發(fā)布時(shí)間：2023-09-22 15:33:04
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的量子力學(xué)應(yīng)用舉例樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
近年來生命科學(xué)的飛速發(fā)展過程中最顯著的特點(diǎn)就是其研究空間的擴(kuò)大化,它不僅在宏觀方面研究各個(gè)生物體內(nèi)的器官以及組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系;自然界個(gè)體與群體、群體之間及其與外在環(huán)境間的內(nèi)在聯(lián)系;生態(tài)系統(tǒng)及其內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)、能量交換。同時(shí)由于生物體存在物質(zhì)層次性,各個(gè)生物大分子中又包含著碳、氫、氧等各種各樣的原子,甚至原子內(nèi)又存在電子、質(zhì)子和中子等物質(zhì)。因此分子生物學(xué)研究應(yīng)運(yùn)而生,現(xiàn)代生物科學(xué)日趨向微觀世界進(jìn)軍,并出現(xiàn)了一門新的電子生物學(xué)學(xué)科。由此可知,隨著生物科學(xué)理論與其相關(guān)實(shí)驗(yàn)的多方面結(jié)合,諸多生命物質(zhì)疑團(tuán)將在微觀分子研究中得到合理解釋,人類對(duì)生命的認(rèn)識(shí)將進(jìn)一步深化,其控制和改造生物的能力也將顯著提高。
2多學(xué)科相互滲透
生物科學(xué)的另一個(gè)特點(diǎn)在于其與數(shù)學(xué)、力學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)以及工程技術(shù)等多學(xué)科之間的聯(lián)系日益密切,彼此之間相互滲透,互為一體,這種滲透與反滲透作用便推動(dòng)了現(xiàn)代生命科學(xué)的重大發(fā)展。舉例來說,力學(xué)、化學(xué)以及物理學(xué)對(duì)生物科學(xué)的滲透作用產(chǎn)生的結(jié)果便是在此基礎(chǔ)上形成了一系列有重大影響作用的邊緣學(xué)科,例如生物力學(xué)、生物化學(xué)以及生物物理學(xué),由此開創(chuàng)了現(xiàn)代生命科學(xué)的研究新方向。同時(shí)生物科學(xué)對(duì)力學(xué)、化學(xué)以及物理學(xué)的反滲透作用產(chǎn)生的結(jié)果便是新形成類似化學(xué)仿生學(xué)以及物理仿生學(xué)等新興學(xué)科。隨著信息時(shí)代的到來,量子力學(xué)、信息論以及控制論等新興學(xué)科有了飛速的發(fā)展,再其強(qiáng)大的影響力下電子生物學(xué)、生物信息論以及生物控制論等邊緣學(xué)科也得到了更多學(xué)者的關(guān)注與研究?，F(xiàn)代生命科學(xué)與多領(lǐng)域、多學(xué)科之間相互滲透的新特點(diǎn)促使人們學(xué)習(xí)更多的知識(shí)來充實(shí)自己,不斷汲取多方面知識(shí)擴(kuò)大視野顯得尤為重要,那種只局限于研究自己專業(yè)領(lǐng)域的科技人才將逐漸被社會(huì)所淘汰,隔行如隔山的狀況將不再適應(yīng)于社會(huì)發(fā)展。
3實(shí)驗(yàn)手段更先進(jìn)
隨著人們探索空間與認(rèn)識(shí)領(lǐng)域的不斷深化,理論研究與實(shí)際應(yīng)用也結(jié)合的越來越緊密,實(shí)驗(yàn)手段日趨先進(jìn)與現(xiàn)代化,這是生物科學(xué)現(xiàn)代化發(fā)展的又一個(gè)重要特點(diǎn),更是其不斷進(jìn)步的必要條件與重要標(biāo)志。換句話說,生命科學(xué)只有依賴于實(shí)驗(yàn)技術(shù)與手段的不斷更新才能有飛速的突破與長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步,科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)水平與方法手段決定著生命科學(xué)的發(fā)展高度。假如現(xiàn)代生命科學(xué)缺乏先進(jìn)的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)儀器,那么其發(fā)展進(jìn)程將受到停滯,甚至一事無成。由此看來,不斷汲取新方法,創(chuàng)新新技術(shù),完成生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)手段的現(xiàn)代化任務(wù)顯得尤為重要。在生命科學(xué)領(lǐng)域,尤其是應(yīng)用化學(xué)、應(yīng)用物理學(xué)方面的新技術(shù)、新方法創(chuàng)新,不僅方便人們從細(xì)胞水平上進(jìn)行生物規(guī)律的探究,更有利于推動(dòng)人們從分子水平上對(duì)生命物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究分析,這不僅是現(xiàn)代自然科學(xué)領(lǐng)域?qū)ι锏男抡J(rèn)識(shí),更是人類社會(huì)的歷史性進(jìn)步。
4結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞：納米涂層；場(chǎng)發(fā)射；電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)；軟凝聚態(tài)物質(zhì)
2003年在國(guó)際和中國(guó)都發(fā)生了具有突發(fā)性的災(zāi)難事件，但中國(guó)的GDP仍以9.1％的高速度在增長(zhǎng)，達(dá)到了人民幣11.6萬(wàn)億元，其中第二產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)4萬(wàn)多億元。中國(guó)現(xiàn)今的第二產(chǎn)業(yè)主要領(lǐng)域是冶金、制造和信息，在世界的地位是大加工廠，也是大市場(chǎng)。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中所以有優(yōu)勢(shì)是中國(guó)的勞動(dòng)力廉價(jià)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)我們能保持多久?我們還注意到與化工有關(guān)的產(chǎn)品中，我們的生產(chǎn)效率是國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家的5％，能耗是3倍，環(huán)境的破壞是9倍。這就是我們所付出的代價(jià)。不論形勢(shì)如何嚴(yán)峻，21世紀(jì)是中華民族振興的機(jī)遇期，制造業(yè)絕對(duì)是一個(gè)極其重要的領(lǐng)域，是個(gè)急速發(fā)展變化的領(lǐng)域。2003年3月國(guó)際真空學(xué)會(huì)執(zhí)委會(huì)在北京舉行，會(huì)議上討論了將原來的冶金專委會(huì)改名為“表面工程專委會(huì)”，當(dāng)時(shí)也考慮了另一個(gè)名字“涂層專委會(huì)”，我想用涂層材料更合適，含有繼承性和變革性。20世紀(jì)70年代曾經(jīng)說成是塑料年代，此后塑料科技和工業(yè)迅速崛起，極大地改變了人類社會(huì)。繼而是信息時(shí)代，通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)、智能網(wǎng)，信息流，日新月異地改變著人類的生活和觀念。我們這個(gè)時(shí)代是高速發(fā)展的時(shí)代，技術(shù)和觀念都在與時(shí)俱進(jìn)地改變著。
本世紀(jì)初興起了納米科技，促進(jìn)其到來的是由于微電子小型化的發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)科技發(fā)展進(jìn)入納米時(shí)代[1]，不僅電子學(xué)將進(jìn)入納電子學(xué)領(lǐng)域，物理學(xué)進(jìn)入介觀物理領(lǐng)域，各類科技，包括生物醫(yī)學(xué)等都在探索納米結(jié)構(gòu)與特性。涂層和表面改性越來越多地增加了納米科技的內(nèi)容，這是一種低維材料的制造和加工科技，將是制造技術(shù)的主流，將迅速地改變傳統(tǒng)制造技術(shù)的方法、理論和觀念，作為現(xiàn)今國(guó)際上的制造大國(guó)，世界加工廠，我們更應(yīng)該注意研究制造技術(shù)的發(fā)展和未來。
1突破傳統(tǒng)制造技術(shù)的觀念
納米科技研究的內(nèi)容主要是在原子、分子尺度上構(gòu)造材料和器件，測(cè)量表征其結(jié)構(gòu)和特性，探索、發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新規(guī)律和應(yīng)用領(lǐng)域。與我們熟悉傳統(tǒng)的相比，納米材料和器件具有顯著的維數(shù)效應(yīng)和尺寸效應(yīng)。近幾年來，在納米材料制造方面做了大量的研究工作，在納米粒子粉材的制造，以及材料結(jié)構(gòu)和特性測(cè)量、表征上取得了顯著成果[2～7]。接下來深入到納米線、納米管和納米帶的研究[8～14]，出現(xiàn)了一些成功有效的制造方法，發(fā)現(xiàn)了一些驚人的結(jié)構(gòu)和特性。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展了納米復(fù)合材料的研究，展現(xiàn)了非常有希望的應(yīng)用前景[15～17]。近來人們?cè)诩{米科技初期成果的基礎(chǔ)上挑戰(zhàn)某些產(chǎn)品的傳統(tǒng)加工技術(shù)，比如Al組件的快速加工。
T.B.Sercombe等人報(bào)道了快速加工鋁(Al)組件的新方法[18]，這個(gè)方法的主要特征是用快速成型技術(shù)先形成樹脂鍵合件，然后在氮?dú)夥罩蟹纸馄滏I和第二次滲入鋁合金。在熱處理過程中，鋁與氮反應(yīng)形成氮化鋁骨架，在滲透過程中得到剛體結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)制造工藝相比，這個(gè)過程是簡(jiǎn)單的快速的，可以制造任何復(fù)雜組件，包括聚合物、陶瓷、金屬。圖1是過程示意和原型樣品，(a)是尼龍巾鑲嵌鋁粒子的SEM像，中心有結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的是Mg粒子，白色是Al粒子，加入少量的Mg是為還原氧化鋁，它將不是鑄件中的成分。在尼龍被燒去時(shí)，這個(gè)結(jié)構(gòu)基本保持不變。(b)是氮化物骨架，圍繞Al粒子的一些環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光學(xué)顯微鏡像，再滲入Al時(shí)將形成密實(shí)結(jié)構(gòu)。(c)是燒結(jié)的氮化鋁和滲鋁組件，小柱的厚為0.5mm其密度和強(qiáng)度都達(dá)到了傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的水平。他們還制作了公斤重量多種結(jié)構(gòu)的樣品。這是一種冶金技術(shù)的探索，開辟了一種新的冶金和制造技術(shù)途徑。
2納米材料的完美定律
描述材料結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語(yǔ)是原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。原子結(jié)構(gòu)的主要參量是晶格常數(shù)、鍵長(zhǎng)、鍵角；電子結(jié)構(gòu)的主要參量是能帶、量子態(tài)、分布函數(shù)。對(duì)于我們熟悉的宏觀體系，這些參量多是確定的常數(shù)，但對(duì)于納米體系，多數(shù)參量隨著原子數(shù)量的改變而變化。這是納米材料和器件的典型特征，它決定了納米材料的多樣性。其中有個(gè)重要規(guī)律，我們稱之為納米材料的完美定律，用簡(jiǎn)單語(yǔ)言表述：“存在是完美的，完美的才能存在”。它包括了納米晶粒的魔數(shù)規(guī)則，即含有13、55、147…等數(shù)量原子的原子團(tuán)是穩(wěn)定的，對(duì)于富勒烯碳60和碳70存在的幾率最大，而對(duì)于碳59或碳71等結(jié)構(gòu)體系根本不存在。這就是為什么斯莫利(Smmolley)他們當(dāng)初能在大量的富勒烯中首先發(fā)現(xiàn)碳60和碳70，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。對(duì)于一維納米結(jié)構(gòu)，包括納米管和納米線，存在類似的規(guī)則?？梢阅Ｐ蜕险J(rèn)為是由殼層構(gòu)成的，每個(gè)殼層中更精細(xì)的結(jié)構(gòu)稱為股，每一股是一條原子鏈，中心為1股包裹殼層為7股的表示為7-1結(jié)構(gòu)，再外殼層為11股的，表示為11-7-1結(jié)構(gòu)，等等，構(gòu)成最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，這是一維納米結(jié)構(gòu)的魔數(shù)規(guī)則。對(duì)二維納米膜存在類似的缺陷熔化規(guī)則，即不容許存在很多缺陷，一旦超過臨界值，缺陷自發(fā)產(chǎn)生，完全破壞二維晶態(tài)結(jié)構(gòu)。上述這些低維結(jié)構(gòu)特征是完美定律的具體表述，進(jìn)步普遍表述理論是正在研究中的課題。
完美定律是我們討論涂層材料的出發(fā)點(diǎn)，因?yàn)榧{米材料有更多的人造品格，是大自然很少存在或者不存在的，需要人工大量制造。在制造過程中，方法簡(jiǎn)單、產(chǎn)額高、成本低是最有競(jìng)爭(zhēng)力的。可以想象，制造成本很高的材料和器件能有市場(chǎng)，一定是不計(jì)成本的特殊需要，有政治背景或短期的社會(huì)需求。因此在我們探索納米材料制造時(shí)，首先考慮的應(yīng)是滿足完美定律的技術(shù)，如用甲烷電弧法制備納米金剛石粉技術(shù)[1]，電化學(xué)沉積法制備金屬納米線陣列技術(shù)[19]，以及電爐燒結(jié)法制造氧化物納米帶技術(shù)[20]等等。
3涂層納米材料將給我們帶來什么?
涂層納米材料是納米科技領(lǐng)域具有代表的材料，或是低維納米材料的有序堆積結(jié)構(gòu)，或者是低維納米材料填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)。兩者都比傳統(tǒng)材料有驚人的結(jié)構(gòu)和特性。如新型高效光電池[21]、各向異性結(jié)構(gòu)材料[19]、新型面光源材料[22]等，這里舉例介紹基于熱電效應(yīng)的新型納米熱電變換材料。
熱電效應(yīng)器件的代表是熱電偶，即利用不同導(dǎo)體接觸的溫差電現(xiàn)象進(jìn)行溫度測(cè)量的器件?；跓犭娦?yīng)可以制成兩類器件：熱產(chǎn)生電和電產(chǎn)生溫差。前者可以用于制造焦電器件，即用熱直接發(fā)電，如將焦電材料涂于內(nèi)燃機(jī)缸表面，利用缸體溫度高于環(huán)境幾百度的溫差發(fā)電，將余熱變作電能回收。后者可以做成電致冷器件。這類的直接熱電變換器件具有無污染，沒有活動(dòng)部件，長(zhǎng)壽命，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但塊體材料制成器件的效率低，限制了它的應(yīng)用。納米科技興起以后，人們探索利用納米晶或納米線結(jié)構(gòu)能否解決熱電效應(yīng)的效率問題。認(rèn)為用量子點(diǎn)超晶格材料有希望顯著提高熱電器件的效率，這是由于納米材料顯著的能級(jí)分裂，有利于載流子的共振輸運(yùn)和降低晶格熱傳導(dǎo)，從而提高了器件的效率。T.C.Harman等人[23]報(bào)告了量子點(diǎn)超晶格結(jié)構(gòu)的熱-電效應(yīng)器件，他們制備了PbSeTe／PbTe量子點(diǎn)超晶格(QDSL)結(jié)構(gòu)，用其制造了熱電器件(Thermo-electrics，TE)，圖2(a)是納米超晶格TE致冷器件的結(jié)構(gòu)和電路圖，(b)電流-溫度曲線。將TE超晶格材料，其寬11mm，長(zhǎng)5mm，厚0.104mm，n-型的TE片，一端置于熱槽，另一端置于冷槽，為了減小冷槽熱傳導(dǎo)而形成這同結(jié)接觸，用一根細(xì)金屬線與熱槽連接。當(dāng)如圖2(a)所示加電流源時(shí)，將致冷降溫。對(duì)于這種納米線超晶格結(jié)構(gòu)，由于量子限制效應(yīng)，發(fā)生間隔很大的能級(jí)分裂，從而得到很高的熱電轉(zhuǎn)換效率。圖2(b)是TE器件的電流-溫度曲線，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)標(biāo)明為熱與冷端溫差(T)與電流(I)關(guān)系，電流坐標(biāo)表示相應(yīng)通過器件的電流。■為熱端溫度Th與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于流過器件的電流不敏感。為冷端溫度Tc與電流I的關(guān)系，其溫度對(duì)于電流是敏感的。圖中A是測(cè)得的最大溫差，43.7K，B是塊體(Bi，Sb)2(Se，Te)3固溶合金TE材料最大溫差，30.8K。從圖中可以看出，在較大電流時(shí)，冷端溫度趨于飽和。采用這種致冷器件由室溫降至一般冰箱的冷凍溫度是可能的。
電熱效應(yīng)的逆過程的應(yīng)用就是焦電器件，即利用熱源與環(huán)境的溫差發(fā)電。對(duì)于內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、致冷器高溫?zé)岫说仍O(shè)備的熱壁，涂上超晶格納米結(jié)構(gòu)涂層，利用剩余熱能發(fā)電，將是人們利用納米材料和組裝技術(shù)研究的重要課題。
類似面致冷、取暖，面光源，面環(huán)境監(jiān)測(cè)等涂層功能材料，將給家電產(chǎn)業(yè)帶來革命性的影響，將會(huì)極大地改變?nèi)祟惖纳罘绞胶陀^念。
4含鐵碳納米管薄膜場(chǎng)發(fā)射
碳納米管陣列或含碳納米管涂層場(chǎng)發(fā)射被廣泛研究，以其為場(chǎng)發(fā)射陰極做成了平板顯示器。研究結(jié)果表明碳管的前端有較強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力，因此碳管涂層膜中多數(shù)碳管是平放在基底上的，場(chǎng)電子發(fā)射能力很差。我們制備了含有鐵(Fe)納米粒子的碳納米管，它的側(cè)向有更大的場(chǎng)發(fā)射能力，有利于用涂層法制造平板場(chǎng)發(fā)射陰極。圖3(a)是含鐵粒子碳納米的TEM像，碳管外形發(fā)生顯著改變。(b)是碳管場(chǎng)發(fā)射I-V特性曲線，I是CVD生長(zhǎng)的豎直排列碳納米管的場(chǎng)發(fā)射曲線，II是含鐵粒子碳納米管豎直陣列的場(chǎng)發(fā)射曲線，III是含粒子碳納米管躺在基底上的場(chǎng)發(fā)射曲線，有最強(qiáng)的場(chǎng)發(fā)射能力。根據(jù)此結(jié)果，將含鐵的碳納米管用作涂層場(chǎng)發(fā)射陰極，有利于研制平板顯示器。
5電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)
上面所講到的涂層納米功能材料和器件是當(dāng)今國(guó)際上研究的熱門課題，會(huì)很快取得重要成果，甚至有新產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)。當(dāng)我們?cè)谟懻撨@個(gè)納米科技中的重要方向時(shí)，不能不考慮更深層的理論問題和更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前景。這就涉及到物理學(xué)的重要理論問題，即電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系(electronstrongcorrelationsystem)與軟凝聚態(tài)物質(zhì)(softcondensationmatter)。
在量子力學(xué)出現(xiàn)之前，金屬材料電導(dǎo)的來源是個(gè)謎，20世紀(jì)初量子力學(xué)誕生后，解決了金屬導(dǎo)電問題?；贐loch假設(shè)：晶體中原子的外層電子，適應(yīng)晶格周期調(diào)整它們的波長(zhǎng)，在整個(gè)晶體中傳播；電子-電子間沒有相互作用。這是量子力學(xué)的簡(jiǎn)化模型，沒有考慮電子間的相互作用，特別是在局域態(tài)電子的強(qiáng)相互作用。2003年又有人提出了金屬導(dǎo)電問題，Phillips和他的同事以“難以琢磨的Bose金屬”為題重新討論了金屬導(dǎo)電問題[24]。當(dāng)計(jì)入電子間的相互作用時(shí)，可能產(chǎn)生的多體態(tài)，超導(dǎo)和巨磁阻就是這種狀態(tài)。晶體中的缺陷破壞了完善導(dǎo)體，導(dǎo)致電子局域化。電子與核作用的等效結(jié)果表現(xiàn)為電子間的吸引作用，導(dǎo)致電荷載流子為Cooper對(duì)。但這個(gè)對(duì)的形成，不是超導(dǎo)的充分條件。當(dāng)所有Cooper對(duì)都成為單量子態(tài)時(shí)，才能觀察到超導(dǎo)性。這樣，對(duì)于費(fèi)米子由于包利(Paulii)不相容原則，不可能產(chǎn)生宏觀上的單量子態(tài)。Cooper對(duì)的旋轉(zhuǎn)半徑小于通常兩個(gè)電子相互作用的空間，成為Bose子。宏觀上呈現(xiàn)單量子態(tài)，Bose子的相干防止了局域量子化。在局域化電子范圍內(nèi)，超導(dǎo)性可能認(rèn)為是玻色-愛因斯坦凝聚，這個(gè)觀點(diǎn)現(xiàn)今被很多人接受。從20世紀(jì)初至今，對(duì)于基本粒子的量子統(tǒng)計(jì)有兩種，一是Fermi統(tǒng)計(jì)，遵從Paulii不相容原理，即每個(gè)能量量子態(tài)上只能容納自旋不同的2個(gè)電子，而Bose子則不受這個(gè)限制。在凝聚態(tài)物質(zhì)中有兩個(gè)基態(tài)：即共有化Bose子呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，局域化Bose子呈現(xiàn)絕緣態(tài)。然而，在幾個(gè)薄合金膜的實(shí)驗(yàn)中，觀察到金屬相，破壞了超導(dǎo)體和絕緣體之間直接轉(zhuǎn)換。經(jīng)分析認(rèn)為這是玻色金屬態(tài)，參與導(dǎo)電的是Bose子。推斷這個(gè)金屬相可能是渦流玻璃態(tài)，這個(gè)現(xiàn)象在銅氧化物超導(dǎo)體中得到了驗(yàn)證。
軟凝聚態(tài)物質(zhì)研究的對(duì)象是原子、分子間不僅存在短程作用力，而且存在長(zhǎng)程作用力，表觀上呈現(xiàn)的粘稠物質(zhì)形態(tài)，稱為軟凝聚態(tài)。至今，人類對(duì)于晶體和原子存在強(qiáng)相互作用的固體已經(jīng)知道得相當(dāng)透徹了，但對(duì)軟凝聚態(tài)的很多科學(xué)問題還沒有深入研究，21世紀(jì)以來，引起了科學(xué)家的極大興趣。軟凝聚態(tài)物質(zhì)包括流體、離子液體、復(fù)合流體、液晶、固體電解、離子導(dǎo)體、有機(jī)粘稠體、有機(jī)柔性材料、有機(jī)復(fù)合體，以及生物活體功能材料等。這其中的液晶由于在顯示器件上的很大市場(chǎng)需求，是被研究得相當(dāng)清楚的一種。其他軟凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)和特性的科學(xué)問題和應(yīng)用前景是目前被關(guān)注的研究課題。這其中主要有：微流體閥和泵、納米模板、納米陣列透鏡、有機(jī)半導(dǎo)體、有機(jī)陶瓷、流體類導(dǎo)體、表面敏感材料、親水疏水表面、有機(jī)晶體、生物材料(人造骨和牙齒)、柔性集成器件，以及他們的復(fù)合，統(tǒng)稱為分子調(diào)控材料(materialsofmolecularmanipulation)。其主要特征是原子結(jié)構(gòu)的多變性和柔性，研究材料的設(shè)計(jì)、制造、結(jié)構(gòu)和特性的測(cè)量、表征，追求特殊功能；理論上探討原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定體系，光、電、熱、機(jī)械特性，以及載流子及其輸運(yùn)。關(guān)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)，有些早已為人類所用，電解液、液晶等，但對(duì)其理論研究處于初期階段。科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的需求促進(jìn)深入的理論研究，判斷體系穩(wěn)定存在的依據(jù)是自由能最小，體系自由能可表示為F=E-TS，其中S是熵。對(duì)于軟凝聚態(tài)物質(zhì)體系，S是重要參量。其中更多的缺陷，原子、分子運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜行為，更多的電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)，不再是單粒子統(tǒng)計(jì)所能描述，需要研究粒子間存在相互作用的統(tǒng)計(jì)理論。多樣性是這個(gè)體系的突出特征，因此其理論涉及廣泛、復(fù)雜問題。
物理學(xué)是探索物態(tài)結(jié)構(gòu)與特性的基礎(chǔ)學(xué)科，是認(rèn)識(shí)自然和發(fā)展科技的基礎(chǔ)，其中以原子間有較強(qiáng)作用的稠密物質(zhì)體系為主要研究對(duì)象的凝聚態(tài)物理近些年有了迅速進(jìn)展，研究范圍不斷擴(kuò)大，從固體結(jié)構(gòu)、相變、光電磁特性擴(kuò)展到液晶、復(fù)雜流體、聚合物和生物體結(jié)構(gòu)等。幾乎每一二十年就有新物質(zhì)狀態(tài)被發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)了人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)和對(duì)其規(guī)律把握能力，推動(dòng)了科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。21世紀(jì)仍有一些老的科學(xué)問題需要深入研究，一些新科學(xué)問題已提到人們的面前。特別是低維量子限域體系和極端條件下的基本物理問題。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)的介觀物理，后來發(fā)展成為納米科技所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。與宏觀體系和原子體系相比，低維量子限域體系，還有很多物理問題有待解決，人們熟悉的宏觀體系得到的規(guī)則和結(jié)論有些不再有效，適用于低維量子限域體系的處理方法和理論需要探索，特別是將涉及到多層次多系統(tǒng)問題的描述和表征，將會(huì)有更多的新現(xiàn)象、新效應(yīng)、新規(guī)律被發(fā)現(xiàn)。在納米尺度，研究原子、分子組裝、測(cè)量、表征，涉及有機(jī)材料、無機(jī)／有機(jī)復(fù)合材料和生物材料，這將大大的擴(kuò)展了物理學(xué)研究的范圍和深度。涉及的重大科學(xué)前沿問題和重點(diǎn)發(fā)展方向有①?gòu)?qiáng)關(guān)聯(lián)和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，及其他新奇特性凝聚態(tài)物質(zhì)；②低維量子限域體系的結(jié)構(gòu)和量子特性，包括納米尺度功能材料和器件結(jié)構(gòu)和特性；③粒子物理，描述物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)和基本相互作用的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型和有關(guān)問題，以及復(fù)雜系統(tǒng)物理；④極端條件下的物理問題，探索高能過程、核結(jié)構(gòu)、等離子體、新物理現(xiàn)象和核物質(zhì)新形態(tài)等；⑤生命活動(dòng)中的物理問題，物理學(xué)的基本規(guī)律、概念、技術(shù)引入生命科學(xué)中，研究生物大分子體系特征、DNA、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能等，其研究關(guān)鍵將在于定量化和系統(tǒng)性，必然是多學(xué)科的交叉發(fā)展，成為未來科學(xué)的重要領(lǐng)域。
6結(jié)論
本文討論了納米線涂層的結(jié)構(gòu)和特性，重點(diǎn)是納米線的復(fù)合涂層和其電學(xué)特性、光電特性。其中包括制造技術(shù)新觀念，納米材料的完美定律，納米涂層的熱-電效應(yīng)，碳納米管的側(cè)向場(chǎng)發(fā)射，以及電子強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系和軟凝聚態(tài)物質(zhì)，展示了涂層科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展前景。
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1.信息是哲學(xué)層次上的抽象
信息論的主要?jiǎng)?chuàng)始人，美國(guó)數(shù)學(xué)家克芬特?仙農(nóng)在研究信號(hào)、消息和信息的相互關(guān)系時(shí)指出：信號(hào)是信息的物理表達(dá)層；消息是信息的數(shù)學(xué)表達(dá)層；信息則是更高層次哲學(xué)上的抽象，是信號(hào)與消息的更高表達(dá)層次。這是一個(gè)非常精辟的論述?？上ВF(xiàn)在我們很多人在很多情況下都把消息和信息混淆在一起。包括仙農(nóng)先生本人給信息一詞下的定義：“信息就是不確定性的消除量”，也并不是從哲學(xué)層次上提出來的?；煜畔⒑拖⒌谋澈笫俏覀儗?duì)哲學(xué)和數(shù)學(xué)的認(rèn)知出現(xiàn)了差錯(cuò)。我們要找出這些差錯(cuò)，還要對(duì)整個(gè)事件發(fā)生的來龍去脈詳加分析。信息論、控制論和系統(tǒng)倫這三個(gè)密切相關(guān)又自成體系的理論為什么會(huì)在短短的三、五年內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)？它們產(chǎn)生的歷史背景是什么？恐怕還得從一百年前相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)開始談起。
A.哲學(xué)百年滄桑
我在上一章“時(shí)間和空間”中講到：現(xiàn)代哲學(xué)一直停留在19世紀(jì)的水平上沒有多大的進(jìn)展，表現(xiàn)出了明顯的衰落。造成這一狀況的原因是：自從20世紀(jì)初相對(duì)論和量子力學(xué)先后問世，人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)就進(jìn)入到一個(gè)新的層次，而哲學(xué)家的步伐卻一直跟不上來。辯證法只能解讀“牛頓三定律”層次的東西，而科學(xué)家們急需要有一種新的思想方法來解讀相對(duì)論和量子力學(xué)。在這樣的歷史背景下，一些科學(xué)家在從事自己所在專業(yè)的研究過程中，逐漸觸及到一個(gè)新的哲學(xué)體系――系統(tǒng)觀察法。這是一個(gè)超出辯證法而又不脫離辯證法的思想體系，就像相對(duì)論既超出又不脫離牛頓三定律一樣。由于大家所處的具體專業(yè)不同，每一個(gè)人都僅僅接觸到這個(gè)思想體系的一部份，于是信息論、控制論和系統(tǒng)論紛紛出籠。這三個(gè)科學(xué)理論實(shí)際上就是不同專業(yè)的科學(xué)家從不同的角度對(duì)同一個(gè)哲學(xué)思想體系的表述?？上У氖且呀?jīng)半個(gè)世紀(jì)過去了一直沒有人能把三者融會(huì)貫通地結(jié)合起來，提煉出一個(gè)完整的哲學(xué)思想體系，形成一個(gè)完整的宇宙觀。
為什么會(huì)這樣呢？經(jīng)過了二、三百年的發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)在西方文化的基礎(chǔ)上形成了一個(gè)相對(duì)完整的思想體系。在思維方式上它以微觀分析思維為主導(dǎo)思維方式，拒絕承認(rèn)宏觀綜合思維的主導(dǎo)作用；在思想方法上它僅僅認(rèn)識(shí)到矛盾雙方的辯證關(guān)系，對(duì)矛盾雙方生存的共同基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)不足，對(duì)多頭矛盾共同作用缺乏認(rèn)識(shí)；在宇宙觀上它固守“牛頓三定律――廣義相對(duì)論”的宇宙觀，對(duì)量子力學(xué)的宇宙觀視而不見。只把量子力學(xué)當(dāng)作奴隸來使用，而拒絕承認(rèn)它的宇宙觀，真可謂是天大的冤枉。在這樣一個(gè)具有明顯缺陷的思想體系主導(dǎo)下，我們的科學(xué)家即便是在自己的實(shí)踐活動(dòng)中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了更高層次的思想方法，也是僅僅局限于一般性應(yīng)用，不能從宇宙觀的高度把一個(gè)完整的哲學(xué)思想體系建立起來。
如此說來，目前信息論、控制論和系統(tǒng)論都還是一種處在原生狀態(tài)的哲學(xué)。它們剛剛從社會(huì)實(shí)踐中走出來，還需要有一個(gè)錘煉和升華的過程，最后才能形成一個(gè)更高層次的哲學(xué)思想體系。一個(gè)全新的思想方法背后必然有一個(gè)全新的宇宙觀。盡管目前人們?cè)趶?qiáng)大的思維慣性作用下僅僅把新的思想方法當(dāng)作工具在廣泛使用，而拒絕承認(rèn)它的宇宙觀，但是它入主哲學(xué)殿堂的步伐是誰(shuí)也阻擋不了的。當(dāng)唯物辯證法升級(jí)為系統(tǒng)觀察法的時(shí)候，唯物主義宇宙觀也自然會(huì)提升為一個(gè)系統(tǒng)性的宇宙觀?？傊?，哲學(xué)在20世紀(jì)發(fā)生了一場(chǎng)跨越式的發(fā)展，很多哲學(xué)家被拋棄在了19世紀(jì)，這是不容否認(rèn)的歷史事實(shí)。
信息論、控制論和系統(tǒng)論它們究竟屬于哪一個(gè)學(xué)科？為什么我們不能講“信息學(xué)、控制學(xué)和系統(tǒng)學(xué)”？我們?yōu)槭裁慈匀环Q克芬特?仙農(nóng)和諾伯特?維納是數(shù)學(xué)家，難道他們?cè)谛畔⒄摵涂刂普摲矫娴呢暙I(xiàn)比不上在數(shù)學(xué)方面的貢獻(xiàn)嗎？我心頭多年的疑惑總算是有了一個(gè)說法?！懊徽齽t言不順”，現(xiàn)在到了給信息論正名的時(shí)候了。信息論就是20世紀(jì)最偉大的哲學(xué)論著；它的作者就是20世紀(jì)最偉大的哲學(xué)家。我們不這樣給他們定位，我們就不可能真正理解什么是“信息”；也不能真正理解什么是哲學(xué)。
我在前面“第三章時(shí)間和空間”中曾經(jīng)說：“20世紀(jì)沒有嚴(yán)格意義上的哲學(xué)家”，現(xiàn)在看來也需要稍作修正。應(yīng)該說：信息論、控制論和系統(tǒng)論的幾位創(chuàng)始人真真正正是20世紀(jì)的哲學(xué)家。雖然連他們自己都沒有意識(shí)到他們觸及到的是一個(gè)高層次的哲學(xué)體系，這并不影響他們成為新的哲學(xué)體系的發(fā)現(xiàn)者和實(shí)踐者。這也正顯示出哲學(xué)的奧妙所在。從歷史上看，真真正正坐在那里大篇大篇地寫哲學(xué)專著的人，往往并不一定是真正意義上的哲學(xué)家。
聯(lián)想信息論、控制論和系統(tǒng)論在當(dāng)今社會(huì)中的顯赫地位，豈不正好是哲學(xué)理應(yīng)所處的位置嗎？20世紀(jì)衰落的并不是哲學(xué)，而是我們這些職業(yè)的哲學(xué)人。歷史給我們哲學(xué)家們開了一個(gè)不大不小的玩笑，恍然大悟之后還真有點(diǎn)讓人羞愧難當(dāng)?！巴卟豢芍G，來者猶可追?！弊鹁吹恼軐W(xué)家們，讓我們把19世紀(jì)的一些哲學(xué)命題權(quán)當(dāng)是寶貴的文物暫且擱置起來吧，什么物質(zhì)和精神呀，唯物和唯心呀，都暫且不要考慮，趕快投身到建設(shè)新的哲學(xué)體系的宏偉工程中來吧！現(xiàn)在，信息論、控制論和系統(tǒng)論已經(jīng)滲透到了全社會(huì)的各行各業(yè)和所有的科學(xué)領(lǐng)域，我們?cè)賹⑺鼈冐炌ㄆ饋碚铣梢粋€(gè)完整的哲學(xué)思想體系，那還不把整個(gè)人類社會(huì)都折騰到天堂上去？
B.哲學(xué)源于實(shí)踐
我們從信息論、控制論和系統(tǒng)論的產(chǎn)生到它們向全社會(huì)各個(gè)研究領(lǐng)域全面滲透的過程中看到了什么？看到的是：一個(gè)新的哲學(xué)體系從實(shí)踐中產(chǎn)生又返過來指導(dǎo)實(shí)踐的過程。
廣義相對(duì)論和量子力學(xué)把人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)帶入了一個(gè)新的層次；在這個(gè)新的層次里面產(chǎn)生了新的認(rèn)識(shí)方法；新的認(rèn)識(shí)方法背后隱藏一個(gè)新的宇宙觀。所以，要想在新的世紀(jì)里面當(dāng)一位新的哲學(xué)家，首先必須認(rèn)真理解廣義相對(duì)論和量子力學(xué)，特別是要學(xué)會(huì)系統(tǒng)地理解它們的時(shí)空觀，然后再學(xué)習(xí)在這兩個(gè)基礎(chǔ)理論之上已經(jīng)形成的信息論、控制論和系統(tǒng)論。最后才有資格展開你的哲學(xué)思維。哲學(xué)源于實(shí)踐，你不進(jìn)入到這樣的物質(zhì)層次就不可能產(chǎn)生相應(yīng)的哲學(xué)思考。
當(dāng)我們學(xué)習(xí)了信息論、控制論和系統(tǒng)論再去學(xué)習(xí)中國(guó)哲學(xué)的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)它們兩者之間竟然能非常容易地溝通起來。這是為什么呢？我們把上面的道理返過來想一想就會(huì)明白，原來它們的思維都深入到了同一個(gè)物質(zhì)層次?，F(xiàn)代人是由廣義相對(duì)論和量子力學(xué)把思維引入到這個(gè)物質(zhì)層次里面來的，那么中國(guó)古代哲人是如何把自己的思維深入到這個(gè)層次里面來的呢？沒有別的方法，只有練功“入靜”，讓大腦進(jìn)入“莊子”所說的那種“坐忘”狀態(tài)，從而感觸到一個(gè)更深入的物質(zhì)世界。練功就是中國(guó)古代哲人非常重要的一種實(shí)踐活動(dòng)。
研究哲學(xué)需要有很深入的社會(huì)實(shí)踐體驗(yàn)。一個(gè)現(xiàn)代的哲學(xué)家，你如果想研究中國(guó)哲學(xué)就必須要學(xué)會(huì)“入靜”。你感觸不到意境中的那個(gè)物質(zhì)世界，你就不能理解中國(guó)哲學(xué)的精髓所在。同樣，你要是想當(dāng)一個(gè)21世紀(jì)的哲學(xué)家，就必須跟隨廣義相對(duì)論和量子力學(xué)進(jìn)入到一個(gè)更深入的物質(zhì)世界，特別是要弄清楚它們的時(shí)空觀。這是最基本的入門條件，你如果作不到這一點(diǎn)就只能停留在19世紀(jì)，做一個(gè)19世紀(jì)西方哲學(xué)的守護(hù)神。因?yàn)?9世紀(jì)以前的西方哲學(xué)對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)只局限在四維時(shí)空的顯物質(zhì)世界。
C.信息和意識(shí)
“信息”實(shí)際上就是哲學(xué)家通常所說的“意識(shí)”，是更高理論層次上的意識(shí)。信息較意識(shí)有著更廣泛、更深入、更充實(shí)、更具體、更實(shí)用的內(nèi)涵。從意識(shí)到信息，標(biāo)志著人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)深入到一個(gè)新的物質(zhì)層次，也是哲學(xué)在20世紀(jì)發(fā)生的一次跳躍式的發(fā)展。
20世紀(jì)初，廣義相對(duì)論把一個(gè)由時(shí)空張力廣泛聯(lián)系的宇宙介紹給我們；量子力學(xué)把一個(gè)不確定的混沌宇宙介紹給我們；而在此之前，人們只有一個(gè)由萬(wàn)有引力廣泛聯(lián)系的宇宙。人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)由此深入到了一個(gè)新的層次。人與外界的交換越來越頻繁、越來越復(fù)雜。人與人之間的意識(shí)交流出現(xiàn)了越來越多的轉(zhuǎn)換形式。原來人與人之間是通過語(yǔ)言來直接進(jìn)行意識(shí)交流的，語(yǔ)言是意識(shí)的表現(xiàn)形式；語(yǔ)言是現(xiàn)實(shí)的意識(shí)。電話的出現(xiàn)，使電信號(hào)也成了意識(shí)的表現(xiàn)形式和現(xiàn)實(shí)的意識(shí)。到了信息論我們就把電信號(hào)改稱為信息的表現(xiàn)形式和現(xiàn)實(shí)的信息，意識(shí)就是這樣很簡(jiǎn)單地轉(zhuǎn)稱為信息進(jìn)入一個(gè)更高層次的哲學(xué)體系?，F(xiàn)在人們往往不能十分清晰地界定信號(hào)、消息和信息之間的關(guān)系，我們只要把這三者的關(guān)系稍微理順一下就很容易明白：信息就是原來的哲學(xué)體系中的意識(shí)。原來我們把語(yǔ)言看作是現(xiàn)實(shí)的意識(shí)、把一本書看作是固化的意識(shí)；現(xiàn)在我們把語(yǔ)言看作是信息在物理層次上的表達(dá)、把一本書看作是儲(chǔ)存起來的信息。
信息一點(diǎn)也不否定原來的意識(shí)，只是在原來意識(shí)一詞的含義上加入了一些新的內(nèi)容。新的內(nèi)容主要是從兩個(gè)方面加入的。一個(gè)方面就是上面剛講過的，原來的哲學(xué)僅僅把語(yǔ)言看成是意識(shí)的表現(xiàn)形式和現(xiàn)實(shí)的意識(shí)，而信息論則把信號(hào)看成是“意識(shí)”的物理表現(xiàn)形式，把消息看成是“意識(shí)”的數(shù)學(xué)表現(xiàn)形式。很明顯是根據(jù)時(shí)展的需要把意識(shí)的表達(dá)形式更進(jìn)一步細(xì)化了。
另一方面加入的內(nèi)容就不太容易理解了。我們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)不斷深入，“物質(zhì)”一詞的內(nèi)涵不斷向“意識(shí)”方向擴(kuò)展，到了暗物質(zhì)、暗能量，物質(zhì)和意識(shí)實(shí)際上已經(jīng)完全合二為一了。按說依照辯證法并不應(yīng)該難以理解，矛盾雙方在一定條件下的相互轉(zhuǎn)化呀！可是我們的哲學(xué)家就是拒絕承認(rèn)。歷史要發(fā)展，科學(xué)要前進(jìn)，“信息”一詞也就應(yīng)運(yùn)而生了。它不僅保留了“意識(shí)”一詞原來的內(nèi)涵：“意識(shí)是物質(zhì)的產(chǎn)物”，它更告訴我們：“在物質(zhì)世界的一定深度，意識(shí)就是物質(zhì)”。也就是說，信息一詞不僅包涵了主觀的意識(shí)還增加了客觀的意識(shí)。信息論要討論主觀信息和客觀信息的問題，這在原來的哲學(xué)體系中是拒絕討論這個(gè)問題的。
總之，信息就是系統(tǒng)化、層次化、客觀化的意識(shí)。在這里一下子還講不明白，到下面“主觀信息和客觀信息”一節(jié)再作詳談。
D.信息和消息
信息和消息的關(guān)系非常復(fù)雜，因?yàn)樗婕暗秸軐W(xué)和數(shù)學(xué)的關(guān)系。研究它們之間的關(guān)系使我想起了中國(guó)哲學(xué)一句名言：“道可道，非常道”。就是說：用語(yǔ)言可以表達(dá)清楚的道理，都不是自然界最根本的、永恒不變的道理。我們給“信息”一詞下了幾十上百個(gè)定義，沒有一個(gè)十分妥貼讓人滿意的。就是因?yàn)椤靶畔ⅰ迸c中國(guó)哲學(xué)的“道”進(jìn)入了大致相同的哲學(xué)層次。用語(yǔ)言（包括數(shù)學(xué)語(yǔ)言）都不可能完全表達(dá)清楚它的內(nèi)涵。
能夠用語(yǔ)言表達(dá)清楚的“道理”比“道”低一個(gè)層次，但是當(dāng)我們所要認(rèn)識(shí)的客觀事物本身就處在物質(zhì)世界比較淺顯的層次的時(shí)候，“道理”和“道”就完全一致了，在這種情況下我們完全可以把道理看作是“道”。同樣，信息和消息的也是這樣。信息一詞具有較深層次的哲學(xué)內(nèi)涵，是不可能用語(yǔ)言（包括數(shù)學(xué)語(yǔ)言）完全表達(dá)清楚的。用語(yǔ)言（包括數(shù)學(xué)語(yǔ)言）能夠完全解釋清楚的應(yīng)該是消息。但是，當(dāng)信息所在的系統(tǒng)處在客觀世界比較淺顯的層次時(shí)，信息和消息是完全等同的，在這樣的情況下我們把信息和消息混淆在一起也不為錯(cuò)。只是我們必須清楚二者在什么情況下是相同的，可以相互通稱；在什么情況下二者是截然不同的不能相互通稱。
信息是哲學(xué)層次上的抽象。如何抽象才是哲學(xué)層次上的抽象呢？我對(duì)克芬特?仙農(nóng)先生的論述是這樣理解的：對(duì)客觀事物的物理特征進(jìn)行抽象，包括三維大小尺度、顏色、溫度、頻率、速度、強(qiáng)度等等，可以獲得信息的最低級(jí)表達(dá)層次---信號(hào)；對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，運(yùn)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言進(jìn)行邏輯推理、綜合、分析，可以獲得信息的較低級(jí)表達(dá)層次―-消息；哲學(xué)層次上的抽象在以前的哲學(xué)中主要是指運(yùn)用辯證法對(duì)客觀事物進(jìn)行多方位的抽象，而到了信息論這里已經(jīng)上升為運(yùn)用系統(tǒng)觀察法對(duì)客觀事物進(jìn)行多時(shí)空的系統(tǒng)的抽象了。學(xué)習(xí)過系統(tǒng)論的人都知道，系統(tǒng)可以賦予我們一種洞察力，讓我們能認(rèn)識(shí)到其他方法觀察不到的一些客觀現(xiàn)象，而信息一詞的內(nèi)涵恰恰就包括了這樣一些新的內(nèi)容。
消息是信息的數(shù)學(xué)表達(dá)層，或者說是語(yǔ)言表達(dá)層。由于四維時(shí)空的“數(shù)理屏障”作用，消息只能存在于四維時(shí)空之內(nèi)，而信息一詞是不受時(shí)空屏障制約的。在四維時(shí)空之外只有客觀信息存在，沒有消息和信號(hào)存在；在四維時(shí)空之內(nèi)既有客觀信息存在還有主觀信息存在。消息與主觀信息是完全相通的，可以通稱；消息與四維時(shí)空內(nèi)的客觀信息就不在同一個(gè)層次，是不可以通稱的。詳細(xì)解釋還是放到下面“主觀信息和客觀信息”一節(jié)來講。
2.信息是我們與外界交換內(nèi)容的名稱
信息論與控制論的創(chuàng)始人之一，美國(guó)著名數(shù)學(xué)家諾伯特?維納認(rèn)為:“信息就是我們?cè)谶m應(yīng)外部世界和控制外部世界的過程中，同外部世界進(jìn)行交換的內(nèi)容的名稱。”這一句話講的很有內(nèi)涵，值得我們仔細(xì)探究。首先它告訴我們：信息存在于我們同外界進(jìn)行交換的過程中，我們不與外界進(jìn)行交換的時(shí)候信息就不存在。在沒有我們存在的客觀世界中本來是沒有信息存在的，“信息”的主觀屬性赫然若揭。
“交換內(nèi)容的名稱”這7個(gè)字也值得我們細(xì)心玩昧，信息不就是我們對(duì)交換內(nèi)容的一個(gè)稱呼嘛？這使我想起中國(guó)古人的一句名言：“名可名，非常名”。說的是我們對(duì)周圍事物的任何稱呼都不是一成不變的，隨著時(shí)間和空間的變化，我們對(duì)周圍事物的稱呼一直都在不斷地發(fā)生著變化。一般情況下，我們都是給相對(duì)穩(wěn)定的事物起一個(gè)名字，對(duì)于變化快的、比較復(fù)雜的事物我們沒有必要給它起名字，或者不方便起名字，這時(shí)候就需要有一個(gè)統(tǒng)稱，信息就是我們?cè)谶@個(gè)時(shí)候使用的一個(gè)統(tǒng)稱。所以，不管是已經(jīng)有名稱的客觀事物，還是沒有名稱的客觀事物我們都可以把它們的基本屬性和存在方式看作是一個(gè)信息。當(dāng)然這樣的信息在未被我們的大腦意識(shí)到之前只能算是一個(gè)消息或一個(gè)信號(hào)。
我們?cè)谶m應(yīng)外部世界和控制外部世界的過程中，同外部世界在不斷地進(jìn)行著物資和能量的交換。對(duì)于交換的內(nèi)容有時(shí)我們有具體的名稱，我們既可以直呼其名，也可以稱之為“信息”；如果沒有具體的名稱，我們就直接稱之為“信息”。在此，我想模仿我的祖人“莊子”說一句粗話，還望大家見諒?！笆裁炊际切畔ⅲ畔⒁彩裁炊疾皇?。信息是個(gè)‘屁’”。消化道中的臟氣從排出，它的響聲和氣味開始擴(kuò)散、稀釋，一直到人的感覺器官不能感覺到為止，我們把這一時(shí)間段的臟氣稱之為：屁。通常我們說：甲某放了一個(gè)屁把乙某給嗆跑了。如果我們用信息化的思維方式來說這句話，就是：甲某釋放出一個(gè)信息，乙某接受到這一信息后迅速離開了。這個(gè)簡(jiǎn)單的例子告訴我們：信息論就是一個(gè)方法論，它告訴我們?nèi)绾斡眯畔⒒乃季S方式去認(rèn)識(shí)復(fù)雜的客觀世界。
一個(gè)外科醫(yī)生可以從患者的放屁聲中獲得手術(shù)成功的信息。因?yàn)椤捌ā笔腔颊呦赖漠a(chǎn)物，它攜帶著患者消化系統(tǒng)的信息，它攜帶的信息量與它所在系統(tǒng)的復(fù)雜度密切相關(guān)。屁聲在沒有轉(zhuǎn)輸?shù)结t(yī)生的大腦之前只是一個(gè)客觀信號(hào)，被醫(yī)生的意識(shí)系統(tǒng)接受之后才成為信息，這時(shí)它的信息量與醫(yī)生大腦意識(shí)系統(tǒng)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生可以獲得更多的信息量。從這個(gè)簡(jiǎn)單的例子我們可以看到：任何信息都是系統(tǒng)中的信息，脫離開系統(tǒng)無所謂信息。所以要認(rèn)識(shí)一個(gè)信息，首先要了解它所在的系統(tǒng)。
總之，信息論是一種方法論,是我們認(rèn)識(shí)復(fù)雜問題的一種思想方法.當(dāng)我們不使用這一種思維方法的時(shí)候,信息是不存在的.客觀世界中只存在著物質(zhì),不存在信息.當(dāng)我們開始運(yùn)用這一種思想方法的時(shí)候,我們可以把任何物質(zhì)稱之為信息,包括我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的物質(zhì)和我們還沒有認(rèn)識(shí)到的物質(zhì);信息就是我們的大腦對(duì)物質(zhì)的一種意識(shí)方法.信息化的認(rèn)識(shí)方法和信息化的思維方式是系統(tǒng)思維的主要內(nèi)容之一,任何信息都是一定系統(tǒng)中的信息，脫離開系統(tǒng)就沒有信息。我們必須把信息論、控制論和系統(tǒng)論結(jié)合起來一塊研究，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)觀察法。
3.主觀信息和客觀信息
作為一個(gè)唯物論者，我不認(rèn)為信息[意識(shí)]是一種客觀存在。但是我是一個(gè)中國(guó)式的唯物論者，承認(rèn)有客觀信息[意識(shí)]存在。走出四維時(shí)空物質(zhì)就是意識(shí)，意識(shí)也就是物質(zhì)。對(duì)于中國(guó)哲學(xué)，言重一點(diǎn)的人稱它為：“客觀唯心”，平和一點(diǎn)的人稱它是“樸素的唯物主義”。以前我知道他們說的都不對(duì)，可是不知道如何來反駁，現(xiàn)在當(dāng)我學(xué)習(xí)了信息論、控制論和系統(tǒng)論以后，我明白了，原來中國(guó)哲學(xué)中的唯物主義應(yīng)該叫做：“系統(tǒng)辯證唯物主義”。中國(guó)哲學(xué)的“天人合一”思想就是透過人體這個(gè)小系統(tǒng)去認(rèn)識(shí)宇宙這個(gè)大系統(tǒng)。系統(tǒng)辯證唯物主義對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)比辯證唯物主義更深入一個(gè)層次，是辯證唯物主義的升級(jí)版。辯證唯物主義僅僅是系統(tǒng)辯證唯物主義的一個(gè)重要組成部分。
我是馬克思和恩格斯的崇拜者，我崇尚馬克思充滿睿智的頭腦；我佩服恩格斯思路的敏捷，我對(duì)他們的辯證唯物主義從未有過懷疑。但是，我是一個(gè)中國(guó)人，我更信奉中國(guó)哲學(xué)；我還是一個(gè)現(xiàn)代人，我更喜歡學(xué)習(xí)現(xiàn)代科學(xué)理論。我曾經(jīng)在它們?nèi)咧g徘徊，不知所措。現(xiàn)在好了系統(tǒng)辯證唯物主義把它們非?？茖W(xué)地協(xié)調(diào)起來了。中國(guó)哲學(xué)、辯證唯物主義和信息論、控制論、系統(tǒng)論原本都是一體的，出現(xiàn)矛盾是我們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)還不夠深入。
信息論、控制論、系統(tǒng)論三論歸一是現(xiàn)代科學(xué)理論研究的一大趨勢(shì)，系統(tǒng)論是前兩論的基礎(chǔ)也已經(jīng)基本明確，只是這三歸一該如何一個(gè)歸法？多年來一直沒有一個(gè)明確的說法。我的方法就是首先給它們區(qū)分主觀、客觀屬性，就是把主觀系統(tǒng)和客觀系統(tǒng)，主觀控制和客觀控制，主觀信息和客觀信息一一區(qū)分開來。
A.主觀系統(tǒng)和客觀系統(tǒng)
系統(tǒng)就是一種整體觀念。當(dāng)我們用整體的觀念去認(rèn)識(shí)宇宙的時(shí)候，我們就把宇宙在主觀上設(shè)定為一個(gè)系統(tǒng)；當(dāng)我們把一個(gè)國(guó)家在主觀上設(shè)定為一個(gè)系統(tǒng)的時(shí)候，也就是在用整體的觀念研究這個(gè)國(guó)家。系統(tǒng)論就是一個(gè)整體方法論?？墒遣恢蠹沂欠裣脒^，你只要用整體的觀念去認(rèn)識(shí)客觀事物就必然會(huì)落入中國(guó)哲學(xué)的套路，因?yàn)樵谶\(yùn)用整體觀念上目前還沒有誰(shuí)能比得上中國(guó)哲學(xué)。
我們說：“系統(tǒng)論是具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的一門新興的科學(xué)”，并常常以它具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)來證明它的科學(xué)性。其實(shí)我們錯(cuò)了，正是邏輯和數(shù)學(xué)的局限性制約了系統(tǒng)論的整體性，致使自然界中廣泛存在的另一大類系統(tǒng)不能被納入系統(tǒng)論研究。這另一大類系統(tǒng)就是德國(guó)科學(xué)家艾根在他的超循環(huán)理論中描述的“循環(huán)生成和循環(huán)制約系統(tǒng)”；也就是中國(guó)哲學(xué)中的“五行生克系統(tǒng)”?，F(xiàn)代的超循環(huán)理論和古代的五行生克循環(huán)，他們研究的是同一類自然現(xiàn)象。
這兩大類系統(tǒng)就像是一對(duì)孿生兄弟緊密聯(lián)系，相互影響，相互制約共同維護(hù)著客觀事物的平衡發(fā)展。也就是說：任何一個(gè)客觀事物的歷史發(fā)展過程都是這兩類系統(tǒng)相互影響，相互制約，相互依存共同發(fā)展的過程，像物質(zhì)世界的膨脹運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、生物界的遺傳和變異、人類社會(huì)中的民主和集中等等。可惜的是這兩類系統(tǒng)中有一類系統(tǒng)是不能用邏輯和數(shù)學(xué)來表達(dá)的，現(xiàn)在的系統(tǒng)論只研究具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的系統(tǒng)也是出于無奈。
對(duì)系統(tǒng)論的深入研究，讓我們認(rèn)識(shí)到：系統(tǒng)起源于混沌，而最終也結(jié)束于混沌，系統(tǒng)的邊緣地帶也都是混沌的，系統(tǒng)處在混沌的包圍之中。那么系統(tǒng)究竟是如何起源于混沌的呢？
我們知道混沌是物質(zhì)的徹底的自由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。自由運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致部分物質(zhì)和能量聚積起來，大聚積引發(fā)大爆炸、大膨脹。就是這種膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力在自由運(yùn)動(dòng)的混沌之中支撐起了系統(tǒng)；反過來說，系統(tǒng)是膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力把物質(zhì)組織起來形成的。所以系統(tǒng)都具有方向性[時(shí)間性]和擴(kuò)張性。但是，在膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力支撐起來的系統(tǒng)之中自由運(yùn)動(dòng)勢(shì)力并沒有被消滅，原來表現(xiàn)為混沌狀態(tài)的自由運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)在膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力的沖壓下轉(zhuǎn)變成了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步演化出循環(huán)運(yùn)動(dòng)。循環(huán)運(yùn)動(dòng)讓物質(zhì)在自由運(yùn)動(dòng)的原則下組織起來形成另外一種系統(tǒng)。這樣在一個(gè)相對(duì)獨(dú)立、完整的系統(tǒng)內(nèi)部就出現(xiàn)了兩種組織形式的系統(tǒng)，按照膨脹運(yùn)動(dòng)組織原則形成的系統(tǒng)我們稱之為“主觀系統(tǒng)”；按照自由運(yùn)動(dòng)組織原則形成的系統(tǒng)我們稱之為“客觀系統(tǒng)”。所有自然形成的系統(tǒng)都是主觀和客觀兩種系統(tǒng)交織在一起形成的。
很明顯，現(xiàn)在的系統(tǒng)論研究的主要是主觀系統(tǒng)。雖然德國(guó)科學(xué)家艾根在研究生物系統(tǒng)進(jìn)化過程時(shí)發(fā)現(xiàn)了循環(huán)系統(tǒng)，也認(rèn)識(shí)到了循環(huán)系統(tǒng)在自然界中存在的廣泛性，但是幾十年過去了，人們一直沒有把這兩類系統(tǒng)并列到一起來研究。造成這一現(xiàn)象發(fā)生的原因大概有如下三個(gè)方面：首先是人們的基本觀念問題。現(xiàn)代社會(huì)的主流文化是以分析思維占主導(dǎo)地位的西方文化。人們剛剛開始運(yùn)用像信息論、系統(tǒng)論這樣的整體思想方法去認(rèn)識(shí)客觀事物，還不能完全擺脫分析思維慣性的制約?？陀^系統(tǒng)中各要素之間的復(fù)雜關(guān)系超出了辯證邏輯的認(rèn)識(shí)范圍，數(shù)學(xué)語(yǔ)言也無能為力，導(dǎo)致科學(xué)在客觀系統(tǒng)面前駐足不前?？蒲袑?duì)象的局限性也制約了系統(tǒng)整體思維的全面發(fā)展?，F(xiàn)在科學(xué)家們研究的系統(tǒng)大多還是以人工系統(tǒng)為主，而人工系統(tǒng)工程都是主觀系統(tǒng)。在大自然中客觀控制系統(tǒng)主要表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如原子的旋轉(zhuǎn)、太陽(yáng)系的旋轉(zhuǎn)，我們目前還不知道它們?yōu)槭裁匆D(zhuǎn)；在四維時(shí)空之外它表現(xiàn)為暗物質(zhì)和暗能量，而我們對(duì)暗物質(zhì)也還知之甚少。
在生物界和社會(huì)組織中，客觀系統(tǒng)雖然容易被我們認(rèn)識(shí)到，由于物理學(xué)家認(rèn)識(shí)不到，數(shù)學(xué)家又解讀不了，這種客觀系統(tǒng)也只能被排斥在主流文化之外。如果再?zèng)]有哲學(xué)來揭開其中的奧妙，長(zhǎng)此以往后果很嚴(yán)重，整個(gè)人類社會(huì)的發(fā)展都會(huì)受到很大影響。
通過對(duì)系統(tǒng)論的研究，我們認(rèn)識(shí)到：系統(tǒng)來源于混沌。由于系統(tǒng)論研究的主要是主觀系統(tǒng)，而混沌本身就是一種客觀控制系統(tǒng)，所以應(yīng)該說：主觀系統(tǒng)產(chǎn)生于客觀系統(tǒng)之中。而隨著系統(tǒng)的發(fā)展，主觀系統(tǒng)中又出現(xiàn)客觀系統(tǒng)；客觀系統(tǒng)中又產(chǎn)生主觀系統(tǒng)。從宇宙大爆炸到生命的產(chǎn)生，再到人類社會(huì)的出現(xiàn)，再到人類社會(huì)的發(fā)展和完善，系統(tǒng)就是這樣由客觀中產(chǎn)生主觀，再由主觀中出現(xiàn)客觀，主觀系統(tǒng)與客觀系統(tǒng)交替促進(jìn)，協(xié)調(diào)發(fā)展。
總之，系統(tǒng)就是一種整體觀念。任何一個(gè)完整的系統(tǒng)或者說自然形成的系統(tǒng)都是主觀和客觀兩類系統(tǒng)交織在一起形成的。主觀系統(tǒng)是按照膨脹運(yùn)動(dòng)的組織原則組織起來的，因而它具有方向性和擴(kuò)張性；客觀系統(tǒng)是按照自由運(yùn)動(dòng)的組織原則組織起來的，因而它具有不確定性。主觀系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間有級(jí)差關(guān)系，這是由系統(tǒng)的方向性所決定的控制與被控制關(guān)系；而客觀系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間都是相互平等的，這是物質(zhì)的自由運(yùn)動(dòng)原則所決定的相互制約，相互協(xié)同關(guān)系?，F(xiàn)代系統(tǒng)論研究的僅僅是主觀系統(tǒng)，這是因?yàn)閿?shù)學(xué)語(yǔ)言解讀不了客觀系統(tǒng)。要想建立一個(gè)完整的系統(tǒng)理論就必須站在哲學(xué)的高度把主觀系統(tǒng)和客觀系統(tǒng)結(jié)合起來一塊研究。
B.主觀控制和客觀控制
在現(xiàn)宇宙中，任何客觀事物都是在膨脹運(yùn)動(dòng)和自由運(yùn)動(dòng)兩種勢(shì)力的相互抗衡中發(fā)展起來的。當(dāng)我們把某一相對(duì)獨(dú)立、完整的客觀事物看作是一個(gè)系統(tǒng)來進(jìn)行研究的時(shí)候，就把膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力對(duì)系統(tǒng)的影響作用稱之為：“主觀控制”；自由運(yùn)動(dòng)勢(shì)力對(duì)系統(tǒng)的影響作用稱之為：“客觀控制”。實(shí)際上，主觀控制和客觀控制是相互依存、密不可分的，任何一個(gè)獨(dú)立、完整的系統(tǒng)內(nèi)部都同時(shí)存在著主觀和客觀兩種控制形式。比如：議會(huì)對(duì)國(guó)家的控制就是一種客觀控制，而政府對(duì)國(guó)家的控制就是一種主觀控制；董事會(huì)對(duì)企業(yè)的控制屬于客觀控制，而總經(jīng)理對(duì)企業(yè)的控制就屬于主觀控制。
主觀控制是膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力對(duì)客觀事物的影響過程。它具有種種膨脹運(yùn)動(dòng)的基本特性，如：擴(kuò)張性、時(shí)序性和方向性等。指令和反饋是主觀控制的最基本形式，而促進(jìn)客觀事物不斷向前發(fā)展是主觀控制的目的。
客觀控制是自由運(yùn)動(dòng)勢(shì)力對(duì)客觀事物的影響過程。系統(tǒng)內(nèi)部各要素之間自由平等、有序競(jìng)爭(zhēng)是其基本特性。在這里，“有序”是圍繞主觀控制的方向和目的形成的有序，是主觀控制的結(jié)果。循環(huán)相生、循環(huán)相克是客觀控制的基本形式，而維持系統(tǒng)平衡是客觀控制的目的。
現(xiàn)代系統(tǒng)論主要是研究主觀系統(tǒng)；同樣，現(xiàn)代控制論研究的也主要是主觀控制。這是人類對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的階段性造成的，隨著人們對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的不斷深入，將逐漸認(rèn)識(shí)客觀控制，這是一種不容易用邏輯思維和數(shù)學(xué)語(yǔ)言解讀的控制形式。
C.主觀載體信息和客觀本體信息
任何信息都是系統(tǒng)中的信息，沒有系統(tǒng)無所謂信息。在主觀系統(tǒng)中運(yùn)行的是主觀信息；在客觀系統(tǒng)中運(yùn)行的是客觀信息。主觀信息和客觀信息在結(jié)構(gòu)形式上是截然不同的。主觀信息只能依附于相應(yīng)的載體而存在，故稱之為：主觀載體信息；客觀信息就是一種客觀自在的物質(zhì)，故稱之為：客觀本體信息。
現(xiàn)代信息論主要講的是主觀信息，客觀信息這一概念缺失，主觀信息和客觀信息混淆不清，導(dǎo)致“信息”一詞的概念一直不能確定。比如：現(xiàn)代科學(xué)家經(jīng)常說：“信息被吸入黑洞、黑洞釋放出信息”等等，在這里信息就是物質(zhì)，物質(zhì)就是信息，這就是客觀本體信息。由于不明白主觀信息和客觀信息之間的關(guān)系，一些人在論壇上大聲疾呼：“某某科學(xué)家在宣揚(yáng)唯心主義，唯心主義必?cái) 钡冗^激言辭。實(shí)際上科學(xué)家沒有錯(cuò)，錯(cuò)誤的是我們，我們對(duì)系統(tǒng)科學(xué)理論的認(rèn)識(shí)不夠深刻；我們對(duì)客觀物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)還停留在比較膚淺的一個(gè)層次。研究21世紀(jì)的哲學(xué)必須在深入理解廣義相對(duì)論和量子力學(xué)之后。
我們的大腦就是客觀世界中自然生成的一個(gè)信息處理器。主觀信息就是大腦把物質(zhì)的存在狀態(tài)和基本屬性抽象出來，以一定的物理符號(hào)[信號(hào)]、記錄、儲(chǔ)存起來。大腦抽象的過程既是主觀信息形成的過程，也是主觀意識(shí)形成的過程，在這里主觀信息等于主觀意識(shí)。當(dāng)我們非?？陀^地把大腦當(dāng)作一個(gè)信息處理器來認(rèn)識(shí)思維過程時(shí)，我們的思路似乎突然開闊起來，原來意識(shí)的實(shí)質(zhì)就是物質(zhì)的存在狀態(tài)和基本屬性。原本物質(zhì)和物質(zhì)的存在狀態(tài)、物質(zhì)的屬性是不可分離的，是大腦把物質(zhì)的存在狀態(tài)和屬性抽象出來與本體相分離。
在四維時(shí)空之外，宇宙大爆炸之前，物質(zhì)處于自由運(yùn)動(dòng)的混沌狀態(tài)，物質(zhì)就是信息――客觀信息；物質(zhì)就是意識(shí)――客觀意識(shí)。物質(zhì)處于混沌狀態(tài)，物質(zhì)和物質(zhì)的基本屬性無可分離，就不存在主觀信息和主觀意識(shí)。
物質(zhì)進(jìn)入四維時(shí)空，進(jìn)入了多層次的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，有了相對(duì)穩(wěn)定的形體，可以被大腦所意識(shí)。物質(zhì)的存在特征和基本屬性被大腦抽象出來就形成了主觀信息和主觀意識(shí)。
進(jìn)入四維時(shí)空的物質(zhì)，在膨脹運(yùn)動(dòng)勢(shì)力和自由運(yùn)動(dòng)勢(shì)力的雙重作用下，運(yùn)動(dòng)形式不斷提高。生命運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，社會(huì)運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)，主觀控制和客觀控制的表現(xiàn)形式也不斷提高，客觀信息的表現(xiàn)形式相應(yīng)發(fā)生了一定的變化。比如：在人類社會(huì)中，議會(huì)對(duì)國(guó)家的控制屬于客觀控制，議會(huì)選舉過程中每一張選票都是一個(gè)客觀信息，都代表一定的社會(huì)勢(shì)力。選票作為一個(gè)載體與社會(huì)勢(shì)力之間是一個(gè)代表關(guān)系，是一個(gè)設(shè)定關(guān)系。選票不是抽象出來的，是設(shè)定出來的。所以說，在比較高級(jí)的客觀控制系統(tǒng)中，客觀信息可以和客觀事物本身相分離，但是，這種分離不是抽象出來的和主觀載體信息有著明顯的區(qū)別。
舉例說明一下：前幾年長(zhǎng)虹集團(tuán)在電視機(jī)市場(chǎng)上掀起一場(chǎng)降價(jià)風(fēng)波。長(zhǎng)虹集團(tuán)老總的一紙電文，長(zhǎng)虹彩電在全國(guó)范圍內(nèi)全面降價(jià)。這一紙電文就是一個(gè)主觀載體信息。這一降價(jià)行為作用于電視機(jī)市場(chǎng)引起各個(gè)品牌的電視機(jī)紛紛降價(jià)。這一降價(jià)行為就是一個(gè)客觀本體信息。
4.小結(jié)
20世紀(jì)初相對(duì)論和量子力學(xué)先后問世，人們對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)進(jìn)入到一個(gè)新的物理層次。更開闊的視野，引發(fā)人們更深入的思考。到了20世紀(jì)四、五十年代，新的思想方法開始不斷涌現(xiàn)，信息論，控制論和系統(tǒng)論幾乎是同時(shí)出現(xiàn)。這些新的思想方法背后是一個(gè)新的宇宙觀、一個(gè)新的哲學(xué)思想體系。新、舊思想體系之間不是相互否定、不是相互對(duì)立，而是一種新的拓展。這也決定了新、老宇宙觀之間不是直接的對(duì)抗，就像相對(duì)論與牛頓三定律之間的關(guān)系一樣，是一種承接、發(fā)展關(guān)系。辯證唯物主義就是這樣發(fā)展成為系統(tǒng)的辯證唯物主義。
我們現(xiàn)在都沒有把信息論、控制論和系統(tǒng)論當(dāng)作一個(gè)新的哲學(xué)體系來看待，這是因?yàn)榭陀^世界中同時(shí)存在著兩大類系統(tǒng)，而現(xiàn)代系統(tǒng)論只研究其中占主導(dǎo)地位的一類系統(tǒng)，對(duì)另一類系統(tǒng)視而不見。巨大的認(rèn)識(shí)缺陷，不認(rèn)真仔細(xì)地潛心思辨，還真的不容易發(fā)現(xiàn)。我們把客觀系統(tǒng)、客觀信息和客觀控制提出來，把主、客觀系統(tǒng)之間的相互關(guān)系辨析清楚，一個(gè)嶄新的哲學(xué)體系就顯現(xiàn)在我們的面前。
1課程特點(diǎn)
線性代數(shù)具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、概念抽象、定理證明復(fù)雜和計(jì)算過程繁瑣。由于學(xué)生在學(xué)習(xí)該課之前只涉及到線性方程和向量少量的內(nèi)容。因此，對(duì)該課程的學(xué)習(xí)常常感到很困惑，特別是對(duì)許多定理的證明難以掌握，對(duì)計(jì)算過程感到復(fù)雜。由此，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。另外，由于在課堂上老師既要考慮到定理的證明，又要注意計(jì)算方法的講解，教師的工作量很大。這樣導(dǎo)致老師感教學(xué)任務(wù)繁重。
2教學(xué)現(xiàn)狀
線性代數(shù)教學(xué)的目的是向?qū)W生該系統(tǒng)傳授該課程的各部分知識(shí)，并且能夠?yàn)閷W(xué)生的后繼課程的學(xué)習(xí)提供必要的支持。然而，由于許多大學(xué)都在向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型，導(dǎo)致教學(xué)計(jì)劃和進(jìn)行方案發(fā)現(xiàn)較大的變化。其中一個(gè)變化是線性代數(shù)的教學(xué)內(nèi)容增加和教學(xué)時(shí)數(shù)的減少。那么，在這些條件下，要完成教學(xué)任務(wù)，必須對(duì)線性代數(shù)的教學(xué)進(jìn)行改革。為此，在這里提出自己的一些思考和探索。
二、教學(xué)改革的探索與實(shí)踐
在線性代數(shù)的教學(xué)中，為了確保其教學(xué)質(zhì)量和效果，我們從以下幾方面進(jìn)行研究和探討。
1注重能力的培養(yǎng)
為了在課時(shí)數(shù)減少的條件下，完成線性代數(shù)的教學(xué)任務(wù)。我們采用以下的方法：首先明確不同專業(yè)對(duì)線性代數(shù)的要求，對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生按專業(yè)需要求進(jìn)行教學(xué)；其次，把體系結(jié)構(gòu)相似的知識(shí)放在要求教學(xué)；對(duì)基本的概念教學(xué)詳細(xì)的講解，對(duì)定理的證明介紹其過程，重點(diǎn)講解不同問題的計(jì)算過程。
2加強(qiáng)知識(shí)應(yīng)用的介紹
由于學(xué)生在學(xué)習(xí)線性代數(shù)時(shí)，不知道各個(gè)知識(shí)點(diǎn)在實(shí)際和后繼課程的應(yīng)用，因此學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)感到，往往處于被動(dòng)地位。為此，在講解每一部分知識(shí)之前，對(duì)其在實(shí)際和后繼課程應(yīng)用進(jìn)行介紹，讓學(xué)生了解這些知識(shí)的重要性，這樣可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)性。例如在講行列式時(shí)，我們首先介紹方程組解用行列式可以分別表示，然后舉例說明用行列式可以表示出三角形的面積，利用行列式可以表示出多元函數(shù)的極值的條件。又如，在講解矩陣時(shí)，我們舉出了矩陣在運(yùn)籌學(xué)中的應(yīng)用；在講方程組時(shí)，我們結(jié)合電路理論中的基爾荷夫電壓和電流定律舉出線性方程在電路分析中的應(yīng)用；在講矩陣的特征值時(shí)，介紹特征值在量子力學(xué)中的久期方程中的應(yīng)用；在講二次型時(shí)，介紹其在解析幾何和相對(duì)論中的應(yīng)用。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性被調(diào)動(dòng)起來，學(xué)習(xí)由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)。
3類比推廣法
在線性代數(shù)中存在一些抽象概念比較難理解，影響學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的掌握，從而產(chǎn)生為難情緒。由此，許多同學(xué)認(rèn)為該課程比較難學(xué)。在教學(xué)中，為了幫助學(xué)生理解這些概念，我們使用類比法：即利用學(xué)生有已經(jīng)掌握的知識(shí)來講解這些概念。例如，在向量的線性相關(guān)與線性無關(guān)的概念講解中，我們從三維空間中的向量的位置關(guān)系來引入n維向量的線性相關(guān)與線性無關(guān)；在講解n維向量的基時(shí)，我們有利三維空間坐標(biāo)系的三個(gè)軸方向的單位矢量來引入向量空間的基這個(gè)概念；在講解向量正交概念時(shí)，我們利用三維空間向量垂直的概念引入n維向量正交的概念；在講解線性無關(guān)向量的正交化過程時(shí)，我們利用三維空間中的向量通過旋轉(zhuǎn)的方法說明向量的正交化過程。總之，通過類比推廣式教學(xué)，學(xué)生對(duì)所學(xué)的知識(shí)有較好的掌握。
4利用多媒體教學(xué)
在線性代數(shù)的教學(xué)中，有許多定理的需要證明。但由于教學(xué)改革需要，線性代數(shù)的課時(shí)數(shù)由以前的周課時(shí)時(shí)4減少到周課時(shí)3，這樣影響了定理證明過程介紹。為了解決這一問題，我們借助于多媒體對(duì)一些證明過程復(fù)雜的重要定理進(jìn)行詳細(xì)的講解，對(duì)一些證明過程簡(jiǎn)單的定理讓學(xué)生們自己自學(xué)。這樣既對(duì)定理的證明過程進(jìn)行了講解，又節(jié)約了時(shí)間來對(duì)線性代數(shù)的計(jì)算部分進(jìn)行的教學(xué)，使學(xué)生對(duì)線性代數(shù)的內(nèi)容有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)和掌握。
5引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行編程
在線性代數(shù)學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對(duì)行列式、矩陣轉(zhuǎn)置、矩陣加法、矩陣減法、數(shù)乘矩陣、矩陣的乘法、矩陣逆、矩陣的特征值以及線性方程組的求解進(jìn)行許多計(jì)算。但是，他們很少有機(jī)會(huì)利用計(jì)算機(jī)來解決這些計(jì)算。在教學(xué)過程中，我們對(duì)mathlab語(yǔ)言進(jìn)行介紹。這樣可以激發(fā)學(xué)生對(duì)線性代數(shù)的學(xué)習(xí)興趣，為今后學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)打下好的基礎(chǔ)。在線性代數(shù)教學(xué)完成之后，我們引導(dǎo)學(xué)生利用mathlab研究線性方程組中常數(shù)項(xiàng)對(duì)方程解的波動(dòng)穩(wěn)定性的影響。
三、結(jié)語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】物理教材;內(nèi)容轉(zhuǎn)化;內(nèi)容策略
The physical teaching material content transforms as the course content strategy
Wu Jing Yao Wei Ma Bicheng et al.
【Abstract】The popular education publishing house compulsory education curriculum standard experiment textbook “Physics” the new teaching material content strengthened with the student life, the modern society and technological progress contacting, guides the student thorough society and the scientific field diligently carries on the observation and the experience, raises student’s innovative spirit and the practical ability; The teaching material requests the teacher to pay attention to student’s emotion, the manner in the teaching, studies for the student academic society, lifelong studies lays the foundation found. How does the greatest degree use the new teaching material, manifests the new curriculum idea fully, realizes the education for all-around development truly, needs each kind of high quality talented person for the party and the national construction raise. I thought: Must transform the thought that changes protestantism law; Must the collective prepare a lesson, display educational research group’s superiority; Must “the lamination teaching, the classified instruction”; Must innovate the study way, carries on the effective teaching.
【Key words】Physical teaching material; Content transformation; Content strategy
1 課題提出的意義及歷史背景
人民教育出版社義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理》新教材內(nèi)容加強(qiáng)了與學(xué)生生活、現(xiàn)代社會(huì)和科技發(fā)展的聯(lián)系，努力引導(dǎo)學(xué)生深入社會(huì)和科學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行觀察和體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；教材要求教師在教學(xué)中要關(guān)注學(xué)生的情感、態(tài)度，為學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。要求積極做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在體驗(yàn)中學(xué)習(xí)，提倡學(xué)生主動(dòng)參與、樂于探究。促進(jìn)課程、教材、教學(xué)之間的相互轉(zhuǎn)化、促進(jìn)和融通使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人。該教材的教學(xué)實(shí)踐得到了社會(huì)的認(rèn)可，大部分初中物理教師認(rèn)為新教材體現(xiàn)了改革精神，切實(shí)可用。但是，仍有一些教師對(duì)新教材茫然不適，覺得教材順序亂了套，經(jīng)驗(yàn)失靈，內(nèi)容簡(jiǎn)單，試題難命。按傳統(tǒng)方式，試題不是太容易就是超綱，這說明新教材的確不合應(yīng)試教育的口味。因此，如何使教師盡快克服傳統(tǒng)教育思想和傳統(tǒng)教學(xué)方法的慣性干擾，正確使用新教材，使我們初中物理教學(xué)全面轉(zhuǎn)入素質(zhì)教育的軌道，是目前教材教法研究中的一大課題。我認(rèn)為，要真正用好新教材，提高教學(xué)質(zhì)量，根本在于走出誤區(qū)，改革教法。如何最大程度用好新教材，充分體現(xiàn)新課程理念，真正實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育，為黨和國(guó)家建設(shè)培養(yǎng)需要的各類高素質(zhì)人才。我認(rèn)為：必須要轉(zhuǎn)變思想，革新教法；必須集體備課，發(fā)揮教研組的優(yōu)勢(shì)；必須“分層教學(xué)，分類指導(dǎo)”；必須革新學(xué)習(xí)方式，進(jìn)行有效教學(xué)。
2 課題研究的方法
初中物理作為九年義務(wù)教育的一門課程，必須為實(shí)現(xiàn)這個(gè)總的人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。過去的許多年中，初中物理教學(xué)在改革方面雖取得了很大成績(jī)，但始終沒有擺脫應(yīng)試教育的干擾，忽視思想教育和能力培養(yǎng)，教學(xué)要求被不適當(dāng)?shù)匕胃?，講授往往是“滿堂灌”，作業(yè)訓(xùn)練又是“題海戰(zhàn)術(shù)”，使本來有趣實(shí)用的初中物理，變成了對(duì)多數(shù)學(xué)生負(fù)擔(dān)過重的課程。
2.1 轉(zhuǎn)變教育思想，革新教法:教育思想的轉(zhuǎn)變，是用好教材，提高義務(wù)教育質(zhì)量的前提。傳統(tǒng)教育觀念和教學(xué)方式的“慣性”極大，致使有的教師“穿新鞋，走老路”，喜歡用應(yīng)試教育的眼光審視新教材，結(jié)果是既不適應(yīng)，又不放心，害怕新教材降低了難度，影響教學(xué)質(zhì)量，影響升學(xué)率?？梢?，轉(zhuǎn)變觀念，是用好新教材的前提。只要我們?cè)谟^念上真正完成了由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育的轉(zhuǎn)變，跟上教學(xué)大綱和教材的改革步伐，面向全體學(xué)生，注重全面發(fā)展，新教材的使用必將既能減輕學(xué)生的過重負(fù)擔(dān)，又能培養(yǎng)國(guó)家建設(shè)需要的各類高素質(zhì)人才。
傳統(tǒng)的教學(xué)方法必須改革，教學(xué)方法脫離不開教育觀念和教學(xué)目的。素質(zhì)教育旨在“面向全體”和“全面發(fā)展”，課堂教學(xué)不僅要傳授物理知識(shí)，而且要培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。傳統(tǒng)的教學(xué)方法較陳舊，不符合素質(zhì)教育的要求，不適應(yīng)新教材的特點(diǎn)，我們應(yīng)該改革教學(xué)方法，變注入式教學(xué)、題海戰(zhàn)術(shù)為啟發(fā)式教學(xué)，探究性學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)思考，學(xué)會(huì)運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問題。新教材雖然降低了難度，但對(duì)教師的教學(xué)水平卻有了更高的要求，照本宣科顯然不行了。新教材編者的用心良苦，突出了物理知識(shí)的趣味性，旨在創(chuàng)造意境，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們輕松愉快地自覺學(xué)習(xí)，教學(xué)方法應(yīng)該體現(xiàn)這個(gè)意圖；知識(shí)的傳授應(yīng)該是引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)腦動(dòng)手，通過想一想、做一做擴(kuò)大教學(xué)效果，而不能以偏題怪題讓學(xué)生鉆“牛角尖”；漫畫或插圖內(nèi)涵豐富，相關(guān)的物理知識(shí)、含義盡在其中，切不可走馬觀花，一晃而過；新教材知識(shí)面廣，伸縮性大，目的是要面向全體，適應(yīng)不同程度的學(xué)生，教學(xué)中一定要對(duì)所有學(xué)生一視同仁。
上述種種觀點(diǎn)，宏觀上屬教學(xué)方法的范疇，教學(xué)中非如此不可。至于每一個(gè)物理概念的具體教法，當(dāng)因人、因教學(xué)內(nèi)容而異，應(yīng)該是百花齊放，各顯其能。但是，具體教法不能與基本教學(xué)原則相違背，否則又會(huì)走上應(yīng)試教育的老路。對(duì)學(xué)生的能力培養(yǎng)比單純的傳授知識(shí)更重要，較強(qiáng)的能力受益終身，而有些物理概念和規(guī)律，初中階段知道即可，對(duì)過深的科學(xué)道理的理解，隨著學(xué)生年齡增長(zhǎng)和知識(shí)積累，自然會(huì)“水到渠成”。
2.2 發(fā)揮學(xué)科組的優(yōu)勢(shì)，集體備課:在新教材教學(xué)中，充分發(fā)揮物理備課組的優(yōu)勢(shì)，聚眾人之智慧，展現(xiàn)備課組每一個(gè)教師的特點(diǎn)，努力挖掘新教材的功能，采取有效的教育教學(xué)策略和教育方法，激活、喚醒每一個(gè)學(xué)生的潛能，在教育教學(xué)過程中給學(xué)生提供和搭建參與學(xué)習(xí)的舞臺(tái)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)參與，主動(dòng)學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生提出問題，發(fā)現(xiàn)問題，指導(dǎo)和幫助學(xué)生分析，解決問題，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主體，熱情的參與者和主動(dòng)的學(xué)習(xí)者。學(xué)習(xí)新教材，樹立“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念。我覺得可以從以下幾個(gè)方面去嘗試：
2.2.1 努力創(chuàng)造條件，做好每一個(gè)實(shí)驗(yàn):新教材中有著眾多的實(shí)驗(yàn)和探究，充分體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐努力的素質(zhì)教育思想，然而其中不少實(shí)驗(yàn)是過去教材中沒有的，教師缺乏經(jīng)驗(yàn)，學(xué)校缺乏器材。為此我們?cè)趥湔n時(shí)首先認(rèn)真地把所有演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)都做一遍，以得到體驗(yàn)和感受，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)成功的要點(diǎn)和關(guān)鍵，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的方法和器材。經(jīng)過備課組的共同探討，大家認(rèn)為，可以讓學(xué)生在自己還不甚理解的時(shí)候就先實(shí)驗(yàn)，滿足他們的好奇心（其實(shí)這也是一種學(xué)習(xí)），教師這時(shí)的主要任務(wù)是防止出事故和找出學(xué)生實(shí)驗(yàn)不成功的主要原因，然后教師在學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上分析學(xué)生實(shí)驗(yàn)不成功的原因，最后讓學(xué)生再做一次實(shí)驗(yàn)，這樣利用同樣的教學(xué)時(shí)間卻取得了更好的教學(xué)效果。所以良好的實(shí)驗(yàn)氛圍，不但體現(xiàn)了新教材的觀察、探究和實(shí)驗(yàn)功能，也優(yōu)化了課堂教學(xué)，提高了我們的教學(xué)效益。
2.2.2 創(chuàng)設(shè)情景、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，延伸學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)空:在課堂教學(xué)中我們備課組在備課時(shí)努力根據(jù)學(xué)生和教學(xué)的實(shí)際創(chuàng)設(shè)引入知識(shí)的情景，激活學(xué)生學(xué)習(xí)的情趣，去激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)興趣。我們通過精心的制作課件、精心的設(shè)計(jì)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)、精心的設(shè)計(jì)課堂設(shè)問，努力創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，啟發(fā)學(xué)生的思維，努力使學(xué)生的態(tài)度、情感和價(jià)值觀潛移默化地受到教材的影響，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)地探索知識(shí)發(fā)生，發(fā)展的過程，不斷深入地去發(fā)現(xiàn)問題，探索解決問題的方法。
新教材的內(nèi)容不是封閉性的，我們利用教材的彈性和開放度。在教學(xué)之余成立了學(xué)生研究小組，讓學(xué)生自己收集、整理信息，制作課件，激發(fā)他們對(duì)物理的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)形象思維和邏輯思維的能力，把教學(xué)延伸到課堂之外。教材中常有“科學(xué)世界”、“STS”、探究這樣一類問題，我們總是放手讓學(xué)生們?cè)谡n外自己探討，我們認(rèn)為不同的學(xué)生會(huì)有不同的發(fā)現(xiàn)，他們會(huì)用不同的思維、實(shí)驗(yàn)得到不同的結(jié)論，有的對(duì)、有的錯(cuò)，有的有道理，有的甚至毫無道理，但沒有什么可大驚小怪的。我們備課組認(rèn)為新教材設(shè)計(jì)這些問題目的不在于得到何種既定答案，而在于鼓勵(lì)學(xué)生去探索，去思考，去發(fā)現(xiàn)。教學(xué)中把功夫下到課堂之外，既能利用社區(qū)、家長(zhǎng)等各方面的資源，又在了解和指導(dǎo)學(xué)生的過程中加強(qiáng)與社會(huì)各界的聯(lián)系，開發(fā)課程資源，實(shí)現(xiàn)了新教材的功能。從而不斷的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激活學(xué)生的思維，強(qiáng)化他們自立學(xué)習(xí)的意識(shí)，并且在學(xué)習(xí)過程中貫穿著情感熏陶和價(jià)值觀的培養(yǎng)。
2.2.3 增加教學(xué)中的信息技術(shù)含量，提高課堂教學(xué)的效率:我們備課組經(jīng)常運(yùn)用不同的現(xiàn)代教育手段來處理新教材的教學(xué)。比如，我們還利用網(wǎng)絡(luò)上課，設(shè)計(jì)了專題的內(nèi)容，專題的練習(xí)，師生在網(wǎng)絡(luò)上學(xué)習(xí)、交流、答題。我們嘗試把課堂教育教學(xué)模式引向多媒體、電腦網(wǎng)絡(luò)信息領(lǐng)域，利用網(wǎng)絡(luò)信息豐富、傳播及時(shí)、讀取方便、交互強(qiáng)等特性，不但促進(jìn)教育教學(xué)的革新，豐富教育教學(xué)形式，還增加課堂教學(xué)的容量，增強(qiáng)教學(xué)中觀察和思維、演繹和歸納、分析與綜合的直觀性，取得了良好的教學(xué)的效率。
2.3 重點(diǎn)采用“分層教學(xué)，分類指導(dǎo)”:長(zhǎng)期以來，初中物理教學(xué)，由于受班級(jí)授課制的束縛，教師從備課、授課、作業(yè)、輔導(dǎo)、考查到評(píng)價(jià)，很少顧及好、中、差各類學(xué)生的智能差異，均采用“一刀切”“一鍋煮”的方法進(jìn)行教學(xué)，使得優(yōu)生吃不飽，差生吃不了，中等生吃不好。從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，規(guī)定不同層次的要求，進(jìn)行不同層次的教學(xué)，給予不同層次的輔導(dǎo)，組織不同層次的檢測(cè)，使各類學(xué)生學(xué)習(xí)物理人人有興趣，個(gè)個(gè)有所得，在各自的“最近發(fā)展區(qū)域內(nèi)”得到充分的發(fā)展，圓滿地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，全面提高全體學(xué)生的素質(zhì)?？傊龅矫嫦蛉w，因材施教。
2.4 革新學(xué)習(xí)方式，進(jìn)行有效教學(xué):我國(guó)目前的中小學(xué)教學(xué)有一個(gè)非常突出的問題是：教師很辛苦，學(xué)生很痛苦。在全面推進(jìn)至素質(zhì)教育的今天進(jìn)行有效教學(xué)顯得尤其重要。變革學(xué)習(xí)方式，切實(shí)加強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐活動(dòng)的培養(yǎng)，是新課程的基本理念，也是新教材的宗旨所在。我以為主要做到以下幾點(diǎn)：
2.4.1 突出學(xué)生主體地位:老師在上課時(shí)，要大膽地給時(shí)間讓學(xué)生動(dòng)手，動(dòng)口，動(dòng)腦，要給足時(shí)間讓學(xué)生討論，辨論，議論，要給足時(shí)間讓學(xué)生思考，只要時(shí)間有效地化在學(xué)生身上，我覺得就充分地用好了新教材。
2.4.2 舉例頗具代表性:舉例包括例題、作業(yè)、練習(xí)、生活中的現(xiàn)象，要具有代表性，典型性。作為教師如何在有限的時(shí)間內(nèi)發(fā)揮最大的效益，那么你所選的例題、作業(yè)、練習(xí)、生活中的現(xiàn)象就必須恰當(dāng)，呈現(xiàn)方式恰到好處，能夠以點(diǎn)概面，能夠讓學(xué)生在例題中理解知識(shí)，學(xué)會(huì)技能，培養(yǎng)興趣。尤其是例題的選擇老師要多花點(diǎn)時(shí)間，多花點(diǎn)心思，多想點(diǎn)方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題的能力。同時(shí)要符合新課程要求，體現(xiàn)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
2.4.3 評(píng)價(jià)要多元化:在物理課堂教學(xué)評(píng)價(jià)中要重視人文化評(píng)價(jià)方法，注重鼓勵(lì)性，人情化，注意方式方法，并做到因人而異。但同時(shí)也不能完全放棄實(shí)證化評(píng)價(jià)方法，實(shí)事求是，開誠(chéng)不公地指出缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。從二者的關(guān)系來看，雖然表面上二者存在著尖銳對(duì)立的傾向，但從辯證的角度看，二者實(shí)際上是一種優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的關(guān)系，恰當(dāng)?shù)靥幚砗枚叩年P(guān)系，可以充分發(fā)揮二者的長(zhǎng)處，彌補(bǔ)二者的缺陷，使它們?cè)谡n堂教學(xué)評(píng)價(jià)活動(dòng)中在發(fā)揮各自作用的同時(shí)，相互吸收對(duì)方的合理因素，做到具體地、有機(jī)地結(jié)合。
3 課題研究實(shí)施過程中必須遵循的四條原則
在實(shí)施新課程和新教材過程中，使我們深深覺得課改必須遵循敢于質(zhì)疑、勇于探究、善于思維、勤于實(shí)驗(yàn)的四條原則，我們不能偏離這個(gè)方向。我們必須堅(jiān)持這四條原則不動(dòng)搖，如同我國(guó)正在進(jìn)行的改革開放必須堅(jiān)持四項(xiàng)基本原則一百年不動(dòng)搖一樣，新課程改革不論以何種方式進(jìn)行，不管如何做新的嘗試，我們都應(yīng)該投以贊許的目光，但是有一點(diǎn)不能變，那就是敢于質(zhì)疑、勇于探究、善于思維、勤于實(shí)驗(yàn)的四條原則不能變，偏離了這四條原則，也就違背了物理學(xué)歷史的發(fā)展規(guī)律，必然會(huì)偏離正確的方向。這點(diǎn)一定要切記、切記。
隨著教學(xué)改革的不斷深化，全面實(shí)施以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為重點(diǎn)的素質(zhì)教育已成為教育界的共識(shí)。對(duì)物理學(xué)科而言，在實(shí)施新課程和新教材過程中，不斷地有許多新的觀點(diǎn)，好的做法出現(xiàn)，并且也涌現(xiàn)出成功的典型。但是，也有許多嘗試偏離了物理學(xué)科發(fā)展的原則，值得我們共同來關(guān)注和探討。縱觀物理學(xué)史，結(jié)合新課程改革的理念，在實(shí)施新課程和新教材的過程中，教師除了要具有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和淵博的綜合性知識(shí)之外，還必須遵循以下四條原則：
3.1 敢于質(zhì)疑:20世紀(jì)物理學(xué)革命告訴我們，科學(xué)的每一次嶄新境界的開辟，都必須要有敢地向舊理論說“不”的勇氣。愛因斯坦，玻爾用他們年輕的心，沸騰的血和活躍的頭腦，帶領(lǐng)海森伯等一批又一批的年輕人，勇敢地向舊理論思想挑戰(zhàn)。在此期間，每一個(gè)“不”字的出現(xiàn)都響徹云霄，宛如春雷一般。普朗克提出能量是“不”連續(xù)的；愛因斯坦更深入地提出了輻射也是不連續(xù)的；海森伯更是提出了量子力學(xué)中最關(guān)鍵的一個(gè)關(guān)系式即“測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系式”；此外華裔物理學(xué)家李政道，楊振寧又向守恒說出了“不”，提出了“宇稱不守恒”。每一個(gè)“不”字都給物理學(xué)以飛躍，可見，挑戰(zhàn)孕育了創(chuàng)新，勇氣孕育了力量，信心帶來了成功。
在實(shí)施物理新課程與新教材過程中，教師要努力培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。在物理課堂上，教師要鼓勵(lì)學(xué)生敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，要努力營(yíng)造一個(gè)民主，平等的課堂氣氛，讓學(xué)生們用一個(gè)開放的，喜歡探究和充滿活力的頭腦去不斷提出新觀點(diǎn)，否定舊理論。充分發(fā)揮學(xué)生探究學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)，合作學(xué)習(xí)的能力。教師應(yīng)該樹立理性的權(quán)威觀。
隨著信息時(shí)代的到來，為學(xué)生提供了廣泛攝取知識(shí)與鍛煉思維的機(jī)會(huì)。因而他們也完全可能在某方面甚至是本學(xué)科領(lǐng)域領(lǐng)先于教師。在物理教學(xué)中，學(xué)生會(huì)常跟老師談及他們從網(wǎng)絡(luò)信息中獲取的一些知識(shí)與信息，其中可以有很多對(duì)教師來說是全新的感受?！奥劦烙邢群?，術(shù)業(yè)有專攻”，“青出于藍(lán)而勝于藍(lán)”。因此我們?cè)诮虒W(xué)中應(yīng)永遠(yuǎn)保持謙虛進(jìn)取的態(tài)度。在教育學(xué)生的同時(shí)，也應(yīng)自覺地接受學(xué)生的“教育”，并把自己置身于終身學(xué)習(xí)的狀態(tài)。因此，教師在教學(xué)中應(yīng)充分表現(xiàn)出嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)，批判進(jìn)取的科學(xué)精神，努力展示自己的教學(xué)智慧及內(nèi)在的精神氣質(zhì)，教師的熱情和同情心，教師善于鼓勵(lì)和想像的傾向性，為學(xué)生的發(fā)展具有極大的影響力。教師在教學(xué)中應(yīng)該有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，有遠(yuǎn)大的理想和鍥而不舍的鉆研精神，要有熱情洋溢、情緒飽滿、富于激情的想象力，并以此來樹立自己在學(xué)生心目中的崇高地位。
3.2 勇于爭(zhēng)辯:通過研究物理學(xué)史，我們不難得到這樣一個(gè)啟示：科學(xué)的每一次重大發(fā)現(xiàn)和突破的背后都隱藏著激烈的爭(zhēng)論。其中最令世人注目的是愛因斯坦和玻爾曠日持久的世界性論戰(zhàn)。愛因斯坦拒絕把量子力學(xué)接受為終極理論，并對(duì)以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派的正統(tǒng)解釋發(fā)動(dòng)了猛烈的攻擊，這場(chǎng)爭(zhēng)論使世人明白，量子力學(xué)的理論是非局域性的理論。它涉及到類空關(guān)系，即比光速還快的信號(hào)傳播，而狹義相對(duì)論則是局域性理論。這場(chǎng)世界性的科學(xué)爭(zhēng)論，無疑對(duì)科學(xué)和哲學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。此外，玻爾和海森伯的散步，普朗克和愛因斯坦的爭(zhēng)論都對(duì)20世紀(jì)的物理學(xué)產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。討論并沒有完，現(xiàn)在在牛津和劍橋，科學(xué)怪杰霍金和彭羅斯的討論還在繼續(xù)著，物理學(xué)還將有著重大發(fā)展，因?yàn)椤翱茖W(xué)扎根于討論”。
教師在實(shí)施新課程和新教材過程中，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教育中的師生觀，構(gòu)建相互尊重，互相信任的，平等的，合作的新型師生觀，教師應(yīng)該成為學(xué)生學(xué)習(xí)的幫助者，指導(dǎo)者，合作者，促進(jìn)者，引導(dǎo)者。教師在課堂教學(xué)組織中要達(dá)到“四個(gè)允許”：錯(cuò)了允許重來；不完整的允許補(bǔ)充；不同的意見允許爭(zhēng)辯；老師錯(cuò)了允許提意見。教師要切實(shí)把教學(xué)活動(dòng)看成一個(gè)不斷面臨新問題的過程，是一個(gè)知識(shí)不斷擴(kuò)展的過程，是一個(gè)與學(xué)生不斷共同學(xué)習(xí)的過程。從而真正做到教師與學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)，相互切磋，相互啟發(fā)，相互推動(dòng)，也就是要做到教學(xué)相長(zhǎng)。同時(shí)，教師要積極創(chuàng)設(shè)條件，準(zhǔn)備一些辯題，讓學(xué)生在課堂上進(jìn)行辯論。讓學(xué)生自己擺觀點(diǎn)，舉例子，講道理，用事實(shí)說話，從而促進(jìn)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)新課程的目標(biāo)，用好新教材，培養(yǎng)學(xué)生勇于討論的習(xí)慣。
3.3 善于思維:我們讀過《物理學(xué)史》之后會(huì)發(fā)現(xiàn)：科學(xué)神奇之樹的每一次萌芽、成長(zhǎng)、開花、結(jié)果都有著孕育它們的科學(xué)土壤。值得一提的是哥本哈根大學(xué)物理理論研究所。在這里既有22歲當(dāng)講師、27歲當(dāng)教授、31歲獲得諾貝爾獎(jiǎng)的海森伯，有作為“上帝的鞭子”不斷地指出他人論文缺陷的泡利，有開玩笑不講分寸的朗道，還有“幾乎把畫漫畫和打油詩(shī)作為主要職業(yè)而把物理當(dāng)成副業(yè)”的伽莫夫，哥本哈根大學(xué)的氛圍使人感到繁忙、激動(dòng)、活潑、熱血沸騰、無拘無束、和藹可親，充滿著挑戰(zhàn)。他們的年輕和倔強(qiáng)，使他們不斷地有新的想法，新的觀點(diǎn)，新的思潮，新的認(rèn)識(shí)如同一股股清泉涌出。在那漫長(zhǎng)、艱辛、曲折的探求科學(xué)真理的道路上，有無數(shù)年輕人的貢獻(xiàn)和創(chuàng)舉。究其實(shí)質(zhì)，人類科學(xué)的進(jìn)步就是一個(gè)不斷否定舊理論和提出新觀點(diǎn)的過程，而他們的年輕就注定他會(huì)有一個(gè)開放，喜歡探究和充滿活力的大腦，為他們?nèi)〉贸晒μ峁┝藯l件。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維顯得尤為重要。
作為一名物理教師，在實(shí)施新課程和新教材的過程中，尤其要注意培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維，思維是創(chuàng)新的靈魂。在教學(xué)中教師可以從以下方面來培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維。
①尋找思維的起點(diǎn)。就是能引起思考，推動(dòng)思考不斷深入并成為解決問題突破口的信息群。學(xué)生解決問題的能力差異大多表現(xiàn)在尋找思維起始點(diǎn)的速度快慢上，教師若能幫助學(xué)生學(xué)會(huì)尋找思維起始點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)便易獲得成功。
②設(shè)立思維中間站。初中生思維能力弱，跨度小，學(xué)習(xí)過程中不會(huì)適時(shí)設(shè)立思維中間站，而對(duì)大量的信息，不會(huì)篩選、整理、剖析，抓不住有用的信息，把握不住問題的實(shí)質(zhì)，這樣就出現(xiàn)了一知半解，隨意湊合，應(yīng)付了事的情況。針對(duì)初中生的上述思維特點(diǎn)，在教學(xué)中要采取小步子，搭臺(tái)階的辦法，在思維之間增設(shè)思維中間站，及時(shí)幫助學(xué)生排憂解難，抓住關(guān)鍵，把握重點(diǎn)。開始時(shí)思維站間距可短些，慢慢地?cái)U(kuò)大，漸漸加大思維跨度。當(dāng)問題抽象，學(xué)生具體經(jīng)驗(yàn)少時(shí)；當(dāng)問題涉及面廣，學(xué)生知識(shí)能力存在缺陷時(shí)；當(dāng)問題內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，學(xué)生綜合能力差時(shí)，需增設(shè)思維中間站。
③已設(shè)立的各思維中間站之間需要架設(shè)思維連接線加以聯(lián)系，使各思維中間站能順序地有效地協(xié)調(diào)運(yùn)行。這種聯(lián)系方法既有點(diǎn)與點(diǎn)之間的串聯(lián)，線與線之間的交織，又有面與面之間的網(wǎng)絡(luò)化。圍繞重點(diǎn)知識(shí)尋同類，舉實(shí)例，找反例，思錯(cuò)例，將每一個(gè)思維中間站都納入有效的思維控制范圍內(nèi)，形成有序的思維網(wǎng)絡(luò)，使各知識(shí)點(diǎn)成為互相聯(lián)系的整體，從而達(dá)到提高思維效率之目的。
④變換思維審視角。用原有的思維方法不能求得問題的解決時(shí)，應(yīng)及時(shí)變換思維審視角。變常規(guī)思維為突躍思維，直線思維為平面或立體思維，收斂思維為發(fā)散思維，一般思維為極端思維，正向思維為逆向思維。往往能提高思維效率。
⑤設(shè)計(jì)開放性問題。新穎的問題能引導(dǎo)學(xué)生從不同的方向思考問題，尋求眾多的適當(dāng)答案，使學(xué)生找出以前沒想到也不敢想的各種奇妙的好方法，而且是引導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)踐探究的好方法，這樣能起到事半功倍的效果。
3.4 勤于實(shí)驗(yàn):值得注意的是，百年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的重大獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中絕大多數(shù)都與物理實(shí)驗(yàn)有關(guān)，純理論研究很少，就是獲獎(jiǎng)的重大理論研究也是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的總結(jié)，再用數(shù)學(xué)公式簡(jiǎn)潔表達(dá)的結(jié)果。即使是理論項(xiàng)目，也要在實(shí)驗(yàn)證實(shí)后才獲獎(jiǎng)。如：1927年電子衍射實(shí)驗(yàn)證實(shí)了粒子的波粒二象性，提出了波粒二象性理論的德布羅意才于1929年獲獎(jiǎng)；1957年，吳健雄實(shí)驗(yàn)證實(shí)了弱電相互作用，提出宇稱不守恒的楊振寧、李政道獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)；1973-1978年實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)中性流存在，提出弱電統(tǒng)一理論，預(yù)言中性流存在的、格拉肖、溫伯格、薩拉姆于1979年獲獎(jiǎng)等。事實(shí)證明，物理學(xué)的理論大廈是由實(shí)驗(yàn)支撐的，沒有實(shí)驗(yàn)，物理學(xué)大廈的基礎(chǔ)就不牢固。
不僅僅如此，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)物理理論正確與否的惟一標(biāo)準(zhǔn)。是各種爭(zhēng)論的最公正的裁判，是修正錯(cuò)誤的依據(jù)，更是發(fā)現(xiàn)新理論的起點(diǎn)。事實(shí)上，無論理論有多美好，無論它的形式有多完美，只要與實(shí)驗(yàn)不符就不可能成為物理學(xué)的組成部分。這表明，最后還得實(shí)驗(yàn)說了算，形式邏輯和完美的數(shù)學(xué)代替不了物理。因此，我們特別強(qiáng)調(diào)物理學(xué)研究要把理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)緊密地結(jié)合在一起，重視實(shí)驗(yàn)研究，重視物理實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，加大投入，更新實(shí)驗(yàn)設(shè)備，巧妙地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法，精心地分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在實(shí)驗(yàn)中尋求新的突破和新的發(fā)展。對(duì)物理教師而言，我們應(yīng)尤其注意實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力，動(dòng)腦能力，設(shè)計(jì)能力，操作能力和實(shí)踐能力。教師要在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生充分的交流合作，并且提出一些激發(fā)思考的問題，留給學(xué)生足夠的探索空間，引導(dǎo)學(xué)生看到與其論點(diǎn)相矛盾的觀點(diǎn)的事實(shí)，或者組織持不同見解的學(xué)生進(jìn)行討論，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證自己的觀點(diǎn)。要讓每個(gè)做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)都有自己的經(jīng)驗(yàn)世界，他們各自對(duì)某種問題有不同的假設(shè)和推論，通過小組交流，辯論，分工與合作等形式，促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的溝通，而面對(duì)各種不同的觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)者要學(xué)會(huì)整理、表達(dá)自己的見解，學(xué)會(huì)聆聽，理解他人的想法，學(xué)會(huì)接納，贊賞，爭(zhēng)辯，互助，他們不斷對(duì)自己和別人的看法進(jìn)行反思和評(píng)判。平常定期開展科技小制作，小實(shí)驗(yàn)，小創(chuàng)新，小發(fā)明以及實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一系列實(shí)踐操作，如安裝照明電路，鑒別黃金首飾等。在物理教學(xué)中加強(qiáng)“STS”的研究，培養(yǎng)學(xué)生從生活中學(xué)物理，又把物理應(yīng)用于生活的能力。真正做到“in life，by life，on life”。
4 研究措施
4.1 建立課題組，形成管理網(wǎng)絡(luò)。由校長(zhǎng)及上級(jí)有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)顧問，教研室和中心學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督，課題研究組長(zhǎng)組織實(shí)施，課題研究組長(zhǎng)、組員具體開展，做到分層管理，步步落實(shí)，確保課題研究順利運(yùn)行。
4.2 注重教師培訓(xùn)，加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)。因?yàn)閷?shí)施“學(xué)法指導(dǎo)”的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)教師的教育思想和業(yè)務(wù)素質(zhì)提出更新更高的要求。所以組內(nèi)首先組織教師進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，更新教育觀念，弄清“學(xué)法指導(dǎo)”的實(shí)質(zhì)和任務(wù)，明確課題研究的目標(biāo)。
4.3 強(qiáng)化過程，加強(qiáng)全程管理。首先開展課題研討活動(dòng)，使研究者明確研究的任務(wù)和目標(biāo)；其次是加強(qiáng)調(diào)查研究，把握學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前、中、后三個(gè)不同階段的學(xué)法水平，以有的放矢的實(shí)施指導(dǎo)，不斷修正課題研究方案，使課題研究工作更趨科學(xué)化和規(guī)范化；再次是開設(shè)學(xué)法指導(dǎo)課，選擇課題承擔(dān)者根據(jù)各自研究的內(nèi)容上好實(shí)踐課，供大家觀摩學(xué)習(xí)；第四是督促全體組員不斷總結(jié)，積極撰寫論文、心得體會(huì)、個(gè)案分析等。
4.4 改革課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)的發(fā)展。課堂教學(xué)是實(shí)施學(xué)法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)研究的主渠道。在課堂教學(xué)的改革中，我們的研究重點(diǎn)要放在以下三個(gè)方面的學(xué)法指導(dǎo)上：
4.4.1 轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念。我們強(qiáng)調(diào)教師不僅是學(xué)生知識(shí)的傳播者，更是學(xué)生學(xué)習(xí)的建議者和指導(dǎo)者。課堂教學(xué)不是教師教學(xué)生，而是在教師的啟發(fā)、誘導(dǎo)、點(diǎn)撥下，通過學(xué)生自身的多種感官參與與親身的活動(dòng)來掌握科學(xué)的方法，自主、獨(dú)立、創(chuàng)造性的實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。同時(shí)，我們還要幫助學(xué)生把學(xué)生過程拓展到課前及課后。
4.4.2 指導(dǎo)學(xué)習(xí)方法。在學(xué)法指導(dǎo)中，除了要組織一定數(shù)量的專題形式予以指導(dǎo)外，更重要的是根據(jù)學(xué)生的不同年齡特征和心理傾向在課堂上進(jìn)行滲透，在課堂后進(jìn)行交流總結(jié)。
4.4.3 培養(yǎng)學(xué)習(xí)習(xí)慣。僅貫徹落實(shí)素質(zhì)教育的要求僅加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)是不夠的，還需要培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，形成的“良好氛圍，幫助學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、自主管理中不斷完善自我、不斷發(fā)展自我?！?/p>
5 研究的方法
5.1 教師充分挖掘文本，設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)任務(wù)。做到用好課本，而不是教好課本。
5.2 文獻(xiàn)資料法。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外有關(guān)“自主學(xué)習(xí)”理論與經(jīng)驗(yàn)的學(xué)習(xí)研究，對(duì)“自主學(xué)習(xí)”的內(nèi)涵和外延更加明確的認(rèn)識(shí)，確立課題的理論支撐，加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，使我得到理論的提高。
5.3 比較法。選定實(shí)驗(yàn)班，以平行班為對(duì)照班，進(jìn)行縱向、橫向的比較。
5.4 調(diào)查法。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)問題，研究對(duì)策，及時(shí)施加變量，控制無關(guān)變量。
5.5 個(gè)案法。對(duì)有代表性的學(xué)生作個(gè)案分析，分類研究，跟蹤調(diào)查評(píng)價(jià)，寫出個(gè)案研究報(bào)告。
5.6 適當(dāng)采用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等輔助科研手段。
6 實(shí)施步驟
6.1 第一階段：調(diào)查探索階段（時(shí)間：2009年12月至2010年2月）
對(duì)本校教師與學(xué)生物理教學(xué)方式的現(xiàn)狀及期望進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)調(diào)查情況制訂實(shí)施新的教學(xué)方式的方案。方法如下：
6.1.1 運(yùn)用調(diào)查法，調(diào)查師生的物理教學(xué)方式。
6.1.2 運(yùn)用測(cè)試法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行英語(yǔ)口筆頭運(yùn)用能力的測(cè)試。了解物理教學(xué)方式的現(xiàn)狀及期望；制訂出實(shí)施新的教學(xué)方式的方案。
6.2 第二階段:試驗(yàn)應(yīng)用階段（時(shí)間：2010年3月至6月）
6.2.1 改變教師傳統(tǒng)的按部就班地教授題材貧乏、體裁單一的教學(xué)內(nèi)容，嘗試創(chuàng)造性地、有選擇地教授題材豐富、體裁多樣的教學(xué)內(nèi)容。嘗試多種課型的模式探索。
6.2.2 改變以教師為中心的“滿堂灌”的教學(xué)方式，嘗試以學(xué)生為主體的“任務(wù)型”的教學(xué)方式。
6.3 實(shí)施方法：(1)問卷調(diào)查表;(2)對(duì)照表;(3)座談會(huì)。
6.4 預(yù)期目標(biāo)：學(xué)生知識(shí)面有較大拓寬；學(xué)生用物理解決實(shí)際生活的能力有較大提高；學(xué)生運(yùn)用物理的實(shí)踐能力有較大提高。
6.4.1 第三階段：推廣應(yīng)用階段（時(shí)間：2010年7、9月）
對(duì)第二階段的試驗(yàn)各個(gè)案例資料進(jìn)行分析總結(jié)，去粗取精，全面實(shí)施新的教學(xué)方式。
實(shí)施方法：(1)問卷調(diào)查表;(2)圖表;(3)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)。
預(yù)期目標(biāo)：
新的教學(xué)方式得到完善、推廣應(yīng)用
第四階段：總結(jié)階段（時(shí)間：2010年10、11月）
對(duì)第二、三階段的試驗(yàn)個(gè)案及研究資料進(jìn)行整理分析和歸納總結(jié)，撰寫成有價(jià)值的試驗(yàn)報(bào)告、個(gè)案報(bào)告、調(diào)查分析報(bào)告、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、論文、結(jié)題總結(jié)。
7 完成研究的條件分析
7.1 領(lǐng)導(dǎo)重視和學(xué)校配合縣教研究室和中心學(xué)校課題組領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)。
7.2 研究隊(duì)伍素質(zhì)精良，課題組成員由教學(xué)、教研、管理三方面人員組成。
7.3 硬件設(shè)備得與保障。
8 成果形式
8.1 最終完成時(shí)間:2010年11月。
8.2 研究成果形式
8.2.1 課題研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)施方案；
8.2.2 論文、個(gè)案反思、敘事文章；
8.2.3 有關(guān)學(xué)生完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)的調(diào)查結(jié)果、
8.2.4 學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定的“增值”數(shù)據(jù)；實(shí)驗(yàn)報(bào)告（階段性總結(jié)）；
8.2.5 個(gè)案研究資料各學(xué)科的優(yōu)秀課堂教學(xué)紀(jì)實(shí)（錄像片）
8.2.6 結(jié)題報(bào)告。
9 課題組成員分工情況
課題指導(dǎo)及顧問：青祖兵，（縣教研室主任，縣學(xué)科帶頭人），張（本校校長(zhǎng)、省級(jí)優(yōu)秀教師）
鄧矯?。ㄊ〖?jí)骨干教師、中心學(xué)校校長(zhǎng)），陳永輝（省級(jí)骨干教師、教研員、州語(yǔ)文學(xué)會(huì)理事）。
組長(zhǎng)：吳靜（物理資料收集，具體實(shí)施）
成員：(1)姚瑋（物理資料收集，具體實(shí)施）
(2)馬碧成（物理資料收集，具體實(shí)施）
(3)龍雄（物理資料收集，具體實(shí)施）
(4)鄭德?。ㄎ锢碣Y料收集，具體實(shí)施）
10 課題實(shí)施的反思
在實(shí)施新課程和新教材過程中，我們可能會(huì)遇到這樣或那樣的問題，我們可能會(huì)進(jìn)行這樣或那樣的改革，但是我們始終要堅(jiān)持敢于質(zhì)疑、勇于爭(zhēng)辯、善于思維、勤于實(shí)驗(yàn)這四條原則不動(dòng)搖，不能偏離這個(gè)方向。我們只要堅(jiān)定不移地遵循這四條原則，飽含深厚的愛國(guó)熱情和強(qiáng)烈的民族自信心，在物理教學(xué)中時(shí)時(shí)刻刻想到，并努力做到、做好、做扎實(shí)，我們就一定能在教學(xué)中取得成功，就一定能培養(yǎng)出千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)牛頓和愛因斯坦，中國(guó)人獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的夢(mèng)想指日可待。
參考文獻(xiàn)
[1] 夏磊、徐洪海等.《20世紀(jì)物理學(xué)革命的啟示》，《現(xiàn)代物理知識(shí)》，2002年第2期
蘇教版《化學(xué)2》第四專題“化學(xué)科學(xué)與人類文明”的編寫意圖,是讓學(xué)生從化學(xué)學(xué)科在物質(zhì)及其變化研究、新物質(zhì)合成方面的貢獻(xiàn),化學(xué)科學(xué)對(duì)科學(xué)技術(shù)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)事業(yè)的重要性,認(rèn)識(shí)到化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的關(guān)系,擴(kuò)大視野,感受化學(xué)的魅力,激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究化學(xué)的興趣,讓學(xué)生能選擇更多的選修模塊開展學(xué)習(xí)。
這節(jié)課是本專題的第一課時(shí),簡(jiǎn)明揭示人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的過程,不要求接受大量新的化學(xué)具體知識(shí),不能把這堂課上成“科普知識(shí)講座”, 重點(diǎn)應(yīng)放在知識(shí)的整合和學(xué)生情感態(tài)度價(jià)值觀的熏陶上。
本節(jié)課的核心問題是:(1)能舉例說明(如人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí))人們對(duì)物質(zhì)世界認(rèn)識(shí)的發(fā)展;(2)能舉例說明化學(xué)理論的建立在幫助人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界中的作用。
教學(xué)過程:
第一環(huán)節(jié):引入課題――化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙
師:數(shù)學(xué)老師說:數(shù)學(xué)是自然科學(xué)的皇后(幻燈片),物理老師說:物理是整個(gè)自然科學(xué)的基石(幻燈片)。那么化學(xué)老師該怎么說呢?
化學(xué)老師說,化學(xué)是一把鑰匙,板書(化學(xué),鑰匙,物質(zhì)世界)。這把鑰匙打開了物質(zhì)世界。今天這節(jié)課,我們就來學(xué)習(xí)第四章第一單元的第一課時(shí)?；瘜W(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙?；脽羝虺鰳?biāo)題。
點(diǎn)評(píng):以化學(xué)與數(shù)學(xué)、物理的對(duì)比突出化學(xué)在自然科學(xué)中的重要性,尤其突出主題――化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙。
第二環(huán)節(jié):以火為引子貫穿古今,導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)在化學(xué)中的重要性
我們來看兩幅幻燈圖片。師:這兩幅圖讓你想到了什么?學(xué)生:鉆木取火。師:取得火種,給人類的祖先帶來了什么作用?生:有了火種以后,不僅使人類的祖先們?cè)诤诎抵械玫焦饷?、?yán)寒中取得溫暖,而且還可以抵御野獸的襲擊。人類用火燒烤食物,擺脫了茹毛飲血的野蠻時(shí)代。
師:火,可以說是人類文明進(jìn)步的分界線(幻燈片)。你知道現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典中火是怎么解釋的嗎?停頓,學(xué)生思考一下。師:沒查過吧,我查了。
火,是物體燃燒時(shí)所發(fā)出的光和焰(演示幻燈片)。我們學(xué)過物質(zhì)燃燒要具備的兩個(gè)條件,是什么,生:一是與氧氣接觸,二是達(dá)到著火點(diǎn)(幻燈片)。師:可是古代的人們對(duì)于燃燒的認(rèn)識(shí)卻是神秘而模糊的。在十七世紀(jì)的時(shí)候,人們認(rèn)為可燃物能夠燃燒是因?yàn)樗幸环N叫燃素的物質(zhì),燃燒的過程是可燃物中燃素放出的過程,可燃物放出燃素后成為灰燼(幻燈片)。這種燃素說整整統(tǒng)治了一百多年?？墒撬鼌s無法揭示金屬在燃燒后質(zhì)量增加的事實(shí)。直至1774年,法國(guó)化學(xué)家拉瓦西(演示幻燈片)通過化學(xué)實(shí)驗(yàn),即著名的空氣中成分的測(cè)定實(shí)驗(yàn),證明燃燒是物質(zhì)與空氣中的氧氣發(fā)生的劇烈作用,了燃素學(xué)說,建立了氧化學(xué)說,拉瓦西用實(shí)驗(yàn)事實(shí)揭開了燃燒的神秘面紗。我國(guó)著名化學(xué)家傅鷹先生曾說過一句話,這句話恰如其分的表達(dá)了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和權(quán)威性:化學(xué)是實(shí)驗(yàn)的科學(xué),只有實(shí)驗(yàn)才是最高的法庭(演示幻燈片)。
下面我們就用化學(xué)實(shí)驗(yàn)來鑒別這三瓶無色溶液。它們分別是稀鹽酸、氫氧化鈉和碳酸氫鈉溶液,可用的器具與材料有pH試紙、比色卡、表面皿、玻棒、試管(演示幻燈片)。想想如何來鑒別它們。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)一位學(xué)生講一下實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果。
下面我給大家做了“藍(lán)瓶子”實(shí)驗(yàn)。在錐形瓶中加入100毫升水,加入2克左右葡萄糖,再加入0.5～2克氫氧化鈉,滴加3～5滴亞甲基藍(lán)溶液,這時(shí)混合溶液呈藍(lán)色,塞緊瓶塞,振蕩錐形瓶,藍(lán)色溶液變成無色,停止振蕩,溶液又恢復(fù)藍(lán)色;循環(huán)操作,藍(lán)色和無色就交替出現(xiàn)。師:你肯定很想知道為什么會(huì)出現(xiàn)這樣循環(huán)的顏色變化吧。答案就在這本書上。展示《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》,高二時(shí)你可以選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》,它將帶你領(lǐng)略化學(xué)實(shí)驗(yàn)的千變?nèi)f化。板書(選修,《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》)
點(diǎn)評(píng):古人的鉆木取火,十七世紀(jì)的燃素說,拉瓦西提出的氧化學(xué)說,這些都使學(xué)生感受到人類文明的進(jìn)步和化學(xué)發(fā)展的艱難歷程,又使學(xué)生有足夠的想象空間,想象古人如何從野蠻走向文明,科學(xué)家一種謬誤的艱難。利用三種鹽溶液鑒別實(shí)驗(yàn)中用到的酸和堿能使pH試紙變色的性質(zhì)為下面的酸堿理論做一下鋪墊,更是為了說明化學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要性和權(quán)威性。而“藍(lán)瓶子”實(shí)驗(yàn)可以引起學(xué)生的興趣,為高二學(xué)生選修《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》出點(diǎn)力。我想這樣的設(shè)計(jì)有趣味性,又不乏科學(xué)性,學(xué)生又動(dòng)了一回手,課堂氣氛應(yīng)該不錯(cuò)。
第三環(huán)節(jié):由碳酸氫鈉屬于哪一類物質(zhì)引出人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展,繼而引出化學(xué)理論的發(fā)展。按物質(zhì)的分類,我們應(yīng)把碳酸氫鈉歸為哪一類物質(zhì)?學(xué)生:鹽類?？墒怯腥苏J(rèn)為:碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)(演示幻燈片)。我們來判斷一下這種說法對(duì)不對(duì)。請(qǐng)同學(xué)們參考書本第87頁(yè)“人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展。學(xué)生看書。并解決這么幾個(gè)問題:(1)閱讀了人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展之后, 你有何感想(2)寫出NaHCO3在水溶液中的電離方程式,NaHCO3溶液分別與鹽酸、 NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式。(3) NaHCO3是否可稱為酸堿兩性物質(zhì)?為什么?依據(jù)的是什么理論?(演示幻燈片)學(xué)生思考討論,回答(1):人們對(duì)酸、堿的認(rèn)識(shí)從感性到理性,適用范圍從水溶液到非水溶液,隨著化學(xué)的發(fā)展逐步走向深刻和全面。請(qǐng)兩位學(xué)生把問題(2)中的離子方程式寫黑板上。學(xué)生回答問題(3)根據(jù)酸堿質(zhì)子理論,碳酸氫鈉是酸堿兩性物質(zhì)。碳酸氫鈉與酸與堿的反應(yīng),即它接受質(zhì)子和給出質(zhì)子的過程。
化學(xué)理論的發(fā)展為現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。我們?cè)诨瘜W(xué)1和化學(xué)2中也學(xué)習(xí)了一些化學(xué)基本理論。我們一起來回顧一下?；瘜W(xué)1第一專題第三單元人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。大家是否記得原子結(jié)構(gòu)模型的演變經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段?最早提出原子學(xué)說的是誰(shuí)?是道爾頓(演示幻燈片)。他認(rèn)為原子是不可再分的,是一個(gè)實(shí)心球。1897年,湯姆森發(fā)現(xiàn)了什么?電子,他提出電子是鑲嵌在原子中的,就象葡萄干夾在面包里一樣,稱為葡萄干面包式原子結(jié)構(gòu)模型,也叫棗糕模型。
1911年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)確定了原子是由帶正電的原子核與帶負(fù)電的電子組成,電子在核外空間做高速運(yùn)動(dòng),就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)展一樣。
1913年丹麥物理學(xué)家波爾提出電子是在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)。
到了二十世紀(jì),科學(xué)家們用量子力學(xué)方法來描述核外電子的運(yùn)動(dòng)(演示幻燈片)。
化學(xué)2 專題1中我們學(xué)習(xí)了元素周期律,誰(shuí)提出的?生:門捷列夫(演示幻燈片)。那么還記不記得什么是元素周期律?第7頁(yè):元素的性質(zhì)隨著元素核電荷數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫做元素周期律(演示幻燈片)。在元素周期律的基礎(chǔ)上人們把已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素按一定的規(guī)則排呈元素周期表(演示幻燈片)?，F(xiàn)在人們可以借助元素周期表研究合成有特定性質(zhì)的新物質(zhì)。例如在金屬和非金屬的分界線附近尋找半導(dǎo)體材料,在過渡元素中尋找各種優(yōu)良的催化劑和耐高溫耐腐蝕的合金材料。我們還學(xué)了微粒之間的相互作用力,有哪些?生:有離子鍵,共價(jià)鍵,分子間作用力,氫鍵。這位笑容可掬的學(xué)者就是價(jià)鍵理論的先驅(qū)鮑林(演示幻燈片)。
人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展,促進(jìn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)在,人們借助掃描隧道顯微鏡,應(yīng)用STM技術(shù),可以看到越來越細(xì)微的結(jié)構(gòu),并實(shí)現(xiàn)對(duì)原子或分子的操縱(演示幻燈片)。如果你對(duì)這方面有興趣,請(qǐng)?jiān)诟叨x修教材《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》(演示幻燈片,板書)。
點(diǎn)評(píng):第二環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了碳酸氫鈉,第三環(huán)節(jié)就利用碳酸氫鈉是不是酸堿兩性物質(zhì)展開討論,結(jié)合書本中的交流與討論,設(shè)計(jì)幾個(gè)問題,借此了解人類對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)的發(fā)展,從而引出化學(xué)理論的發(fā)展,最后引導(dǎo)學(xué)生選修《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》。這樣的設(shè)計(jì)把第二環(huán)節(jié)和第三環(huán)節(jié)自然地聯(lián)系起來,又自然地把理論的發(fā)展帶出來,還復(fù)習(xí)了《化學(xué)1》和《化學(xué)2》中已學(xué)的化學(xué)理論知識(shí)。
第四環(huán)節(jié):金屬被人類開發(fā)和利用的發(fā)展過程
(演示幻燈片)這是一個(gè)古代的陶器。你知道古人是怎樣學(xué)會(huì)制陶的嗎?學(xué)生思考。師:其實(shí)最早的陶器是人們?cè)谂既恢邪l(fā)現(xiàn)的。人們發(fā)現(xiàn)泥土制品經(jīng)過火燒變得堅(jiān)硬牢固,遇水也不再會(huì)變成泥巴了,這樣人們就學(xué)會(huì)了制造陶器。后來,人們又發(fā)現(xiàn)某些石頭在烈火中會(huì)燒煉出閃閃發(fā)光的金屬,經(jīng)過長(zhǎng)期摸索之后,人類又學(xué)會(huì)利用礦石、木炭冶煉金屬。從這段文字中你能歸納出哪些冶煉金屬的方法(演示幻燈片)?生:第一種方法,熱分解法。
幻燈片上打出氧化銀和氧化汞加熱分解的化學(xué)方程式。
(演示幻燈片)煉丹圖。大家肯定聽說過古代的煉丹術(shù)
從公元前1500年到公元1650年,為求得長(zhǎng)生不老的仙丹,不畏煙熏火燎,煉丹術(shù)士開始了最早的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。在中國(guó)、阿拉伯、埃及、希臘都發(fā)現(xiàn)了不少記載和總結(jié)煉丹術(shù)的書籍。
煉丹術(shù)最早的研究的材料就是紅色硫化汞及其反應(yīng)2HgS +O2=2HgO+2S(在加熱條件下) (演示幻燈片)。據(jù)《史記?秦始皇本記》記載,在秦始皇的墓中就灌入了大量的水銀以為“百川江河”,而這些水銀主要是從硫化汞提煉的。
生:第二種方法,熱還原法。
你能舉出哪些金屬是用熱還原法制得的嗎?
銅,鐵。請(qǐng)學(xué)生寫出冶煉銅、鐵的化學(xué)方程式(演示幻燈片)。你們知不知道鐵大約是在什么年代被人類大規(guī)模開發(fā)和利用的嗎?學(xué)生思考一下。師:答案就在書上。請(qǐng)同學(xué)們看書本86頁(yè)的交流與討論。人類大規(guī)模開發(fā)和使用銅是在約6000年前,大規(guī)模開發(fā)和使用鐵是在約2500年前。
錫和銅是在差不多時(shí)候被開發(fā)和利用的。古人將錫石(SnO2)與木炭放在一起燒,錫便會(huì)被還原析出。
并且古人還在銅中加入錫,制成了顏色呈青灰色的合金,叫什么呢?。生:青銅。青銅與純銅相比具有哪些優(yōu)點(diǎn)呢?生:具有強(qiáng)度高熔點(diǎn)低,鑄造性好,耐磨且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。師:中國(guó)青銅文化的起源可以一直追溯到原始社會(huì)新石器時(shí)代,而其真正的發(fā)展最高峰則出現(xiàn)在商朝和西周時(shí)期,我國(guó)出土了最大的青銅器,叫什么?生:司母戊鼎(演示幻燈片)。
除了銅和鐵之外,我們?cè)诨瘜W(xué)1中還學(xué)了哪些金屬的冶煉?生:鈉、鎂、鋁。師:請(qǐng)分別寫出它們的方程式(演示幻燈片)。歸納一下用了什么方法。生:電解法。師:金屬的冶煉方法與金屬活動(dòng)性之間是不是有什么規(guī)律呢?請(qǐng)學(xué)生思考回答(學(xué)生可討論)。
生:汞和銀屬不活潑金屬,用熱分解法;鐵銅中等活潑,用熱還原法;鈉、鎂、鋁,性質(zhì)活潑,用電解法。師:(演示幻燈片)不同金屬冶煉方法的選擇。
師:現(xiàn)在大家是不是可以理解為什么金屬越活潑,開發(fā)利用的時(shí)間就越晚了吧。請(qǐng)學(xué)生來講。生:金屬越活潑,越不容易被還原,冶煉的方法和技術(shù)要求越高,只有化學(xué)發(fā)展到一定程度,才能開發(fā)利用。
師:如今人們對(duì)金屬及合金的利用相當(dāng)廣泛,你能舉出例子來嗎?學(xué)生討論,舉例。我們來看幾幅圖片,這些都是人類對(duì)金屬合金的利用。(演示幻燈片,有日常生活用品,如鍋、卷門、音箱外殼、休閑桌椅等;有大的建筑,如南京朗詩(shī)城市廣場(chǎng)、新的中央電視臺(tái),還有航天飛機(jī)等)。
師:科學(xué)家還制造出了記憶合金,儲(chǔ)氫金屬,泡沫合金(幻燈片)
泡沫合金:含有泡沫氣孔的特種金屬。如:向熔融的鋁合金中通入空氣,然后加入發(fā)泡劑如氫化鈦可形成泡沫鋁合金。它有質(zhì)輕、隔熱、吸音的效能。
儲(chǔ)氫合金:Ti-Fe和La-Ni合金能大量吸收H2。為推動(dòng)H2作為能源的實(shí)際應(yīng)用可起到重要作用。
記憶合金:Ni-Ti等合金,在較低溫度下受力發(fā)生變形后,當(dāng)加熱某溫度時(shí),形狀會(huì)恢復(fù)到受力前的形狀。
點(diǎn)評(píng):這一環(huán)節(jié)與第二環(huán)節(jié)的火遙相呼應(yīng)。由于用火,人們發(fā)現(xiàn)了冶煉金屬的方法,結(jié)合學(xué)生學(xué)過的幾種金屬的冶煉方法,以及書本中的交流與討論,共同探討出金屬的活動(dòng)性與人類開發(fā)、利用這些金屬的時(shí)間先后的關(guān)系。又把古代的煉丹術(shù)和青銅稍做介紹,溶歷史于化學(xué)中,突出了歷史的發(fā)展中化學(xué)確實(shí)是打開物質(zhì)世界的鑰匙。最后幾種合金的介紹給學(xué)生新奇的感受,他們不得不折服于化學(xué)所創(chuàng)造的物質(zhì)。
第五環(huán)節(jié):結(jié)束語(yǔ)成為第一課時(shí)與第二課時(shí)的紐帶,使兩個(gè)課時(shí)順利過渡。
自從化學(xué)這把鑰匙打開了物質(zhì)世界,人類就一直在試圖創(chuàng)造更多的新物質(zhì),以適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和人們生活的需要。所以說化學(xué)又是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。下節(jié)課我們將做詳細(xì)闡述。
點(diǎn)評(píng):介紹幾種新合金,目的就是從金屬自然過渡到這些新物質(zhì),為第二節(jié)課化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具做好鋪墊。
作業(yè)設(shè)計(jì):
1. 道爾頓的原子學(xué)說曾經(jīng)起了很大作用,其內(nèi)容包含下列三個(gè)觀點(diǎn):①原子是不能再分的粒子;② 同種元素的原子的性質(zhì)和質(zhì)量相同;③原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代觀點(diǎn)看,你認(rèn)為這三個(gè)結(jié)論不正確的是( )
A. ③B. ①、③
C. ②、③D. ①、②、③
2.人類使用材料的增多和變化,標(biāo)志著人類文明的進(jìn)步。下列材料與化學(xué)制備無關(guān)的是()
A. 石器 B. 青銅器 C. 鐵器 D. 高分子材料
3.化學(xué)在自然資源的開發(fā)和利用中具有重要的意義。下列認(rèn)識(shí)不正確的是()
A. 利用化學(xué)知識(shí)和化學(xué)規(guī)律,人們可以更好地開發(fā)和利用資源
B. 利用化學(xué)知識(shí)和化學(xué)規(guī)律,人們可以制造更多物質(zhì),豐富物質(zhì)世界
C. 人們?cè)陂_發(fā)和利用資源地過程中,對(duì)環(huán)境造成了污染,化學(xué)對(duì)此無能為力
D. 人們對(duì)資源的開發(fā)和利用過程中,時(shí)刻不能忘記資源的可持續(xù)發(fā)展。
4. 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論判定下列說法正確的是()
A. 所有的弱酸根都是堿
B. 酸式弱酸根既是酸又是堿
C. 不可能一種物質(zhì)既是酸又是堿
D. 氫氧根是堿
5. 19世紀(jì),化學(xué)理論建立了哪些有代表性的科學(xué)成果?思考這些成果對(duì)人類進(jìn)步產(chǎn)生的影響。
教學(xué)反思:
1. 我還有一種想法就是把學(xué)生分成若干個(gè)組,每組從不同的角度來討論化學(xué)是打開物質(zhì)世界的鑰匙,這樣,課堂的預(yù)設(shè)性不會(huì)那么強(qiáng),學(xué)生自由發(fā)揮的空間較大,但此舉需要學(xué)生課前做大量的準(zhǔn)備,否則可能會(huì)出現(xiàn)冷場(chǎng)。
2. 此教學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)尾是把課題自然過渡到第二課時(shí)――化學(xué)是人類創(chuàng)造新物質(zhì)的工具。我之所以這樣設(shè)計(jì)的目的是考慮到這一單元兩個(gè)課時(shí)的連續(xù)性和統(tǒng)一性,但這樣的設(shè)計(jì)也許會(huì)讓人覺得最后沒有能突出點(diǎn)明主題。我想,整個(gè)設(shè)計(jì)的過程就已經(jīng)把主題,即核心觀念融合滲透進(jìn)去了,最后的刻意點(diǎn)題反而覺得畫蛇添足,不如考慮這一單元的整體性,讓它成為這一單元兩個(gè)課時(shí)的紐帶。
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