智对完美的追求和向往。这一点，特别是在一个人欲横流的社会里，是极为可贵和重要的。
【参考文献】
(1)Rosenberg.a.(1985).theStructureofBiologicalScience．(Cambridge：cambridgeUniversitypress）．
(2)郭垒：“生物学自主性与物理科学的理论构建”，《自然辩证法研究》，1995年第3期。
(3)董国安、吕国辉：“生物学自主性与广义还原”，《自然辩证法研究》，1996年第3期。
对生物多样性的理解篇7
【关键词】自主论/还原论/生命现象/解释/遗传信息
【正文】
1．目的性解释或功能解释的方式是概念自主性的逻辑延伸
如果承认生物学理论具有自主性，那么理论自主性的根本在于概念的自主性，即存在所谓不能用物理——化学术语进行描述和定义的概念。生物学理论自主性的另一表现——理论体系的目的性解释或功能解释方式，是概念自主性的逻辑延伸。另一方面，生物学理论中仅存在自主性概念并不必然导致目的性解释或功能解释，例如，孟德尔遗传学、公里化处理后的群体遗传学和进化论的演绎体系(1),其中所有的概念都没有与物理——化学发生关联，都是自主的，只有在一个体系中，例如，以分子生物学为主体的现代生物学，存在自主性概念的同时，又存在物理——化学的术语和概念，并且，二者都处于解释起点的位置，才必然导致目的性解释或功能解释的理论结构，这种结构成为融合自主性概念与物理——化学概念为一体的方案。就现代分子生物学来说，其中的物理——化学概念所描述的是生命现象中的分子及其行为，而自主性概念所描述和推演的是我们宏观经验的生命现象本身，这二者之间，从概念的构造和体系的建立的过程来说，分属两套逻辑体系，因而它们之间没有逻辑演绎的导出关系(2)，同时，由于生命现象的复杂性（即使假定把它描述成所谓的因果反馈网络是可行的方案），难于形成一个由前者到后者的历史演化的因果决定性的理论描述，剩下来将二者结合在一个理论中的唯一方案就是目的性解释或功能性解释的方式。由此形成的体系中，自主性概念（如遗传信息）处于核心地位，物理——化学的术语和概念（如dna，蛋白质）是附属的。现代还原论（或称分支论，企图将生物学作为物理科学的一个分支）对生物学理论的目的性解释或功能解释方式的一切责难，以及将其变换为演绎解释方式的企图，如果不首先化解概念的自主性问题，将是徒劳的。
从生物学理论的客观构建过程来说，这些“自主性概念”是直接从生命现象中认定的，因而也是无机世界所没有的。在自主论看来，无论站在什么角度或立场上，“自主性概念”是理论中不可再分解的最基本，最原始的元素，是解说其它现象的起点；而在还原论看来，从物理——化学的立场或从无机界与生命界的关系的角度来看，“自主性概念”是复合的，应由物理——化学的术语和概念复合而成，因而它们就不应是理论中最基本的元素。我们顺着还原论的思路思考下去，还原，就是最终由物理学中的概念逻辑地演绎“自主性概念”的内涵。物理学中所有概念都终究归结为可感知、可操作的三个量纲：质量、空间、时间。物理科学内部的还原都是这种归结：对热质的否定并把热现象归结为能、温度归结为分子的平均动能，从化学到量子力学等等，著名的“熵”，则以热量与温度的关系来表示，在申农创立了信息论之后，人们便千方百计地寻找“信息”与物理学的关系，勉强将其与“熵”联系起来。从有限的意义上说，分子生物学还原了经典遗传学，将基因还原为dna和“遗传信息”，而“遗传信息”如何进一步归结为物理学的量纲呢？“遗传信息”是一系列生命过程的整体赋予dna等生物大分子行为以生物学意义的概念，也就是说在解释的逻辑次序上整体在先，元素在后，这是“遗传信息”这一概念的自主性的来源。因此，分子生物学的还原仅是有限意义上的还原，甚至不能说是还原，因为它仅仅是以一个自主性概念（遗传信息）解说了另一个自主性概念（基因），而“遗传信息”已成为现代生物学的研究范式或纲领的核心。因此，现代分子生物学并没有给还原论以支持，而且具有反作用，因为，如果说经典遗传学是一个演绎体系因而在这一点符合还原论的要求，那么分子生物学由于“自主性概念”与物理——化学概念的混合而具有了目的性解释和功能解释框架的特征，这成为生物学理论自主性的表现特征之一。
现代自主论正是从分子生物学的这些自主性特征出发，声明了自己的原则和立场。
2．现代自主论的原则及其本体论基础
从活生生的生命现象中直接认定一些概念，从而它们独立于无机界，有别于物理——化学语言，使建立在这样的概念之上的理论具有自主性，最极端的例子是本世纪初的生理学家杜里舒（h·driesch）将“活力”概念科学化和理论化，使它成为逻辑解释的起点；孟德尔到摩尔根所构造的经典遗传学中的“基因”，也是直接以生命现象以及从中所获得的数据为根据认定的有别于物理——化学的概念。本世纪六十年代，分子遗传学将“基因”用dna分子片段代替，使人们一度认为生物学的自主性是一种虚幻的认识，迟早会消失的。但是，并非dna分子片段唯一地代替了基因，而是dna分子与“遗传信息”二者一起来解释基因。“遗传信息”又是直接来源于生命现象的概念，仅就这一点来说，分子生物学仍然具有自主性。这是现代生物学自主论的根据。
现代自主论的主要论点是生物学完全有根据形成自主的概念，“自主”意味着不能由物理——化学术语来分解或描述或定义。为了区别于分子生物学诞生之前的生机论或活力论，现代自主论提出以下原则：将生物学能否还原为物理科学与能否用物质原因阐释生命现象严格区分为两个问题。(3)这个原则所要强调的是，物理——化学并不是对物质世界的唯一表述方式，关于生命有机体自身的物质原因的表述（生物学理论）则是另一种关于物质世界的理论表述方式，二者之间不存在逻辑蕴涵或逻辑导出关系。生物学还原为物理科学，其严格意义是以物理——化学的概念和定律来解释生命现象，从而推演生物学理论。仅从概念的层次来说，完全用物理——化学的术语描述或定义生物学概念，已经非常苛刻而至今远未做到。现代自主论“用物质的原因阐释生命现象”则宽松得多，实际上，分子生物学就是这样，以生命大分子组成，再加上遗传信息、复制、转录、翻译以及选择、稳定等诸多生物学独有的自主性概念，成功地阐释了从功能到进化的许多生命现象和活动。这是一个非常实际的原则，既可以摆脱科学史上令人厌恶的“活力”纠缠，又没有象还原论那样自套枷锁。
虽然如此，如果深究这一原则，则存在以下问题：
第一，现代自主论所称的具有自主性的生物学概念的认知来源无疑仍是对生命现象的直接认定，因此，在还原论或分支论那里应该是纯粹的解释对象的生命现象，在此成为认知和解释的起点。至少在这一点上与“活力”概念是相同的；
第二，现代自主论的本意是，生命现象中的物质运动方式为无机界所没有，因而对这些运动方式、关系等可形成独立于或自主于描述无机界物质运动方式的物理——化学的术语、概念乃至规律、理论，作为解说生命现象的前提。这种主张或可与当下的生命现象或“功能生物学”(4)相谐调，但与科学界的一个基本承诺（也是一个从未被证实过的预设）相抵触：生命来自于无机界。这意味着生命现象中的运动方式与无机界的运动方式有—个逻辑与历史相统一的关系，描述它们的理论也应有一个统一的逻辑关系，因而自主性不应该是必然的。
第三，在解释上，“物质的原因”中的“物质”是指生命体组成，主要是生物大分子，因此在现代自主论看来，分子生物学在具有了自主性的同时，又具有了物质性。而具体体现这种主张的分子生物学必然是自主性概念与物理——化学的术语和概念相“混合”的理论，其中，直接以生命现象作为实在性基础的自主性概念占有主导地位，是理论的核心。“遗传信息”规定了未来的蓝图，成为生物大分子所有行为的目的性基础与源泉，(5)它以生物大分子自身的逻辑内涵所没有包容的、因而是外在的东西，来赋予生物大分子行为以生物学意义。这就使得dna等生物大分子成为遗传信息等概念的附庸，导致了目的性解释或功能解释方式(2)。这实际上仅仅一半是物质的，而另一半却仍旧是“生机”的。这样，与其说是解释生命现象，不如说是在阐释生命形式下的分子及行为。这样的理论之所以被人们接受，其原因之一是人们接受了“生命来自于无机界”这个科学界中最基本的承诺之一，它已成为一种指导思想，给人们带来了希望：迟早有一天我们可以使理论上的从无机到生命的逻辑与历史上的从无机到生命的演化过程统一起来。因此，现代自主论的原则尽管与现代生物学相一致，但是，它却与这样一个重大的承诺不谐调。
第四，由此，我们可以做这样的一个回顾：生机论以从生命现象中认定的概念作为解释的起点，可简略称为“以‘生命’解释生命”；还原论则基于近现代科学精神的要求，以描述无机界的概念为起点来解释生命现象（即“以‘物质’解释生命”）；而现代自主论的原则和主张，在分子生物学的具体体现中，却付出了这样的代价：以自主性概念为核心规范了物理——化学的术语和概念，以此为解释起点，但所解释的并非是生命现象本身，而是分子的行为（尽管是生命形式之下的）——自主性的那部分所解释的是生物大分子的（物质的）行为（即“以‘生命’解释物质”），“物质原因”那部分所解释的也仍是物质，而非生命。
以上几点，既是现代分子生物学理论体系中存在的哲学疑难，又是现代自主论的主张所存在的问题。现代自主论的原则是以现代生物学为其合理性依据的，它之所以坚持这一原则，一方面是由于现代分子生物学的内容的确如此，另一方面又企图把这一原则固定为今后理论生物学构建的指导性原则。这不由得使人想起了二千多年前亚里士多德的技巧，他不满意柏拉图在灵魂（生命）与肉体（物质）之间设置的鸿沟，企图找出生命过程与物理过程的密切联系，同时又要界说生命过程以表明与物理过程的区别，他构造了“形式因”和“目的因”的概念来解决这一问题：一件东西赖以构成的原料或物质并没有告诉我们它是什么，但赋予它以形式或目的，我们就可以根据它能做什么来说明它。
进一步的问题是本体论问题。现代自主论的优势在于现代生物学理论的形态和内容确以一些自主的概念作为理论根基的，但它的本体论基础却不令人信服：“生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种体系中的因果关系是复杂的，其中，生命整体行为对部分的制约是无机界所没有的。”(3)在此，存在着这样的悖论：因果关系是对现代生物学自主性的否定，而这里却以因果关系（尽管是复杂的，但仍是因果关系）作为自主性的本体论基础——前文分析了“一个理论体系中自主性概念与物理——化学概念同存并列作为解释的最基本元素，必然导致目的性解释或功能解释的方式”，它的逆否命题便是“非目的性解释（演绎的或因果关系的）体系不允许两种概念混合并列为解释的起点”，只能由一方还原另一方。那么，理论出现了“自主性”，到底是由于生命现象太复杂、纯粹以无机界为起点因果地或演绎地解释生命现象太困难而采取的权宜之计；还是由于存在着无机界所没有的“制约”，因而生命现象在本体上具有“自主性”（自主于无机界、确切地说自主于物理——化学的运动机制），使生物学也具有了“自主性”？接下来就发生这样的重大问题：本体上的自主性是什么？它与“活力”“生命力”的本质区别是什么？现代自主论可以争辩：生物学理论的自主性并不等同于生命现象具有自主性。但是，“整体对部分的制约”等诸如此类的现象如果在本体上不是自主的，而是与无机界有演化机制的因果关联，又为何不能为物理——化学（包括未来的物理科学）所描述？除非承认“科学的认识方法是有限的和不完备的”以及进一步承认“人的认知能力是极为有限的”这样令人气馁的命题，这又回到了“太困难而采取的权宜之计”上来。
因此，现代还原论固执地坚持以下两点与现代自主论的原则以及生物学理论现实作对：第一，生命必须纯粹地作为解释对象，而不能在解释之先从生命现象中预设某些概念作为解释的起点，如果生物学理论中有这样的概念，则它应被分解为物理——化学的语言；由此，第二，用演绎的解释方式转换由于存在自主性概念而采用的目的性解释或功能解释方式。坚持以上两点，也即将生命现象作为纯粹的解释对象而从无机界来演绎，就意味着用“物质的原因解释生命”与“生物学还原”是同一个问题。由于这种理想主义的固执，还原论所遭遇的困境甚于现代自主论。
3．现代还原论的困境
还原论的致命之处，主要不在于它反对现代自主论的原则，而在于反对现实的生物学理论的形式和内容去追求一种不太切合实际的理想。对生物学理论中的目的性解释和功能解释的诸多责难及演绎还原的要求所依赖的合理性依据——解释预言的检验是经验上可操作的，已随着现代生物学的成功而烟消云散，因为目的性解释或功能解释方式同样在试验上可检验。面对现代生物学的成功，以及还原所难以克服的诸多困难，再加上现代自主论强有力的批判和否定，现代还原论发现，剩下来可依赖的唯一合理性是哲学意义上的依据，即“生命来自于无机界”这一预设性和承诺性命题，我们不应“以‘生命’解释生命”，也不应“以‘生命’解释物质”，合理的“解释矢量”的方向应是“以‘物质’解释生命现象”。在这里，“生命现象”是一个很不具体的抽象概念，实际上可具体为被“约束”或“规范”的物质行为表现和“约束”或“规范”机制本身，这是真正的解释对象，也是理论自主性的实在性基础。因而，对于还原论来说，追究“基因”或“遗传信息”的起源和分子进化机制已成为其最后的坚守阵地，并且，当代自组织理论和超循环理论的盛行，似乎为还原论带来了令人振奋的希望。
迈尔曾将生物学理论划分为功能生物学与进化生物学，(4)在功能生物学中，基因所携带的遗传信息是生物学一切功能和目的的基础和源泉，只要突破这一点，即能够用物理——化学的语言演绎地描述形成遗传信息的分子进化机制，那么，还原论至少在原则上取得了胜利。但是，通过以下分析，这种希望似乎又是水中之月。
前面说过，“自主性概念”之所以“自主”，是由于它直接对应于生命现象或认定“生命的实在”，它反映了生命特有的本质，因此，它作为理论的起点，不必给予也不可能进行物理——化学的描述。还原论否认存在生命的特质，把所谓“自主性概念”或直接来自生命现象的概念看成是“复合性”的，可分解为诸多物理——化学的术语和概念，与此相应的试验上可操作性依据是生物化学对生命有机体的组成还原。但是，组成上的还原虽然可作为生命与无机界密切联系的依据，但也没有否定现代自主论的“用物质的原因解释生命不等于还原”的命题及所坚持的原则。否定“自主性概念”的充分条件不仅仅是把它看成“复合性”的，而且要以物理——化学的术语和概念逻辑地导出它的内涵。如果只满足于组成上的还原，结果只能是以“自主性概念”为核心来赋予生物大分子及其行为以生命意义(2)。与逻辑导出相对应的试验依据不是组成上的分解还原，而是与逻辑导出同向的试验可操作性，说白了，就是由无机要素合成生命，哪怕是最简单的生命现象。例如，对于超循环论来说，就是生物大分子超循环耦合能否在试验条件下发生，这涉及到“生命来自无机界”这一命题由哲学化向具体的科学化的过渡，关系到还原论在科学上能否真正站稳。但是：
第一，由无机到生命，经历了漫长时间，并且，生命的产生和演化是在十分优越的条件下选择了唯一快捷的途径而发生的。以人类的有限生命和历史是否有能力进行这种操作呢？这就象大海里的沙子，原则上是有限的，如果想数清楚有多少粒，则在实践上是一个无限的问题。退一步说，仅理论上的操作，即以物理——化学诸要素，通过在无机背景下取得的参数，进行自组织理论的非线性过程计算，来描述无机与生命之间的逻辑关系，这种非线性理论的计算操作也同样是事实上的无限复杂。这种原则上的有限而实践上的无限，直接冲击还原论的哲学基础：决定论。只有决定论成立，由无机到生命的逻辑演绎方式才是理论上可操作的，才具有进行预测和试验上可操作的价值和意义；决定论的前提又是自然有限论，而无限性就意味着不确定性，也就意味着逻辑演绎的理论之路是不通畅的、实践之路是不可操作的。
第二，自组织理论本身的结论——非线性过程的不可逆性，使这种操作不可能。从无机到生命的历史过程，其中有许多偶然性或随机因素起了决定作用并已作为“信息”储存于生物大分子的结构中。由于偶然性或随机因素的不可重复，使时间不可反演，因而整个过程无法进行重复操作。
第三，自组织理论和超循环论的非线性动力学过程的不确定性，使从无机到生命的演绎过程不可能。在此，应对“因果决定论”与“演绎解释方式”作出区分，一般来说，这二者被合二为一地用来与目的性解释或功能解释方式相对立，但它们之间是有区别的。因果决定论是用来表述定律或原理的方式，而演绎解释的方式是解释体系乃至理论体系的构成框架，即因果决定论形式的定律或原理是作为演绎框架的解释前提而出现的。这就可以提出这样的问题：否定了因果决定论的自组织理论的非线性过程的定律、原理是否可以作为从无机到生命演绎解释框架的解释前提呢？按照还原论解释的要求，如果中间环节有不确定因素，将阻碍这种演绎解释的逻辑通道的畅通。只有解释前提的因果决定论形式才与整体的演绎解释框架相谐调。尽管自组织理论及超循环论这一新物理科学曾经被讨论的热火朝天，由于它在分子自组织领域内就已经在逻辑上不确定了，因而，至今为止它对生物学的影响只限于描述性地说说而已，至多提供一个框架式的思想启示。
4．结语
还原论所遭遇的困境，是由于坚守着理想主义的科学信仰而不顾生物学现实。但是，无论是同情还原论而提出的带有折衷性的整体还原，还是反对还原论的自主论，在其构建生物学理论的建议中，只要还主张保存直接来自于生命现象的术语和概念，并且不可被物理——化学的术语和概念、也即描述无机世界的术语和概念所代替，都是在认识论上允许预先设定生命现象作为解释的起点，从而在本体论上承诺了存在着一种生命特质，也就有违于“从无机到生命的历史走向和逻辑走向相一致”这一基本的科学承诺。
在现代生物学面前，还原论成为固执地坚守理想和信仰的牺牲者而在所不惜，自主论由于切合生物学理论的现实而取得了优势，并以能够指导未来生物学理论的构建为最大的价值所在。但是，笔者认为，一门学科，特别是具有哲学色彩的学科，其意义和价值不应仅仅依赖于其他学科，更不能以其可否“指导”自然科学的发展为其价值标准。逻辑实证主义起始的现代科学哲学的历史已证明这种“指导”是虚妄和徒劳的，科学往往自我发展而不听命于哲学家的“指导”。在这方面，还原论也并不是无可厚非。无论是还原论还是自主论，它们的目的都是企图指导生物学理论按照它们指定的框架来运行，结果使我们处于这样一个悖论之中：如果信守“生命来自无机界”这一命题，则应否定“不能用描述无机界物质运动的概念、规律即物理科学进行还原”；而坚持还原论，则遇到操作上包括不确定性对演绎过程的否定的阻碍。这是否值得我们反思一下过于功利主义倾向的行为，以修正我们对科学的哲学探讨的目的？科学哲学的真正意义和价值在于自身，在于对科学及其与自然的关系的理解，在于它自身体系的建立，这个体系体现了人类的心智对完美的追求和向往。这一点，特别是在一个人欲横流的社会里，是极为可贵和重要的。
【参考文献】
(1)rosenberg.a.(1985).thestructureofbiologicalscience．(cambridge：cambridgeuniversitypress）．
(2)郭垒：“生物学自主性与物理科学的理论构建”，《自然辩证法研究》，1995年第3期。
(3)董国安、吕国辉：“生物学自主性与广义还原”，《自然辩证法研究》，1996年第3期。
对生物多样性的理解篇8
关键词：高中生物理科教学策略教学评价
一
高中生物到底属于文科还是理科，其实答案大家都知道，当然是理科，但很多现象却让我们对生物姓“理”产生了疑问。比如，一些学校在临近考试前，会抽出一定的时间让学生“背”生物；很多学生、家长，以及部分非生物学科的老师认为，学习生物只要多花点时间，记记背背，就能考好。因此在这些人眼里，生物这门课俨然成了理科中的文科。
为什么在这些人的眼里，生物变了“姓”，或者成了一门理科中的文科呢？我认为可能有以下几个原因。
1.学生缺少对生物概念内在联系的理解
生物学科中有很多概念，这些概念往往是对生物现象、事实进行的描述、说明或阐释。概念的掌握，固然对学习生物有很大帮助，但只熟记这些概念，或仅仅是这些概念的简单堆砌，而缺乏对概念背后和概念之间内在联系的理解，是不可能学好生物的。如在上遗传学内容时，学生首先接触到的就是一系列的概念，如“相对性状、显性性状、隐性性状、亲本、子一代、杂交、测交、性状分离”，等等。学过遗传学的人都知道，仅记住这些概念是不可能真正理解与掌握遗传学本质和规律的，这样的例子还有很多。
2.教师对教材内容的不当处理
生物学是一门研究生物现象或生理过程、揭示生命活动规律的学科。教材为了使学生能更好地理解与掌握一些生命现象和生理过程，往往把其人为地拆分成若干个过程进行描述。如把光合作用过程分为光反应阶段和碳反应阶段；把需氧呼吸分成糖酵解、柠檬酸循环和电子传递链；把有丝分裂间期分成G1期、S期、G2期，分裂期分为前期、中期、后期和末期，等等。如果老师侧重讲授这些片段式的过程，缺乏对这些过程有效的串联和还原，那么所谓已“熟记”课本内容的考生就不可能真正理解和解答那些需要从整体角度和动态过程考虑的问题。
3.教学评价过于侧重记忆内容的检测
学生接触生物课的第一年，通常要面临的是会考，同时这一年是学生打基础的一年，因此，平时做的练习和试卷往往侧重于基本原理、概念和过程的考查，有些试题甚至直接来源于课本上的原话。那些善于“背”课本内容的学生往往能得到高分，而数理化成绩较好，但不习惯“死记”的学生往往生物成绩平平。这样的教学评价无疑在告诉我们的学生，要想生物考高分，只要多记多背就可以。
二
针对上述原因，我们应该从哪些方面入手，才可能不使学生产生生物是理科中的文科这样的错误想法呢？我认为以下几点教学策略可作参考。
1.注重知识之间的整体性、逻辑性
作为一门理科，生物具有理科特有的思维方式，注重知识之间的整体性、逻辑性。我们不反对记忆，任何学科都是需要记忆的，数学、物理、化学中不也有很多公式需要记忆嘛？但是简单地片面地对生物学概念和过程进行记忆是学不好生物的。如在学习光合作用、呼吸作用这些内容时，开始阶段对每个生理过程进行分段式教学和记忆，有利于学生的理解和掌握，但到一定层次后，不仅需对每个生理过程进行整合和还原，而且需对不同生理过程之间进行有效串联和整体性考虑，很多学不好生物的学生，往往就缺乏这方面的能力。我举一个例子：有些学生想当然地认为当植物接受光照时，它就释放o■，吸收Co■。假如我们把光合作用和呼吸作用作为一个整体来考虑的话，就很容易想到，当光合作用强度小于呼吸作用强度时，植物是吸收o■、释放Co■的。只有当光照强度超过一定值后，植物才会释放o■，吸收Co■。这样的片面理解，根源在于学生割裂了光合作用和呼吸作用这两个原本紧密联系的生理过程，没有把它们当做一个整体进行考虑。虽然生物学科不像物理和化学学科那样重视数字上量的变化及数学上的推理过程，但它也十分重视过程的逻辑性，这一点在遗传学中体现得尤为明显。在遗传学中，无论是已知亲本基因型推算子代的表现型和基因型，还是由子代推亲本的组合，都需结合数学的相关知识，尤其是概率知识解答，这些都十分强调思维的逻辑性，靠死记硬背是解答不了问题的。
2.一定要重视实验教学
实验是理科区别于文科的一个重要内容。实验教学是生物教学的基本形式之一，“初步学会生物科学探究的一般方法，具有较强的生物学实验的基本操作技能、搜集和处理信息、分析和解决实际问题等能力”是新课程的重要目标之一。生物和物理、化学这些理科一样，都是建立在实验的基础之上的，生物知识的累积，其本质都是依靠实验不断获取和证实生命现象和生理过程。可见，生物作为一门理科，实验教学是理所应当需要加强的。但现实由于种种原因，实验教学往往发生了扭曲，实验“口头化”、“纸上化”替代了学生的亲自动手操作。这样的后果是学生很难对一些生物现象和生理过程有深入的理解，同时缺乏相关的动手能力、观察能力、收集和处理信息的能力，容易出现“高分低能”的现象。重视实验教学，关键在教师这方面，老师不仅要在思想上对实验教学的意义有明确的认识，更重要的是在平时的教学过程中应不断地渗透实验的思想，创造实验的条件，为学生提供实验的机会。
对生物多样性的理解篇9
1.微波消解技术生物医学及药物分析的应用
生物样品的消解是微波应用最早的领域，处理样品包括动物、植物、食品和医学样品等，微波消解克服了传统干法或湿法的高温、使易挥发元素损失、费时等缺点，结合众多分析手段(如：原子吸收光谱法、icp-aes、icp-ms、faas等)，可以对微量元素及痕量元素进行分析。微量元素与人体健康的研究成为当代医学中引人注目的新领域，采用微波消解人发样本测定元素包括：al、bi、ca、cd、cr、cu、fe、ge、hg、mg、mn、mo、ni、pb、se、sr、zn及稀土元素。我国是稀土大国，稀土的储量及产量均占世界首位。过去认为稀土很少，不可能进入环境及动植物体。稀土元素参与了自然界的生物链，随着环境中稀土浓度增加，人体内稀土浓度也相应发生变化。因此，人发中稀土元素的分量测定，可以了解不同环境人群头发中稀土分量的实际水平和变化，是研究环境与人体生命科学的一种良好的指示性生物样品。用微波消解样品，采用土壤标准样品(gbw07403)进行质控，icp-ms法测定人发标准样品(gbw07601)中15种超痕量稀土元素，测得值与标准值及参考值有很好的一致性，证明本法准确可靠，填补了原标准样品中仅la、ce和y有标准值，其余12种稀土元素无分量值的空白。[1]
测定生物样品中的痕量元素时，样品的制备是一个重要的课题。近年来，迅速发展起来的微波密封消解技术，利用微波辐射引起的内加热和吸收极化作用及所达到的较高温度和压力使消解速度大大加快，不仅可以减少样品的污染和易挥发元素的损失，而且样品分解彻底，操作过程简便容易，使样品前处理效率大大提高。[2]中国原子能科学研究院放射化学所采用wrt-3ch微波样品处理系统研究微波技术在生物样品预处理中的应用，对标准物质潞党参(gbw09501)、海产品消解后分析并进行国际比对，其结果准确可靠。
通过测定中药中微量元素的含量的研究其对人类正常生理功能的影响，考察中药微量元素的药理活性及建立中药微量元素质量控制标准有着重大的意义。微波制样技术则为中药中微量元素的提取提供了一种很好的方法，配合icp-aes、icp-ms、冷原子吸收、fi-hg-afs等对微量元素进行分析。新疆大学分析中心采用wr-1c微波样品处理系统结合icp法对新疆贯叶连翘中无机元素的含量进行了测定，该法在30min内即可完成试样的消解，测定结果令人满意。[3]由于微波消解技术加速了样品的分解，改进了传统的消化模式，改善了工作环境以及减轻了分析人员的劳动强度。
2.微波消解技术食品及化妆品分析中的应用
采用微波消解植物、动物、水产品、粮油谷物等样品，利用国家标准物质验证方法的可靠性，测得微量元素的回收率为92～103，rsd为1.2～8。
微波对食品样品的消解主要包括有传统的敞口式、半封闭式、高压密封罐式，以及近几年发展起来大的聚焦式，配合之后的分析检测手段afs、aes、原子荧光法、毛细管电泳、icp-ms、icp-ms等。在各类食品中有些含有对人体有害的重金属元素，如pb、as、hg、cd等，在传统的干法或湿法消解很容易损失，而al及营养元素ca、zn、fe等在环境、试剂、器皿中含量很高，易造成污染，这样使得微波消解在食品及卫生检验领域的应用越加广泛。[4]天津市卫生防疫站理化检验科利用微波消解－氢化物原子吸收光谱法测定食品中的铅，取得良好效果。[5]天津市食品卫生监督所采用wr-1e型微波密闭溶样系统结合冷原子吸收测定微量的汞，仅用10min左右即可将有机物消化完全，并可同时消化多个样品。实验重现性好，添加回收率达90以上。
对海(水)产品的研究，有利于人们综合利用海洋(淡水)资源，保护水域生态环境。海洋生物及淡水生物对水体各种元素有一定的富集作用，其中的有害元素(如：pt、cd、as、se、hg等)对人类的作用逐渐为人们所重视。采用icp-ms、icp-aes、afs对海产品中微量元素的分析微波消解前处理是关键。中国原子能科学研究院放射化学所采用王水、hf体系在wrt-3ch微波样品处理系统消解海产品[1]同样在国外样品分析比对结果中取得很好结果。
化妆品是与人们生活密切相关的轻化工产品，其配方中含有很多有机和无机成份。[6]其中某些金属元素的存在将损害皮肤，有的元素甚至可以沿毛孔和呼吸道进入体内，对人体健康产生严重危害，化妆品中有害金属元素含量是评价化妆品质量的重要卫生指标，对化妆品的金属元素必须严格限制，其中as、pb、cd、cr、bi五种微量元素危害最大，对这五种元素的分析方法有比色法、原子吸收法和icp-aes法，由于乳状化妆品基体复杂，这五种元素的含量又极低，一般比色法和火焰aas法很准确测定，水平管炬的icp-aes由于其灵敏度可达ng/ml级，基体干扰小，一次进样可以同时测定五个元素，是一种较好的分析方法。微波消解技术可以在较短的时间内对有机成分进行快速消解，由于容器密闭，对金属挥发组分不损失，是一种很好的化妆品前处理方法。
3.微波消解技术环境式样分析中的应用
在环境式样分析中，采用和样品预处理所耗时间及费用约占实验室分析过程投资的60，因此，改进传统消解方法的弊端，从整体上提高环境分析的速度和质量尤为重要。
微波消解在环境试样分析方面的应用很广，涉及到的环境试样包括土壤、固体垃圾、核废料、煤飞灰、大气颗粒物、水系沉积物、淤泥、废水、污水悬浮物和油等。微波消解环境试样可以用来测定其中的as、al、ba、be、ca、cd、co、cr、cu、fe、hg、k、li、mn、mg、na、ni、pb、sb、si、sr、se、ti、tl、v、zn、zr和稀土等金属元素，总磷、总氮、无机硫等非金属及废水的cod值等。
浙江省疾病预防控制中心采用微波消解原子吸收法测定土壤中的铬。[8]铬是重要的污染物，铬的氧化状态毒性较大，被公认为致癌物，另一方面，铬盐引人土壤中明显增加糖的含量与产量，增加一些生物化学的活性，因此，必须了解环境中的铬浓度，才能有效地了解和控制环境。微波消解作为样品分析的新技术，由于消化样品能力强、速度快、消耗化学试剂少、金属元素不易挥发损失、污染小、空白值低等优势，已被广泛应用于各种实验室的化学分析。微波消解和应用原子吸收法对对土壤中的铬测定具有简便快速、灵敏准确的特点，是土壤分析的较好方法。
需氧量是评价水体污染程度的重要指标之一。[7]污染水样的微生物有机体分解消耗水中的氧，使水中需氧量增大，含氧量减少，当溶解氧低于(4mg/l)供给水生动植物生存的必需水平时，水质恶化，严重影响生态系统的平衡。化学需氧量cod、生物化学需氧量bod和总有机碳toc是评价水体有机物污染的三项指标。因bod测定周期长，toc测定结果的相关性较差，因此，cod成为评价水污染的首选方法。利用微波较强的穿透能力和有效的瞬间深层加热作用，样品和试剂分子通过对微波能的吸收，可以使药品中的极性分子在微波电磁场中快速转向和定向排列，从而产生撕裂和相互摩擦而发出的深层热量足以使水样中的还原性物质被氧化剂充分氧化，这样，微波消解作为测定水体cod前处理部分发挥其举足轻重的地位。 4.微波消解技术地质冶金分析中的应用
地质试样主要指岩石、矿物、土壤、水系沉积物等样品。一些微量元素共存时的存在形态和行为与他们单独存在时不尽一致，使地质试样的分解显得比其它样品要困难得多。
采用teflontef密封容器，氢氟酸与王水分解花岗岩和海洋沉积物样品，溶样60s，火焰和石墨炉原子吸收光谱法测定其中的cr、al、zn，回收率大于97。用王水、氢氟酸微波分解硅酸盐，用icp-aes测定多种元素也得到较好的效果。
由于煤灰化学成分复杂而且含有大量的sio2和al2o3，试样处理及分析测试均比较困难。传统的熔融法和湿法消化操作中引入的沾污经常干扰分析测定过程，而且样品需要分别处理，如：测si的国标方法是将煤灰和naoh混合在700℃熔融，再分别用热水和hcl溶解；测al、ca、fe、mg、ti、mn、k的国标方法是将煤灰分别用hclo4、hf和hcl加热消解；测pb、cr的国标方法是将煤灰分别用hclo4、hf和hno3加热消解。若采用微波消解方法可以用于煤灰中多元素的同时消解和测定。[9]
钢铁工业分析一个长期存在的问题是钢中铝的溶解，传统方法是采用nahso4熔融，但会引入大量易电离元素，不适合随后的光谱测定。采用hno3/hcl/hf消解的高压弹法，虽可避免挥发损失并得到无盐基体，但需要80℃加热1h。采用微波加热只需要80s。微波消解还特别适合用于低温焊接、非铁基耐热合金、硅酸盐材料等。
5.微波消解行业概况和对未来的展望
微波样品处理设备兴起于上世纪最后几十年，对解决长期困扰aas、afs、icp、icp-ms、lc、hplc等仪器分析的样品制备，起了革命性的推动作用。采用微波样品处理设备，样品放在双层密封罐里，在压强或温度控制下，在微波炉里自动加热，难消解的样品几十分钟即可，时间大大缩短，酸雾量也减少，同时也减少了对人和对环境的危害。用酸少，空白低、检出限低，易挥发元素几乎没有损失，结果准确、能耗低。
微波样品处理设备，国外主要生产厂家有美国cem、意大利milestone、美国oi、p.e、加拿大questron等。国内除盈安美诚公司同时在北京和上海有数家企业在生产。与国外同类设备相比，国产仪器差距较明显：
首先：国外采用专门制造的炉体，容积大（40l，35cm）操作方便，采用双磁控管，输出功率达1400～1600w。国产微波炉容积小，一般只有24～28l，22～25cm高，操作不方便，功率仅800w，罐多时升温慢。
其次：样品罐耐压低，国外已达110大气压，我们才14～40个大气压。
最后：控制软、硬件水平低，国外温度压力双坐标同时用图形显示和控制，国内甚至还在采用原始的数控模式。
盈安美诚公司从1993年初开始研制wr系列微波样品处理系统，积累了研发该类产品的实际经验，所以在本课题攻关中，目标是赶超国际水平。盈安美诚公司在攻关过程中不断突破关键技术，使仪器的整体水平达到了国外同类产品的中档水平，并正在建设一套完整的实验方法来配合wr系列微波样品处理系统的使用。虽然该项目技术难度大、指标高，但意义普遍、推广价值大，对国内该行业水平的提高必定会起一定的推动作用。
[1]微波溶样icp-ms法测定人发标样中15种稀土元素的研究刘虎生质谱学报vol.17no.41~5
[2]微波技术在生物样品预处理中的应用张丽华现代科学仪器2004.no.537~40
[3]微波消解icp-aes法测定新疆贯叶连翘中的微量元素易新萍光谱学与光谱分析vol.24no.7890~892
[4]微波消解－氢化物原子吸收光谱法测定食品中铅李凤萍中华预防医学vol.34no.6360~362
[5]微波密闭消解－冷原子吸收法测定生物样品中微量汞郝林中国卫生检验vol.8no.4215~217
[6]微波消解法测定化妆品中铅砷汞朱永芳理化检验－化学分册vol.38no.6305~307
[7]微波消解原子吸收法测定土壤中的铬韩见龙中国卫生检脸杂志第11卷第2期22~24
对生物多样性的理解篇10
摘要对初中物理实验和多媒体技术有效整合进行探讨，并提出相应的措施。
关键词初中物理；实验；多媒体技术
中图分类号：G633.7文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）11-0141-02
1前言
众所周知，尽管多媒体技术并不可以完全替代传统的教学手段，但是以计算机技术为核心的现代教育技术在初中物理实验教学中发挥的优势越来越明显，而为什么要使用这种技术和如何使用这种技术，是很多教师不能理解的。其实，多媒体技术应用在物理教学过程中起到很好的辅助作用，能够将物理知识简单化，使学生可以更加容易地掌握和理解物理规律。
2初中物理实验与多媒体技术整合的必要性
初中物理实验是指在人为控制的条件下，运用仪器、设备等，使物理现象反复再现，从而有目的地进行观测研究的一种方法。在物理教学中，运用实验的目的主要是可以给学生创造一个良好的环境，让学生可以自主获得物理知识和发展能力，从而激发学生的学习兴趣，形成良好的学习动机。
但是实际的教学环境中存在实验仪器或者空间、时间等因素的限制，如果运用多媒体技术中的实物展示台、仿真实验、Flash、ppt课件等，就可以把整个物理实验清晰地呈现给学生，既可以摆脱学校环境的限制，还可以优化物理实验效果。因此，实行初中物理实验和多媒体技术的有效整合是非常有必要的。教师可以巧妙利用多媒体创设问题情境，激发学生的探究欲望，突破教学难点，优化课堂教学效果，从而达到拓展教学空间、提升学生科学素养的目的[1]。
3实行初中物理实验和多媒体技术的有效整合
随着现代信息技术的发展，多媒体逐渐融入传统的教学模式。实行物理实验教学可以让学生高效学习物理，整体性提高学生的动手实验能力，还可以培养观察能力、动手能力、分析问题与解决问题的能力。因此，笔者从以下几个方面来有效地将初中物理实验和多媒体技术结合起来。
利用实物展示台来增强实验的可见度和清晰度传统意义上的物理实验一般是由教师在课桌上演示操作，学生在底下观察。其实这样学生很难观察到实验的细节，就算是每个人轮流观察也难免会忽略；而且这样会占用很长的课堂时间，甚至有可能会影响课程进度。但是如果采用实物展示台，就可以将实验仪器、实验操作过程以及实验现象都真实地放大，班上所有学生可以清楚地观察到每一个环节，调动学生的积极性，提高对物理的兴趣。
利用仿真实验增强实验真实感一般在实际的物理实验教学过程中，教师为了防止学生损坏实验仪器和危险的情况发生，一般会先自己演示一遍，然后要求学生按照自己的步骤重复操作。基本上除了实验操作课上学生可以自己独立操作实验，下课后学生很少有动手实验的机会。这在无形中扼杀了学生的创造力，抑制了学生的积极性，非常不利于学校实行培养人才的理念。教师如果在学生自己进行实验后，再在课堂上引入仿真实验，学生就可以对实验原理、仪器的结构、调试技术等有一个更深入的了解，还可以打破时间、空间的限制，让学生在课堂外继续实验，有利于学生创新实验[2]。
利用Flash模拟实验，实现实验的可操作性
1）物理实验中有很多揭示微观物理过程的实验，这样的实验一般很难操作，而且实验现象也很不容易观察，学生无法对整个实验过程产生明确的认识，从而无法对物理知识准确地理解。教师可以借助Flash来模拟实验过程，增加学生的兴趣，达到学习物理知识的目的。如在进行扩散实验的时候，学生很容易观察到空气和红棕色的二氧化碳的扩散现象，却不清楚其中真正的原因。这时候需要教师充分利用Flash的特点，将两种气体如何反应的过程充分展现出来，学生也就可以很容易地理解扩散现象发生的本质原因。
2）物理实验中经常存在物理现象或者过程一瞬即逝的实验，实验过程一般是瞬间完成，学生来不及观察，甚至有可能观察不清楚实验现象。如果教师采用Flash来模拟实验过程，学生就可以清楚地感受到实验现象。物理实验中有一个著名的实验是皮球落地时能量转换过程的实验，研究的是皮球与地面接触的瞬间皮球的变形情况。这样的实验用肉眼是不容易观察到的，就需要利用Flash模拟整个实验过程，将皮球在接触地面时的变形情况清楚地展现出来。学生也就可以感受到整个实验过程，清楚地理解到实验原理。
3）实验中经常存在危害性极大的实验，这样的实验在生活中具有危害性，不易演示。这时候，教师也可以采用Flash来模拟实验过程，既不会危害到学生，也容易让学生理解实验原理。在物理实验中关于电能的实验有很多，这样的实验如果稍微不注意，容易对人体造成伤害。为了防患于未然，可以利用多媒体将触电的形成过程及危害做成动画，让学生既可以清晰地观察到触电的过程，也可以保护学生的安全[3]。
4）很多实验容易受空间限制，造成教师不能演示的问题，使用Flash可以轻而易举地解决这些问题。如船闸的工作工程、磁悬浮列车的工作原理，这样的实验案例很不容易操作，这时候就需要借助Flash的力量了，将其原理过程准确地模仿出来，更加生动、直观，可以加强学生对物理知识的理解和记忆。
5）很多大型的物理实验在生活中是很难直接演示的，如马德堡半球实验，其实验壮观的场面在生活中是很难再现的。但是采用Flash模拟当面的场景，所有的问题都可以圆满解决，这样的场景也会让学生感到永生难忘，从而增加对物理学习的兴趣。
利用ppt课件增大实验教学容量在正式实验之前，教师应该让学生熟悉实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤和注意事项。因此，教师在课堂可以将这些内容做成ppt展示给学生，既可以节约讲解时的板书时间，还可以留给学生足够的课后时间来进行实验前后的讨论和数据分析。这样大大增加了实验教学的容量，学生还可以根据ppt内容对当堂实验课程进行复习。
设置物理情境，激发学习兴趣运用多媒体技术辅助教学可以让学生感受到图文并茂、视听一体的集成信息，既可以在多媒体课件中阅读教学内容，也可以从中听取与课堂教学相关联的声音信息，这种新的信息形式打破了沉闷的学习气氛。比如讲解“机械能的相互转换”，教师可以利用Flash课件，让学生听到水流声，感受气势磅礴的流水带动水轮机转动发出电来。这样的情境教学既可以让学生形象地理解机械能的相互转换的水力发电原理，也可以让学生感受到水资源的重要性。这样才是贴近生活的、学生愿意接受的教学方式。
4结语
总之，将多媒体技术充分运用到物理实验中是势在必行的，多媒体技术已经作为一种新型的教学辅助手段进入课堂。将初中物理实验与多媒体技术有效整合，可以充分解决物理实验中存在的问题，提高学生的积极性，从而激发学生学习物理的兴趣，形成良好的学习动机，达到实验目的，培养出更多的人才。
参考文献
[1]巩会洁，孙吉涛.引入多媒体技术，优化初中物理实验效果[J].中国信息技术教育，2014（20）：119.