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整体和局部性科学是一个复杂的知识体系,好比一块蛋糕。为了便于研究,要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中,又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部,它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。
学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河,那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂,可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学,化学是中游科学,生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花,可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家,如果把上游科学的花,移植到下游科学,往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什,他在1950年得数学博士学位,1951-1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授,后转而研究经济学,把数学中概率论之花,移到经济学中来,提出预测经济发展趋势的博弈论,因而获得诺贝尔经济奖。
发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪,恩格斯认为化学是原子的科学(参见《自然辩证法》),因为化学是研究化学变化,即改变原子的组合和排布,而原子本身不变的科学。到了20世纪,人们认为化学是研究分子的科学,因为在这100年中,在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种,增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交,我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了,研究方法大大深化和延伸了,所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。
定义的多维性一门科学的定义,按照从简单到详细的程度可以分为:(1)一维定义或X-定义,X是指研究对象。(2)二维定义或XY-定义。Y是指研究的内容。(3)三维定义或XYZ-定义。Z是指研究方法。(4)四维定义或WXYZ定义,W是指研究的目的。(5)多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。
化学的一维定义
21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次:(1)原子层次,(2)分子片层次,(3)结构单元层次,(4)分子层次,(5)超分子层次,(6)高分子层次,(7)生物分子和活分子层次,(8)纳米分子和纳米聚集体层次,(9)原子和分子的宏观聚集体层次,(10)复杂分子体系及其组装体的层次。
化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说,就是:化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律,相互关系和应用的自然科学。
化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样,也是随时代的前进而发展的。在19世纪,化学主要是实验的科学,它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶,随着量子化学在化学中的应用,化学不再是纯粹的实验科学了,它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法,即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”:为了社会而关心环保;为了职工而关心安全、健康和福利;为了顾客而关心质量、声誉和商标;为了发展而关心创新;为了股东而关心效益。
化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势
1、更加重视国家目标,更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交,中国和世界各国政府都更加重视国家目标,在加强基础研究的同时,要求化学更多地来改造世界,更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合:1数理科学,2生命科学,3材料科学,4能源科学,5地球和生态环境科学,6信息科学,7纳米科学技术,8工程技术科学,9系统科学,10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面,多学科的基础。
2、理论和实验更加密切结合
1998年,诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Plple。颁奖公告说:“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具,将化学带入一个新时代,在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪,理论和计算方法的应用将大大加强,理论和实验更加密切结合。
3、在研究方法和手段上,更加重视尺度效应
20世纪的化学已重视宏观和微观的结合,21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度,并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子,以至微型分子机器。
4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务,21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成,目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化:芯片化,组合化,模板化,定向化,设计化,基因工程化,自组装化,手性化,原子经济化,绿色化。化学实验室的微型化和超微型化:节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法,发展到成千上万个化合物的同时合成,在未分离的条件下,进行性能测试,从而筛选出我们需要的化合物(例如药物)的组合化学方法。
5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法,发展成为分析科学,应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化:微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测,搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用,合成和分离方法的连用,合成、分离和分析方法的三连用。
教学目标
知识目标:
理解化学式概念的涵义,掌握一些简单的化学式的书写和读法。
了解相对分子质量的概念。
初步掌握根据化学式的计算。
能力目标:
培养学生将化学概念与数学计算相结合的思维方法。熟练计算技能,提高化学计算能力。
情感目标:
通过化学式的引入,对学生进行实事求是的科学态度的教育。
教学建议
教材分析:
本节课化学式的学习,在化学用语的教学中占有很重要的地位,它有承上启下的作用,是学生学好化学的基础。多年的教学经验证明,此节课是学生是否学好化学的一个分化点,对于元素符号记不下来的学生,要及时做好补救工作。所以必须高度重视本节课内容的学习,教学要精讲、精练,抓规律、做示范。使学生理解化学式的意义,对化学式的计算必须做到“正确”、“规范”、“熟练”。
教学建议:
从检查学生对元素符号、名称及物质的分类入手设疑激趣:元素可用元素符号来表示,而由元素组成的各种单质和化合物怎样来表示呢?即用元素符号表示物质组成的式子--化学式。引导学生阅读讨论,得出化学式的概念。让学生明确化学式不是凭空写出来的,而是前人经过多次的精密实验,测定物质的组成后推算得出来的。每一个纯净物都有固定的组成,都可以用一个化学式来表示。
同时可展示球棍式分子模型,使学生形成一种直观概念。
通过学生的阅读讨论,归纳总结出化学式的意义以及书写化学式的方法。然后用课堂练习对化学式加以巩固、熟练。
根据化学式计算物质的相对分子质量及组成物质各成分元素的质量比和质量分数。学生对计算应不成问题,关键在于对化学式的真实涵义的理解,尤其是对化学式中的符号、系数、右下角码的意义的理解,应及时分析、强调。培养学生依据化学概念、运用数学工具解决化学问题的能力。规范学生的解题格式,使学生在思想上高度重视起来,为化学方程式的学习奠定基础。
教学设计示例
教学目标:
1、知识目标:
①理解化学式概念的涵义,掌握一些简单的化学式的书写和读法。
②了解相对分子质量的概念。
③初步掌握根据化学式的计算。
2、能力目标:
培养学生将化学概念与数学计算相结合的思维方法。熟练计算技能,提高化学计算能力。
3、德育目标:
通过化学式的引入,对学生进行实事求是的科学态度的教育。
教学重点和难点:
1、重点:理解化学式的涵义,书写化学式。
2、难点:化学式表示的意义。
教学过程:
小测验:
①写出下列元素的符号:
铁、镁、氧、碳、硫、磷、汞、银、铜、钡、钙、氯
②指出物质类别:
水、空气、二氧化碳、氧化汞、铁、氧气、糖水
(学生整体测试,一名学生到黑板上板书,5分钟后讲评)
元素可用元素符号来表示。那么,由元素组成的各种单质和化合物怎样来表示呢?
学生阅读课本P39,讨论,得出化学式的概念。
一、化学式:
1、定义:用元素符号来表示物质组成的式子叫化学式。
注意:化学式是通过实验(定性、定量分析)测定物质的组成,然后计算的出来得。每种纯净物都有它固定的组成,所以一种物质只有一个化学式。
用分子模型展示一些物质分子的结构。例如:
氢气氧气二氧化碳水等。
化学式除了能表示这种物质外,还可以表示什么意义?
2、意义:(学生看书,归纳总结)
①表示一种物质。
②表示组成这种物质的元素。
③表示构成这种物质的一个分子。
④表示构成这种分子的原子。
例::一个二氧化碳分子是由一个碳原子和二个氧原子构成的。
二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的。
3、写法:(学生阅读课本,讨论,归纳)
①单质化学式的写法:
a、金属单质和固态非金属单质用元素符号表示它们的化学式:
碳C硫S铁Fe铝Al
b、稀有气体是由单原子构成的。
氦He氖Ne氖Ar
c、非金属气态单质分子大多数为双原子分子。
氢气氧气氮气氯气
②化合物的化学式的写法:(只讨论两种元素组成的化合物)
小结:氧化物、氧在后:
非氧化物、金前非后:
练习:
1、根据名称写化学式:二氧化硫、五氧化二磷、一氧化碳、氧化钾
2、指出下列符号中“2”的含义:
关键词: 《老子》 定义句 训诂学 语言学
老子在书中用自己独特的语言方式为我们阐释了其所理解的各种意象。本文不论及其文学特色、社会意义等诸多方面,试对其文本本身,从训诂学角度来分析书中老子对概念解释的规律及从语言学角度寻找理论依据。
一、“定义句”的规律性
老子对概念的解释并不是严格意义上的下定义,我们暂且称之为“具有定义性质的句子”。这种解释使得词义的内涵与外延具有不对等性,同时从另一方面理解,也可以说是一种形象性的描写。句中借助于一定的训释词,使被阐述的对象与阐述对象具有一定的内在联系,即训词和被训词的关系。《老子》书中更多的是阐释被训词的文义,而非字义,应结合特定的语境来理解,而非词语本身的词汇意义。
纵观全书,出现具有定义性质的句子有20句,运用训释词共39处。着眼于这些句子,将其分析比较,我们可以发现《老子》书中释词具有一定的特殊性。
第一,释词的术语选择。书中释词的术语一共有三种:一是“谓”,全书中共使用23处。如“生之蓄之,生而不有,为而不恃,长而不宰,是谓玄德”(《老子》第十章);二是“曰”,共使用14处,如“视之不见名曰夷,听之不闻名曰希,搏之不得名曰微”(《老子》第十四章);三是无术语,全文中共两处,即“无,名万物之始。有,名万物之母”(《老子》第一章)。
第二,释词方式的运用。书中的释词方式均为定义法,但具体的分类又有所不同。定义法分为直接定义法和间接定义法。
文中运用的直接定义法有三种:一是解释具体义项法,如“无,名天地之始;有,名万物之母”(《老子》第一章)。此处“无”,并不是指没有的无,而是用来称呼万物原始。“有”并不是存在的意思,而是用来称呼万物发生的根子。这种词义都是文中的具体语言环境的词义,不应理解为普遍的词汇意义。二是先举训语为释法,首先大量运用了其中的推导为训法,如“是以圣人常善救人,故无弃人;常善救物,故无弃物,是谓袭明”(《老子》第二十七章)。老子并非直接阐释“袭明”之义,而是从怎样才能“袭明”上提出了一些要求,告诉人们怎样做就符合“袭明”。其次运用了相对为释法,如“视之不见名曰夷,听之不闻名曰希,搏之不得名曰微”,通过比较对照,区别了“夷”、“希”、“微”的区别性特征。三是运用了递训法,如“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,字之曰道,强为之名曰大,大曰逝,逝曰远,远曰反”。这种层层递训的方式,提高了我们对“道”的认识,也增强了训释效果。
间接定义法只运用了一种为问答为释法,如“何谓‘宠辱若惊’?宠为下,得之若惊,失之若惊,是谓宠辱若惊”。通过这样的一问一答,间接为释,也达到了一定的训释效果。
其次应注意的是训词与被训词之间的横向关系。逐个分析这二十个具有定义性质的句子,不难发现,这种句子中的训词与被训词并不是完全的对应组合关系。如同样是对“玄德”的解释,在文中就从不同方面进行阐释:“生之蓄之,生而不有,为而不恃,长而不宰,是谓玄德”(《老子》第十章)。蒋锡昌说:“自‘生之’至此,言圣人治国之表现与成功,故最后以‘玄德’二字赞之。”可见,老子并不是直接解释“玄德”为何,而是着重介绍“玄德”的表现及懂得“玄德”的成功。行文中老子通过形象的比喻,用一种不确切的语言为我们阐述了“玄德”意义的一个方面。同样是对“玄德”的解释,再如“古之善为道者,非以明民,将以愚之。民之难治,以其智多。故以智治国,国之贼;不以智治国,国之福。知此两者,亦稽式。常知稽式,是谓玄德。玄德深矣远矣,与物反矣,然后乃至大顺”(《老子》第六十五章)。冯达甫曰:“民之难治,在于多使用智巧,这是治国的法式问题。经常懂得法式,就是玄德,才能返朴还淳,至于大顺。”在治国方面,老子提出应该用道来使人民诚朴,而非使其变得智巧,这也是老子从另一个方面定义的“玄德”。前句和后句均是对同一个概念的分析阐释,被训词相同,但训词却有所不同。所以,训词与被训词并不是完全的对应关系。那么到底两者之间是何种关系呢?下面就试对其进行分析说明。
这20个句子,并不是完全意义上的下定义,老子通过这样的语言表达方式与所要表达的内容联系起来。老子的各种命名都具有一个共通的特点就是“玄”,无论是“玄德”、“惚恍”,还是“袭明”、“要妙”等命名,都不是可以具体指明的东西,就如老子所说的“无状之状,无物之象”,无法用语言和概念对其进行具体言说;面对一个不可言说之物,而又要去说明它,运用常规的表达方式就不能做到。这样的内容决定了语言的表达方式,内容和形式的作用是相互的。
首先,训词的内容多是一些具体行为要求,这些要求涉及多方面,不仅包括为达到被训词应该如何去做,同时还要注意一个事物两方面的度及相互之间的转化。如“见小曰明,守弱曰强。用其光,复归其明。无遗身殃,是为袭常”(《老子》第五十二章)。这章老子是教人见小守柔,这样才能自强,终身不动,没身不殆。正常思维之下,弱就是弱,不能成为相反的概念“强”。而老子却让人“守弱”,这样才叫“强”。形成这种理论是与老子的思想分不开的。老子认为,天地万物的存在状态就是正反双方的和谐统一,就如有无、阴阳、天地、祸福等,这些矛盾的双方却紧密地结合在一起;同时老子也注意到了由双方的相互渗透到双方的相互转化,也就是所谓的“物极必反”,贯穿于老子的道德体系当中。
其次,由于被训词多是一些不可言说之物,所以训词的内容多是一些描述性的语言。如文章中对“道”的描述,“有物混成,先天地生,寂兮寥兮,独立不改,周行而不殆,可以为天下母。吾不知其名,字之曰道,强为之名曰大,大曰逝,逝曰远,远曰反”(《老子》第二十五章)。这里老子并没有把道解释为“生一”之道(《老子》第四十二章),也不是“万物之奥,善人之宝”之道(《老子》第六十二章),而是把“道”进行了一番描述,说有这么一个东西,是没有分别的整体,先于天地之前就存在了,又没有声音没有形态,是独立存在却永远不变,循环往复永不休止地运行,这个东西就称之为“道”。通过这样形象性的描写让我们理解到,“道”在性质上是虚幻的一个整体,在特性上是无声无形,其运动方式是循环往复永无休止。从这样几个方面理解“道”就使得虚幻之物变得更加形象化,这也是老子语言方式的一个特点。
二、“定义句”的科学性
上面主要是以《老子》中出现的带有下定义性质的句子为基础,从训诂学方面进行剖析,为我们更加明确地理解老子的思想提供一定的帮助。但是,老子如此地按照非一般的形式言说自己的思想,在行文中是否具有其不合理性呢?如果合理的话,又有什么理论基础呢?从语言学上该如何理解老子的语言方式呢?
首先,我们应该注意到语言和言语的区别。语言是指人们在说话时使用的材料和所遵守的规则,如作为材料的字、词、语法就是其规则。而言语是指人们说话这一行为及说出来的话。语言的规则和材料都是一个抽象的体系,我们听到的读到的都是具体的言语。现代语言学之父——费尔迪南·德·索绪尔在《普通语言学教程》中就明确提出了语言和言语的区别。
两者的区别有多方面,最主要的就是语言是属于全体社会成员,而言语却属于讲话者个人。不同的人根据自己的意愿,利用有限的语言材料讲出不同含义或不同所指的无限的语句,因此言语属于个人。老子所说的话,都可以根据自己的意愿将一物赋予自己的名字,如“道生一,一生二,二生三,三生万物”。这里面提出的“一”、“二”、“三”,并不可以直接理解为数字符号,在老子的思想世界里这些都是有所指的。“一”可以是“道”的别名,是一种原始的混成的统一整体。“二”是指对立的双方,亦有指“两仪”天地之义。“三”指第三种事物。老子将这样的含义附加在原来固有的语言材料上,形成了自己独特的言语。至于具有这种含义的言语能否被人们所理解,能否达到社会交际的目的,是要看其在经过社会成员应用的筛选之后,能否约定俗成地成为这些语言材料的一部分含义。
其次,要注意语言是一种符号。索绪尔《普通语言学教程》另一个著名的观点就是,语言可以被视为一个由声音和意义结合而成的符号系统。语言可以看做是真正的符号,因为语言符号和它所代表的事物之间不存在任何意义上的必然联系。如“5”是一个比“4”大一、比“6”小一的一个数字符号,我们没有办法证明为什么比“4”大一的数就必须得用“5”这个符号表示。其实,事物命名具有任意性特点。一定的符号和意义的结合都是任意的,但是当一定符号表示一定的意义逐渐被全体社会成员所应用,并且约定俗成下来时,这时这个符号就具有了表示这个意义的功能,并且稳定下来。荀子在《正名》篇就曾说:“名无固宜,约之以名,约定俗成谓之宜,异于约者谓之不宜。名无固实,约之以名实,约定俗成谓之实名。”其实讲的就是这个道理。
既然语言是一种符号,这种符号和意义之间又具有任意性,所以老子就把之前就有的符号与自己理解的新意结合起来。如“道”这个词在毛传中经常被提及“行道”,段玉裁的《说文解字注》中解释为:“所行道也”,这里的解释都是道路之义。但是,在老子的书中,“道”却成为了万物产生之根,成了一种无状无象之物。语言符号“道”与老子口中所说的主宰万物之物的意义结合起来,就形成了一对新的符号和意义的组合,体现了其任意性。当老子的思想渐被人们接受,他命名之物也被人们了解,经过社会的约定俗成,人们再次提起“道”这个词的时候,就会不自觉地将这个词与老子口中的“道”联系起来,这时就达到了“约之以名实”的程度了。
由此得知,老子行文语言的特色是有其科学理论根据的,并不是毫无章法可循。即使言语是说话者的个人行为,语言符号的声音和意义之间具有任意性,但是老子在给一事物命名之后,都会围绕这一个意义进行阐述,然后使人们尽量理解其思想。
参考文献:
[1]冯达甫.老子译注.上海:上海古籍出版社,1998.12.
教学目标
知识目标:
理解化学式概念的涵义,掌握一些简单的化学式的书写和读法。
了解相对分子质量的概念。
初步掌握根据化学式的计算。
能力目标:
培养学生将化学概念与数学计算相结合的思维方法。熟练计算技能,提高化学计算能力。
情感目标:
通过化学式的引入,对学生进行实事求是的科学态度的教育。
教学建议
教材分析:
本节课化学式的学习,在化学用语的教学中占有很重要的地位,它有承上启下的作用,是学生学好化学的基础。多年的教学经验证明,此节课是学生是否学好化学的一个分化点,对于元素符号记不下来的学生,要及时做好补救工作。所以必须高度重视本节课内容的学习,教学要精讲、精练,抓规律、做示范。使学生理解化学式的意义,对化学式的计算必须做到“正确”、“规范”、“熟练”。
教学建议:
从检查学生对元素符号、名称及物质的分类入手设疑激趣:元素可用元素符号来表示,而由元素组成的各种单质和化合物怎样来表示呢?即用元素符号表示物质组成的式子--化学式。引导学生阅读讨论,得出化学式的概念。让学生明确化学式不是凭空写出来的,而是前人经过多次的精密实验,测定物质的组成后推算得出来的。每一个纯净物都有固定的组成,都可以用一个化学式来表示。
同时可展示球棍式分子模型,使学生形成一种直观概念。
通过学生的阅读讨论,归纳总结出化学式的意义以及书写化学式的方法。然后用课堂练习对化学式加以巩固、熟练。
根据化学式计算物质的相对分子质量及组成物质各成分元素的质量比和质量分数。学生对计算应不成问题,关键在于对化学式的真实涵义的理解,尤其是对化学式中的符号、系数、右下角码的意义的理解,应及时分析、强调。培养学生依据化学概念、运用数学工具解决化学问题的能力。规范学生的解题格式,使学生在思想上高度重视起来,为化学方程式的学习奠定基础。
教学设计示例
教学目标:
1、知识目标:
①理解化学式概念的涵义,掌握一些简单的化学式的书写和读法。
②了解相对分子质量的概念。
③初步掌握根据化学式的计算。
2、能力目标:
培养学生将化学概念与数学计算相结合的思维方法。熟练计算技能,提高化学计算能力。
3、德育目标:
通过化学式的引入,对学生进行实事求是的科学态度的教育。
教学重点和难点:
1、重点:理解化学式的涵义,书写化学式。
2、难点:化学式表示的意义。
教学过程:
小测验:
①写出下列元素的符号:
铁、镁、氧、碳、硫、磷、汞、银、铜、钡、钙、氯
②指出物质类别:
水、空气、二氧化碳、氧化汞、铁、氧气、糖水
(学生整体测试,一名学生到黑板上板书,5分钟后讲评)
元素可用元素符号来表示。那么,由元素组成的各种单质和化合物怎样来表示呢?
学生阅读课本P39,讨论,得出化学式的概念。
一、化学式:
1、定义:用元素符号来表示物质组成的式子叫化学式。
注意:化学式是通过实验(定性、定量分析)测定物质的组成,然后计算的出来得。每种纯净物都有它固定的组成,所以一种物质只有一个化学式。
用分子模型展示一些物质分子的结构。例如:
氢气氧气二氧化碳水等。
化学式除了能表示这种物质外,还可以表示什么意义?
2、意义:(学生看书,归纳总结)
①表示一种物质。
②表示组成这种物质的元素。
③表示构成这种物质的一个分子。
④表示构成这种分子的原子。
例::一个二氧化碳分子是由一个碳原子和二个氧原子构成的。
二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的。
3、写法:(学生阅读课本,讨论,归纳)
①单质化学式的写法:
a、金属单质和固态非金属单质用元素符号表示它们的化学式:
碳C硫S铁Fe铝Al
b、稀有气体是由单原子构成的。
氦He氖Ne氖Ar
c、非金属气态单质分子大多数为双原子分子。
氢气氧气氮气氯气
②化合物的化学式的写法:(只讨论两种元素组成的化合物)
小结:氧化物、氧在后:
非氧化物、金前非后:
练习:
1、根据名称写化学式:二氧化硫、五氧化二磷、一氧化碳、氧化钾
2、指出下列符号中“2”的含义:
二、相对分子质量:
化学中各原子的相对原子质量的总和。(单位为1,一般不写出)
学生先阅读课本P41,教师再举例分析、规范格式。
投影例题:
已知尿素的化学式为,求:
①尿素的相对分子质量。
②尿素中各元素的质量比。
③尿素中氮元素的质量分数。
④要使某农田增加5.64千克的氮元素,问应向这块地施加尿素多少千克?
⑤若改施硝酸铵(),则需硝酸铵多少千克?
解:
①的相对分子质量
注意:明确化学式中角标数字的意义;元素符号之间用“+”号;元素符号与数字之间用“*”号。
②尿素中各元素的质量比为
注意:化合物中各元素的质量比,即化合物中各元素的相对原子质量总和之比。元素是宏观概念,只讲种类,不讲个数,所以,不可写成:或。
③
注意:表达式不能写成的形式,应为
④设应施加的尿素的质量为,
则:
注意:化合物中某元素的质量=化合物的质量×该元素的质量分数
⑤设需硝酸铵的质量为,
则:
探究活动
以邻桌同学为一组,做下列有关元素符号和化学式书写的练习,并互相订正。
1.用化学符号表示:①两个氢原子②三个氮分子③几个水分子④5个氦分子。
2.写出氯化钠、氧化铜、氧化铝、三氧化硫的化学式。
关键词:元素符号;化学思维方式;化学观念教学
文章编号:1005-6629(2010)08-0048-05 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
1 教学分析
1.1 教学内容分析
在学生基本建立了“物质是由微粒构成”的观念后,本课题《认识原子并用符号表示》安排了三个方面的教学内容: (1)认识金属等物质是由原子构成的,建立不同原子的表象; (2)学会用元素符号表示原子; (3)领会元素符号的含义。这节课对整个初中化学的学习具有至关重要的作用。因为:(1)元素符号是化学符号语言的最基本单元,它是化学的一个发明,具有简洁、规范、国际统一的特点。由元素符号开端,发展形成了初中化学的符号语言体系。因此这节课具有今后化学用语教学的模版作用。(2)元素符号对宏观组成和微观原子具有双重指代作用,成为连接宏观和微观的桥梁。元素符号是对人类原子论认识成果的表达,富含化学观念,理解元素符号的含义也就初步建立了“宏观―微观―符号”相互联系的思维方式,这正是化学入门的关键。
1.2 学生情况分析
学生学习原子及元素符号时,会遇到较大困难。一是由于原子的抽象性,虽然通过前面几节课的学习,学生已初步建立了“物质是由微粒构成”的微粒观,但对“哪些物质由原子构成”并不了解,更没有“看到宏观物体就能想象到构成它的原子”的认识习惯;二是元素符号的抽象性,元素符号既有宏观意义又有微观意义,比如“Fe”这个元素符号,既可指代铁钉又可指代一个铁原子还可指代补血营养液中的铁元素,至于所指的是这些含义中的哪一个,学生要根据当时的语境做出判断,思维需要在宏观和微观之间跳进跳出,这也是较困难的。通过符号搭建宏观和微观相互联系的桥梁,正是学生化学入门所要解决的难题。
1.3 教学现状分析
有些教师认为,化学符号就是一种人为规定,只要告诉学生怎么写,记住、背过,多加练习就行了。我们认为符号具有指代作用,如果对它指代的对象不熟悉甚至一无所知,符号就是空洞的,对空洞符号的学习是没有意义的。学生记住有关符号含义的条文并不难,难的是形成这样一种思维方式:比如,当他看到“Au”这个元素符号时自然就会想到金光灿灿的金饰品、想到具有特定质量和半径的金原子。一些学生虽然通过了化学考试甚至成绩不错,却依旧把物质、原子、元素符号看成是互不联系的三类知识,认定了化学就是一个死记硬背的学科,以至于把化学称为第二外语,这正是以往化学教学的一种尴尬。如何让学生顺利建立“宏观―微观―符号”相联系的化学思想方法是元素符号等化学用语教学必须解决的核心任务。
1.4 教学目标设计
(1)知道哪些物质是由原子构成的。看到实物,能写出组成原子的元素符号;看到元素符号能说出原子的名称。
(2)说出元素符号的含义。
(3)建立“宏观―微观―符号”相联系的化学思维方法,形成表象和联想的能力。
(4)了解人类认识原子的历史,感受符号在化学发展中的作用。
2 教学实录
[师]在上节课布置的“先学作业”中,同学们提出了很多很好的问题。
[投影学生的问题]
(1)物质微粒分不分种类?微粒到底是怎样构成物质的?
(2)物质微粒有各自的性质吗?
(3)分子、原子是什么?它们有什么不一样?有大小之分吗?
(4)为什么温度升高,物质微粒之间的间隔增大?
[师]有些物质是由原子构成的,有些物质是由分子构成的,有些物质是由离子构成的。这些粒子通过相互作用构成物质。这些,在今天看来已经成为科学的常识,但原子、分子、离子由猜想到发现的历史,却有着非常激动人心的故事,希望同学们课下能够多多了解这些故事。
[板书]一、构成物质的微粒有三种:分子、原子和离子
今天我们先来学习哪些物质是由原子构成的以及如何表示原子。
学生活动一:认识原子
[投影]学生“先学作业”中填写的金属的用途(表1)。
[生]观察一组等体积的铜、铁、铝圆柱体。
[师]你们发现这些等体积的铜、铁、铝有什么不同?
[生]颜色、手感、轻重不同,密度不同。
形成对不同金属的丰富感性认识
[师]猜猜看,它们的密度为什么不同?
[生]构成微粒的大小不同;微粒的间隔不同。
[师] 还有其他猜想吗?
[生] 构成它们的微粒质量不同
[投影]铜、铝等“实物照片”对应的“原子堆积示意图”(见图1、图2)。
[想象]如果把这些金属体放大10亿倍,这些直径2 cm的金属体会变成20000 km直径的金属体,这时我们才会看到它们都是由一个个的原子排列组成的,这些原子的直径约为1~2 cm,如同壹分或贰分硬币那么大。
通过“猜测”“想象”,学生将宏观金属物体和原子微粒建立联系,在头脑中形成关于原子的表象。
[投影]扫描隧道显微镜下放大1亿倍的原子图像(见图3、图4)。
[师]请阅读表2中“原子半径”、 “原子质量”。
[生] 按座位挨次读出表中的数据。
通过数据形成对原子更为清晰的表象。
[师]原子这样小,人们是怎样测得原子的直径和质量的呢?这里面的故事也非常精彩,希望同学们课下读读科学家认识原子的历史。
[师]请同学们参照上表中的“模型直径”数据,在硬纸板上用圆规画出6个圆,用剪刀剪下,写上原子名称。
检查学生制作的原子模型,提醒同学们想象这可是放大了约50亿倍的原子啊。
通过动手操作,感受原子。
[投影]金属晶体原子排列图(见图5、图6所示)
[展示]金刚石、石墨的球棍模型(注意说明“棍”表示原子之间的相互作用)。
以上均说明原子的排列方式不同,原子之间的间隔大小不同。
[小结] 金属、金刚石、石墨、硅等,都是由原子直接构成的物质。不同的原子,构成了不同的物质。因构成金属的原子的体积、质量、间隔大小不同,因此,不同的金属密度不同。如石墨、金刚石、硅等。
[生] 填写表3中“构成微粒”一栏;依次读出各物质组成原子的名称。
[板书] 二、由原子构成的物质:铁、铜、锌、
通过观察实物、联想、猜测、数据、动手操作等活动、以及模型、示意图等信息,建立“宏观―微观”的密切联系。
以上用时约18分钟。
学生活动二 如何表示原子
[师]从金刚石模型和石墨模型上分别拆下一些原子,这些原子都是相同的碳原子,属于同一类原子,我们把这一类原子称为碳元素。同理,我们把不管来自何种物质的铁原子、铜原子分别称为铁元素、铜元素……。同一类原子总称为元素。因为元素是同种原子的总称,表示原子的符号当然也可以表示元素。
[师]如何表示1个原子呢?
[生] 阅读以下ppt投影的信息:
“在古希腊时人们就已经用符号来表示当时发现和使用的物质,随着炼金术的发展,炼金家也有了自己表示物质的符号;到了19世纪初,道尔顿用圆圈配以不同的图案和字母来表示各种原子”
[投影]元素符号的演变史[1,2](见图7、图8、图9)[师]你们看到这些符号,有什么感受?
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[生]太麻烦、繁琐、不好记,不统一……
[师]怎样解决符号的繁琐、难记、不统一造成的混乱?
1818年瑞典化学家贝采利乌斯提出用元素拉丁文开头字母作为元素符号的建议。
[投影]
(1)国际上统一采用元素拉丁文名称的第一个字母来表示,如果几种元素拉丁文名称的第一个字母相同时,就附加一个小写字母来区别。
(2)元素符号的书写规则:由一个字母表示的元素符号要大写;由两个字母表示的元素符号,第一个字母要大写,第二个字母小写。
[生]观看flash:贝采利乌斯的“表示元素的符号”。尝试说出书写元素符号的规则。
[投影] 表4 元素的名称和符号
[板书]三、元素符号的书写规则: “一大二小”
[投影]四线格的规范书写,让学生模仿写在表3中“元素符号”一栏。
学习竞赛:看谁能在4分钟内记下11个元素符号。让一学生去黑板板演。矫正书写不规范的地方。
在制作的各种原子模型在背面写上元素符号(见表5所示)。
甲同学拿原子模型正面,让乙同学猜背面的符号,然后两人换过来猜。看谁猜对的多。记下猜对的数目。
通过以上活动让学生感受元素符号的人为规定性、简洁、规范、国际统一等特点,并练习书写元素符号。
以上用时约12分钟。
学生活动三 领会元素符号的意义
[师]符号是为了表达和交流的需要,你认为元素符号表达了哪些含义?比如,元素符号 C可以表示什么?3C表示什么?为什么可以表示这些含义?
[生]尝试说出“C”表示1个碳原子、碳元素或金刚石,“3C”表示3个碳原子。以及表示上述这些涵义的合理性。
学生按座位挨次说出“Cu”“Zn”等元素符号的含义,随后填写表3中“元素符号的含义”一栏。矫正“1个元素”的说法。
从个别到一般, 让学生尝试归纳元素符号的意义。
[板书]四、元素符号的意义:表示1个原子;表示1种元素;表示由该原子直接构成的物质。
[活动]挑战记忆力比赛。
通过该活动,反思本节课的学习内容和学习方法,建立“宏观――微观――符号”三者相互联系的思维方式。
[小结]让学生说说这节课学习了什么,是怎样学习的。
[布置作业]
巩固性作业:
1. 把家中的金属制品贴上它们的符号。可参阅课本后的元素周期表。
2. 用硬纸片或废扑克牌制作镁、铝、锌、铜、铁、碳元素符号卡片(见图10所示)。
3. 请写出下列元素符号所表示的意义
①Cu表示____________
②2Mg表示___________
③3Al表示____________
下节课的先学作业(略)
宣布下课。
3 教学反思与分析评价
(1)这节课首先强化了原子与原子构成的实物之间的联系。物质由原子构成,原子可以被观察,是具有一定质量、大小的微观粒子。这些在学生心中就成为一种思维中的真实。对于学生动手制作原子模型的活动,有人认为花费了5分钟,似乎不必要,我们认为动手产生的体验是其他活动所不能替代的,花些时间是值得的。
(2)怎样表示原子、元素或由原子直接构成的物质?通过前人解决这个问题的历史,学生体会到元素符号的人为规定性、简洁、规范、国际统一的特点。
(3)除了掌握元素符号的书写技能之外,更重要的是重视元素符号意义的教学,充分挖掘元素符号中的化学观念,帮助学生体悟没有道尔顿的原子学说,没有人类对物质构成的认识,就没有元素符号。元素符号所指代的意义是由人类对物质结构的认识成果所决定的。学生学习化学符号就要切实建立符号与宏观和微观的联系,体会到元素符号内在的涵义,为以后化学式、化学方程式的学习扎下一个“根”。
参考文献:
[1] [英]J.R柏廷顿.化学简史[M]. 北京:商务印书馆,1979: 186~187.
关键词:剖析概念;化学教学;突破
化学这门课程概念比较多,逻辑性比较强。化学概念掌握的好坏直接影响学生以后学习化学的兴趣。在教学中,我发现年轻教师对概念教学重点强调不够,这样就有少数学生没有抓住化学概念的关键链、关键词、关键字,学习化学就比较困难,成绩不好,有的个别学生中途打退堂鼓。
我任教三十多年了,深深体会到,化学概念是用精辟的语言概括出来的,其中的每一个字、每一句话、每一个注释都经过推敲并有特定的意义,以保持概念的完整性和科学性。初中生的阅读和理解能力都不够高,因此,教师更应重视化学概念教学。下面是我自己的浅薄之见,想与大家畅谈自己的看法。
一、使学生掌握住概念中的关键字和词的含义
化学概念中的字和词都很严格的,不能相差一字,否则会意义皆非。例如,“氧化反应”是物质跟氧发生的化学反应。这个概念在教学中必须突出“氧”字。这里的氧不是氧气,而是氧元素。
用CuO+H2,Cu+H2O进一步强调,化合物里的氧跟物质所起的反应,也是氧化反应。
又如,溶液与悬浊液、乳浊液的区别,从表面上看溶液“均一、透明”,后两者“不均一、不透明”,均一是什么意思?为什么不用“均匀”这个词?这是因为“均一”表示溶质分子在溶剂里分布均匀,不存在任何聚集状态之处。“透明”这个词学生会产生错觉,认为带颜色的物质都不透明。在这方面对学生必须讲清,所谓“透明”,就是能使光线通过,如红糖水、蓝色硫酸铜溶液。
二、对概念要剖析
例如,分子概念:分子是构成物质的一种微粒。这个概念字数不多,但含义有三层。一是决定物质的化学性质,同种物质的分子性质相同,不同种物质的分子性质不同;二是组成物质的微粒有多种,分子只是其中的一种;三是分子是一种微观粒子。
又如,“溶解度”的概念。这个定义较长,在教学中把它分成了四部分,说“四要素”缺一不可。一是指在一定温度下;二是指在100克溶剂里;三是指达到饱和状态;四是指在上述情况下溶解溶质的克数。这样,对概念剖析、讲解,容易理解,便于记忆。
三、抓住概念中的数量词
在许多化学概念中是通过数量词来说明的,而且“数量“在其中起着决定性的作用。
如,在讲“分解反应”概念时,要抓住“反应物只有一种”。讲“化合反应”概念时,要抓住“生成物只有一种”,这些关键词。又如,在讲酸和碱的定义时,就要突出“全部”二字,以区别酸和酸式盐,碱和碱式盐。
四、在概念中有的加注语,教学中也应重视
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