分子生物学定义十篇

发布时间:2024-04-26 02:21:09

分子生物学定义篇1

教学目标

知识与技能:复习抛物线的几何图形、定义、标准方程及简单几何性质;利用抛物线的定义和标准方程解决简单的问题。

过程与方法:经历抛物线定义的生成过程,理解抛物线定义的几何特征,通过定义应用,体会其中蕴涵的转化思想;在用两点间距离公式和弦长公式(通性通法)求焦点弦长的过程中,体会“设而不求”思想的应用;能从抛物线定义出发,利用抛物线的几何特征和“韦达定理”优化解题过程,进一步体会数形结合思想的应用。

情感、态度与价值观:学生通过独立解决问题,优化求解过程,树立学好数学的信心。

教学重点、难点

重点:掌握抛物线的定义、标准方程及简单几何性质;能利用抛物线的几何特征解决简单问题;能利用“坐标法”解决直线与抛物线位置关系之焦点弦长求法。

难点:掌握直线与抛物线位置关系之焦点弦长的求法。

教学过程

1.引入课题

师(点明复习课题):前边我们复习了椭圆和双曲线,今天我们来复习抛物线。

教师应用电子白板链接到“几何画板”课件,演示抛物线定义生成过程。

学生观察课件,描述定义。

设计意图:在高三复习课中,定义仍是核心,应用“几何画板”制作课件,演示抛物线定义生成过程,帮助学生回忆定义,挖掘定义的几何特征。

2.复习旧知

(1)分析定义要点

师:你认为抛物线的定义有哪些要点?

随着学生口答,教师应用电子白板的注释功能,选择智能笔画出不同图形,标注定义要点(图1),引起学生注意。

设计意图:引导学生分析定义要点,明确定义的几何特征,进行有效记忆。

(2)回顾抛物线的标准方程及几何性质

教师指导学生复习抛物线的标准方程及简单几何性质。学生完成表格之后,教师演示ppt课件,随着学生口答呈现内容,完成表格(图2)。

设计意图:以填空形式复习抛物线的标准方程及简单几何性质。

教师操作局部遮挡器,引导学生分析抛物线的图形、标准方程及简单几何性质之间的关系。

①分析图形与标准方程的关系(图3)。

②分析焦点坐标与图形的关系(图4)。

③分析焦点坐标与方程的关系(图5)。

④分析准线方程与图形的关系(图6)。

教师提问:从表中可以看出,准线方程与谁的关系最密切?学生分析得出:准线方程与焦点坐标的关系最密切。

设计意图:应用局部遮挡器,进行遮盖与显示,突出需要对比记忆的内容,帮助学生更加有效地分析与记忆。

3.知识检测

教师操作电子白板的聚光灯,检测学生记忆效果。随着学生口答,移动聚光灯显示答案(图7)。

(1)由准线方程说出焦点坐标和标准方程;

(2)由标准方程说出焦点坐标和准线方程;

(3)由准线方程说出焦点坐标和标准方程;

(4)由标准方程说出焦点坐标和准线方程。

设计意图:通过聚光灯,突出学生需要记忆的内容,引起学生注意,检测记忆效果。

4.课堂练习

完成下表,示意图一栏填入表格下方图形对应序号(图8)。

请4名学生在电子白板上书写,从图库中调出图形,画在示意图位置,其他学生在学案上完成。在电子白板上书写的学生从图库中提取图形,拖曳到空格中,填到示意图位置,选择蓝色硬笔进行书写。教师巡视,记录学生的答案,对学生出现的错误,在电子白板上进行点评与纠正(图9)。

设计意图:通过填空,考查学生对抛物线标准方程及简单几何性质的掌握程度。

教师根据学生的答题情况进行点评与纠正,在电子白板上用红笔打“√”或“×”,并进行讲解。

学生在求解y2=ax(a≠0)的焦点坐标和准线方程时,出现错误。教师通过橡皮擦进行纠正,将正确答案呈现给学生(图10),并操作电子白板进行翻页,回顾抛物线的标准方程、焦点坐标与准线方程之间的关系,起到纠错与强化作用(图11)。

5.知识应用

例1.(教材p65)若抛物线y2=12x上的点m到焦点的距离是9,则点m的坐标是。

师生共同分析题目条件,挖掘题目信息,思考解法。教师随着学生口答,用两种颜色的笔在电子白板上写出分析思路。

师生共同总结例1中用到的基础知识和应用的数学思想方法。

设计意图:进行解题探究,通过“解法一”体会方程思想的应用;通过“解法二”体会抛物线定义的应用及其蕴涵的转化思想和数形结合思想;通过解题反思,总结题目考查的知识点及应用的数学思想方法,培养学生及时总结的习惯。

变式:(2009浙江文)已知抛物线C:x2=2py(p>0)上一点a(m,4)到其焦点F的距离为。求p与m的值。(答案:,)

利用电子白板计时器进行3分钟限时训练,展示学生做法。

设计意图:采用限时练习的方式,加强解题速度训练。设计由例1到变式,使学生体会到高考题源于课本,提醒学生注意对课本上基础题的复习。

例2.(教材p66)斜率为1的直线l经过抛物线y2=4x的焦点F,且与抛物线相交于a、B两点,求线段aB的长。(答案:8)

师:在复习椭圆和双曲线时,我们曾经解决过类似问题,请类比尝试解答。

学生分析题目条件,思考题目解法,尝试解题,解法一、二:学生板演,解法三:学生在电子白板上解答。

解法一分析:用两点间距离公式求解。

解法二分析:用“韦达定理”及弦长公式求解。

解法三分析:用抛物线定义求解(图12)。

教师请每个板演做法的学生回答:(1)你是怎么做的?(2)你这么做的好处是什么?(3)用到哪些知识或思想方法?

设计意图:给学生充足的时间进行解题探究,选择有不同解法的学生板演,起到呈现解法的作用。由学生说解法,提高课堂参与度,同时给其他学生以启发。对比不同解法,体会用抛物线定义的几何特征和“韦达定理”优化解题过程。

6.课堂小结(略)

教学反思

本节课以交互式电子白板为平台,结合实物投影、“几何画板”、ppt课件等信息技术工具,运用了引导、讲授、练习相结合的教学方法。交互式电子白板支持教学中对各种媒体资源的灵活调用,如电子白板超链接到“几何画板”课件“抛物线的定义”,动态展示了抛物线的生成过程,又如切换到实物投影,呈现学生解题结果,由学生进行讲解,提高了课堂参与度。电子白板和ppt的整合,使ppt制作的图形动画效果通过电子白板展示出来,还可以直接在ppt演示文稿上进行标注和书写。电子白板的常用功能,如局部遮挡器和聚光灯的使用,可以根据需要有针对性地展示教学内容,使得原来静态的资源具有互动性,从而增强了视觉效果,集中了学生注意力,帮助学生更加有效地记忆。资源库的使用,使得资源提取与应用更加有效。总之,交互式电子白板让我圆满地实现了本课的教学目标。

分子生物学定义篇2

我国于1986年提出素质教育,并在1993年颁发的《中国教育改革和发展纲要》中明确指出了素质的培养目标。从而,在教育界掀起了由“应试教育”转向“素质教育”的教育改革浪潮,对基础教育带来深刻的变革。关于“素质教育”的涵义,一段时间内教育界提法较多。主要有:(1)“素质教育就是提高人们的自然素质和社会素质的教育”;(2)“素质教育是人类以自身的身心素质为对象的再生产和再创造的社会实践方式”;(3)“素质教育就是人的个性发展的教育”;(4)“素质教育是根据社会发展和人的发展的实际需要,以全面提高学生素质为目的,按教育规律进行的教育”;(5)“素质教育是指人的先天遗传和后天社会诸因素的影响相结合,使自然人转化为社会人,达到人的完善与发展的教育”等等[2]。从以上的提法中可以看出素质教育的基本特征:(1)面向全体学生,素质教育目的是使每个学生都能得到最好的发展;(2)强调主动学习,使学生的各种能力得到充分的发展;(3)使学生在德、智、体、美、劳各方面都得到全面发展和进步;(4)重视打好基础,使学生在不断更新的知识海洋中获得最基本和必要的东西;(5)追求终身扩展,学会学习,应对不断变化的社会环境增强适应和生存能力。

所以,素质教育是一种先进的、符合教育规律的教育思想,它以未来社会对人才的要求为标准,引导和促进教育教学工作,要求培养适应社会发展的人,它充分体现了新时期基础教育的性质、任务和目的。学科教育是学校教育的主要形式,通过各门学科的教学活动传授具体的学科知识,培养学生各种能力。可以说学科教育是素质教育的物质载体和实施场所,素质教育是学科教育的思想来源和行为准则。学科教育的任务是在素质教育的指导下完成,素质教育的思想要通过各门学科的教学来实现。

二、化学学科教育中进行辩证唯物主义教育的内容

化学是一门基础自然科学,它以物质的组成、结构、性质和变化规律为研究对象,与社会、生活和生产有着紧密的联系。作为中学教育中重要基础课程,它也是实现素质教育的主要形式。从我国中学化学教学大纲中对化学教学目的的规定来看,“辩证唯物主义教育”是中学化学教学的重要组成部分,也是化学素质教育的主要内容。“辩证法是惟一的、最高度地适合于自然观的这一发展阶段的思维方法”(恩格斯)。化学是揭示自然规律的科学,知识体系中所涉及的科学概念、理论、原理和定律中蕴含着丰富的辩证唯物主义思想,化学教学一开始,就应以科学的方法论教育学生,使之建立物质及其运动的观点;相互联系和相互制约的观点;质变量变的观点;对立统一的观点。这对后期学习,培养科学的方法是大有裨益的。化学学科教育中进行辩证唯物主义教育的内容主要有以下几个方面。

(一)化学教学中培养学生关于世界物质性和运动性的观点

辩证唯物主义物质观和运动观是马克思主义哲学理论的基石,也是指导学生学习各门具体科学的世界观和方法论。化学学科中,所有的化学反应和物质都可以作为辩证唯物主义物质观和运动观教育的材料。

1•在化学教学中进行物质观教育。在宏观上使学生相信自然界的物质性和物质的客观实在性是容易的。然而,还必须使学生确信分子、原子、离子等微观粒子的物质性。在化学教学中应着重从构成物质微观粒子的物质性,物质形态和种类的多样性与统一性,物质结构的层次性等方面进行。在具体教学中,向学生展示电子显微镜拍摄的某些物质的分子、原子的真实存在的照片,比如,苯分子照片,硅原子照片,可以说明分子、原子的真实存在。利用元素周期表可以向学生说明物质的种类繁多,性质各异及物质在构成它们的成分元素或原子种类方面所显示出的统一性。利用物质结构知识的教学,使学生明确物质、分子、原子分别处于物质的不同层次,从而理解物质的层次性。

2•在化学教学中进行辩证唯物主义运动观的教育,着重从物质与运动的不可分,运动的多样性和统一性,运动的绝对性和静止的相对性等方面进行。例如,化学反应CH3Co2CH2CH3naoHH2oCH3CH2oH+CH3Co2H是一个可逆反应。我们知道,当反应达到平衡时,反应物和产物的量不再变化,这时,相对于物质的量来说,该反应是静止的。实际上,该反应的反应物和产物仍在以一定的比例不断相互转化着,是运动着的。可见,这个化学反应体现了运动的绝对性和静止的相对性。但是这个化学反应的进行必须有CH3Co2CH2CH3和一定量的H2o和naoH作为载体,离开这三种物质,该反应是不能存在的。这说明运动和物质的不可分。中学阶段涉及的化学反应比较多。通过具体的化学反应及各种化学知识的教学,可以使学生认识到化学运动是多种多样的。比如,岩石的风化,钟乳石的形成,钢铁的生锈等等。但是所有的化学反应都与原子、离子或原子团这些物质相对应。从这个意义上讲,这些化学反应是统一的,这又体现了运动的统一性。

(二)培养学生关于自然界各种现象都是相互联系、相互制约的观点

化学教学的任务不限于让学生学习和掌握教材中所规定的“双基”,还要通过对物质自身辩证法的理解,使他们在头脑中逐渐树立起一切事物是相互联系、相互制约和处于不断运动、变化中的观点。学会用联系、发展的观点去认识客观事物,指导学习和处理面临的问题。联系和制约关系在化学变化中处处可见。如,在反应CH3CH2oH浓H2So4170°CCH2=CH2+H2o中,温度对反应有决定性的作用,体现了温度对反应的制约关系:温度变了,产物也将发生变化。而且,该反应体现了乙醇和乙烯的联系,即乙烯和乙醇是相互依存、相互转化的。实际上,每一个化学反应本身就是反应物和生成物在一定条件下相互联系的体现,同时也说明了任何物质都不是一成不变的,在一定条件下,它可以发生化学变化而转变为其它物质,是变化的。总之,在化学教学中,教师可以紧扣教学内容,在完成“双基”教学的同时,培养学生关于事物是相互联系、相互制约、不断变化的观点。

(三)培养学生关于质量互变规律的正确观点

在化学中的许多事实都能揭示质量互变规律。任何物质的量和质是不可分的,任何质总具有一定的量,任何量总属于一定的质,物质的量变达到一定的程度,就会引起质变,没有量变就没有质变。如,在化学反应alCl3+naoHnaCl+al(oH)3中,反应物的量变可以使化学反应产物有质的变化,如果nalCl3:nnaoH≥1:3,则反应按上述方程式进行,产物是naCl和al(oH)3;如果nalCl3:nnaoH≤1:4,则产物有naCl和naalo3,H2o;如果1:4

(四)培养学生关于事物是矛盾统一体的观点

辩证唯物主义认为,一切事物都是矛盾的统一体,没有矛盾就没有存在,事物的变化就是事物本身的矛盾运动。在化学中,一切原子、分子、离子都可看做是矛盾的对立统一体。比如原子,它是原子核和电子构成的,原子核带正电,电子带负电,所以原子核和电子相互吸引,有相互接近的趋势,二者是统一的。但是,电子在核外高速运转,产生的离心力又使电子有离开原子核的趋势,正是这种吸引与离心作用使电子和原子核共同构成了原子。分子内也存在着矛盾的对立统一关系。比如,在HCl分子中,H原子和Cl原子以共价键结合,由于共用电子对的作用,二者相互结合在一起,但是两个原子核之间又存在着斥力,就是这种在共价键形成中的吸引和排斥作用使氢原子和氯原子共同构成了一种稳定的矛盾统一体HCl分子。除此之外,离子晶体、金属晶体、分子间、化学变化中都有矛盾的运动。教师可以有意识地用这些材料对学生进行矛盾运动法则的教育,培养学生科学认识事物、分析事物的习惯和能力。在中学化学中蕴藏着丰富的辩证唯物主义思想,上述四个方面的内容只是其中的一部分。化学教师应充分利用化学教学过程,培养学生的辩证唯物主义观点,体现中学素质教育指导思想。

三、化学教育中进行辩证唯物主义教育的途径

(一)教师的理论水平和认识程度是前提

要培养高质量的学生就必须有一支高素质的教师队伍。所谓名师出高徒就是这个道理。化学教师,首先应是一个自觉的辩证唯物主义者,应具有运用辩证唯物主义的观点、方法处理和分析教材的能力。其次,教师具有培养学生成为德、智、体、美、劳全面发展的人才观和质量观,明确向学生进行辩证唯物主义教育的目的,力求让学生在青少年时代树立一个科学的世界观和方法论。

(二)发挥化学实验教学的优势

教师应该抓住实验教学的特点,不仅使学生对有关理论知识和操作技能进行检验以增强学生的感性认识,而且还能把学生引入一个充满运动、变化、矛盾的化学世界,使学生在这个客观世界里更好地培养自己的各种科学能力,领悟科学认识论和方法论的意义。例如,no2和n2o4在不同温度或压力下的化学平衡,说明平衡是暂时的、相对的,不平衡是绝对的;通过原电池实验说明金属锈蚀的内外因关系;通过铜与浓硝酸、稀硝酸反应说明量变引起化学反应不同的质变等。

分子生物学定义篇3

困扰笔者的一个问题是生命现象或生物学陈述是否会对物理学定律发生证伪事件,引起物理学理论的修正?无论是证实,还是证伪,理论陈述与观察陈述之间必须存在着可能的演绎关系,而生物学陈述中的一些成分与物理学陈述在演绎关系上的不相关,似乎是当前对生物学自主性认识的根本所在。这种认识基本是这样的:①生命科学具有独立于物理科学(包括化学)的规律或定律;②生命科学的解释框架不同物理科学的演绎解释框架。本文试图对生物学自主性提出一个新的理解,它与物理科学的理论构建密切相关,并由此解决演绎逻辑上相关与否的问题。

1 生物学自主性在以往理论结构上的表现

(1)生物学理论的公理化尝试

生物学具有独特的内容,可建立一个与物理科学并行的演绎体系,这种观念导致了对生物学进行公理化处理的尝试。伍德格尔(J.H.woodger)早在1937年就试图对孟德尔遗传学定律进行公理化处理,但未引起人们的注意、到七十年代,在生物哲学界发生了达尔文进化论是否属于科学理论的争论。在这种背景下,威廉斯(m.B.williams)在1970年给出了关于达尔文进化论的完整公理化模型理论〔1〕,它包括两个初始概念、进化的两个公理、有关适应和选择的五个公理、适应度的操作定义,由这些可推导出达尔文理论的一切概念和关系或定理〔2〕。

威廉斯的体系只是直接从宏观上对进化的原始概念和公理的认定,脱离了微观的遗传学机制。还原论者认为,仅仅将进化论改造为演绎体系是不够的,还应当在物理科学与这个演绎体系之间建立起逻辑演绎关系。因此,鲁斯(m.Ruse)建议,群体遗传学应是进化论的演绎基础〔3〕,首先应阐明从群体遗传学到进化论的演绎关系,而公理化处理后的群体遗传学体系,其逻辑公理则是孟德尔遗传定律。然后,再将孟德尔定律作为演绎结果从分子生物学中导出。

在下文的分析中将会看到,分子生物学本身就不是一个纯粹的演绎体系,并且它与经典遗传学之间存在着逻辑蕴涵上的脱节。这是生物学自主性的一种表现,其根源来之于演绎体系的构建之始,即演绎的公理和原始概念直接来之于生命界,从而独立于或自主于以无机界为研究对象和直观经验来源的物理科学。这种构建过程的合理性在于,人类的直观经验有两大类或两个来源,除了无机界之外,还有生命世界的生命现象。人们无法漠视生命这一独立于无机界的现象或实体的存在,因而它们也成为人类直观经验的基础。

(2)分子生物学中的功能性解释

事实上,在诸如分子遗传对经典遗传学的还原,那一部分不能还原的独特内容,以功能预设或目的性预设的形式出现。

对孟德尔遗传学稍加考察,便可发现,它首先直接从遗传现象和数据中设定了一个生命实体即遗传因子(后来称为“基因”),接着给予了这一实体两个承诺:第一,它们既可以彼此分离,又可以再组合;第二,它们自身带有某种生物学性质,这种性质是使生物体显示某种性状的原因。在孟德尔遗传学或以此为基础的公理化体系中,不必给予这两个承诺以解释,因为遗传因子在此是最基本的实体。但是,当分子遗传学从实体上将基因与Dna片段相对应,或者说将前者还原为后者,随之而来的则必须从Dna分子行为上给予这两个承诺以解释,并且只有演绎的解释,才能达到理论还原的要求。

然而,分子生物学对经典遗传学的所谓还原,只达到了对第一个承诺的还原,可以从Dna分子的性质和行为来解释遗传因子或基因的分离与组合。而关键是第二个承诺,无法对此给予从Dna分子到遗传性状的上行演绎解释,例如,在将性性状与蛋白质相对应的解释中,Dna碱基顺序代表了基因即遗传信息,而遗传信息是从生物学功能角度来定义(而不是从Dna分子的性质及行为来定义),涉及到与细胞器和其他生物学成分的关系,涉及到与细胞器和其他生物学成分的关系,涉及到转录、合成、生长、发育等一系列过程,即它是从生命整体角度来定义的。Dna分子的行为与性质并没有蕴涵遗传信息的概念,因此,Dna决不等于基因。在这里,体现了功能性解释的特点;基因的含义有一部分是从这一实体或Dna分子在生命整体中所具有的功能这一方面来定义的。人类直观经验之一的生命现象在此以功能预设的方式参预了理论的构建,所以,生物学在理论上的自主性,并没有由于分子生物学所谓的还原而消失。内格尔(e.nagel)、罗森伯格(a.Rosenberg)等人把功能(或目的性)解释看成生物学自主性的依据和根源。

2功能性(目的性)、演绎性和理论构建

由于功能预设的存在,使得生物学解释框架不同于物理科学。那么,在生物学理论中,是否能实现一种从功能解释模式框架向演绎解释框架的模式转换,在消除功能预设的同时,又不破坏分子与生命之间的联系呢?模式的建立与科学理论的构建过程相关,通过其构建过程的分析,对于模式转换问题有着莫大的启示。

演绎性解释框架模式如下:

(1)L1,L2,……,Lr

解释性陈述或前提

(2)C1,C2,……,Ck

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

(3)e

解释对象

其中,L1……Lr是规律般的全称陈述,C1………Ck是关于初始条件的特称陈述,e是描述单个事件的特称陈述,也就是对要给予解释的现象的陈述。如果e能够作(1)中的全称陈述和(2)中的初始条件的特称陈述的演绎结果,则它就得到了解释〔4〕。这种解释框架实际上就是要对自然现象寻求一种因果性解释:如果条件C1、C2…Ck存在,则必有现象e出现。

一个严密的、完美的科学理论体系必须使用这种解释框架,这已成为一种模式。从物理学到化学,基本上已达到了这种要求。而生命现象的特殊性,如趋目的性,使我们在传统的生物学理论中仍到处采用目的性或功能性解释,特征是以未来的一种既定状态作为当下行为的依据,或以生命现象为整体背景,以组成部分(如分子)对整体所具有的功能作为组成部分的行为依据,因而我们常采用这样的语句:“为了达到某种目的而如何”,或“……具有使达到某种目的功能或作用”。功能的依据不能仅仅从组成部分本身的性质给出,必须依据整体的状态才能得以解释。〔5〕因此,这一框架与人们寻求自然界因果关系的精神不相吻合。

演绎体系的建立,主要在于规律性全称陈述的建立,即定律、原理建立。在这个过程中,解释的对象先是作为经验基础参预了定律的构建,例如,对无机界实体及其性质的认定,依据于宏观的经验现象和数据,然后,回过头来演绎解释其他现象。既使遇到新的观察事实,它与规律性的全称陈述的演绎结果不符甚至相反,也可以通过修正或证伪的途径,或修改、或重建规律性的全称陈述。证伪,也是“解释对象”参预构建“解释前提”的途径之一。由此保证了演绎性解释框架在物理科学中的有效性。

解释对象,将其看成一个集合,其中某些“元素”作为经验基础参预了理论构建,从而内化于解释的前提。这样的解释前提,再去解释其他“元素”时,可能会发生以下三种情况。第一,演绎的结果与新的解释对象相符,从而得以证实和支持;第二,演绎结果与新的解释对象不符,发生证伪,因而要对理论进行修正,新的解释对象就此参预了理论构建;第三,解释前提的演绎结果,与新的解释对象无关,既不证伪,也不证实。

第三种情况对于我们非常重要。在这种情况下,我们需要以此为经验基础,构建新的解释前提。这是物理科学体系中并非存在唯一的解释前提的原因。重要的是,生命现象对于物理科学中的解释前提来说,也正是处于既不证实、也不证伪的境遇。但,第一,它没有参预构建新的解释前提,第二,它也没有作为解释对象:生物大分子行为的结果,只局限于物理、化学领域内,生命的特性似乎游离于分子行为之外。作为解释对象和参预解释前提的构建,二方面具有潜在的统一性,而生命现象以另一种形式出现,即在解释之先作为一个其作用类似于解释前提的目的性或功能性预设。当然,它并不与解释前提等同。事实上,正是由于它的存在,才代表了与演绎框架不同的目的性或功能性解释框架。下图表示出分子生物学理论中同时采用的两种框架之间的关系:

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

┃解

┃释━━━━━━━━物━━━━━━━━释

┃前 演绎或因果关系

大 演绎或因果关系

┃提

┃C1

e

C2

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

┃赋予生物学意义

整体的生命现象(目的性或功能预设)

方框内是演绎解释的框架,解释前提C1是指以微观实体为起点构成的物理科学解释前提,它来之于物理科学的理论构建过程;解释对象e是指用物理和化学手段将生物体进行处理后,形成的无机环境背景下所显示出的现象,如Dna晶体的X射线衍射图、试管中的化学现象;生物大分子行为C2是指诸如Dna、蛋白质等行为过程;目的性或功能性预设来之于对宏观生命现象的认定,它不是作为解释的对象,而是赋予生物大分子行为以生物学意义,赋予Dna碱基变化以“变异”的意义,赋予血红蛋白与o2、Co2的结合与分离以“呼吸”的意义,即生物大分子的活动或行为都必须指向生命整体,以其为最终目标。在这种框架中,生物大分子的行为只是一种形式或“载体”,负载着生命现象所赋予的意义,这是分子本身并不逻辑地蕴涵着有关生命特征的概念的原因。

人类对于生命现象的直观经验,在此以目的性或功能性预设的形式出现,这提示我们,生命现象要融于物理科学的演绎体系,其本身要参预物理科学的解释前提的构建,从而使其从这种预设的形式转换为某种内化于解释前提中的成分。

我们从化学还原为物理学的历程中受到一种虚幻的鼓舞,从而忙于将生命还原为已有的物理科学定律,这是一种狭隘的还原主义。化学现象之所以可以成为物理学解释前提的演绎结果,是因为物理学的解释前提不仅仅属于物理学,而是二门学科共同享有。量子化学的诞生与发展,是化学从理论上成为物理学演绎体系的一部分的标志。这一度使人相信在生物学中也可以发生类似事件。但是,从理论构建历史中可以发现,生物学与化学,二者在同物理学的“亲缘”关系上存在着巨大差异。用来作为化学现象的解释前提的微观物理学同化学本身有着极深的渊源关系。只要罗列一下原子结构、量子力学的形成历史就足以说明这一点。

早期化学

原子论

元素论

量子化学──

元素周期律─电子运动理论

原子结构论─量子力学───

①道尔顿所创立的原子论,首先是化学理论,为近代化学奠定了理论基础,其动机则是期望用经典力学的观念来解释化学;

②元素及原子一开始是化学研究的对象,也是一个化学概念,以后成为物理学研究的对象;元素周期律是化学体系中举足轻重的理论;

③原子论、元素周期律导致了原子结构理论的诞生,以及成为电子运动理论诞生的契机;

④玻尔创立量子理论的基础是原子结构模型、氢光谱及巴尔末公式;而量子力学首先对分子最成功的解释正是对氢分子的说明,因而诞生了最子化学;

⑤量子力学、电子运动理论是量子化学的理论基础。

因此,用来演绎解释化学的那部分物理学理论,首先是从化学走出来的,微观物理学便“天生”具有了解释化学的胎记。这种历史性的构建过程,保证了它们的概念、命题、现象之间存在着天然的逻辑蕴涵关系和证伪、修正关系。

对于生物学来说,只需指出下面一点就足够了;物理学、化学的理论构没有采纳生命界的任何生命现象的特征,或者说生命现象没有参预物理学、化学的理论构建。至少在系统理论、耗散结构理论或自组织理论建立之前是这样的。

3广义还原与生物学自主性的新含义

在狭隘的还原主义看来,仅从无机界现象中构建起来的理论诸如实体的性质、行为、运动规律等,相对于生命世界来说,无可怀疑地有着先天的真理性,是永恒的基石,对它的证伪、修正或完备性的补充,只能在对无机界的研究中进行,而生物学、生命现象只能动地等待着解释和还原。针对于此,我们应持有一种广义的还原主义,将物理学理论或演绎的解释前提体系看成一个对生物学、生命现象开放的理论体系。系统理论的奠基人贝塔朗菲、控制论的创立者维纳无不受到生命现象的启迪。正如贝塔朗菲所建议:考虑到有机体具有整体性,会发育、变异、生长,为了描述它们,我们必须运用调节、控制、竞争这些传统自然科学(主要指物理学、化学)没有的新概念。〔6〕另一个著名事例是耗散结构理论诞生于热力学理论对于生命自组织性的不完备性。

生命界的各种现象中,是否存在着对现有物理学、化学定律证伪的事件,是否能象黑体辐射现象对经典物理学进行证伪从而赋予基本粒子以一种全新的行为和性质,到现在为止还不得而知。现在的情况是生命现象对正统的物理学既不证实也不证伪,而系统理论、耗散结构论、超循环论等新兴学科,正在吸收生命现象的特征,并与正统物理学相联系。

对于这个问题,如果认为“生物学能否还原为物理科学与能否用物质的原因阐释生命现象”是两个问题〔7〕,那是不妥的。将两个问题截然分开的根源在于把物理科学所研究的物质运动规律封闭于无机界,同时认为生物界中的物质运动规律独立于物理、化学规律,也就是独立于无机界。但是,只要承认生命来之于无机界,就无法把无机界的运动规律与生命界运动规律绝对地划界,因而也就不应在物理、化学与生物学理论之间人为地划出一条不可通约的鸿沟。物理学的还原地位是先天的,这是它所研究的对象决定的。即使生命界存在许多现有物理学所不能解释的现象,甚至出现与现有物理学规律相悖的现象,也不应成为生命运动规律独立于物理规律、生物学独立于物理学的理由。生命界存在物理学不能解释的现象(或与物理学定律无关),说明物理学的内容还不完备,有待于充实、丰富和发展;如果相悖,说明二者至少有一方是错误的,要么修正物理学,要么修正生物学规律,要么二都有待于修正,以达到逻辑上的统一。辩证唯物主义认为,物理学和化学规律在生命体中的作用的“范围被限制”了,物理和化学规律在生命体中并不具备发挥作用的充分条件。我们必须深化这一观念,对此做出更清晰的解释和理解,而不能在此止步不前,更不能将这种“范围被限制”作为生物学规律与物理学规律之间存在一条天然的逻辑鸿沟的理由。只要我们追究这种“限制”(即生命的有序性、组织性)是如何从无机界产生的,并将封闭于无机界领域的物理科学解放出来,那么生物学就可以广义地还原为物理科学。耗散结构论、协同学、超循环论等都是在这种背景下产生的新物理科学,所取得的成果使我们看到将生命现象纳入演绎框架体系的希望。这虽然只是初步,但科学的生命力在于不断引进新概念来解释不曾解释的现象。

在此,可以提出生物学自主性的新含义,这种自主性并非表现为生物学必须具有独立于物理学和化学、并且不能从后者获昨解释的规律,而是表现为生物学及生命现象作为物理科学的构建基础之一,参预物理科学的理论构建;物理科学自身也不应拘泥于无机界之中,只有如此,才能构建一个对于整个自然界是完备的物理科学体系。反过来说,仅将无机界作为理论构建的经验来源的物理学,其对于生命现象的不完备性,体现了生物学对这种物理学理论的那种过去所理解的自主性。

4 非线性还原

将物理科学与生命科学统一于一个演绎解释的框架之中,是还原的需要,因而也是广义还原的需要,以反映从分子到生命的逻辑过程。不过,这是一个非线性的逻辑过程。

辩证唯物主义所认为的“不能把高级运动形式归结为低级运动形式”中的“归结”一词,其意义是模糊的,含有“演绎解释、还原、简单地组合或机械地相加”等诸多含义。我们认为,“不能归结”的提出,有着历史背景,是针对十八、十九世纪机械的、线性的还原论进行的批判。机械自然观认为,生命运动是低级运动形式的机械组合,相应地,生命体是一种机械装置,用今天的术语说,生命是生物大分子及其行为的线性迭加,二者之间是一个线性的逻辑关系。现代自组织理论已揭示出,生命的自组织过程是一个从分子到生命的非线性动力过程。与理论之间的广义还原相应,本文提出实体上或本体论上的非线性还原。现代物理学发现,自然界普遍存在的是非线性关系,而线性关系极为少见。无机界同样存在着非线性的自组织过程,这说明自组织性并非为生命界所独有,而是生命界与无机界的桥梁,而物理学所研究的就是这种发展过程的动力学原因,描述它们的逻辑过程,无论是线性还是非线性的。这是物理学处于先天的还原地位的理由。如果说物理学内的演绎框架体系是由于对无机界运动或现象的统一解释的需要,那么,在物理科学与生命科学之间建立一种非线性逻辑演绎关系,则是对无机界与生命界统一解释的需要。因此,演绎框架的合理性并非只存在于物理科学与无机界之间的关系中,并不仅仅是建立物理科学体系的标准。这种合理性同样存在于物理科学、生命科学、无机界、生命界之间的关系中。

5总结

生物学自主性的根源在于:生命现象是人类直观经验来源之一。它以不同的方式参预了理论的构建:在威廉斯、鲁斯那里,直接针对着生命世界构建一个公理化体系,如果将理论封闭于生命世界中而不向无机界拓展,可建立一个自足的演绎体系,与物理科学演绎体系相并列,这是自主性的一种表现;在以分子生物学还原经典遗传学的过程中,它以解释之先的目的性或功能预设的形式参预了生物学理论的构建;本文受到新兴学科的启示,提出生物学自主性表现为这种经验来源及理论(或陈述)直接参预物理科学的构建过程。

阿亚拉(F.J.ayala)曾提出,可以把还原论区分为三个层次:本体论还原、方法论还原,理论的还原。对此,本文提出了在理论之间的广义还原,本体上的非线性还原;方法论上,物理科学应是对生物学、生命现象开放的体系,生物学、生命现象应直接参预物理科学的理论构建,这并不是指利用物理、化学手段将生物体破坏,在试管中还原为无机背景,因为这已推动了生命现象作为直观经验的价值。生命现象参予物理科学理论构建的价值体现,离不开生物学理论作为必要的中介作用。

参考文献

〔1〕wiliams,m.B.(1970).Deducing the Consequence of evolution: a mathmatical model.Journal of theoretical Biology, 29:343-385。

〔2〕Rosenberg.a.(1985)).the Structure of Biological Science.(Cambridge: Cambrideg University press)

〔3〕董国安:论生物学自主性,《自然辩证法研究》,1992年第10期,第48页。

〔4〕〔5〕李建会:功能解释与生物学自主性,《自然辩证法研究》,1991年第9期。

分子生物学定义篇4

科学家说的“左旋”含义都一样吗?

菜豆、紫藤、荐草、萝蘑、金银花的茎是怎样缠绕的?

写下这个题目,我得立即声明:对这样一种提问,其实我也不知道答案,只不过我较早关注了这件事并收集了大量经验材料。那么谁能回答呢?据我所知,目前几乎没有人能够令人满意地回答这个问题。我请教过理论物理学家、植物学家、气象学家等,也查过许多文献,实话说,结果很不理想。相当多科学家在谈论这个问题时概念十分混乱。你会想:不会吧,你准是又在说科学和科学家的坏话!

前几年英国出版了一本畅销科普书《企鹅的脚为什么不怕冻?》。书中从多个角度(而非以“标准答案”的方式)回答了来自读者的大量博物学提问,展示了“科学说明”的复杂性。读此书,人们会感受到科学是有趣的,对于身边的问题做出令人满意的解答也常常充满了挑战。关于讨论植物左撇子还是右撇子的问题,完全可以列入下一版的《企鹅的脚为什么不怕冻?》,清若干科学家分头解释。甚至可以邀请普通读者猜猜答案,把各种说法全部记录在案,然后再一一检验,我想一定有趣。据我所知,几乎所有在农村长大的孩子从小就注意过植物茎的缠绕方式,可能还摆弄过,如故意让茎朝相反的方向转爬。

说了半天,植物的左撇子指的是什么?“左撇子”这个概念人们并不陌生,但说清楚与之相关的“植物的手性”,并不总是很容易。有了一定的经验后,我向初学者解说的最佳、最快速的办法是请大家看图形,而不是用文字解说。

在正式引入植物的手性概念前,还是先看图提问题、猜答案。图1是桔梗科植物珠子参,十分美丽。图2是珠子参未开放时的样子,此图还专门表现了其茎的缠绕方式,摄于云南丽江玉湖。当年植物学家、纳西学专家洛克在玉湖住了二十多年,美国地理学会赴中国云南探险队总部就设在那里,洛克是队长。在图2中,左图与右图差不多,其实它们互成镜像。其中一个是原图,另一个镜象。究竟哪个是真的?我不告诉你,等你有机会去云南亲自看一下吧!

什么是左旋和右旋?

如果嫌丽江太远,到北京延庆松山看看旋花科的会灯藤也行。我拍摄图3的确切地址为:北纬40度30.74分,东经115度49.05分,海拔825米,据此你可以方便地找到那些金灯藤。我保证,珠子参的旋转方向与金灯藤的一样。

如果你对金灯藤也没什么概念,但一定吃过莱豆、豌豆、豇豆或眉豆吧,找一株这样的豆科植物观察―下并不难。我提到的这些植物,都具有相同的旋转方向。但并不是说豆科植物茎的旋转方向都一样。如果把图3(或图2中的左图)所示的旋转方式定义为“右旋”,这样的植物的茎所具有的手性叫做“右手性”,如珠子参和金灯藤。与之相反的旋转方式叫做“左旋”,如薯蓣科植物黏薯蓣(见图4)。

并非所有藤本植物都有右旋或左旋的茎,如爬山虎、凌霄花、长春藤的茎是中性的,不向右转也不向左转,也可以说它无手性。那么它靠什么往上爬?靠卷须末端的吸盘。

为什么称“手性”而不称别的什么性呢?手性这个词来自“手”,我们的双手虽然很像,但却是不一样的,左手和右手互成镜像。通过旋转、平移操作,两只手永远不可能重合起来,只有通过反射(镜像)操作,两只手才能重合起来,如拜佛时。用学术化一点的语言讲,在某种变换下具有不变性的图形或者物体,就具有此种变换下的对称性。如水鳖科植物波叶海菜花的花具有3次旋转对称性(见图6),鸢尾科和百合科的许多植物也如此。而兰科植物的花通常只具有左右对称性,即镜像对称性,如硬叶兜兰(见图7),蝴蝶兰也如此。实际上很难找到哪种兰花不是这样。

学过物理学、化学和分子生物学的读者都明白,我的上述定义与这些学科中讲的左与右的含义一致,比如Dna分子为右手双螺旋结构,具有右手性。电磁学中的左手定则、右手定则也与我的定义兼容。

所谓“右旋”,用语言描述便是:对于藤本植物的缠绕茎,想像着伸出右手,大拇指竖起,四指握拳。让大拇指顺着轴向(指向轴的两个方向的哪一个均无所谓。这一特点非常重要,也极有用),四指从掌根到指尖把握住植物茎螺旋,如果能做到茎螺旋的前进方向(不需知道是否是植物的实际生长方向)与大拇指的指向一致,那么此植物的茎是“右旋”的。反之是“左旋”的。描述起来有点嗦的,实际上很好判断,用眼睛一看就有结果了。

了解“左旋”的另一个好办法是,看看藏区佛教信众如何转塔、转经轮吧。

手性的争议

至此,左旋、右旋的定义应该够清楚的了,看文献不会有什么困难了吧?非也,最大的植物学文献可不是这样清晰。

新出版的《攀援植物行为生态学的理论与研究方法》实际上把上述我定义的右旋称作左旋,把左旋称作右旋;《中国植物志》在豆科“紫藤属分种检索表”中用到了“茎左旋”和“茎右旋”的概念,但没有下定义。根据它所描述的植物反向推理可以发现,它所说的茎左旋与茎右旋也是与我上述的定义正好相反的。其他例子还有许多,这里就不再赘述了。

《中国植物志》是权威性著作,在分类与定名过程中有分歧时人们一般以《中国植物志》为准,那么关于手性我为何还要计较呢?

首先,《中国植物志》及许多植物书并没有明确给所使用的概念下定义,它没有清晰地定义什么叫左什么叫右,因为定义左和右是很困难的。通过反推,我们知道《中国植物志》等描述的左旋与右旋与数理科学中普遍使用并且定义得很清楚的概念相悖。并且,植物学家自己的用法也不统一。著名植物学家、植物学史家斯藤恩的经典著作《植物学拉丁文》、德康多依父子、比斯科夫的用法与埃希勒、格雷的用法就是正好相反的。这一事实也提示我们,传统植物学的知识有一定的地方性。地方性、本土性倒并不一定是坏事,现在人们十分重视或者经常赞美“地方性知识”。

在手性问题上无疑数理科学更严格。其实,左与右是相对的,只要定义清楚,哪个是左哪个是右均无所谓,事先约定―下就可以。本文作出约定,左与右的含义与数理科学家及部分植物学家的理解保持一致。

博物学家达尔文早就注意到植物的手性。也许他为了避免混淆,采用了另外一套术语。他把我所说的左旋称作“顺太阳方向”转动,把右旋称作“逆太阳方向”转动。他的意思是,从藤本植物生长端垂直往下观察,如果茎端的生长方向是像钟表上的时针一样绕某物旋转或者像东升西落的太阳一般运动,那么它就是“顺太阳方向”的。

达尔文的定义有其优点,避免了左转右转的混淆,但也有缺点。其缺点在于,当我们处于树林中,特别是在光线不大好的情况下,见到某种复杂的藤本植物,在局部上可能无法确认藤子的哪一端是新的(即生长端)。按达尔文的办法,一旦对生长端判断错误,关于手性给出的结论就是错误的。而我们按数理科学给出的定义不会出现这类问题。

关于植物手性还有许多值得研究和探讨的话题,比如植物缠绕方式的详细分类以及手性可能的成因。今天介绍的只是一些我自己的研究心得。感兴趣的读者朋友来和我一起研究这谜一样的手性现象吧。

作者简介

分子生物学定义篇5

一、培养学生树立唯物主义的观点

1.物质性是世界的第一属性,也是辩证唯物主义的基本观点之一。化学学科研究的就是物质,在初中化学知识的基础上,教师要引导他们逐步树立世界的物质性的观点。通过化学反应中的质量守恒、能量守恒、三态变化等,使学生认识到物质都是由基本的微粒构成的,化学变化只不过是原子之间的排列组合,物质可以分割成分子、原子,原子又可分为原子核和核外电子,原子核又可分为质子和中子,而质子、中子、电子也肯定是由更小微粒组成的,这些微粒虽然我们用肉眼看不到,有的到目前为止还未发现,但随着科学的进步,肯定将会被人们所认识。

2.运动是绝对的,静止是相对的。物理变化和化学变化是物质运动中的两种不同形式。化学中到处都能体现出物质运动的特点。例如:通过气体摩尔体积是一个定值的计算,使学生意识到分子无时不在做“无规则”的热运动,这种运动是永恒的,绝对的,它的“无规则”又是有一定规律可寻的,它的规律是可以发现和认识的。化学变化这种运动形式的例子更是举不胜数:制取漂白粉,接触法制硫酸、氢气氯气混合在光照下爆炸、合成氨、氨氧化法制硝酸、白磷自燃等等,都证明了物质运动的特点。通过各种不同类型的化学变化的规律的总结,使学生确信无疑地认识到客观世界的物质性、运动的绝对性和多样性。

二、培养学生的辩证思维

辩证思维是辩证唯物主义解决问题的关键,是正确的方法论的核心,对于高一的学生来说,培养辩证思维尤为重要。在化学教学中向学生进行辩证唯物主义思想教育,必须处理好化学基础知识、基本技能教学与辩证唯物主义思想教育的对立统一关系。

1.一切事物都充满着矛盾,没有矛盾就没有世界。氧化—还原内容的教学就是对立统一观点的有力例证。

二氧化锰和浓盐酸反应,二氧化锰是氧化剂,浓盐酸中的氯化氢是还原剂,它们是对立的双方,互不相容,体现了矛盾斗争的绝对性;二氧化锰和浓盐酸相互反应,分别生成了二氯化锰(还原产物)和氯气(氧化产物),体现了矛盾双方斗争的结果,无不在一定条件下相互转化;二氧化锰发生还原反应,浓盐酸中的氯化氢发生氧化反应,氧化和还原是相反的两个方面,它们同时存在于同一个氧化—还原反应中,体现了矛盾双方的统一性:互为条件,相互依存;氯化氢的还原性并不强,但由于二氧化锰具有较强的氧化能力,在一定的外界条件下(加热),反应能够顺利进行,体现了事物的性质和变化主要由取得支配地位的矛盾的主要方面所决定的等等。

教材中的氧化—还原方程式非常多,每一个氧化—还原反应就是一个对立统一的活生生的例子。教师应有意识的暗示学生,使他们自然而然的形成对立统一的观点。

2.量变达到了一定的积累,必然会引起质的变化,而“化学可以被称为研究物体由于量的构成的变化而发生质变的科学”(恩格斯)。

稀硫酸具有酸的通性。所指的“稀”只是浓度较小而已,但并没有一个确定值,也可以稍大一些,但若大到了一定程度,就成了浓硫酸,引起了质的变化,具有了稀硫酸所不具有的吸水性、脱水性和强氧化性。硫化氢和氧气的反应,由于反应物量的比例不同而生成不同的产物。二氧化硫和三氧化硫、一氧化氮和二氧化氮、白磷和红磷,是由于组成分子中原子数目和结合情况的不同而引起的质变等等。

分子生物学定义篇6

一、深刻挖掘关键字词

概念是用简练的语言对原理定义或者规律做出的总结,所以教师要尽量做到字斟句酌,深刻挖掘。

例如,第四单元课题2“元素的定义”:就是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。教师应该从以下三个方面进行讲解:第一,在原子中,质子数和核电荷数是恒等的,所以概念中出现了括号部分的内容,在做选择题时,不要单一地认为元素的种类只由核电荷数决定。第二,一类不等同于一种,一类的原子要包括很多种原子,这些原子核电荷数相同但是其他方面(例如:中子数)不一定相同。第三,总称是宏观概念,所以元素只分种类不分个数。

又如,第三单元课题2“分子的概念”,分子和原子是初中生第一次接触微观世界,为了让学生形象地体会原子和分子的形象,教师在讲授时多数都是用模型或者多媒体辅助教学,但是在对分子或者原子概念的教学时,就很犯难。笔者建议如下:首先告知学生水就是一种由分子构成的物质,水在温度变化的时候,可以有三种状态,即固体冰、液态水和气态的水蒸气,水在三种状态转换的时候,物质本身是不改变的,即发生的是物理变化,那么构成水的水分子也不可能发生改变;反过来,水分子虽然没有改变,但是水的物理性质却发生了改变,所以,分子不能保持物质的物理性质;但是水在通电的情况下,会变成氢气和氧气,发生了化学变化,水这种物质本身也发生了改变,所以水分子也不再存在,那么水所有的性质包括物理性质和化学性质都将改变,所以,分子只能保持物质的化学性质;继而得出结论,分子变,化学性质就变;分子不变,化学性质也不变,即分子是保持物质化学性质的最小粒子。

二、拨云见日,去繁存简

对一些含义比较深刻,内容又比较复杂的概念进行剖析、讲解,以帮助学生加深对概念的理解和掌握。

第九单元课题2“固体溶解度”的概念,教材陈述如下,固体溶解度表示在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。讲解过程中总结规律如下,让学生反复读定义五遍,让学生分析定义中的固体应该是溶液中的什么成分,学生很容易分析出固体在溶液中应该作为溶质,那么溶解度其实就是表示溶质质量的物理量,但是不是说所有的质量都可以叫溶解度,这个是需要条件限制的,让学生从定义中分析,学生很快可以分析出,条件有三:指明温度,溶剂必须是100克,溶液必须是饱和溶液,只有在这几个条件的限制下,溶质的质量才能称为溶解度,如:在20℃,氯化钠的溶解度是36克,即在20℃,100克水里最多能溶解氯化钠36克。溶液中溶质和溶剂的比例为36∶100,如果温度不变,在50克水里,最多能溶解18克氯化钠,进而让学生分析出溶剂的质量不能改变溶解度。

分子生物学定义篇7

了解元素概念的涵义及元素符号的表示意义;学会元素符号的正确写法;了解并记忆常见的24种元素符号。

理解单质和化合物的概念。

理解氧化物的概念。

能力目标:

培养学生归纳概括能力及查阅资料的能力。

情感目标:

树立量变引起质变的辩证唯物主义观点。

教学建议

教学重难点

重点:元素概念的形成及理解。

难点:概念之间的区别与联系。

教材分析:

本节要求学生学习的概念有元素、单质、化合物、氧化物等,而且概念比较抽象,需要学生记忆常见的元素符号及元素名称也比较多,学生对这些知识的掌握程度将是初中化学的学习一个分化点。这节课是学生学好化学的基础课,所以在教学中要多结合实例,多做练习,使学生在反复实践中去加深理解和巩固,是所学的化学用语、概念得到比较清晰的对比、区分和归类。

化学用语的教学:

元素符号是化学学科重要的基本的化学用语,必须将大纲中规定要求记住的常见元素符号记牢,为以后的学习打下坚实的基础。元素符号的读法、写法和用法,它需要学生直接记忆并在以后的运用中直接再现的知识和技能。教学中应最好采用分散记忆法,在此过程中,进行元素符号发展简史的探究活动,课上小组汇报。这样既增加了学生的兴趣、丰富了知识面,又培养了学生的查阅资料及表达能力。

关于元素概念的教学

元素的概念比较抽象,在教学时应从具体的物质着手,使他们知道不同物质里可以含有相同种类的原子,然后再指出这些原子之所以相同:是因为它们具有相同的核电荷数,并由此引出元素的概念。

例如:说明以下物质是怎样构成的?

氧气氧分子氧原子

水水分子氧原子和氢原子

二氧化碳二氧化碳分子氧原子和碳原子

五氧化二磷五氧化二磷氧原子和磷原子

这些物质分子的微粒中都含有氧原子,这些氧原子的核电荷数都是8,凡是核电荷数是8的原子都归为同一类,称氧元素。此外,把核电荷数为6的同一类原子称为碳元素;将核电荷数为15的同一类原子称为磷元素等等。这时再让学生自己归纳出元素的概念。从而也培养了学生的归纳总结能力。

为了使学生更好地理解元素的概念,此时应及时地进行元素和原子的比较,使学生清楚元素与原子的区别与联系。注意元素作为一个宏观概念的意义及说法。

关于单质和化合物的分类过程中,学生也容易出错,关键在于理解单质和化合物是纯净物这个前提下进行分类的,即它们首先必须是纯净物。

教学设计示例

课时安排:2课时

重点:元素概念的形成及理解

难点:概念之间的区别与联系

第一课时

复习提问:说明以下物质是怎样构成的?

氧气氧分子氧原子

水水分子氧原子和氢原子

二氧化碳二氧化碳分子氧原子和碳原子

五氧化二磷五氧化二磷氧原子和磷原子

以上这些物质分子的微粒中都含有氧原子,这些氧原子的核电荷数都是8,凡是核电荷数是8的原子都归为同一类,称氧元素。此外,把核电荷数为6的同一类原子称为碳元素;将核电荷数为15的同一类原子称为磷元素等等。

请同学们给元素下定义:[学生讨论归纳]

(1)元素:

①定义:元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。

[学生讨论思考]

a、判断是否为同种元素的根据是什么?

b、学习元素这个概念的目的何在?

c、元素与原子有什么区别和联系?

教师引导得出结论:

a、具有相同核电荷数(即质子数)是判断是否为同种元素的根据。但中子数不一定相同。

b、元素是一个描述某一类原子的种类概念,在讨论物质的组成成分时,只涉及到种类的一个宏观概念,只讲种类不讲个数。

c、元素与原子的区别于联系:[投影片展示]元素

原子

联系

具有相同核电荷数(即核内质子数)

的一类原子的总称。

化学变化中的最小粒子

区别

着眼于种类,不表示个数,没有数量

多少的含义

既表示种类,又讲个数,有数量的

含义

举例

用于描述物质的宏观组成。例:水是

由氢元素和氧元素组成的,但不能说:“水是由两个氢元素和一个氧元素组

成的”。

用于描述物质的微观构成。例:一个

水分子是由两个氢原子和一个氧原子

所构成的。不能说:“一个水分子是

由氢元素和氧元素所组成的”。

投影片展示:教材图2-8介绍地壳中所含各种元素的质量分数

②地壳中含量较多的元素:氧、硅、铝、铁

③元素的分类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素。到目前为止,已发现的元素有一百多种,而这一百多种元素组成的物质却达三千多万种。

(2)物质分类:

学生阅读课本p36前三段,理解单质、化合物、氧化物的概念。

思考讨论:我们已经学过的物质中那些是单质?哪些是化合物?哪些是氧化物?

布置研究课题:元素的故事。分组布置任务,要求以讲故事的形式向全班汇报。

第二课时

(3)元素符号:

①元素的分类:

金属元素:“钅”旁,汞除外

非金属元素:“氵”“石”“气”旁表示其单质在通常状态下存在的状态

稀有气体元素:“气”

②元素符号的写法:一大二小的原则:Fe、Cu、mg、Cl、H等

③元素符号表示的意义:表示一种元素(种类):表示这种元素的一个原子(微粒):(知道一种元素,还可查出该元素的相对原子质量)

学生讨论回答:下列符号表示的意义:Fe、2n

用卡片的形式帮助学生记忆元素符号及元素名称。

课堂练习记忆元素符号名称及写法、读法。

(4)探究活动汇报:元素的故事。

增加学生学习兴趣,巩固加深对元素的理解和记忆。

4、板书设计:

第三节元素元素符号

一.元素:

1.定义:元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称。

2.地壳中含量较多的元素:氧、硅、铝、铁

3.元素的分类:金属元素、非金属元素、稀有气体元素

二.物质分类

三.元素符号

1.写法:一大二小

2.意义:表示一种元素

表示这种元素的一个原子

四.元素的故事

探究活动

分子生物学定义篇8

【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。

分子生物学定义篇9

关键词:初中化学;化学用语;教材编写

文章编号:1005C6629(2016)11C0034C03中图分类号:G633.8文献标识码:B

化学用语主要由各类元素符号、各类原子和离子符号、化学式、化学方程式等组成,它们是学习化学的重要工具,也是进行化学语言交流的重要信息载体。九年级化学是启蒙课,刚开始接触化学,化学用语学习的好坏将直接影响到化学思维和观念的形成,特别是化学的可持续性学习。从多年来的教学中发现,化学用语的学习情况与化学的学习成绩有很大的关系。那么,化学用语在教材中应通俗易懂,符合初中学生的认知规律、心理特点及思维习惯,便于学生自主学习。本文拟以人民教育出版社的九年级化学教科书(以下简称人教版)为例,结合教学实践提出几点编写建议。

1化学式不应提前出现

人教版教材从第二单元开始在部分物质的后面出现物质的化学式。也许编写的初衷是让学生潜移默化,逐渐让学生接受化学式,积少成多。但是,九年级化学是启蒙课程,学生刚刚接触化学,尚不知化学具体学的是什么内容,还不懂得什么是元素,不知道元素符号代表的是什么,不清楚化学式的书写原则和所代表的含义的情况下就让孩子去潜移默化,除了用死记硬背的方法外别无他法,这无疑增加了学生的学业负担和心理负担。这会让学生对化学这门启蒙课从一开始就产生一种恐惧感。化学式完完全全可以根据一定的书写规律和法则踏踏实实教出来的,而不是以填鸭式的方式背出来的。我们也曾做过比较,发现先教化学式根本不能带来任何教学效果,反而影响了学生学习化学的兴趣。建议化学式到该出现时再出现。

2以化学反应的实质为线贯穿化学用语

人教版在第三、四、五单元是化学用语学习最集中的地方,也是学习化学用语的起步地。这三章内容是学生成绩两级分化的主要部分。很多学生学到这里觉得化学非常难懂,对一些基本原理和基本概念极易混淆。原因是方方面面的,但笔者认为其中一个重要的原因是学生无法依据现有人教版教材自主学习,教材的编写不符合学生的思维习惯,甚至有点乱。例如,人教版以电解水实验得出水是由氢元素和氧元素组成,在此基础上得出化合物、氧化物、单质的概念。物质的分类如果在化学式及含义尚未掌握的基础之上学习效果又有几何呢?能真正地从宏观、微观角度去理解这些概念吗?很显然是不能的,学生只是对这些概念机械式地记忆。实际教学中让化学式和物质的分类结合起来学习,不仅可以帮助学生从宏观上理解物质的分类,更帮助学生从微观上理解这些概念。忽视这种桥梁和纽带的作用,会直接降低对学生从微观和宏观角度进行化学思维的能力。

建议以水的电解为例来贯穿整个化学用语教学。水电解的示意图如图1所示:

从这幅水电解微观示意图我们可以得出以下结论:(1)分子、原子的定义,及分子与原子的联系和区别;(2)单质、化合物、氧化物的判别;(3)根据模型书写H2、o2、H2o的化学式;(4)H2o中2的含义;(5)H2、o2、H2o等符号的含义;(6)o2与2o,4H与2H2的区别;(7)从微观角度去解释宏观上的质量守恒定律。虽然水电解的微观示意图比较简洁,但的确能帮助初中学生加深化学用语的巩固和理解。

3重视化学式的书写建议

化学式是初中化学用语教学中最重要的内容之一。因为,化学式的学习情况将直接影响到后面第五、六、八、十、十一单元的学习。现行人教版教材对于化学式的编写是在第四单元课题四中出现。人教版按照化学式的概念、化学式的意义,简要地描述了单质的化学式和化合物的化学式的书写及根据化合价写出化学式。其中介绍单质化学式的书写时是认为稀有气体、金属和固态非金属是用元素符号表示,非金属气体是需要在元素符号右下角上标示分子中所含原子数的数字。笔者认为如此归纳单质的化学式是极为不妥的,如第九单元涉及到的物质碘的化学式是i2,试问它是属于上面所说三类中的哪一类?关于化合物的化学式,人教版只是强调在书写化合物的化学式时,要知道这种化合物含有哪几种元素及不同元素原子的个数之比。同时,还应注意三点,如化学式中出现1要省略;氧化物书写时氧元素在右边;其他非氧化物把金属元素写在左边,非金属元素写在右边等。课本仅举了一个五氧化二磷化学式的书写。这里不禁要问,学生仅根据这些能看得懂化合物化学式的书写吗?五氧化二磷这类物质的化学式一定需要根据化合价来书写吗?含有原子团的化合物的化学式又如何去写?这些人教版均没有说清楚,甚至教材连化合价怎么标法都没有说清楚。但是,第五单元一下子出现非常丰富的化学式,诸如:硫酸铜、高锰酸钾、锰酸钾、氯化钾、硫酸亚铁、碳酸钙等物质,学生怎么能接受?特别是+2、+3价的铁,课本自始至终没有交代之间的区别;高锰酸钾、锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢这些物质只能通过死记硬背记住,因为,从课本中根本找不到它们的来龙去脉。这些对于学生的后续学习是非常不利的。

化学式的形成是有规律的,书写是有法可循的。建议教材编写可以先从构成物质的分子、原子模型去认识化学式及含义。然后根据化学式的含义及分子、原子的模型让学生初步认识有关化学式的书写。化学式与化合价是分不开的,所以,应先让学生在充分认识化合价的基础上根据化学式的书写原则教会学生如何书写化学式。化学式的书写法则整理如下:

资料:名称中没有数字的化合物书写原则:①写:先读后写;②标:标出相应元素的化合价;③约:将各化合价的绝对值约简;④交:将约简值交叉,分别写在元素的下标。即正前负后,约简交叉原则。

4加强化学用语含义的理解

加强化学用语含义的理解的学习有利于学生提升化学思维能力,促使学生以化学相关的观念交流。人教版对化学用语含义的描述具体见表1。

从上表可以看出,教材显然对于化学用语所表达的含义是过于简单和分散的,这对学生来说无疑增加了他们理解上的困难。化学用语的含义笔者认为可以见表2。

5应精挑细选习题,加强练习

加强练习,不等于搞题海战术,必要的练习可以起到消化、巩固相应知识的作用,但是练习一定要精挑细选,避免机械的重复训练。人教版教材对于化学用语的练习非常少,只是在化学式内容中有少量练习,且化学式中的练习缺少一定的针对性,甚至在练习中出现了学生从没学过的氯化物。如果缺少针对性的练习,那么学生在自主学习的时候无法达到一定的学习效果。

建议化学用语的练习应该多样化,包括识、读、写、交流等多环节。学生只有通过必要的练习,才能从真正意义上加深理解,从而逐步达到熟练的水平。

参考文献:

分子生物学定义篇10

[关键词]瞿秋白;《现代社会学》;《社会哲学概论》;《社会科学概论》;马克思主义哲学体系

[中图分类号]B27[文献标识码]a[文章编号]1002-8129(2016)10-0168-05

马克思主义哲学的传播与马克思主义在中国的广泛传播同步,马克思主义传播的先驱们在不同的历史时期作出了各自杰出的贡献。1923年瞿秋白从苏俄回国,坚持不断地传播马克思主义哲学,使我国马克思主义哲学进入到一个全新的发展阶段。

一、中国的第一个马克思主义哲学体系

马克思主义哲学是一个完整、科学的理论体系。苏俄思想家哲学家普列汉诺夫、布哈林、德波林开创了马克思主义哲学体系化的解释,将马克思主义完整的世界观解读为3个主要部分:1.作为关于合乎规律的联系的科学的唯物辩证法……它是方法论,是关于运动的普遍规律的抽象的科学。2.自然辩证法(数学、力学、物理学、化学、生物学,研究的是不同等级的自然界)。3.唯物主义辩证法在社会中的运用――历史唯物主义。

我国马克思主义早期传播时,、李达、李汉俊等先驱只是传播马克思主义哲学体系中的彻底的唯物论。直到大革命时期,瞿秋白借鉴俄国马克思主义哲学体系化的成果,在上海大学编写了《现代社会学》《社会哲学概论》和《社会科学概论》(以下简称三讲义)等讲义,不仅深化了彻底的唯物论,还阐述了自觉的辩证法,第一次完整地诠释了马克思的“新的宇宙观”[1]339。在这种“新的宇宙观”中,“唯物主义的互辩律的哲学”“是一切社会科学的方法论”[1]338,从而构建了中国第一个马克思主义哲学体系。

从体系结构看,《现代社会学》的框架是第一章社会学之对象及其与其他科学的关系;第二章社会科学之原因论与目的论;第三章有定论与无定论;第四章社会现象之互辩律;第五章社会。《社会哲学概论》理论框架为:哲学中之唯心唯物论,唯物哲学与社会现象,宇宙之起源,生命之发展,细胞――生命之历程,实质与意识,永久的真理――善与恶,平等,自由与必然,互变律,数与质――否定之否定,社会的物质――经济,原始的共产主义及私产之起源,阶级的发生及发展,分工,价值的理论,简单的与复杂的劳动,资本及剩余价值。仔细审视,我们可以看到,虽然在名称上很难辨识,但唯物论、辩证法、认识论以及历史唯物主义的板块结构已经在瞿秋白体系中初具规模。

二、辩证法原理的第一次阐释

在瞿秋白看来,“唯物辩证法是无产阶级马克思主义哲学的基础,是一个绝对新的整个的宇宙观,是无产阶级的认识论和科学方法论”[2]507。在《现代社会学》中,瞿秋白在中国最早系统地阐述了辩证法的三大规律,根据恩格斯和列宁关于辩证法的相关阐述,瞿秋白阐释了辩证法的三大规律,并明确表述为:“宇宙的根本是物质的动,动的根本性质是矛盾――是否定之否定,是数量质量的互变。”[1]357

首先,关于动的根本性质是矛盾。瞿秋白指出:“宇宙现象的根本便是‘物质的动’。动的本身便是矛盾;……这种矛盾之发生又消灭,消灭又发生,便成就所谓‘动’。”[1]357“所谓‘动’就是斗争,就是矛盾。”“物的矛盾及事的互变便是最根本的原理――没有矛盾互变便没有动;没有动便没有生命及一切现象。”[1]356“一切变易是起于永久的内部的矛盾,内部的斗争。”[1]356“宇宙间及社会里一切物质及现象都在动之中。假使我们研究事物于他们的变易及互动之中,我们就能在事物的属性以外,发现许多重要原理。第一便是社会之矛盾性的概念――这是现实的宇宙及社会的‘根本属性’。”[1]355瞿秋白指出,自然界和社会运动便是矛盾,联系便是矛盾,“无处不是矛盾”。同时,又强调了矛盾的特殊性(即“自性”)。他说:“宇宙现象的根本便是‘物质的动’。动的本身便是矛盾;极简单的机械运动便是矛盾的历程:一个才体,同时在甲处又在乙处,即同时在甲处又不在甲处――这是一个矛盾。这种矛盾之发生又消灭,消灭又发生便成就所谓‘动’。”[1]355之后他又阐述了生物机制的运动过程,“简单的机械运动既包含有矛盾,则生物机体的动及发展所含有的矛盾更复杂。生命的意义本是――‘物’同时又是自己又是别物(生物机体的新陈代谢)。既如此,生命便是物体及现象里的时生时灭永久不断的矛盾。此种矛盾若完全消灭,不再发生,便是死”[1]355。在瞿秋白看来,“社会之中常常有许多矛盾――阶级矛盾和阶级斗争是历史的原动力。各阶级之间、各种职业之间,各种派别之间,各种理想之间,生产与分配之间……无处不是矛盾”[1]460。

其次,关于数量质量的互变。瞿秋白指出:“自然界和社会里处处都有革命的特变的现象”“数量变易到一定的程度,便能发生质量上的变易。”[1]462“宇宙及社会里的一切发展――就是数量变更的渐渐积累,然而数量的变,到一定的程度,必定突变为质量的变。”[1]355他举例:“摄氏寒暑表一百度以下的时候,水是液体――即使热度增加,只要还是一百度以下,水只是滚着。我们只看见温度上数量的增加。可是温度到百度的时候,那水的液体便变成汽体,一退便简直是质量上的变更了。”[1]461

他认为:“数量变成质量的实例――在日常的事物里随时可以遇着。”[1]462瞿秋白用日常生活现象中的例子加以生动说明数量质量的互变规律,他引述托尔斯泰小说里的故事说:有一个乡下饿汉吃面包,吃了一个还是饿,再吃一个,还是饿,最后又吃了一只环形面包,忽然感觉饱了,于是很后悔地说,早知道这样,就应该先吃那只环形面包。瞿秋白评论说:“其实是质量上的突变要数量上的渐变做预备:没有以前的那几个面包,单是一个环形面包,一定不会骤然感觉着饱的。”[1]462量变引起质变,质变只能在量变的基础上实现。“数量变成质量时,是一种突然跳跃的现象――渐进的过程里显露出划分两截的界限。”[1]462在他看来,事物质变的一种普遍现象是突变。“水在普通气压之下到摄氏寒暑表零度的时候,便从液体变成固体,到一百度的时候,又从液体变成气体――很简单的温度数量的变竟成了水的质量的变。”[1]355“水的变成汽并非渐渐变成‘小汽’,再由‘小汽’变成‘大汽’――而是到沸点时突然变成汽体的。”[1]462这种突变不仅存在于自然界也存在于人类社会。“社会里与自然界里的一切渐变都必行向突变,一切进化(evolation)必行向革命(Reyolation)。”[1]462“社会里与自然界,每次必须经过一种突变,才能开始一种新方向的渐变――往往必须经过一次改造(Reconstraction)方能开始一种新方向的改良(Reform)。”[1]463“社会里的革命等于自然界里的突变――革命的渐渐成熟,亦等于水的渐沸以至于变成气体。社会里的革命是社会结构的改造。社会发展的需要与社会的结构相冲突之时,便不能不发生革命式的突变。”[1]462瞿秋白把“突变论”贯彻和运用于社会发展,鲜明地体现了他理论与实践相结合的学风和善于运用理论说明实际问题的才华。

最后,关于否定之否定规律。瞿秋白从黑格尔辩证法中关于“正题”“反题”“合题”的“三段式”思想和恩格斯所阐述的否定之否定原理中,提炼梳理,阐述了辩证法的“否定之否定”规律。“这是所谓否定之否定,亦就是数量与质量互变的原理。昆虫的孵化,哺乳动物的胎孕,都是否定之否定――旧的形式毁灭,新的形式构成,辗转不已,愈演愈复的历程。”[1]356他认为:“原始的均势――‘正题’(these)”;“均势之破坏――‘反题’(antithese)”:“均势之恢复――‘合题’(synthese)。”[1]457他举例指出,种子发芽成长结谷,昆虫的孵化,哺乳动物的胎孕,都是“否定之否定”:“一粒种子,假使落在适宜的土壤上,那就因为温湿的作用,种子内部必起变化,长成嫩芽;种子本身就此消灭(种子之否定),如此长成稻。稻又尽着生长(数量之增加),等到重新结谷,茎干便就枯死,始终又要消灭〔稻之否定),其结果是一粒种子变成二三十粒。种子消灭而成稻,稻又消灭而成种子,这是所谓‘否定之否定’……昆虫的孵化、哺乳动物的胎孕,都是‘否定之否定’――旧的形式毁灭,新的形式构成,转辗不已,愈演愈复的历程。”[1]457瞿秋白进一步从社会历史发展的考察中论证了否定之否定规律。“各民族的初期文化,大致都是土地公有的原始共产主义。等到农业的发展到了一定的高度,那土地公有制就足以阻滞生产的发达。这种制度就要否定、消灭,经过种种过渡时期而变成私有制度。然而私有制度之下,生产的发展亦只有一定的限度厂味产品的贸易方法及农具的制造方法,足以使农业组织逐渐改变而其与工业的关系也大有变革――于是私有制度又变成生产发达的障碍――土地的公有制又成了现代的经济要求了。然而土地公有制的现代意义,并不是说回到原始时代的公社制度;恰恰相反:现代的公有制应当在农业技术上是较高的较进步的――适宜于应用化学的肥料及电机的动力制度。”[1]356这说明了社会历史的发展遵循着“肯定-否定-否定之否定”的曲线式、螺旋式的路线,其总趋势是前进的、上升的、由低级到高级的;从形式上看,否定之否定阶段,是回归肯定阶段的状态,但实质上是在更高级的形态上的重复和发展。

三、瞿秋白理论的历史贡献

一个比较通行的观点是,从体系结构上看,“三讲义”受到布哈林的《历史唯物主义理论》和戈列夫编写、瞿秋白翻译的《新哲学――唯物论》的影响[3]22。必须特别指出的是,在1924年,瞿秋白已经初步构建了一个同后来《辩证唯物主义和历史唯物主义》非常相似的体系。如果仔细检视《辩证唯物主义和历史唯物主义》马克思主义哲学体系确立的历史过程,以及围绕马克思主义哲学体系在俄国曾经展开的争论和探索,瞿秋白“三讲义”展示出一种难得的远见和思想深度。

瞿秋白体系化马克思主义的努力,对中国马克思主义哲学作出了突出的贡献,为中国共产党和革命大众完整地接受马克思主义哲学世界观,促进年轻的中国共产党人根据中国实际制订正确的思想、方针和策略,开创运用辩证唯物主义原理研究和解决中国革命实际问题的新局面奠定了重要基础。

瞿秋白对唯物辩证法三大规律的介绍尽管相对简单,但却是在近代中国详尽阐述的第一人。“三讲义”弥补了马克思主义在中国早期传播中过分注重历史观的缺陷,对于20世纪20年代寻求中国道路的先进知识分子了解和把握辩证唯物主义的基本精神和基本内容有很大的帮助,其对马克思主义中国化的强调,更是难能可贵。正是基于马克思主义要与中国实际相结合的哲学观,早期对于中国社会的调查和研究都得到瞿秋白的大力支持,可以说,在某种程度上瞿秋白为思想的诞生作出了一定的贡献。正因为如此,新中国建立之后,于1950年12月31日特为出版的瞿秋白遗著题词,指出:“瞿秋白同志死去十五年了。在他生前,许多人不了解他,或者反对他,但他为人民工作的勇气并没有挫下来。他在革命困难的年月里坚持了英雄的立场,宁愿向刽子手的屠刀走去,不愿屈服。他的这种为人民工作的精神,这种临难不屈的意志和他在文字中保存下来的思想,将永远活着,不会死去。瞿秋白同志是肯用脑子想问题的,他是有思想的。他的遗著的出版,将有益于青年们,有益于人民的事业,特别是在文化事业方面。”[4]

[参考文献]

[1]瞿秋白.瞿秋白文集(政治理论编):第2卷[m].北京:人民出版社,1988.

[2]瞿秋白.瞿秋白文集(政治理论编):第7卷[m].北京:人民出版社,1988.