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正如叶澜教授所说，“这场改革搅动了基础教育长期以来的稳态。广大中小学校正发生着悄然无声又积极本质的变化。” 变化，意味着新的风险和问题；变化，意味着反思、审视甚至否定自己；变化，意味着新的机遇和希望……在新课程改革的前行道路上，面对不断涌现的各种变化，教师又该如何应对呢？乐观者看到的是观念的变革、课程的进化，教材的多样化，学生主体地位的确认，教师作为平等中的首席的调整，校本课程建设与综合实践活动的重要性日益凸显。悲观者看到的是学生依旧课业负担沉重，不少课堂花哨很多，换汤不换药，教师依然是课堂的主宰，课改培训耗资巨大但观念更新成效甚微，教材建设中的贪多嚼不烂、质量低下的问题，不少专家学者与一线教师甚至发出了“穿新鞋走老路”的感叹，全面否定新课改成就，认为课改从本质上说是失败的悲观论调。为了帮助广大一线教师正确而全面地评价课程改革的得与失、功与过，我们策划组织了本次专题，本期刊发数篇颇有深度的调查报告性质的优秀稿件，用数据说话，带您穿过重重迷雾，探究课程改革的真实图景与美好未来。

（策划 陈见波 赵 悦）

一、研究背景

概念图是美国康奈尔大学诺瓦克教授在20世纪60年代首先提出的。他将各种概念及其关系以类似于脑对知识储存的层级结构形式排列，清晰地展现了概念之间的关系和知识整合的思路。从设计过程看，它是一种可视化的思维工具，能促进学习者提高认知水平；从设计结果看，它是分层级梳理概念的知识导源图，能帮助学习者学会学习，有利于学习者提高概念学习、记忆效率。已有研究表明，概念图作为开发学生思维的认知工具和教学策略，能有效地改变学生的认知方式，大面积提高学生的学习成绩等。相比较而言，概念图作为一种表征、检查、修正、完善教师专业知识结构化水平及教学有效性的评价工具，其研究成果少见，利用概念图分析评价新疆农村中学化学教师建构概念图的特征研究更是鲜见。

本研究以2012年“国培计划”新疆农村中小学教师短期集中和置换脱产两个项目的64名初中化学参训教师（以下简称教师）为研究对象，他们来自全疆11个地州的不同县乡镇级中学，其中女性教师占65%、少数民族教师占32%，从数据和覆盖面上可以代表新疆农村初中化学教师的专业样态。首先，对教师进行概念图相关理论与实践培训，教会教师制作概念图技能。其次，围绕新修订的《义务教育化学课程标准》和教科书（人教版），以任务驱动教师以个人与小组合作的方式完成主题及单元的概念图。以下选择其中以物质分类和结构微粒为主题的教师概念图作品为研究内容，从核心概念内容及数目、层级关系和链接等几个方面去分析研究，进而了解教师在有关概念形成的特点，概括教师概念图的特征。

二、教师概念图建构作品分析

笔者主要以教师的职称、教龄为依据，主观上判断新手教师和专家教师。新手教师是指刚入职、已基本掌握化学教育教学理论与学科教学知识，并具备基本的教育教学能力，教龄通常在5年以下或职称在中教一级以下的教师。专家教师是指熟练掌握学科教育理论与实践教学知识，具备丰富的教育教学经验和娴熟的教育教学技能，教龄通常在10年以上或具有中教高级职称的教师。从研究对象中选取了有代表性的概念图作品进行分析比较，概括其特征。下图分别是新手教师a、b和专家教师A所绘制的物质的概念图。

图1 新手教师a的概念图

图2 新手教师b的概念图

图3 专家教师A的概念图

1. 核心概念的确定。从图1和图2中可以看出新手教师a和新手教师b分别从物质的分类和微观粒子方面构建有关物质的概念图。新手教师基本能将有关物质的核心概念呈现出来，如按物质的分类，物质主要分为混合物、纯净物、单质和化合物等；按微观粒子的分类，物质包括原子、分子、元素、电子和原子核等基本概念。而两位新手教师只是单纯从物质的分类或微观粒子角度建构概念图，形式相对单一。图3中专家教师A建构的概念图比新手教师丰富，涉及学科知识全面，从物质的分类和微观粒子这两方面对物质进行概念图建构。从物质的学科知识领域看，专家教师已将应涉及的概念和相关概念全部呈现，如纯净物、混合物、化合物、原子、分子等一系列概念。

2. 层级结构的建构。概念图层级结构，一方面是指同一层面中的层级结构，即同一知识领域中的概念依据其概括性水平不同而分层排布，概括性最强，最一般的概念处于图的最上层，从属的放在其下，而具体的事例列于图的最下层；另一方面，不同层面的层级结构，即不同知识领域的概念图可就某一概念实现超链接。从新手教师和专家教师建构的概念图来看，大多数教师能形成很好的概念层次，有条理地将概念进行拓展和延伸，如物质可以分为纯净物和混合物，再将下一层纯净物的概念分为单质和化合物，然后依次将下属概念进行逐级划分，这样就形成了比较有层次的概念图。

图4 新手教师c的概念图 图5 新手教师d的概念图

但是，有个别新手教师还存在对概念理解有误，导致概念层级结构错乱的现象。如图4新手教师c和图5新手教师d所绘制的概念图（只截取概念图的片段）。新手教师c将纯净物划分为无机物和有机物，无机物又分为单质和化合物，其划分方式存在错误，有些有机物也是化合物，如乙酸。新手教师d将酸、碱、盐与无机化合物和有机化合物放在同一层级，而正确的知识是存在归属的关系。相比而言，有的新手教师对核心概念的理解不是很清楚，存在错误。而专家教师的概念图层级建构清晰、准确，逻辑性强。

3. 概念的链接。概念和概念之间具有某种意义的联系，不是随着人们主观意识去连接的。教师通过建构概念中的每一元素之间的关联，架构概念与概念的关系，实现知识的结构化。比如纯净物、单质和化合物的概念，它们之间就存在包含和属于的关系，只有恰当地连接概念，才能形成结构清晰和逻辑强的概念图。

新手教师在概念与概念之间的连接词运用得比较少，可以看出新手教师不注重概念与概念之间的连接关系。而有的新手教师用了错误的连接词，这就会造成概念与概念间结构的混乱。如新手教师e绘制的概念图（只截取概念图的片段）。

图6 新手教师e的概念图

由图6可以看出新手教师e用是否含有碳元素作为区分无机物和有机物的依据，明显是对无机物和有机物的概念本质理解不清楚。

专家教师在概念的链接中，较好地运用了连接词，明确表示概念之间的逻辑关系，如依据所电离出H+的数目，可将酸分为一元酸、二元酸和多元酸；若依据酸根中是否含氧，可将酸分为含氧酸和无氧酸。所以，通过恰当地使用连接词，能够更加清晰地体现概念之间的逻辑关系。通过观察概念图，还可以发现专家教师A所绘制的概念图中有很多的交叉连接。交叉连接是不同知识领域概念之间的相互关系，由此可以看出A教师对不同知识领域有较好的认识，体现了专家教师A学科知识的深度和广度，而且能自行发现与生成新的概念关系。他列举出很多事例置于图的下层，用举例形式详细地说明和表达相关概念，如金属氧化物有MgO，可溶性盐有Na2CO3等。

4. 教师概念图的特征。通过对新疆农村初中化学新手教师和专家教师在概念图的核心概念、层级结构和概念链接等三个方面的比较，发现新手教师的概念图与专家教师的概念图建构有明显的差别。新手教师的概念图特征：学科概念的基本上都能涉及到，但是缺乏知识的延伸和拓展，知识结构不完善和逻辑性不强，知识的整体排布不太合理、很少注重实例的举证，而且有个别教师存在知识点的错误。专家教师概念图兼具较为丰富的知识组块和具体知识点，知识结构逻辑性强，形成相对稳定的结构化知识体系，还包含哲学思想、实例的例举，是知识与经验相结合的有机整体。

三、提升新手教师概念图建构能力的建议

1. 丰富学科专业知识。教师要想成为一名合格的、成功的教育者，必须不断充实、丰富、完善自己的教学。教师要关注自身学科专业知识，在此基础上不断扩大知识空间，注重了解学科知识体系以及交叉学科间的知识衔接点。教师的成长必须全面学习和深刻理解本学科专业知识，许多新手教师还处于学习阶段，仍有一些专业知识和教学知识需要填补。教师应改变“化学知识的学习要靠死记硬背”等观念，多用教师的“教”和学生的“学”双重视角去理解和掌握学科教学知识。

2. 注重课堂教学反思。课堂教学反思被认为是提高教师学科教学知识的重要途径之一。美国著名的心理学家波斯纳曾提出一个教师成长的简要公式：经验 + 反思 = 成长，这表明反思性教学与教师专业发展联系密切。随着课程改革的推进，教学反思越来越被更多的学校、教师所关注和重视。如在教学过程结束后，及时将课堂教学突发事件解决策略，以及教学过程中的成功与失败进行教学反思，并和同事交流讨论，可以取长补短，相互提高，便于自身在不断学习和经验交流反思过程中成长。

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中职生物学概念较多，是中职生物学教学的重点、难点。正确的生物学概念，既是生物学知识的组成部分，又可为获得更系统的生物学知识奠定基础。传统的概念教学就是教师讲、学生背的过程。新型的概念教学不仅仅是让学生学习、掌握了某个概念，更重要的是通过概念的学习，培养和提高学生的学习能力。在教学过程中，教师可以根据不同的教学内容以及学生的不同认知情况，采取不同的教学组织方式来实现概念教学。

一、抓住关键字、词，理解概念的内涵和外延

生物概念是用简练的语言高度概括出来的，其中每一个字、词，每一句话、每一个注释都是经过认真推敲并有其特定的意义，以保证概念的完整性和科学性。在教学概念时，教师可指导学生自己分析概念，并从关键性字词入手学习。这样的学习过程学生不仅强化了概念，有利于加深对概念的理解，而且提高了学生对文字的处理和分析能力。如学习光合作用的概念时，书上给出的定义是：光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。教师可以先让学生讨论，找出关键字词，从中概括出进行光合作用的场所、条件、原料、产物。再引导学生进一步了解光合作用的探究历程和具体的两个阶段。

又如，酶的概念：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA。“活细胞产生”“催化作用”“有机物”是酶概念的内涵，体现了酶的本质属性：只有活细胞（又指全体活细胞）能产生与无机化学催化剂功能相同的有机物。“蛋白质”“RNA”从化学成分上界定了酶的范围（酶一般为蛋白质，RNA也能起到酶的作用），这是概念的外延。一个基本概念一般由“内涵”和 “外延”两个部分组成。在这样的概念讨论学习中，教师不但让学生自己建立清晰的概念，同时也引导学生理解掌握概念的内涵和外延，也适时地培养了学生的分析、思维能力，提高学生的学习能力。

二、重视相似概念的辨析、比较，把握概念之间的本质区别

在学习过程中，我们会遇到很多概念，致使我们在学习时易混淆不清，在运用时产生错误的理解，或把一个概念的某些属性运用到另一个概念中去。因此，在学习时要运用辨析、比较的方法区别易混淆的概念，通过列表格等方式对相关概念进行比较和联系，找出概念之间的本质属性，区别概念之间的差异以达到对概念的正确理解和区别。由于表达概念的词语基本相同（如生长素与生长激素），或内容上有共同的因素（如半透膜与选择透过性膜）。例如：生长素与生长激素，可从它们产生的部位、化学本质以及生理功能等方面进行比较，生长激素是由动物的脑垂体前叶分泌的一种动物激素，其化学本质是蛋白质，具有促进生长的作用，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长；生长素是由植物体的特定部位产生的一种植物激素，其化学本质是吲哚乙酸，具有促进和抑制植物生长的双重作用。又如：半透膜与选择透过性膜进行概念教学时，半透膜是指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜，如猪肠衣、鸡卵的卵壳膜、离体的膀胱膜、蚕豆种皮、青蛙皮等。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜。选择性透过膜是具有活性的生物膜，它对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。因此，具有选择透过性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有选择性透过，活性的生物膜才具有选择透过性，从而使这两个概念的区别一目了然。在生物学中，还有很多概念属于这种情况，如反射和应激性、先天性疾病和遗传病、性激素和性外激素等等，均可用比较法进行学习、巩固。

三、运用归纳、整理法，构建知识体系

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【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).The Structure of Biological Science．(Cambridge：cambridge University Press）．

(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。

篇4

【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).the structure of biological science．(cambridge：cambridge university press）．

(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。

篇5

化学学科是融合化学概念、原理、技能为一体的，具有独特知识体系的学科。然而在实际的化学教学中却发现学生在面对综合性练习或实际问题时感到束手无策，这是由于学生没有将化学概念、原理、物质性质等方面的知识联系起来学习，头脑中的化学知识是零散的、孤立的。“学案导学”可帮助学生形成完整的化学知识网络，提高学生的化学思维能力。

概念图是一种有效的工具，在学案设计过程中运用概念图能够有效地帮助学生建立知识的联系，加强对概念的理解。

一、 概念图的含义

著名教育心理学家诺瓦克认为，概念图是用来组织和表征知识的工具。它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再用各种连线将相关的概念和命题连接，形成关于该主题的概念或命题网络，以此形象化的方式表征学习者的知识结构及对某一主题的理解。

概念图的研究基于奥苏贝尔的有意义的学习理论，强调学习者在原有知识的基础上进行有意义的学习。而直接控制学生有意义学习的是教师，这就要求教师激发学生努力把新的意义并入已有知识中。从学案设计的角度来说，要求教师从选定的知识领域（某一章节）挑出关键概念以及其他相关概念，并把这些概念从一般到具体进行排序，对于相关概念的连线连接可以用某一概念实现超链接，最终拟出概念在学案中的呈现方式。

二、 学案设计中概念图的运用及意义

概念图能够把知识高度浓缩，将各种概念及其关系类似脑对知识储存的层级结构形式那样进行排列，清晰地揭示意义建构的实质。在化学学案设计中运用概念图，是一种提高教学效果的有效手段。

1. 用概念图能够帮助学生理解概念，培养逻辑思维能力

在化学教学中，概念之间有严密的逻辑关系，包括从一般到具体的序列关系及渗透式的网状关系。然而，在具体的化学学习中，学生往往因为不能较好地辨别和建构概念和命题框架，只好死记硬背大量的公式和事实。教师在引导学生进行有意义的学习时，不仅要建立宏观的整体概念图，还要建立某一教学环节的小概念图，让学生从概念图的某一节点链接到小概念图中，以便形成对概念的完整认识。

例如，在进行电解质概念的教学时，可设计以“物质”为起点，“电解质”为中心概念的概念图（图1），用于高一化学《离子反应》的新授课教学。

在设计和应用该概念图时主要从以下几方面考虑：

（1）以学生已有知识为基础，找出知识的增长点，展示基本概念的逻辑关系。

学生已经掌握的物质分类有两种方法：按组成分类和按性质分类。而新学知识，则是物质的第三种分类方法――按电离程度分类。学生在学习过程中，容易混乱的是三种分类方式的从属关系和逻辑关系。在概念图设计中，抓住“化合物”这一新旧知识的生长点，既表明了各类物质之间的从属关系，又区分了“电解质”与“非电解质”的逻辑关系。

（2）引导学生阅读和思考，揭示物质发生化学反应的本质。

学习电解质的重点和难点在于，通过对溶液导电性实验的观察，讨论电解质溶液导电的本质和电离过程，理解离子反应的本质。课本中采用典型物质如氯化钠、蔗糖、醋酸等具体化合物溶液的导电实验，让学生通过观察到的实验现象，直观地认识到在水溶液中能导电的化合物是电解质。但学生在预习或课堂学习中，往往只注意到了实验的表面现象，而忽视了对现象背后的电解质导电本质的理解，造成“强弱电解质”与“导电能力强弱”关系的认识，以及对“强弱电解质”与具体代表物之间的从属关系认识不清。因此，在设计概念图时，突出电解质的“电离程度”（即水溶液能否电离）这个连接词，一方面比较了强弱电解质的实质，另一方面揭示了溶液导电能力与离子的浓度有关。

学案把认识概念的过程在图中直观地表示出来，起到了导读和导学的作用，有助于克服学生在阅读教材和观察实验过程中的盲目性和片面性。这比靠死记硬背来学习概念更能激发学生的学习兴趣，更能使学生体会成功的喜悦，降低遗忘率，提高知识提取和运用的正确率。

（3）帮助学生联系知识应用，提升化学语言使用能力。

导电实验和电解质概念的理解都是学习离子反应和离子方程式的基础。能正确书写离子反应方程式是化学语言能力的一种具体表现。学生在离子反应练习中遇到的障碍主要为：①书写当中“拆”与“不拆”问题；②溶液当中离子共存的条件。因此，在设计概念图时把解决这两个问题作为知识应用的一部分：①把书写规则与强弱电解质的典型物质联系起来。②揭示离子反应的本质和条件，让学生通过填写概念图，一目了然地从知识应用的角度，掌握“离子反应”这一化学语言。

2. 用概念图帮助学生形成知识体系，培养整体思维和发散思维

学生在化学学习过程中普遍存在的问题是对知识理解不深，记忆凌乱，不能把握规律，尤其是在有机化学的学习中，不能掌握有机物之间的性质和衍变规律，从而不能准确地应用知识解决有机物的合成与推断等问题。使用概念图（图2）可以帮助进行有机物的复习。

（1）突出某一类有机物质的性质，同时突出有机物之间的横向联系，形成认识有机物的整体思维。在使用学案导学时，不仅呈现出有机物官能团演变关系的概念图，还通过具体的问题来帮助学生形成认识有机物衍变途径的思路。

①“如何引入碳碳双键（乙烯如何制备）？”这个问题的目的在于帮助复习炔烃的性质、醇类和卤代烃的消去反应及其规律，同时建立“C=C”、“-OH”、“-X”等官能团的相互关系。

②“获取卤代烃的方式有几种？”“醇的衍生方式有哪些？苯酚如何制备？”这两个问题帮助认识概念图的核心物质――“烯烃”、“卤代烃”、“醇”之间的相互关系，并迁移拓展到炔烃苯氯苯苯酚的衍生线路。

③“醇、醛、酸是如何衍变的？”这个问题旨在帮助学生整理醇、醛、酸的连续氧化关系，理解醇“去氢氧化”，醛“得氧氧化”的本质。

通过这几个问题引导学生从具体的物质出发，由典型代表物到抽象的一类有机物，由个别到一般，形成对有机物的整体认识。

（2）为学生提供有机推断的基本思路，提升学生的发散思维能力。

有机物推断是学习难点，学生往往面对有机推断题感到无从下手。实际上，对推断题的考查就是对学生认知概念图中有机物衍变关系的考查，它对学生的整体思维和发散思维有较高的要求。在课堂中可有意识地从反应类型的角度帮助学生建立有机推断的基本“模型”。例如，“烯烃”制备“醛”可以通过：①烯烃直接氧化；②烯烃卤代烃醇醛；③烯烃醇醛等途径。又如，“酯”制备“卤代烃”可以通过：①酯醇卤代烃；②酯醇烯烃卤代烃等途径。

学生理解烃及其衍生物转化关系的概念图，实际上就是要掌握一道包含多条途径的有机推断题。它要求学生从不同的途径来掌握知识，从不同的角度来思考推断合成对象，学会转变思维。

3. 用概念图帮助学生养成自我反思的习惯，形成批判性思维

引导学生不断修正和发展自己的知识结构，让化学课堂成为学生高效学习的课堂是进行“学案导学”的最终目的。因此可以根据授课内容和学生的实际情况，选择概念节点，设置连线，寻找命题，在学案中给学生呈现出概念图的“半成品”。在教学过程中教师的作用主要是引导学生合理地完成概念图，准确寻找出知识点之间的联系。

篇6

物理基础知识中最重要最基本的内容是物理概念和规律。在物理教学中，物理概念和规律的教学是一个关键的环节，讲清、讲透物理概念和规律，并使学生的认知能力在形成概念、掌握规律中得到充分 发展 ，是物理教学的重要任务。形成概念、掌握规律是一个十分复杂的教学过程，但一般都要经历概念、规律的引入、形成、深化和应用等四个环节。根据教学实践，针对以上四个环节做了一些初步的探讨。 

 

1. 物理概念和规律的引入 

 

物理概念是从感性世界中来的[1]。概念和规律的基础是感性认识，只有对具体的物理现象及其特性进行分析、概括，才能形成物理概念，对物理现象的运动变化及概念间的本质联系进行归纳、总结，就形成了物理规律。为此，教师必须从有关概念和规律所包含的大量感性事例中，精选包括主要类型的、本质联系明显的典型事例来教学[2]，从而加强学生的感性认识。如何加强学生的感性认识呢？教师要充分利用板书、板画、挂图、演示试验等手段，充分发挥电化教学的优势，充分结合多媒体技术，使物理课堂教学形象生动，让学生在一个形象化的物理世界里来探究物理概念和规律。 

物理概念和规律是比较抽象的。在进行物理概念和规律的教学时，常常采用“抽象概念形象化”的方法或建立“物理模型”的方法，来描述物理情景[3]。通过形象化的物理情景，利用逻辑推理、逻辑思维对其进行分析、概括、归纳、抽象出物理概念和规律。例如，在电场和磁场的教学中，用“电场线模型”来描绘电场，用“磁感线模型”来描绘磁场；在楞次定律的教学中，利用蓄水池中出水量和入水量对水池中水量变化的影响来体现感应电流的磁场对引起感应电流的原磁通量变化的“阻碍”作用。 

 

2. 物理概念和规律的形成 

 

物理概念和规律是人脑对物理现象和过程等感性材料进行 科学 抽象的产物。在获得感性认识的基础上，提出问题，引导学生进行分析、综合、抽象、概括、推理等一系列的思维活动，忽略影响问题的次要因素，抓住主要因素，找出一系列所观察到的现象的共性和本质属性，才能使学生形成正确的物理概念和规律。 

例如在动量的教学中，就是通过创设物理情境进行探究来逐步建立概念的。首先通过演示“静的粉笔”与“动的粉笔”和“静的锤子”与“动的锤子”的运动情况，比较发现静止物体和运动物体所产生的机械效果不同；再通过“慢慢行走的你”、“快速跑动的你”与墙相撞和篮球、铅球以同样的速度落地比较可知影响运动物体所能产生的机械效果的因素是物体的质量和速度；又通过质量不同、速度不同的两辆小车运动的有关分析与 计算 引导学生发现质量不同、速度不同的运动物体也可以产生相同的机械效果，但其前提是物体质量和速度的乘积必须相同。显然运动物体所能产生的机械效果是由质量和速度的乘积决定的，至此，引入动量来反映运动物体所能产生的机械效果便是水到渠成、顺理成章的事了。  

3. 物理概念和 规律 的深化 

 

教学实践表明，只有被学生理解了的知识，学生才能牢固地掌握它，也只有理解了所学的知识后，才能进一步灵活地运用它。因此，在物理概念和规律形成之后，还必须引导学生对概念和规律进行讨论，以深化知识，巩固知识。 

3.1物理概念和规律的物理意义的理解是关键。例如，加速度反映了物体速度改变的快慢，而速度则反映了物体位置改变的快慢，弄清了它们的物理意义，就可以避免“速度为零，加速度也为零；速度越大，加速度越大或速度越小，加速度越小”等错误的认识。 

3.2物理概念和规律的适用范围和条件的把握是前提。例如，讨论地球公转问题时，它可以被视为“质点”，但在讨论地球自转问题时，它又不能被视为“质点”；电场强度E=kQ/r2仅适用于点电荷所形成的非匀强电场；牛顿第二定律F=ma只适用于惯性系中宏观物体低速运动的问题等。因此，只有明确了物理概念和规律的适用范围和条件，在解决实际问题的过程中才能不至于生搬硬套，做“拿来主义”的奴隶。 

3.3物理概念间、规律间的比较也是非常重要的。比较是确定概念间、规律间在不同条件下的异同的一种思维过程。物 理学 中，概念间、规律间在空间上、时间上都存在着差异性和统一性，因此，在教学中应引导学生作空间上、时间上的比较以辨别概念间、规律间的异同和了解它们的 发展 过程，才能做到正确运用。以动量和动能为例，它们相同的是，都是物体的状态量；不同的是，动能的增量表示能量的转化，而动量的增量则表示机械运动的转移。既然已有动能来描述物体的运动状态，为何还要引入动量呢？原因就是动能的变化是力在空间上的累积效应，而动量的变化却是力在时间上的累积效应，二者从不同侧面来表现同一物理现象的本质特征，显然，非如此不能满足全面描述物体状态的客观需要。 

另外，既要重视概念、规律的纵向联系，又要加强它们的横向联系，以活化学生的思维。如以加速度为中心，与速度相联系，可使学生理解加速度是速度变化率的含义；抓住加速度产生的原因，可以联系到力、质量、惯性以及牛顿第二定律；根据加速度是描述物体运动状态变化的基本物理量这一点，可以联系到常见机械运动的分类；根据加速度是描述物体速度变化快慢的量，可以联系到物体做功的快慢、磁通量变化的快慢等。 

 

4. 物理概念和规律的应用 

 

学习知识的目的在于应用。在学生牢固掌握和深刻理解物理概念和规律的基础上，还要让学生在运用它们来说明和解释现象、解决实际问题的过程中不断加深。在运用概念和规律的这一环节中，一方面要精心选用一些典型的问题，通过教师的示范和师生的共同讨论，深化、活化对所学物理概念和规律的理解，使学生逐步领会分析、处理和解决物理问题的思路和方法；另一方面，要组织学生进行运用概念和规律的练习，在练习的基础上，要帮助和引导学生逐步 总结 出解决实际问题的一些带有规律性的思路和方法。 

总之，物理概念和物理规律的教学是一个十分复杂的过程，不可能一蹴而就、一劳永逸，在教学过程中，应当从教材实际和学生实际出发，深入钻研教材，不断改进教学方法和教学手段，注意教学的阶段性，把握概念、规律的四个教学环节，逐步加深对物理概念和规律的理解和应用，从而达到提高物理 教育 教学的目的。 

 

 参考 文献 ： 

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在化学概念教学中，学生化学概念的形成是一个从化学变化的感性认识出发，经过抽象而达到化学理性认识的过程。在教学中要避免学生死记硬背化学概念，不会灵活运用概念来解决一些实际问题的倾向，要重视学生能力的培养。

一、充分利用直观教学手段，帮助学生形成概念

学生学习化学概念的一个心理障碍就是觉得抽象。进入初中三年级的学生，形象思维多于抽象思维，对抽象概念的学习，一般离不开感性材料的支持。所以教学中教师要尽可能采取各种直观教学手段，如实验、模型、图表、幻灯、录像、多媒体等，给学生提供丰富的感性认识，帮助形成或理解概念。有些概念仅凭直观感觉，通过直观观察和形象思维就可形成的具体概念，如结晶、分解反应等。

二、讲清概念中关键的字和词

为了深刻领会概念的含义，教师不仅要注意对概念论述时用词的严密性和准确性，同时还要及时纠正某些用词不当及概念认识上的错误，这样做有利于培养学生严密的逻辑思维习惯。例如，在讲“单质”与“化合物”这两个概念时，一定要强调概念中的“纯净物”三个字。因为单质或化合物首先应是一种纯净物，即是由一种物质组成的，然后再根据它们组成元素种类的多少来判断其是单质或者是化合物，否则学生就容易错将一些物质如金刚石、石墨的混合物看成是单质，同时又可误将食盐水等混合物看成是化合物。

三、重视实验、深化理解

化学是一门以实验为主的学科，许多概念都是通过实验总结出来的。因此，针对某些概念认真做好演示实验，引导学生观察实验过程和现象，经过观察、分析、归纳，得出正确结论是深化概念教学的有效手段。如物理变化和化学变化两个概念的引出，课本中首先是由日常生活所见的实例和两个化学实验开始，一个是镁带在空气中燃烧，另一个是碱式碳酸铜的加热分解。从上述实例和实验我们可总结出物理变化和化学变化的最本质的特征就是有没有新物质生成，有新物质生成则属于化学变化，相反，没有新物质生成则属于物理变化。但是，这里还要注意一点，那就是在化学变化的过程中，常会伴随着一些现象，如放热、发光、放出气体、生成沉淀等。虽然这些现象可帮助我们判断有没有化学变化发生，但这往往不是判断的唯一标准，因而应给予注意。

四、习题训练，掌握概念

在初中化学教学中，会遇到许多化学概念，这些概念若只停留在实验上，教师的分析、讲解上，是远远不够的；那样学生只是暂时的理解，是不能真正掌握的。要想让学生对这些化学概念融会贯通、真正掌握，教师必须在每教给学生新的化学概念之后，及时、有针对性地布置给学生一定量的习题，来检验学生对所学概念的理解、掌握的程度，同时也是在引导学生对所学概念进一步复习巩固。

如在学生学习了“酸”“碱”“盐”这三个化学概念之后，为了防止学生混淆，我就列举出大量关于“酸”“碱”“盐”的化学式，让学生自己来辨析，哪个是“酸”、哪个是“碱”、哪个“盐”；再列举出大量的“阳离子”和“阴离子”，让学生自己组合，并让学生自己说出该物质是“酸”、是“碱”还是“盐”。

五、正反两面，讲清概念

有些概念，有时从正面讲完后，再从反面来讲，可以使学生加深理解，不致混淆。例如在讲了“氧化物”的概念“由两种元素组成的化合物中，如果其中一种是氧元素，这种化合物叫做氧化物”之后，可接着提问：“氧化物都是化合物吗？”“含氧元素的化合物就一定都是氧化物吗？”这样，可启发学生积极思维，反复推敲，从而引导学生学会抓住概念中关键的词句“由两种元素组成”来分析，由此加深对氧化物概念的理解，避免概念的模糊不清，也为今后学习打下良好的基础。

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一、前置概念的构建

物理概念教学中无论采用何种教学策略，学生之间、师生之间的讨论和交流都不可或缺.只有进行充分的讨论和交流，才能暴露学生学习概念中的困难.进行交流时教师不仅应关注已有共识的同质性回答，更应重视异质性反馈，异质性反馈往往是学生学习物理概念过程中观念的碰撞和思想交锋，能够帮助学生从理性上认识物理概念.在概念的形成过程培养学生的思维能力，使学生学会学习.

概念教学注重学生前意识的了解，并基于学生的认识设计教学，帮助孩子建构概念.在物理教学中就要让学生充分展示前意识.孩子对好多问题都有自己的认识、看法，但是这些认识可能是正确的，也有些是不正确或是不清晰的.例如有的孩子就认为光是沿曲线传播的，转着圈的这串那转的，要不然不会哪哪都有光.基于孩子的这样的认识，老师设计教学时就可以直切主题，公布孩子的各种观点，引起孩子之间相互质疑，让他们争论，真正产生想探究这个问题的迫切愿望.而老师对孩子的想法通过前测已基本了解，在引导孩子设计实验方法时，孩子会基于自己的认识，设计一些相关的实验方法，如有的孩子需要一些尘土，扬起来之后，用手电筒的光射过去，看看光线的传播途径，于是老师提供烟雾箱，建议孩子用烟雾代替尘土――孩子通过探究，会使先前不正确、不清晰的概念变得清晰、正确.长此以往，孩子再遇到问题就会质疑自己的原认识，形成主动探究的科学意识.再如关于物质基本属性的概念 初中物理给学生介绍了很多有关物质基本属性的概念.如质量、密度、熔点、沸点、比热、电阻等.通过这一类概念的教学，要使学生学会认识事物的基本方法，这就是抓住事物的本质属性，以此来认识事物，区别事物.一方面可以在学生初入门时，就激发起学习的兴趣.更重要的一方面，可以使学生由此及彼进行联想：物与物在本质上区别还有没有别的方面属性？为以后其他概念的教学作好必要的铺垫.自然界中的一切物体都在不停的变化之中，而这种变化都按一定的物理规律进行.如能量的转化过程中，在一定条件下，电能、热能、机械能间都可以相互转化，但在转化过程中都遵循一个规律即能的转化和守恒定律.逐步使学生在前置概念构建时建立起一个“相对的”概念.

二、用探究的方法学习概念

新课标突出了科学探究的应用，科学探究既是学习内容又是学习方法，概念教学中通过对前置概念的质疑，提出问题.结合实际形成猜想，通过实验，观察实验现象以及对实验数据的分析，讨论，突出概念的本质属性.这种方法在概念教学中有着广泛的应用.在课程标准中表述“能通过常见事例或实验，了解……”“通过实验探究，理解……”“通过观察和实验，初步了解……”比比皆是.内能概念的教学，《标准》是这样表述的：了解内能的概念――属于“了解”水平，要求从物体内所有分子的动能和势能之和来定义内能.要通过实例让学生了解内能是能量 一种重要形式，它与人们的生活息息相关.不仅反映概念教学对科学探究的要求，还体现了“从生活到物理，从物理到社会”的新课程理念.

机械效率是抽象的概念，要理解机械效率必须先理解有用功、额外功和总功的概念.概念嵌套，逻辑关系比较复杂.对于较抽象类的概念更要运用科学探究的方法，层层剥离，突出概念的本质属性.解决方法：通过创设物理情境，让学生比较动滑轮提升重物的不同组合方式，引导学生思考如何从功出发研究机械的性能.通过对物理情境和实验的探讨，明确有用功、额外功、总功的含义.通过对数据分析、比较，得出机械效率的定义，并根据测量数据计算各组装置的机械效率.结合实际让学生体会机械效率的意义，为下一课时分析简单机械的机械效率与哪些因素有关，如何提高机械效率等问题打好基础，从而更加深入的理解机械效率.

物理教学中老师觉得抽象概念难讲，学生觉得抽象概念难学，像这样的抽象概念通过科学探究的方法，联系实际的例子可以变抽象为具体，让学生更容易建立对概念的理解.再通过课件演示，使抽象的知识变得形象、具体，便于学生接受.

三、概念教学应注意的问题

如果在教学中能够注意到以下几点，肯定可以事半功倍.

1.重视创设情境引入概念

从学生熟悉的生活现象引入概念，因为生活实践留在记忆中的形象（表象）容易为学生理解.尤其对于初中学生，从生产生活中感知到的大量的、丰富的物理现象是他们认识物理概念的必要的感性材料.这些感性材料为他们创造了一个良好的物理环境.教师利用好这些生活素材布置学生观察或动手实验往往能起到事半功倍的效果. 为了激发学生学习物理概念强烈欲望，教师必须充分发挥课堂演示实验的作用.对初中学生，尤其要讲究实验形象、鲜明、生动.在讲授新概念之前，教师千方百计要从形象入手.一开头就抄黑板写定义的方法，注定不会收到好的教学效果的.

2.通过应用，对物理概念加深认识

学生对物理概念的理解往往停留在表面的认识上，不能抓住物理现象的本质属性并加以联结概括，深入不下去.这时就需要教师在学习中不断加以引导.从正面、反面、侧面全方位地启发学生的思维活动，使他们深入理解概念的本质属性.对于物理实验中的各种物理现象，初中学生往往出于好奇心，而不是有目的地去观察，只停留在物理现象的个别特征上.这样不利于物理概念的形成. 因此教师应把学生的好奇心引导到善于观察物理事实方面，不仅要发现物理现象的个别特征，而且要发现特征间的联系，从而培养学生的观察能力. 此外，教师的主导作用还应表现在对学生抽象概括能力的培养.如在惯性教学中，学生往往能根据紧急刹车等现象列举出某一具体物体在某一状态下具有惯性的实例，这时教师就应在此基础上引导学生概括出任何物体在任何情况下都具有惯性，由此进一步得出惯性是物体的一种属性的结论.

3.合理运用概念，分析概念间的相互联系

运用物理概念进行分析，解决实际问题，既是深化认识的过程，也是检验学生对概念认识是否正确的主要标志.必须对概念规律的内在联系加以挖掘.有些同学对每节课的单个概念理解，却不善于把这些概念有机地联系起来.物理概念之所以有用，不仅在于它是具体的物理现象的概括和抽象，而且在于它与其他概念的联系.学生不能把相关概念综合成一个相连相容的概念网络，也就不能把它们应用于各种物理场合.事实上，初中物理的许多概念前后都有联系，只要教师精心设计，即可收到一石数鸟之效.这样，使学生的知识形成系统化.

4.在物理概念教学中，注意教法的多样化

（1）从错误中强化概念的认识，物理概念的学习重在理解.

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中图分类号：G633.91　文献标识码：A　文章编号：1009－010X(2011)12－0055－02

生物学概念是生物学科知识的重要组成部分，它是对生物的结构、生理乃至一切生命现象、原理及规律精确而本质地阐述。概念是构造理论的砖石，在众多的概念中，核心概念的地位尤为重要，它在学科知识中处于最为本质和核心的地位。《普通高中生物课程标准(实验)》(以下简称《标准》)中也明确提出要“倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念”。因此，注重生物学核心概念的教学具有非常重要的意义。

一、什么是核心概念

1　概念和核心概念。

概念是共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括，是一种由相近、相似的事件、想法、物体或人所组成的集合。生物学概念就是通过抽象、概括而形成的对生物学现象、本质特征或共同属性的反映，如“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质”这个概念，反映的就是所有酶在来源、生理功能和化学本质上的共同特征。

核心概念是位于学科中心的概念性知识，包括了重要概念、原理、理论等基本理解和解释。生物学核心概念即那些能够展现当代生物学科图景的概念，是生物学科结构的主干部分，是生物学知识领域的中心，获得了广泛的应用，且能经得起时间的检验。

2　核心概念的表述方式。

大部分人认为核心概念就是学科知识中的某个词或短语，如“光合作用”、“呼吸作用”等，实际上，这样的一个短语仅是一个相应的学科专业术语，并不等同于核心概念，或者可以认为这只是一个标记核心概念的符号。核心概念的表述，常采用“XX是XXXX”、“XXXX称作XX”、“XXXX叫做XX”或“XX是指XXXX”等形式。例如人教版高中生物教材中对有关核心的概念分别表述如下：“DNA分子的复制是一个边解旋边复制的过程，复制需要模板、原料、能量和酶等基本条件”、“由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，称作植物激素”、“由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统”、“细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程”。

二、核心概念在中学生物学教材研发中的地位

依据《标准》编写的、经全国中小学教材审定委员会2004年初审通过的现行高中生物学教材有五个版本，分别由人民教育出版社、浙江科学技术出版社、江苏教育出版社、河北少年儿童出版社和中国地图出版社出版发行。这五个版本的教材都是围绕相关的核心概念来编写的，除了小部分概念的词语存在差异外，大部分核心概念的内涵是完全相同的。如“细胞的生命历程”部分内容各版本教材的章标题虽然有“细胞的生命历程”(人教版)、“细胞的生命周期”(中图版)、“细胞的增殖与分化”(浙科版)等不同的表述，但其内容都是围绕“细胞周期”(为表述简洁，此处及以下用相应专业术语代表核心概念的具体内容)、“有丝分裂”、“无丝分裂”、“细胞分化”、“细胞的全能性”、“细胞的癌变”、“细胞衰老”及“细胞凋亡”等核心概念来组织编写。这说明不同版本教材的编者们都充分意识到了核心概念的重要性，因为从某种程度上来说中学生物学教材就是由一系列的核心概念所构成的知识体系，其设计的框架也要有利于学生掌握核心概念。此外，各版本教材都用不同事例阐述了许多核心概念的发现、证实、发展、更新和变化的过程，让学生沿着先辈科学家们的足迹去体会科学探索的历程，有助于培养其实事求是的科学精神和严谨的科学态度。

三、核心概念在课堂教学中的地位

1　据核心概念确立教学目标。

教材的每一单元、每一节的知识体系都是围绕相关的核心概念而建构的，核心概念指引了学习目标，因此在教学中应根据核心概念来确立教学目标。如《降低化学反应活化能的酶》(人教版)一节，教材首先介绍了本章的核心概念“细胞代谢”，然后引出了“酶在细胞代谢中的作用”，通过科学家们对酶本质的探索历程来揭示“酶的本质”，最后通过设计实验来探究“酶的特性”。根据这些核心概念我们可以确定本节的教学目标为：(1)知识方面：①能说出细胞代谢的概念，②能理解酶在细胞代谢中的作用、本质和特性；(2)情感态度与价值观方面：通过阅读分析“关于酶本质的探索”的资料，①认同科学是在不断地探索和争论中前进的；②认同科学家不仅要继承前人的科研成果，而且要善于吸收不同意见中的合理成分，同时要具有质疑、创新和勇于实践的科学精神与态度；(3)能力方面：①进行有关的实验和探究，学会控制自变量，观察和检测因变量的变化，以及设置对照组和重复实验；②在实验设计、资料分析、探究等问题讨论中，运用语言表达的能力以及获取资料、共享信息的能力。在制定教学目标的过程中，教师需要思考核心概念之间的联系，必要时还需对核心概念进行细化处理。

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二、影响高中物理概念学习的主要因素

1、教材因素

初中物理教材与高中教材相比较，对知识和思维能力的要求都有一个较大的跨越，存在一个较大的台阶。高中物理教材所讲述的知识不仅要求采用观察、实验，更多的要求具备分析归纳和综合等抽象思维能力，要求能熟练的应用数学知识解决物理问题。对于多个研究对象、多个状态、多个过程的复杂的问题，从物理现象到构建物理模型，从物理模型到数学化的描述，建立一系列的方程，学生接受难度大。初中、高中物理教材对知识的表述也有很大差别。初中物理教材文字叙述比较浅显通俗，学生容易看懂和理解，而高中物理教材对物理概念和规律的表述严谨简捷。对物理问题的分析、推理、论述科学严密，学生不易读懂、阅读难度大。另外，高中教材与所需数学知识的衔接不当，也对学生的物理学习造成了困难。如学生尚未学到极限的概念，在学习瞬时速度时就难以理解；高一新生没有三角函数知识，就不能灵活处理力的合成与分解；没有函数图像的知识，用图像法研究各种问题就会比较困难。由于学科之间的横向联系的失调，也加大了高一物理学习难度，使高一学生成绩分化。

2、学生因素

高中物理概念有些是从直观的实验直接得出的，有些概念则需要学生从已有的物理概念出发，或从建立的理想模型出发，通过观察、分析、归纳和推理建立起来。虽然高中学生具有一定的认知能力及逻辑思维能力，但由于他们物理基础知识有限，物理思维方法不足，个别高中学生由于在以往的学习过程中形成了被动接受知识的习惯，积极主动思考问题的能力较差，不善于将陌生、复杂、困难的问题转化为熟悉、简单、容易的问题，不善于将实际问题转化为物理问题，不善于根据具体问题灵活选择方法，学习物理概念时习惯于机械记忆，盲目练习，往往被个别表面现象所迷惑，形成一些片面的、肤浅的概念。主要表现在解决物理问题时对于隐含条件的分析，临界状的把握，多过程的衔接等分析不完整，顾此失彼，答案不全面，条理不清楚。如个别学生不理解加速度及电阻率的概念，造成“加速度大速度就大；电阻率大电阻一定大”的错误认识。

3、教师因素

教师在教学过程中，往往将大量的时间用于备课做题，缺乏分析研究学生的现有知识状况、接受知识的能力，对于学生的知识能力有时估计过高，自己常常觉得有些物理概念很简单，学生自己一看就懂，没有必要花费时间去探讨、挖掘物理概念的内涵和外延，造成学生在最初就没有真正理解有些概念，致使学生不易建立各个物理概念之间的联系。为了更有效的搞好概念教学，需关注以下几个环节。

三、引入物理概念的常用方法

（1）实验法

物理学是一门实验学科，大多数物理概念是通过实验演示，让学生透过现象剖析揭示其本质而引入的，学生通过直观观察形成深刻印象，强化了对概念的理解和记忆。例如在引入弹力的概念时，通过演示实验：小车受拉伸或压缩弹簧的作用而运动；再演示：弯曲的弹性钢片能将粉笔头推出去。引导学生观察在这些实验过程中，弹簧及弹性钢片发生了什么形变，弹簧在恢复原状时要对与它接触的物体产生力的作用，让学生自己总结弹力产生的条件及弹力的概念。

（2）类比法

类比法是在科学研究中常用的方法，在物理学中不少的概念是用类比推理方法得出的，让学生借类比事物为“桥”，从形象思维顺利过渡到抽象思维，有助于接受理解新概念。例如：与重力势能类比，引入电势能的概念；与电场强度概念的建立类比，建立磁感应强度；将电流类比水流，建立电流概念；将电压类比水压，建立电压概念；把电磁振荡类比于弹簧振子或单摆，把电谐振类比于机械振动中的共振，建立电磁振荡概念。

（3）逻辑推理法

物理概念大多数是在已有认知结构的基础上建立起来的，新概念的建立主要依赖于认知结构中相关的概念，要充分发挥已有的旧知识的作用，通过新旧概念之间的逻辑关系引入新概念。例如引导学生复习初中学过的功的概念，指出物体能够对外做功，则物体具有能量。在此基础上，讨论运动物体能够对外做功，则运动物体就具有能量，这种能量叫动能，进一步用做功的多少来确定动能与那些量有关系，使学生真正理解动能的表达式。

总之，物理概念引入的方法很多，无论采用什么方法一定要注意：使学生明确一个概念的物理意义，知道这个概念到底有什么作用；根据学生认知结构中相应知识状况和新概念的不同特点，选择的感性材料要典型全面，要突出与概念有关的本质特征，尽量减少非本质特征的干扰，避免先入为主和消极的思维定势的影响；能起承前启后，建立知识联系的作用，选择的旧知识一定要与新知识有实质性联系，否则容易形成模糊或错误的概念，或在认知结构中形成不正确的联系，有碍于培养学生抽象与概括能力；引入概念时，要尽量能激发学生学习的兴趣，使其积极活动，充分体现学生的主体作用。

四、引导学生理解、深化物理概念的方法

1、细化物理概念对应的知识点

一般情况下，可以从以下几点细化一个概念(1)名称:记住物理量的名称是了解一个物理量的第一步，就像了解一个人就要先记住这个人的名字一样，教材上物理概念的名称，是用黑体字印刷的，这正是要引起同学们注意和重视。(2)定义及物理意义 物理概念的定义是用科学严谨的叙述给出的，教材中常用加点字来表示，定义要熟练准确记忆，不能有半点差错。物理量所表示的物理意义不同于定义，如速度的物理意义是表示物体运动的快慢，其定义是位移跟发生这段位移所用时间的比值。(3)符号 物理量的符号大多采用英语的第一个字母，一般情况，每个物理量都有特定的字母，要求学生记准物理量的符号，这样，有利于规范运算过程。 (4)表达式 一个物理概念的定义用数学语言来描述，就写出了对应的定义式，因为任何一个物理量往往会和其他量建立联系，它们之间的关系又会写出不同的表达式，这时就要弄清哪个是决定式，哪个是定义式。(5)单位 物理量的定义式，既给出了物理量之间的数量关系，又决定了它们之间的单位关系，要分清国际单位和常用单位，并记准其单位符号及不同单位制之间的换算关系。在做题时要求同学们统一单位。(6)矢量和标量 每讲一个物理概念，要求弄清它是失量还是标量。只有明确其特性，才能按相关规则进行运算。 (7)状态量和过程量 每讲一个物理概念，要求弄清它是状态量还是过程量，如何通过状态量的变化把状态量和过程量建立起联系。(8)最后还要提醒学生弄清物理表达式的适用范围。

2、突破难点

课本中的物理概念，文字叙述严谨、简洁，多数同学能够读懂字面意义，但不能把握准确深刻的含义，运用概念解决问题时就容易出现错误。如讲述超重与失重时，个别学生认为超重时物体重力增大，失重时物体重力减少，完全失重时物体重力为零。如果在学习这一概念时指导学生做下列实验：在弹簧秤下挂上钩码，静止时记下示数，然后提着弹簧加速上升，观察指针位置，记下示数，此时发现弹簧秤示数增大了，最后观察物体加速下降时弹簧秤指针位置，记下示数减小，此时发现弹簧秤示数减小了，分析实验结果，引导学生总结出超重和失重概念，这样既留下深刻的印象，又可以轻松地突破难点。再如，惯性这一概念，部分同学难以理解，老师必须通过举例说清，惯性与速度无关，与力无关。我是这样处理的…… 又如，磁通量这一概念，教材中的定义是这样叙述的：设在匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面，磁感应强度为B，平面的面积为S，我们定义磁感应强度B与面积S的乘积叫穿过这个面积的磁通量，简称磁通。粗看这段话就是磁通量等于磁感应强度与面积的乘积，即Φ=BS，深入分析概念，应强调计算磁通量的两个重要条件:一是B与S垂直,不垂直要用投影面积；二是面积S必须是在磁场中的有效面积；三是若平面内有两个或多个磁场且方向不同，则必须用合磁感应强度；四是磁通量的物理意义直观形象地说是指穿过某面积的磁感线条数,故对于穿过线圈截面的磁通量，B越大,截面积S越大,穿过这个线圈截面的磁感线条数就越多,磁通量就越大,与缠绕线圈的匝数无关；五是磁通量是标量，但磁感线穿入同一面积时，却有不同的穿入方向，尤其在讨论磁场不变，平面反转时磁通量变化这一问题，必须弄清磁感线的穿入的方向，有的学生容易把磁通量当成矢量，这时，可以用水流、电流的概念去类比。

只有搞清物理概念的定义，才能有效建立不同量之间的联系。如热学中理解了温度是物体分子平均动能的量度，内能是物体内所有分子动能和势能的总和这两个概念及理想气体模型，知道做功和热传递是改变内能的两种方式，就能掌握一定量的理想气体内能只与温度有关，内能是温度的单值函数，与体积及压强无关，温度升高，内能增加，若体积也增大，则这个过程气体对外做功，必然吸收热量，但气体压强不一定改变；若温度不变，内能一定不变，此时体积增大，仍然是气体对外做功，必然吸收热量，气体压强减小；可见只要把体积与功、温度与内能联系起来，就能顺利解决热力学第一定律的有关问题。

3、矫正错误点

物理概念理解不清，在做题时很容易出现错误，只有深入挖掘其内涵，通过各种题型的反复强化，搞清楚一个物理量的特征，才能避免错误，提高做题准确率。例如,研究电源的电动势及内电阻实验中，对实验数据的处理常采用图像法，用纵轴表示外电压，横轴表示闭合电路的电流，画出了一条倾斜的直线，直线的斜率等于电源的内电阻，有的同学认为斜率是图线与横轴夹角的正切值，造成这种错误的原因是把数学中求直线斜率的方法照搬过来，没有考虑物理问题中纵横坐标的标度不同，纵横坐标交点也不一定是（0、0)等因素。再如，原子核物理中质能方程E=mc2 ,在计算核反应中释放的能量时，有的学生错误地认为质量亏损是质量消失了，消失的质量变成了能量，这时，要通过练习使学生明确核反应过程中不仅质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒、而且质量也守恒。又如用功的表达式W=FS计算功时，有的同学把力的作用点的位移与物体的位移混到一块儿，出现如：人走路时摩擦力做了正功，上楼梯时楼梯做了正功等错误结论。

另外，洛仑兹力是带电粒子在磁场中受到的作用力，它的表达式是通过安培力的公式推导出来的, 洛仑兹力是安培力的微观反映,安培力是洛仑兹力的宏观表现。带电粒子在磁场中运动时洛仑兹力对运动电荷始终不做功，有些学生就不清楚既然安培力是洛仑兹力的宏观表现，为什么通电导体在磁场中运动时，安培力做功？出现这个问题的原因是学生不明白，只有通电导体静止时，安培力才是导体内所有粒子所受洛仑兹力的合力；当通电导体在磁场中运动时，洛仑兹力分力的合力才与安培力等效。洛仑兹力不做功，但洛仑兹力的分力都做功，所以安培力做功。

4、辨析易混点

物理上有许多相近的概念，它们既相互联系又有区别，学生学习时容易理不清其关系，混到一块。因此在进行物理概念教学时，要从不同的角度进行比较、辨析，突出概念的差异，明确概念的内涵和外延，加深理解，避免混淆。如物理量的变化量与变化率，一字之差，含义不同，要讲清变化率和时间建立了联系，是变化量与时间的比值，体现了这个物理量的变化快慢，这个比值常常定义了一个新的物理量。位置的变化率是速度；速度的变化率是加速度；动量的变化率是物体所受的合外力；磁通量的变化率反应了电动势。 再如电阻和电阻率、自感和自感系数、冲量与动量、动能与动量及热学中热量与温度、分子力随分子间距离变化的图像与分子势能随距离变化的图象等都容易分不清。电学中表征交流电的几个物理量电流、电压、电动势，它们的最大值、瞬时值、有效值、平均值，只有弄清其定义、决定因素及表达式，才能理解为什么计算电热、热功率、电功、电功率及电表示数时用有效值，计算某段时间内流过导体的电量时用平均值。学习时要深入比较这些相近物理量的异同点及联系，避免死记硬背公式，做题时乱套公式，不能快速有效选择公式，解题效率低下。另外不清楚物理量正负号的含义，易造成矢量和标量的混淆。实际上研究同一直线上矢量问题时，在规定正方向之后，正值表示该量方向与正方向相同，负号表示其方向与正方向相反，若多个矢量不在同一条直线上，取正负号就没有意义；对于势能这种标量正负号不仅可以表示大小，也反应了这个位置比零势能面的势能高还是低。

五、设计思考题是应用概念建立知识网络的有效途径

学习物理概念是为了能运用概念进行思维，运用概念解决问题。通过练习巩固概念，形成良好的思维品质，提高学生分析问题、解决问题的能力。如何在课堂教学中，指导学生快速准确地把概念、定律用于解答具体的物理习题，教师的分析示范和归纳总结很重要，选择典型习题，引导学生对问题的分析主要集中于“已知信息是什么？”“要达到的目的是什么？即求什么物理量？”在解决问题的过程中，概念和原理就是建立未知量与已知量联系的桥梁。教师先带着学生分析问题，深入挖掘题目的隐含条件、临界条件、多过程结合点等，再引导学生分析、领会、思维过程，然后和学生一起分析问题，最后让学生独立分析问题，并且自己独立总结出解决这一类问题的思路和方法，提高解决问题的能力，避免陷入题海，浪费时间精力。

如讲摩擦力概念时，为了使学生对摩擦力有正确的理解，能对各种情况下物体所受的摩擦力作出准确的分析，在课堂上提出了十个问题让学生讨论判断：

①静止的物体只能受静摩擦力，运动的物体只能受滑动摩擦力，对吗？

②摩擦力的方向是否总是与物体运动的方向相反，对吗？

③在粗糙水平面上滑动的物体一定受摩擦力作用，对吗？

④摩擦力的方向总是与物体运动的方向在同一直线上，对吗？

⑤摩擦力总是阻力或者总是阻碍物体运动的吗？

⑥压力越大，摩擦力一定越大吗？

⑦计算滑动摩擦力公式F=μ 中的等于物体重力，对吗？ 能否与重力无关？

⑧物体间接触面积越大，滑动摩擦力也越大？

⑨滑动摩擦力与物体运动的速度大小有关吗？

⑩最大静摩擦力与滑动摩擦力有什么关系呢？

每个概念讲完以后，引导学生仿照上面列出问题的模式，提出与这个概念相联系的各种问题，讨论解答的过程中进一步巩固概念，加深理解。

在复习课上，为了使各个概念建立联系，形成知识“网络”，把相关的知识编成一个知识集成块，以题目的形式展现出来（用多媒体展示），让学生在解题时，大脑高度集中反复回忆、搜索头脑中储存的知识、概念，通过发散思维与聚合思维，达到重温概念，重组知识，形成更科学有用的知识模块。

如矩形线圈绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动的交流发电机模型，可以把力、热、电磁、光学和原子物理学方面的知识贯穿其中，编织成知识“网络”。如图所示：在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，匝数为N的矩形线圈，ab、ad边长为L1 、L2，线圈绕垂直于磁场的中心轴 匀速转动，角速度为ω，线圈通过滑环与阻值为R的外电路相连，若线圈电阻忽略不计，则：

1、ad边、bc边匀速圆周运动的线速度为多少？

2、线圈转动过程中，磁通量最大，磁通量变化率最大的位置分别在哪里？

3、线圈转动过程中，ad边、bc边产生的感应电动势的瞬间表达式怎样？

4、线圈转动时，为什么会产生按正弦规律变化的交变电流？线圈在如图所示的位置开始计时，试写出其感应电动势的瞬时表达式？画出感应电动势的瞬时值随时间变化的图象。

5、写出流过电阻R的交变电流的瞬时值的表达式。

6、线圈转动过程中，通过电阻R的交变电流的周期、频率、最大值和有效值各是多少？

7、电阻R在t秒钟内放出了多少热量？

8、线圈从图中位置转过 角的过程中，流过电阻的电量有多少？流过电阻R的电流每秒钟变化几次？

9、从线圈位于图中位置开始计时，t= 时刻，线圈所受的磁力矩为多大？

10、线圈匀速转动过程中，发电机的输出功率是多少？

11、线圈匀速转动过程中，跟电阻R并联的伏特表的示数是多少？

12、线圈匀速转动一周的过程中，外力对发电机做功消耗的能量为多少？

13、若该发电机用柴油机来带动，已知柴油的燃烧值为q,柴油机及发电机的效率为η1和η2 ,则t秒内柴油机消耗了多少柴油?

14若该交流发电机用核动力来驱动,使用的核燃料为铀U235,其核反应式为 +6 +10 ,设中子（ ）质量为mn , 原子质量为mu， 原子质量为mx ， 原子质量为ms ，设核发电机析效率为η，求t秒内消耗的核燃料的质量是多少？

15、若用水轮机带动该发电机，设水轮机的效率为η1发电机的效率为η2，则水轮机的输入功率为多少？

16、若上题中的水轮靠从h高处由静止流下的水来驱动，则水轮机的输入功率为多少？

17、在保持发电机转速不变的条件下，用该交流发电机对某学校直接供电，已知该发电机的输出电压大于u0,要使电灯正常发光,应选用横截面积为多大的铜导线（铜的电阻率为ρ0 ）输电？这时发电机的输出功率是多少？

18、若学校与发电机间的距离L较大，需要采用高压输电，现设计的升压变压器和降压变压器的匝数分别为1：nB和nB:1，则要使学校的n0盏白炽灯全部发光，应选用面积 为多大的铜导线输电？这时发电机的输出功率是多少？

19、若上面的白炽灯正常发光时，发出波长为λ的光，电灯的发光效率为η，则每盏灯在t秒钟内辐射出多少个光子？