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量子力学定态的概念十篇

发布时间:2024-04-25 20:38:16

量子力学定态的概念篇1

【关键词】初中化学化学概念教学方法

【中图分类号】G632【文献标识码】a【文章编号】1674-4810(2013)19-0132-02

化学概念是整个化学知识的基石,指导着元素化合物、化学计算等知识的学习。化学概念不仅是分析推理的依据,而且还是解题作答的基础。加强化学基本概念的教学,对于学生认识物质及其变化、物质间的内在联系,运用化学基础知识形成基本技能,都有重要作用。因此,使学生正确认识和理解,并运用化学基本概念是化学教学的基本要求。这部分基础知识的学习效果,直接影响到其他基础知识的学习及深化。在平时课堂教学中如何落实好化学概念教学?下面谈谈笔者的几点做法。

一在实验中建立概念

化学是一门以实验为基础的自然科学,对实验现象的观察和思考是建立化学概念的重要途径之一。运用科学方法,直接参与对所观察的现象进行比较、分析、综合、抽象、概括等思维活动,对学生进行概念的学习起着十分重要的作用。明显的实验现象能使学生获得生动的感知,最能调动学生的积极思维。通过“水的沸腾”实验,引导学生观察水由液态转化为气态的水蒸气再冷凝成液态,通过对实验现象的观察和思考分析,师生共同总结出变化特点:此变化仅是物质状态发生了变化(液态——气态——液态),并无新物质生成,这样就对物理变化形成了感性认识。通过“二氧化碳通入澄清石灰水”实验,引导学生观察实验现象:变浑浊,产生白色沉淀。通过对实验现象的观察和思考分析,师生共同总结出变化特点:产生了新的物质。最后通过对比这两种变化特点,引导学生归纳、总结:没有生成新物质的变化叫作物理变化,如水的沸腾、冰的融化、酒精的挥发等;生成了新物质的变化叫作化学变化,如二氧化碳与澄清石灰水反应、镁带燃烧、牛奶的变质、钢铁生锈等,使学生由感性认识上升为理性认识。

二在情境中形成概念

新课程要求转变学生的学习方式,就要改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状,倡导学生主动参与,培养学生处理信息、获取新知识的能力。初中化学的许多概念可以通过创设情境、学生探究的方式进行教学。通过创设有效的问题情境,一方面,可以激发学生的学习兴趣,充分调动其积极性和主动性,从而产生内驱力,使其智力活动达到最佳激活状态,并主动参与学习活动;另一方面,可以激活学生的思维活动,诱发思维、引导思路,掌握思维的策略和方法,进而提高问题解决的能力。如在学习“化合反应”、“分解反应”和“置换反应”等反应类型时,教师可先给出一些典型的反应方程式,引导学生从反应物和生成物角度分析讨论物质的种类、组成有何变化再进行分类,最后老师适时给出概念名称,让学生进行判断并理解。教学中,教师鼓励学生独立分析,再通过小组讨论交流、教师适时点拨的合作学习方式学习概念。实践证明,在一定的情境中,通过学生自己思维推敲提炼出的概念,学生更容易理解,从而内化为自己的知识。

三在多媒体教学中理解概念

分子、原子是微观粒子,学生看不见,摸不着,对初三的学生来说是难以理解的两个概念。在传统的教学中,老师会通过大量的实例分析归纳出:分子是保持物质化学性质的最小粒子,原子是化学变化中的最小微粒。为了让学生更好地掌握并理解分子、原子的概念。可以用动画模拟水的电解过程,学生就可以比较直观地看出在水的电解过程中,水分子分解成氢原子、氧原子;氢原子与氢原子重新组合成氢气分子;氧分子与氧分子重新组合成氧分子。在反应前后分子的种类发生了改变:水分子分解成了氧分子、氢分子;但原子的种类没有发生改变:反应前后都是氢原子和氧原子。无论哪种水都具有相同的化学性质:水电解分解成氢气和氧气。因为它们都是由同一种分子——水分子构成的,而不需要考虑它们来自哪里。但当给水通直流电时,产生的氢分子和氧分子不再具备水分子的性质。由此可以得出结论:同种分子化学性质相同,不同种分子化学性质不同。所以,分子是保持物质化学性质的最小粒子,水分子是保持水的化学性质的最小微粒。通过对动画分析还可以得出化学变化的实质:分子分解成原子,原子重新组合成新的分子,由此可以得出结论:原子是化学变化中的最小微粒,在水的电解过程中氢原子、氧原子没有发生改变。

四在比较中巩固概念

基本概念是化学知识的基础,是构成其他化学知识的细

胞,它们分散在初中化学教材的各个章节。我们不难发现,不同的概念间往往存在着某种关系,只要注意分析概念的外延,理清相关概念之间的区别和联系,就能很好地掌握和运用。例如,同位素与同素异形体之间的比较,见下表:从比较中可知:同素异形体是对分子而言的,是宏观的。同位素指的是同种元素,但中子数不同的原子,是微观的。

五在剖析中深化概念

量子力学定态的概念篇2

关键词:物理;概念;教学

中图分类号:G712文献标志码:a文章编号:1674-9324(2013)22-0074-02

物理概念是由物理现象、事实中抽象出来的,物理概念的基础就是物理定律、物理公式和学说,如果在掌握物理概念这一环节学生做的不好,那就很难进一步把物理定律以及公式掌握好。相对物理定律来讲,物理概念就像是构成物理学大厦的砖瓦基石,而物理定律就是支柱。因此正确地理解物理概念对于学好物理学是非常重要的。

一、要了解物理概念是不断发展进化的

因为人们理解的物理现象,是在有限空间范围内的无限发展和变化,所以针对物理概念整体理解也经历了由浅至深,由简单到复杂,从外到内的过程。换言之,一个完整概念往往是有一个发展的过程、不明确的概念。比如,对力的概念的发展,从亚里士多德时期到牛顿时期超过了两千年。而爱因斯坦提出相对论物理理论,则是完全从另外一个角度来研究的,完全抛弃了牛顿物理力的概念。“光”的物理概念,则经历了牛顿“量子粒子说”、“惠更斯波理论”、麦克斯韦的“电磁说”、爱因斯坦的“量子说”,直至光的波粒二象性本质特征被发掘出来,历时长达四个世纪之久。实际上,任何的一个物理概念的出现与形成,都会经历一个动态历史的阶段,都有从低到高、从感性到理性的出现、发展和进化的过程。从历史的发展过程来介绍物理概念,主要的目的是让学生们知道,目前所学、所讲的东西并不是死的,将来都是会根据实际有所发展的。这样就把概念的定义讲活了。切忌让学生形成一种僵化的思想,僵化思想是指学生会以为物理概念是绝对不能破坏的,这样是错误的。事实上,物理学永远是探索中在不断前进、不断得到发展的。讲解物理概念的方式是用动态的、发展的观点,结合物理学的概念来解释物理概念发展的历史,这样既符合认知规律,又有趣味性,会使学生们对物理概念的理解更加深刻,也能帮助学生淡化与消除物理概念来源的“神秘感”。没有任何的物理概念、定律可被视为最终真理,人们在有限的时间、空间内的物理知识的范围只能是一种相对真理。

二、物理概念的内涵与外延

反映在物理现象、物理过程的独特本质特性,就是物理概念的内涵。概念教学中,必须让学生理解概念内涵。例如,“密度”的概念,我们必须知道,不同的物质,其质量和体积的比值是不同的;相同的物质,其质量和体积的比值是肯定的。只有从这两个方面讲,才能让学生明白:对于某些物质,它们的比值是恒定的,与质量和体积的大小无关。这种比值不变的特性,是一种物质的本质属性的反映,称为密度。明白了这一点,学生就不会再说,质量越大的物质,密度越大;体积越大,密度越小了。物理量的内涵,除了把它的本质属性定性用语言文字表达出来,还要从定性分析到定量分析,来得出它的定义式。最严密、最精确、最概括的方法是用数学公式定义物理量。例如加速度、电阻、电量、电场强度的定义式都是量度公式,而不是决定条件式。在教学中,要引导学生区分物理量的测量公式和决定条件,结合的文字描述和数学表达,从质量和数量两个方面。理解其内涵的物理概念所反映的对象的本质属性就是概念的外延。概念的外延,也就是通常所说的概念的适用范围,它表明重力、弹性、摩擦力、磁场等这些对象就是概念所反映的。在概念教学里,一些重要的基本概念,要让学生逐渐的理解。学生学习了物理概念的外延后,也有利于深化和拓展这对一概念的理解。

三、了解概念、其他有关概念的联系与区别

很多物理概念的本质既有不同的一面,又有具有联系的一面,教学时要注重一定的概念本身,但也要注意它们之间的联系。通过对比不同的概念,找出它们之间的联系,举一反三,让学生能明白这些概念的不同,加强对这一概念的理解。例如:磁通量、磁通量的变化、磁通量的变化速度,可以模拟一个例子,让这三个概念进行比较。在匀强的磁场中有一矩形导线框,长1.5m,宽1m,线圈平面垂直磁场方向,磁感应强度为0.06t。线圈磁通量是多少呢?那与磁场平行方向上的线圈,磁通量是多少呢?在这个过程中,磁通量变化是多少呢?如果完成了这个过程,第一次用0.1s,第二次用0.01s,哪次磁通量的变化更快呢?通过这个举例可让学生知道任何位置对应磁通的线圈平面、磁通量状态。磁通等于磁初末状态变化,差异。在磁通量单位时间的变化来表示,即磁通量的变化率。学生把不同物理概念的联系和区别理解清楚,才能正确地理解概念,防止错用概念,提高、加强其运用概念的能力。

四、对概念定义中的关键“字”、“词”要咬文嚼字

比如,楞次定律:“感生电流的方向,总要使感生电流的磁场,阻碍引起感生电流的磁通量的变化。”第一句话指出定律是用来判断“感生电流方向”的。第二句中的“总是”,其含义是“肯定”。第三句中的“阻碍”,不是“阻止”,当然也不是“产生相反方向的磁通量”,而是“感生电流磁通量减少时,感生电流的磁场方向与原磁场方向相同,阻碍它减少;感生电流磁通量增加时,感生电流的磁场方向与原磁场方向相反,阻碍它增加。要注意,“引起感生电流的磁通量是变化的,引起感生电流的磁场总是在阻碍这个变化的”。总之,对解释单词和句子的词概念的界定,关键的“字”、“词”进行仔细研究,使学生的概念有更加清楚的认识。

五、学会概念的运用

“学以致用”既是教学目的,也是概念教学中的基本要求。学生的物理概念只有能够分析和解决实际问题,才能是了解和掌握了概念。分析和解决问题的重要途径之一就是习题,习题可以加强学生对概念本质的掌握。但是要选择有针对性和典型性的习题,从而达到强化概念的目的。比如:摩擦的概念。摩擦要阻碍物体的运动?我们可以怀疑;静摩擦力必须在静态物体发生?可以怀疑;摩擦阻力?加速度的概念?可以怀疑;速度变动越大,加速度越大?减小的加速度,减速度?加速度是正的,速度会增加?用这种方法,首先对虚假陈述的物理概念,揭示其概念的内涵,在实践过程中,学生使用自己掌握的物理概念,解决学习中遇到的实际问题,从而掌握更加精确和深入的概念。

总之,学生掌握概念是一个循序渐进的过程。教师在教学中要根据学生的特点,从实际出发,对每一个概念的深度和广度都进行深入研究,并较好地完成物理概念的教学,最终要使学生达到会正确科学地运用物理概念分析物理现象、解决物理问题的目的。

参考文献:

量子力学定态的概念篇3

关键词:统计物理;相空间;教学

中图分类号:G642.3文献标志码:a文章编号:1674-9324(2014)26-0178-02

统计物理学的理论基础或者说基本原理认为:宏观的物质(物体)是由大量的微观粒子如分子、原子等组成的,而物质的宏观特性是这些大量微观粒子作无规则微观运动的集体体现,物质或物体的宏观物理量是相应微观物理量的统计平均值[1]。要清楚地表述统计物理学这一个基本理论,就要涉及一个重要的物理概念:即相空间。此概念是为了对粒子或系统的微观运动状态进行描述而引入的。

在统计物理学中,微观粒子或系统的微观运动状态是指该粒子或系统的力学运动状态。可以对微观运动状态的描述进行分类,一般分为经典描述和量子描述两种情况:第一,经典描述是指微观粒子的运动遵守经典力学的规律;第二,当组成系统的微观粒子按照量子力学的规律在运动时,这样的描述就称为量子描述。当满足一定的条件时,借用相空间的概念还可以对量子描述的量子态给出对应的关系[2]。在教学中,为了全面透彻地讲解相空间概念,使学生明了其在统计物理学中的地位和作用,本文将对统计物理学中的相空间进行一些教学上的探讨。

一般的统计物理学教材对粒子相空间的定义是这样的[1]:微观粒子在m维坐标空间中运动,就用q1,…,qm,p1,…,pm坐标和动量为坐标变量,构成一个2m维的空间,用于形象地描述粒子的力学运动状态,称为μ空间。这里的μ空间是相空间概念的一种。微观粒子在运动中,其力学运动状态时刻在变化,任意时刻的运动状态由μ空间中某一点表示,这个点代表粒子某时刻的运动状态。在一般情形下,粒子的运动状态还会随着时间改变,则运动状态点相应地在μ空间中移动,于是描绘出一条轨道,称为相轨道。

对于在实际的三维坐标空间中运动的粒子,初学者还能想象到其运动图像。但是三维坐标空间粒子的相空间有6维,初学者不易想象。在教学中,要着重强调μ空间是描述粒子运动状态的抽象空间,但不仅仅是为了几何化、形象化地描述粒子运动状态。在统计物理学中描述系统微观状态时有重要作用,还可以提及固体物理学中,分析原子振动的状态以及能带理论中电子运动状态时,都可以借助相空间的概念。其二,粒子的相空间包含坐标空间和动量空间,粒子实际存在和运动的空间应是坐标空间而不是相空间。其三,相空间中的点,代表着粒子的力学运动状态,而不是代表一个粒子在实际坐标空间中运动的轨迹图象。更一般情形下,当粒子在运动时,其状态会随着时间变化,则相空间中的代表点相应移动,描划出“轨道”,但不是粒子实际运动的轨道。

在教学中,需要对学生强调和明确:相空间是为了形象地描述系统的微观运动状态,统计物理中提到的物质系统必须由全同的粒子和近独立的粒子组成,满足这样的前提,才能在同一个相空间中描述该系统的所有粒子的力学运动状态[2,3]。因此,统计物理学的相空间概念,只适用于由全同粒子和近独立粒子组成的系统。统计物理学中最常用的最概然分布法,也称为最概然统计法,也只适用近独立粒子组成的系统。推广到更一般的情况,就要考虑系统中粒子间的相互作用。此时,系统中每个粒子的力学运动状态既决定于自身的坐标和动量来确定,也决定于其他粒子的坐标、动量。在这种情形下,必须把系统作为一个整体来考虑。不能用μ空间来描述系统微观运动状态,而必须采用一个新的相空间概念,即Γ空间[1]。

一般的统计物理学教材中,是先对几个经常用到的力学模型举例,来说明全同和近独立粒子的相空间,然后对系统微观状态作描述,并指出:在经典力学基础上建立的统计物理理论,称为经典统计物理学;而量子统计物理学是建立在量子力学基础上的。二者既有区别,又有联系:二者在统计原理上是相同的,仍以等概率原理为基本假设;主要的区别在于对微观运动状态的描述即力学基础不同[1,4]。因此在教学中,要强调以上提到的相空间,是为了从三维实际空间上形象地描述粒子力学运动状态和系统微观运动状态,而采用的相空间概念:μ空间或Γ空间。虽然有粒子或系统的经典描述,但是从更基本的物理规律来看,微观粒子都是遵从量子力学的运动规律,对其力学运动状态和相应系统的微观运动状态的描述,应采用量子力学的原理和方法。

至此,有的学生会迷惑:一般的教材在提出相空间概念后,又提到了量子状态和量子相格[1,5]。是不是可以认为:也能用粒子的坐标和动量来确定量子态?量子力学的原理指出,微观粒子都具有粒子性和波动性,微观粒子的运动不具有宏观物体的轨道运动,不可能同时确定微观粒子的坐标和动量。在教学中要仔细讲解一个例子:三维粒子在一个长方体盒子中如何被动量子化,进而得出一个结论:采用量子理论描述粒子的运动状态时,把微观粒子的运动视为在宏观大小的体积内运动,那么粒子的动量、能量就是准连续地变化着,才可以用相空间中的相格来描述量子态。当粒子在宏观大小的体积内作无规则热运动时,粒子的两个相邻能级最小间距远小于粒子的热运动能量Δε

对系统微观状态数目的计算,是初学者的难点之一。一般的教材都是先从相格入手,说明系统的微观状态数目如何计算,最后类比经典系统[1]。对于自由度为m的粒子,相格为Δq1…ΔqmΔp1…Δpm=h′,hm相应于2m维相空间中的一个量子相格。量子相格也可以过渡到经典的情形[1],这时要将相空间划分为许多体积元Δω1,具有能量为ε1、自由度为m、运动状态处在该体积元内的粒子系统的微观状态数目为Δω1/h,h可以取任意小的数值。在教学中,要对学生强调指出,在经典描述中,相格大小的选取一般要注意两个特点:第一,相格内各点的坐标(包括动量和长度空间),其间隔或差别很小,小到可以忽略各点坐标和动量值的差别,以至于准连续变化。同一个相格内的所有代表点,可以认为是具有相同的值(广义坐标和广义动量)。与量子相格类似,一个相格就可以看作粒子的一个力学运动状态。第二,每个相格可以容纳大量的粒子运动状态点。处在同一相格内的点,表明粒子具有相同的运动状态[6]。

基于以上的讨论,由于相空间适用于宏观体积中运动的近独立粒子体系,计算粒子微观状态数目时,都可以采用这样的计算式:微观状态数目=相空间体积/相格体积=(坐标空间体积×动量空间体积)/相格体积,这里相格的体积在量子情形时即hm,在经典情形时即h。在教学中,可以如下举例:计算在体积V内,在动量大小为p-p+dp范围内的自由粒子可能的状态数目为,==pdp,其中4πpdp为动量空间的球壳体积。推广到固体物理学中晶格振动模式密度、电子态密度的计算[7,8],也可以这样处理,使得初学者很易于接受。

参考文献:

[1]汪志诚.热力学统计物理(第四版)[m].北京:高等教育出版社,2008.

[2]彭家骥.统计物理学中的相空间[J].四川教育学院学报,1998,14(2):66-69.

[3]苏汝铿.统计物理学(第二版)[m].北京:高等教育出版社,2002.

[4]成元发.量子统计与经典统计的区别和联系[J].湖北大学成人教育学院学报,2003,21(2):76-78.

[5]林宗涵.热力学与统计物理学(第一版)[m].北京:北京大学出版社,2007.

[6]王培楠.统计物理学中的系综理论[J].运城师专学报,1985,(4):33-37.

[7]黄昆,韩汝琦.固体物理学[m].北京:高等教育出版社,2010.

[8]郭密.摩擦能量耗散的统计热力学初步研究[D].南京航空航天大学硕士论文,2009.

量子力学定态的概念篇4

1.代数法

在教材中许多化学概念主要从定理的角度来反映其实质内涵的。但这些概念和它们相关的一些概念之间存在着一定的数量关系。如气体摩尔体积,物质的量浓度、阿伏伽德罗常数与定律和化学反应速率等概念,这些概念,如仅从文字上理解是很难容易混淆的,若把它们转化为代数式,把这些概念与常见概念之间的关系用代数式表示出来,那么概念的涵义一目了然了。例如阿伏伽德罗定律的推论内容是:在同温同压下,两种气体的体积比等于它们的微粒数比等于他们的物质的量之比,理解它们的过程要经过一定的推导。但如把它们转化为代数式。在一定条件下的任意气体V1V2=n1n2=n1n2只要把代数式的多种符号与定义中的内容联系起来对应比较,学生就很容易理解和掌握这个概念了。如物质的量的概念,可以转化为代数式:物质的量浓度=溶质的物质的量/溶液的体积。再如,化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的,是单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。可转化为代数式:化学反应速率=反应物浓度的减少/时间(或生成物浓度的增加/时间)。

2.剖析法

定义一个化学概念,必须有几个充分体现概念实质的核心要素,这些要素是概念的轮廓,也是概念的精髓。我在教学中有意识地对概念进行剖析,让它们从概念中“凸”出来,抓住重点,特点钻研,然后综合处理,学生就不难理解或不易遗忘。如剖析气体摩尔体积的概念时,便可突出几个核心要素:①条件-标准状况;②对象-任何气体;③单位-摩尔;④结论-体积约22、4升。把它们串联起来即是“气体摩尔体积”的概念了。同时它们在这个概念上是缺一不可的,否则,这个概念就不成立。如燃烧热是在101kp时,1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时,所放出的热量。可突出以下几点:①101kp,②完全燃烧、③稳定的氧化物、1mol物质,④放出的热量④因此采用这种方法理解化学概念时,对其中要素一定要抓得准,方能容易牢固地理解。

3.集中法

对一些有关的联的化学概念,按其相关的具体情况将它们集中一起进行定义、分析,既可以避免它们之间相互混淆,扰乱人们的思维,又较分散地容易记忆,容易理解。如:对有关“氧化还原反应”一系列知识概念,可以集中概括为一句话:“失去电子,化合价升高,被氧化,发生氧化反应,物质是还原剂,具有还原性”,对于强弱间关系的判断,可以集中概括为几个字,“易失难得”。如电解池反应中“阳极发生氧化反应,电子从阳极流出,沿导线流回电源的正极”。“阳离子在阴极得到电子,发生还原反应”。原电池中失去电子的一极是负极,发生氧化反应,正极则相反。这样学习,学生容易理解掌握,减轻了学生的负担,便于学生理解能力的培养。

4.诠释法

在概念教学中,我有这样的体会,要讲清一个概念,关键在于突破其中几个重要的字或词上面。如“酚”的概念中,重点词就是“直接”二字。更如“离子方程式”的定义,“用实际参加反应的离子(或)分子的符号来表示离子反应的式子”,可看出,“实际参加反应”是重点,我们要透过这个重点可看出,在离子反应中参加反应的离子是很多的,但是并非所有的离子在反应在反应前后都发生了变化,而事实上,只有部分离子参与反应,并发生了相应变化,这些离子便是需要书写在方程式内的离子符号了,诠释中,基本上理解了离子反应的实质。此外,在此过程中还应注重概念中句式结构的理解,将语文的知识进行有效的“迁移”,应用于化学教学,让学生把概念理解得更加透彻。

5.反差法

在化学概念教学中,遇到一些意义完全对立,但彼此之间存在相应关系,互为依托关系的概念。如:极性键与分极性键,极性分子与非极性分子,饱和烃与不饱和烃,金属性与非金属性,溶解与结晶,液化与汽化升华与凝华,吸热反应与放热反应,分解反应与化学反应,低分子化合物与高分子化合物,原电池和电解池等。如电解池是把电能转化为化学能的装置,原电池是把化学能转化为电能的装置。化合反应是两种或两种以上的物质反应生成一种物质。分解反应是一种物质生成两种以上物质的反应。物质有固态变成气态的现象叫升华,由气态变成固态的现象叫凝华。放热反应是反应物所具有的总能量大于生成物的所具有的总能量,反应物转化生成物时放出热量。吸热反应是反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量,反应物需要吸收热量才能转化为生成物。它们之间存在着强烈的对立发差,在教学中我利用它们之间存在着明显发差作为突破口,让学生很容易由一个概念联想到与其对应的另一个概念。

量子力学定态的概念篇5

一、通过实验让学生形成概念

初三化学绪言部分的演示实验,既是激发学生学习化学兴趣,又是使学生形成“物理变化”、“化学变化”概念的好例子。如水的沸腾,引导学生观察水由静态转化为水蒸汽再冷凝成液态水,师生总结出变化特点,仅仅是物质状态上变化,无其他物质生成。演示“镁带燃烧”实验,引导学生观察发出耀眼白光及生成白色固体。这个变化特点是镁带转变为不同于镁的白色物质——氧化镁。最后师生共同总结:“没有生成其它物质的变化叫物理变化”,如水的沸腾,硫酸铜晶体的研磨等。“生成了其它物质的变化叫化学变化”,如镁带燃烧,碱式碳酸铜受热分解,二氧化碳使澄清石灰水变浑浊等。再如“催化剂”、“饱和溶液”、“不饱和溶液”等概念的形成,都可以由实验现象分析、引导、归纳得出其概念。

二、通过计算推理,帮助学生理解概念

如在“原子量”概念的教学中,教师首先讲述原子是化学变化中的最小微粒,其质量极小,运用起来很不方便,指出“原子量”使用的重要性。指导学生阅读原子量概念,然后提出问题,依据课本中定义进行推算。

(1)原子量的标准是什么?(学生计算):一种碳原子质量的1/121.993X10-26千克X1/12≈1.66X10-27千克(2)氧的原子量是如何求得的?

(学生计算):

氧原子绝对量(千克)

氧的原子量:

原子量标准

如果学生只注意背原子量概念,尽管多次记忆仍一知半解。通过这样计算,学生便能直观地准确地理解“原子量”的概念,而且还较容易地把握原子量只是一个比值,一个没有单位的相对量。

三、通过反例,加深学生对概念的理解

为了使学生更好地理解和掌握概念,教学中指导学生在正面认识概念的基础上,引导学生从反面或侧面去剖析,使学生从不同层次去加深对概念的理解。

例如酸的定义:“电离时生成的阳离子全部是氢离子的化合物叫酸”。然后提问,硫酸氢钠电离生成H十,它也是一种酸吗?学生容易看出其阳离子除H十外,还有na十,所以它不是酸。这样,从侧面理解定义中“全部”的含义,更能准确地掌握酸的概念。

四、找概念之间的联系和区别

对概念进行对比在新课教学或阶段性复习的过程中,对有关概念进行有目的地比较,让学生辨别其区别与联系很有必要。例如分子和原子,元素与原子,还有物理变化与化学变化,化合反应和分解反应,溶解度与百分比浓度等。通过对比,既有益于学生准确、深刻地理解基本概念,又能启发学生积极地抽象思维活动。

五、多角度地对概念进行练习巩固

例如:质量百分比浓度的概念“用溶质的质量占全部溶液质量的百分比表示的溶液的浓度叫做质量百分比浓度。”数量表达式为:质量百分比浓度溶质浓度=------------------------------X100%溶液质量(或溶剂质量+溶质质量)这个概念的引入和建立并不难,难的是质量百分比浓度的具体运用。所以在建立这个概念之后,通过下列练习,讨论:

(1)10克食盐溶解于90克水中,它的百分比浓度是多少?

(2)20克食盐溶解于80克水中,它的百分比浓度是多少?

(3)100克水溶解20克食盐,它的百分比浓度为20%,对不对,为什么?

(4)20%的食盐溶液100克,倒去50克食盐水后,剩下溶液的浓度变成10%,对不对,为什么?

(5)Kno3在20℃时溶解度为31.6克,则20℃Kno3的饱和溶液的百分比浓度为31.6%,对不对,为什么?

量子力学定态的概念篇6

人教版必修2第12页第2节:“环境对人口的容量是有限度的,这种限度可以用环境承载力来表示。一般地说,环境承载力是指环境能持续供养的人口数量,所以人口数量是衡量环境承载力的重要指标”。显然这里所说的环境承载力是环境对人类活动的一种承受能力,它可以用环境人口容量来表示。而中图版教材必修2第18页第一节第4行:“环境承载力主要指从生态学、资源或环境的角度看,一定时期内,某一地域能够维持抚养的最大人口数量”。这里将环境承载力等同于环境人口容量。人教版必修2第12页第3节:“联合国教科文组织给环境人口容量所下的定义是:一个国家或地区的环境人口容量,是在可预见到的时期内,利用本地资源及其他资源、智力和技术等条件,在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下,该国家或地区所能持续供养的人口数量”。而中图版教材地理必修第2册第20页倒数第4行:“按照联合国教科文组织的定义,合理人口容量是指一个国家或地区在可预见到的时期内,利用该地的能源和其他自然资源及智力、技术等条件,在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下,所能持续供养的人口数量”。这两段文字的意思显然是一样的,只是表述略有不同罢了,但一个是给“环境人口容量”所下的定义,一个是给“合理人口容量”所下的定义。显然这两个版本的教材对环境承载力、环境人口容量和合理人口容量这几个概念的处理存在一些问题,要想把这个问题搞清楚,有必要对有关概念的来龙去脉作一个细致地分析。

分析

一、环境承载力的由来

环境承载力是环境科学的一个重要概念,它反映了环境与人类的相互作用关系,在环境科学的许多分支学科得到了广泛应用。

关于环境承载力的由来有两种说法。一种说法认为,承载力是从工程地质领域转借过来的概念,其本意是指地基的强度对建筑物负重的能力。生态学最早将此概念转引到该学科领域内,即“某一特定环境条件下,某种个体存在数量的最高极限”。

承载力概念引入生态学后发生了演化与发展,体现了人类社会对自然界的认识不断深化,在不同的发展阶段和不同的资源条件下,产生了不同的承载力概念和相应的承载力理论。生态承载力是生态系统的自我维持、自我调节能力,资源与环境的供应与容纳能力及其可维持的社会经济活动强度和具有一定生活水平的人口数量。对于某一区域,生态承载力强调的是系统的承载功能,而突出的是对人类活动的承载能力,其内容包括资源子系统、环境子系统和社会子系统。所以,某一区域的生态承载力概念,是某一时期某一地域某一特定的生态系统,在确保资源的合理开发利用和生态环境良性循环发展的条件下,可持续承载的人口数量、经济强度及社会总量的能力。

生态承载力大体可以分为土地资源承载力、水资源承载力等类型。在人类面临粮食危机、土地日趋紧张的情况下,科学家提出了土地承载力的概念。在环境污染蔓延全球、资源短缺和生态环境不断恶化的情况下,科学家相继提出了资源承载力、环境承载力、生态承载力等概念。

另一种说法认为,承载力的起源可以追溯到马尔萨斯时代。马尔萨斯是第一个看到环境限制因子对人类社会物质增长过程有重要影响的科学家,他的资源有限并影响人口增长的理论不仅反映了当时的社会存在,而且对后来的科学研究产生了广泛的影响。达尔文在其进化论观点中采用了人口几何增长和资源有限约束的观点。同样马尔萨斯的资源环境对人口增长的限制的观点对人口统计学也存在巨大的影响。将马尔萨斯的理论用逻辑斯缔方程的形式表示出来,用容纳能力指标反映环境约束对人口增长的限制作用可以说是现今研究承载力的起源。生态学家将容纳能力定义为:对某一具体的研究区域,在不削弱其未来支持给定种群的条件下,当前的资源和环境状况所能支持的最大种群数量。在20世纪60年代晚期至70年代早期,容纳能力的概念被广泛用于讨论环境对人类活动的限制,用来说明生态系统和经济系统之间的相互影响。在人类活动与生态环境之间的矛盾关系日益突出的今天,人们意识到人类社会系统只是生态系统的一个子系统,人类社会系统结构和功能的好坏取决于生态系统的结构和功能的状态,生态系统提供的资源和环境支撑起整个人类社会系统。因此在讨论生态系统所提供的资源和环境与人类社会系统之间的关系时,突破了以前的环境容纳能力的概念,提出了承载力的概念。环境承载力是指生态系统所提供的资源和环境对人类社会系统良性发展的一种支持能力。由于人类社会系统和生态系统都是一种自组织的结构系统,二者之间存在紧密的相互联系,相互影响和相互作用。因此承载力的研究面对的是生态经济系统,研究生态经济系统中所有组分的和谐共存关系,研究对象不是生态经济系统中某一子系统,更不是子系统中的某一组分(人口或种群)。因此,承载力的概念相比容纳能力,其内容范围和含义都要广泛的多,涉及到人类社会系统,承载力受许多其他因素的影响。环境承载力与环境容量有所不同。环境承载力强调的是环境系统资源对其中生物和人文系统活动的支撑能力,突出的是其量化测度;而环境容量则强调的是环境系统要素对其中生物和人文系统排污的容纳能力,突出的是其质地衡量。环境容量侧重体现和反映环境系统的纯自然属性;而环境承载力则突出显示和说明环境系统的综合功能(生物、人文与环境的复合)。

二、环境人口容量的含义

环境承载力是指在一定时期、一定状态或条件下,一定的环境系统所能承受的生物和人文系统正常运行的能力,即最大支持阈值,而最大支持阈值通常用环境人口容量来表示。影响环境人口容量的要素有自然环境要素、技术水平、人类的消费水平和区域的开放程度等。影响环境人口容量的自然环境要素有太阳、空气、淡水、土地、生物等,它们都是人类生存不可缺少的条件,但不同的资源对决定环境人口容量的意义不同。像太阳、空气目前对环境人口容量没有限定,而淡水过去只对个别干旱地区的人口数量起限制作用,现已成为决定越来越多的地区环境人口容量的重要因素。因此在估算环境人口容量时通常以土地、淡水等限制性因素来估算,并要考虑地区的开放程度和人类的消费水平。主要用土地资源指标来估算环境承载力称为土地资源承载力。中国科学院综考会为土地资源承载力所下的定义是“在一定生产条件下土地资源的生产力和一定生活水平下所承载的人口限度”。它指明了土地承载力的4个要素是:生产条件、土地生产力、被承载人口的生活水平和土地承载人口的限度。它们的关系是:土地承载人口的限度与土地生产力成正比,与人口生活水平成反比,而土地生产力又是由生产条件决定的。以水资源来估算环境承载力称为水资源承载力,它由我国学者在80年代末提出来的,一般认为:水资源承载力是在特定的历史发展阶段,以可持续发展为原则,以维护生态良性发展为条件,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,在水资源得到适度开发并经优化配置的前提下,区域(或流域)水资源系统对当地人口和社会经济发展的最大支持能力。

由于考虑的范围、时期、条件和目标不同,环境人口容量也就具有了不同的含义,所以在对环境人口容量进行研究时关键是要明确环境人口容量的具体规定性。在不同的假定条件下,环境人口容量的值就会有很大差别。影响环境人口容量的因素主要有以下几个方面:(1)地域的开放程度。一个封闭系统和开放系统的环境人口容量是有很大区别的。在一个开放系统中,资源的互补可以大大提高一个地区的环境人口容量。而在一个封闭系统中,由于某一种资源的匮乏会使得其环境人口容量大为降低。(2)时间规定性。一个地区短期内的环境人口容量会高于保证其长期发展的人口容量,但短期内对资源环境的过度开发和利用,会造成未来环境人口容量的降低。因此,环境人口容量应建立在可持续发展的概念上,不能只考虑短期效应。(3)生产力水平的高低。不同的生产力水平下,对资源的利用程度和产出水平会有很大差别,因此,环境人口容量会随着生产力水平的提高而提高。在确定未来环境人口容量时必须考虑到技术进步的作用。(4)生活水平的高低。在同样的产出水平下,不同的生活水平需求会有完全不同的环境人口容量。很显然,环境人口容量会随着生活水平的提高而降低。(5)分配方式与社会制度。不同的分配方式将导致环境人口容量的差别,一个平均分配资源和财富的社会,其环境人口容量无疑大于一个贫富差距很大的社会。

联合国教科文组织对环境人口容量的定义是:在可预见的期间内,利用本地资源及其他资源和智力、技术等条件,在保证符合社会文化准则的物质生活水平条件下,该国家或地区能持续供养的人口数量。国际人口生态学界对环境人口容量的定义是:在不损害生物圈或不耗尽可合理利用的非再生资源的条件下,世界资源在长期稳定状态基础上能供养的人口数量。

三、合理人口容量的含义

如果仅仅考虑维持人们的最基本生活需要,那么得出的就是一个地区所能抚养的最大人口数量。如果要达到一个理想的或最优的目标,则实际上得出的是适度人口数量,即合理人口容量。合理人口容量不仅反映了人口与生态系统的协调发展,而且体现了人口数量与一定的经济、社会发展的相适应性,是自然、经济、社会等因素共同作用的结果。仅从自然资源角度估算的环境承载力是生物生理性的人口容量,即把人均消费水平压缩到最低情况的下的最大人口容量。但确定环境人口容量时,如果把消费水平定在一个期望的数值上,则此时的人口容量也就等同于合理适度人口。因此,环境人口容量与合理人口容量在概念上是有区别的,但在一定条件下,两者也可以互相转换,合理人口容量也可以说是某一定意义上的环境人口容量。

主要参考文献

1.承载力的演变及西北水资源承载力的应用框架。程中栋,冰川冻土,2002年8月。

2.环境承载力初探。崔凤军,中国人口资源与环境,1995年3月。

3.环境承载力及其应用。陈祥彬,福建环境,1995年10月。

量子力学定态的概念篇7

关键词:化学概念复习

化学概念是化学“双基”的重要组成部分,它是化学基本理论、元素及化合物知识、实验和计算技能的基础。要学好化学,不打好这个基础是不行的。学生们在复习概念时一定要根据各个概念的不同要求,有计划、有重点地进行。

1.正确理解化学概念,避免死记硬背,而应花大力气去明确概念的的内涵和外延

有些学生认为学习化学要靠死记硬背,尤其对概念要像背英语单词一样来死记。这种观点是错误的。靠死记硬背学习概念,是不能真正掌握概念的,更谈不上灵活应用了。所以进行化学概念的复习时一定要认真领会,着重进一步理解,使其在大脑中产生新的飞跃,方可真正掌握概念。

要真正理解概念,就得通过阅读课本和课堂笔记及回忆教师的讲课,复习每个概念的形成和建立的过程,要将这一概念和其他相关、相似、易混淆的概念加以辨析、比较,认真领会其实质。例如复习“原子”这一概念时,通过复习课本中氧化汞分解反应的图式,在脑海中形成一幅生动的画面:每个氧化汞分子分解成一个氧原子和一个汞原子,氧原子和汞原子又各自组合成氧气和金属汞。反应前氧化汞中的氧原子和汞原子在反应后没有变成其他的原子。因此在我们的脑子里建立起“原子是化学变化的最小微粒”这一概念。这样通过理解来记忆概念比按课本记忆概念效果要好得多。从氧化汞分解反应还可以看出分子和原子的区别,通过化学反应,原来的分子破坏了,生成了化学性质完全不同的分子――氧分子和金属汞,从而加深了对“分子是保持物质化学性质的一种微粒”的认识。同样还可以将原子和元素概念进行比较:原子在化学变化中不改变,同类原子的核电荷数都相同,这类原子就统称为元素。通过复习概念的形成过程可以掌握概念的本质含义,通过对比能使我们发现不同概念之间的内在联系和本质区别,从而更深刻地理解概念,不至于将相似的概念混淆。

对于概念的定义,教材上大多用严密的表达方式,它是用精辟的语言对事物的本质属性的高度概括。这个本质属性是概念的核心,因此在复习中要仔细推敲概念中每个字、每句话的意义,从中抓住概念的核心,明确概念的内涵和外延。如“凡是在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物是电解质,在上述条件下均不能导电的化合物叫非电解质”这一定义性的概念,从物质分类上,电解质和非电解质被限定在“化合物”这个范围之内,在导电性这个条件方面,非电解质必须符合在“水溶液中”和“熔化状态下”这两个条件,而电解质只需具备其中之一就“够格”了。这就是概念的使用范围,即概念的“外延”。至于概念的内涵,就是指概念反映的事物的本质属性。这里就应联系“电离”概念,某化合物是电解质还是非电解质,关键在于能否“电离”,即电解质在水溶液中或熔化状态下可电离出能自由移动的离子。非电解质在上述两种情况下都不能产生能自由移动的离子。通过这样深刻的剖析,就可抓住概念的关键,从而详明、清晰地掌握其概念。

2.寻找概念间的联系,使概念系统化

由于一个概念是处在其余一切概念的一定关系与一定联系中,在复习中不要孤立地死记单个概念,而要弄清概念间的区别与联系,以便学到手,用得上。例如氧化反应与还原反应,结晶与溶解,原电池与电解池属相反关系,离子键与共价键属异同关系,它们与化学键又属从属关系,还有属于类别关系的,如无机物与有机物的分类,电离与电解,化学反应速率与化学平衡等等都处于一定的相关联系中。下面以化学反应速度和化学平衡的联系为例,谈如何在联系中使概念深化并灵活运用。

对于可逆反应,我们一方面进行化学反应快慢问题的研究,同时还要讨论反应完成程度的问题。前者即所谓“化学反应速度”,后者即“化学平衡”。两个概念截然不同,但它们之间有着密切的联系。例如:

(1)在可逆反应中反应速度越快,达到平衡的时间就越短,反之,反应速度越慢,达到平衡的时间就越长。

(2)当正反应速度等于逆反应速度时,则反应就处在平衡状态,此时,虽然反应仍在进行,但由于V正=V逆,就表现为平衡体系中各组分百分含量不再改变,化工生产上许多问题就是从这种联系上结合浓度、压强、温度、催化剂等因素,对化学反应速度和化学平衡的影响,进行综合分析和讨论。

总之,在复习中还要努力寻找各个概念之间的纵向联系,使概念系统化。同时在概念复习中要重视横向比较纵向联系。从而彻底弄明白每个概念的真正含义和本质属性,牢固掌握。

3.在复习中应注意概念的发展与完善

由于课程内容和学生们知识与认识能力的局限性,教材中有关概念的提出和建立是由浅入深,不断完善和发展的。如“氧化还原反应”的概念,由“得氧和失氧”来定义到由电子的得失(或电子的偏向或偏离)来定义,那么学生在复习中应居高临下,使自己掌握完整的反映事物本质属性的概念,不能原地踏步。上述例子在教材中是明显的,还有不明显的同样要注意。如有机化学讲到苯性质时提出:“苯分子中氢原子被―no2所取代的反应叫硝化反应。”复习时要注意到:限于学生们刚开始学有机化学,教材在这里只能这么说。联系前后知识,硝化反应概念应当是:“烃分子里的氢原子被―no2取代的反应叫硝化反应。”通过对概念的不断准确描述会使我们更加深刻地理解概念。

4.加强记忆,巩固基本概念

学习任何一门知识都离不开记忆,而化学是一门以记忆为主的学科,化学中的基本概念必须牢记。加强对概念的记忆可以帮助和加深对基本概念的理解、巩固。记忆和理解是相互的,切不可偏一。化学概念记忆的基本方法很多,如理解记忆,趣味记忆,重复记忆,归类记忆,对比记忆,联想记忆,编顺口溜记忆,抓住关键字词记忆,知识网络记忆,等等。总之,在复习中抓住规律,从规律上进行复习记忆,就一定能够学好和记住化学中的基本概念,达到巩固之目的。

5.通过适量的练习巩固概念,培养使用概念的能力

量子力学定态的概念篇8

为了缩短篇幅,方便行文,下面介绍的教学流程提供的是4位选手相似的教学内容,

1 概括材料应具有代表性

教学流程――创造问题情景

参赛选手参考教材,结合本地实际给出了如下一些问题:

问题1 汽车以每小时60千米的速度匀速行驶,行驶里程S千米,行驶时间t小时,试用含t的关系式表示s,

问题2在“双迎”活动中,小明的爷爷从小商品市场购进p个“美羊羊与灰太狼”系列的氢气球,拿到活动场地去卖,以5元/个的价格卖出,假如他一天卖出x个,试用含x的式子表示销售收入y,

问题3

要画一个面积为100平方厘米的圆,圆的半径应取多少?圆的面积为25平方厘米呢?若用s表示圆的面积,r表示圆的半径,试用含r的式子表示S,

只有一位老师给出了下面两种形式的例子:

问题4 小明同学上学期5次考试的数学成绩如下表

对于每次考试,小明的数学成绩能确定吗?

问题5 今年9月10日我市气温的折线图如下

据此,这天的每一时刻都有唯一的温度值与之对应吗?

(在帮助学生形成函数概念时,他也只是用了前3个问题,后两个问题只是等到巩固函数概念时才使用,)

评价

从教学过程来看,以有解析式的函数实例去引导学生形成函数概念不是个别现象,教材中,有解析式的函数模型是通过例题的形式呈现的,用表格或图象呈现的函数模型则是以练习的形式出现,老师们选用有解析式的实例去帮助学生形成函数概念的做法,一是没深刻理解教材编者的意图,二是对函数概念的形成过程缺乏了解,我们常说数学从实践中来又服务于社会实践,现实生活中就没有无解析式的函数实例?就没有“一对多”的例子?数学概念的形成一是靠归纳概括,二是靠演绎推理,函数概念形成与发展的历史说明了归纳法在形成函数概念的重要性,18世纪数学家们注意到了一个变量可以由一个变量和常数以适当形式所呈现,将早期几何观念下的函数概念推广到了代数观念下的函数概念,到了19世纪由于傅里叶发现了某些函数可以用曲线表示,也可以用一个式子或多个式子表示,又把对函数的认识推进到一个新的层次,等到康托尔创立了集合论终于可以用“集合”和“对应”的观点去给函数下定义,到了20世纪40年代,由于物理学研究的需要发现了一种叫Dirac-δ函数,又有了广义函数的概念,因此,我们有理由相信,随着生产实践和科学自身的发展,新的概括材料的出现,函数的概念还会向前发展,虽然,现在我们的数学教学浓缩了数学艰辛的探索历程,但要使学生感受到概念的形成过程,应在学生认知能力水平能达到的前提下尽可能地提供各种有代表性的例子:既要举有解析式的例子,也要举无解析式的例子,既要举连续函数的例子,也要举间断函数的例子,既要举“一对一”“多对一”的例子,也要举“一对多”的例子,这是必须的,因为它使学生在理解函数概念时,形成一个情景(解析式的、表格的、图形的),使函数的对应法则得到一个形象的、动态的反映,没有问题四,问题五的支撑,对函数的理解是残缺的,不利于学生形成正确的数学观,会让学生养成“以偏概全”的毛病,让学生误把变量之间有解析式这一特征抽象概括成函数的本质属性之一,

因此在问题情景中应增加一个一对多的例子,如

问题6八(3)班52名同学,每人都有一个市编学号,一次视力检查数据如下表:

每一种视力值是否对应着一个确定的市编学号?

2 概念的形成要具备程序性

四名参赛的老师,都相似地执行了如下教学流程:

教学流程――概念的抽象过程,

①师生互动解决问题1~3中的解析式求解问题;

②每个问题中老师强调只涉及二个变量,变量之间是单值对应;

③小组协作,归纳函数概念;

④师生协作,完善函数概念,

评价

这个阶段,老师们运用小组协作,师生交流等手段,充分调动学生的积极性,让学生主动参加到新知识的建构过程中,应该是不错的设计,但从课堂实际效果看,学生从具体事例到形成函数概念表现得很困难,尽管老师反复强调每个问题情境中只涉及两个变量,且是单值对应,但学生抽象不出定义来,最后老师只好舍去“麻烦”自导自演,自问自答了事,为什么会出现这种“窘境”,我觉得还是老师导得不到位,

有了上述的概括性材料后,老师们不应该把精力放在问题1―3的对应关系的观察及解析式的求解上,这是对学情把握不好所致,学生们经过小学及七年级列方程解应用题的训练,及七年级根据条件求代数式的训练后,求解问题l~3的解析式并不困难,其二,学生们因为学习了数轴,平面直角坐标系等知识,已经建立了对应的观点,理解问题3~6的对应关系也不困难,、(课堂的实际情况也说明了这一点),学生感到困难的是老师列举问题l~6题想向学生传递什么信息?怎么观察材料的异同点?怎样表达所需概括的概念的内容。

数学抽象性的特点,决定了数学思维的核心形式是抽象思维,数学教学的根本问题是抽象思维能力的培养问题,数学思维通常被划分为感知动作思维、具体形象思维、抽象思维、辩证思维和创造性思维,数学的抽象思维的培养犹如登山,一步高于一步,在七年级的初中数学课本中,对正负数的概念,字母表示数,整式的四则运算,直到分式的基本性质都是通过实例验证的方法,这种通过归纳导出结论的思路都只是说明知识的存在和怎样操作运用,并未给出理论上的证明,这样做是完全正确的,它培养了学生具体的形象思维;引入同底数幂乘法与乘方法则时,运用了经验型抽象思维,这表明教材的编写人员注意到了学生的年龄特征,注意到了七年级是处于由具体形象型思维向经验型抽象思维过渡的阶段,从八年级到高一年级是经验型抽象思维向理论型抽象思维过渡的重要阶段,函数的学习恰逢其时,任何舍弃或没认真地利用函数概念去培养学生经验型抽象思维能力的做法是一种缺失,无异于人室山而空返,

概念的抽象过程是一个舍弃现实对象的所有非本质属性而只保留量及空间形式的关系的过程,通过对学生对数学材料感知障碍的研究发现,感知功能的障碍主要是内化的障碍,即主体没有把数学物

象的本质内化为内部语言或将数学表象的非本质属性内化,所以帮助学生解决抽象思维困难的关键就是要促进学生对数学材料的内化,斯托内亚尔在《数学教育学》专著中,提出了数学思维水平的学说,他指出,数学就是数学活动的教学,数学活动是具有一定结构的思维活动,因此促进学生内化的关键是依据学情帮助学生塔建解决问题的“脚手架”,如:

①问题1~6研究的是几个变量之间的关系?

②从对应的方式看问题6与问题1~5有何不同?

③根据问题1~5填写如下表格,

④根据抽象内容,说说你给出的函数定义;

⑤师生协作,完善函数的定义,指出自变量,函数值的概念,

3 概念的深化应注意知识的发展性

在这个过程中几个老师的做法较相似

教学流程――函数概念的巩固与深化

①让学生联系实际列举现实生活中符合函数定义的例子;

②通过问题4~5,让学生练习巩固自变量、函数值的概念;

③交换问题1―5中两个变量的地位,变量之间的对应关系还满足函数定义吗?

④y=υ・ν是函数吗?60t呢?

[教学流程评价]

概念的理解是一个不断细化的过程,抽象的概念必须经过具体的应用才能得到深刻的理解(如本环节流程),生活中的许多问题都是通过建立函数模型得到解决的,通过本环节流程①,让学生列举具体的生活实例既使学生受到思想方法的训练,又使学生对函数概念有了正确的认识,使学生的数学应用能力得到培养和发展,变式教学的应用,使巩固双基的做法扎实有效,绝大部分老师能娴熟地应用,本流程中流程③的运用提高了问题1~5的利用价值,促进了学生对概念的深化(自变量的认定不是一成不变的),流程④的运用引发了学生对代数式是否为函数,三元变量之间的对应关系还能不能算是函数的思考,课堂上有2位老师扣住函数的概念认为y=υ・ν不是函数,

我们常说要给学生一碗水,自己要有一桶水,那么讲函数概念时,老师的这桶水应装些什么?在初中阶段我们所讲的函数是两个变量之间的单值对应型函数,这一点要给学生讲清楚,这个函数概念的本质有两个,一是在某一范围内自变量随处定义,二是单值对应,数学知识的学习是一个由浅到深,由简单到复杂的不断深化的过程,中学阶段我们所讲的函数都是单值函数,大学《复变函数》里就有多值函数的概念,随着了解的深入,我们还可以知道,在近代函数定义中,把函数的对应关系,定义域及值域进一步具体化了,且打破了变量是数的极限,变量可以是数,也可以是其它对象如点、线、面、体、向量、矩阵等,这些知识老师要心中有数,认为“y=υ・ν”不是函数,说对也可以,说不对也行,说对,它确实不满足初中函数的概念,说他不对,它的确是一个二元函数,因此讲函数的概念要指出概念适用的范围,至于判断“y=υ・ν”是否为函数的时机是否恰当,值得考虑,

4 注意对数学方法的提炼和数学史及美育的渗透

几乎所有的参赛教师都选用了用课堂小结,布置作业来结束本节课,

教学流程展示――小结与作业

①畅谈本节课的收获

②作业:必做题(略),选做题(略)

让学生畅谈本节课的收获,是老师进行教学效果反馈的体现,说明老师能用控制论的原理来监控教学流程,布置作业设计了必做题、选做题,说明教师能运用分层教学贯彻因材施教的教学原则,让不同层次的学生得到不同程度的提升,这些都是不错的设计,

量子力学定态的概念篇9

关键词:核心概念;强电解质和弱电解质;知识价值

文章编号:1008-0546(2015)10-0024-03中图分类号:G633.8文献标识码:B

doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.010

一、问题的提出

美国著名课程专家埃里克森提出:“核心概念应该是居于学科中心,且有超越课堂的持久和迁移价值的关键性原理、方法和概念。同时,它们还具有广阔的解释空间,能为相关领域的发展提供深入的视角,并加强学科之间的联系。”

那么,化学核心概念则是建立在化学发展的过程中,在化学学科体系中有着重要的地位,体现了化学运动规律、本质属性,是一种能对化学现象和事实概括与抽象的思维形式,更是化学学科体系的精髓和命脉[1]。

在《化学反应原理》模块中,就包含着大量的化学核心概念和原理知识。据有关调查显示,师生普遍反映高中化学中最难教和最难学的就是《化学反应原理》。这个模块的学习,需要学生从宏观到微观、从定性到定量、由静态到动态等多个角度观察、思考化学变化的问题;学会建立和转换不同概念之间的关系;更需要通过对纷繁复杂的化学现象背后共同规律的认识,体会现象背后的统一性。因此,在对学生的思维能力和思维品质基础较高要求的同时,也对教师教学提出了高要求[2]。

基于对化学核心概念涵义的界定及有关师生的调查,笔者就怎样通过课堂教学来帮助学生建构化学核心概念,在认知得到发展的基础上,从而改变对化学物质及变化的认识方式,进行了关于化学核心概念的教学实践和探索,以《化学反应原理》模块中“强电解质和弱电解质”一节为例。

二、高中化学核心概念“强电解质和弱电解质”的教学实践与思考

1.教学分析

“强电解质和弱电解质”位于苏教版《化学反应原理》专题三“溶液中的离子反应”。溶液是很多化学反应发生的场所以及所需的介质,与我们的生命活动也息息相关。通过对强弱电解质的学习,能促使学生学会从微观的角度,认识物质在水溶液中的存在状态,从而为后续理解溶液中化学反应的实质奠定基础,初步建立起研究水溶液系统的思维方法,因而属于化学核心概念。

在认识强弱电解质概念之前,学生已经知道了酸、碱、盐在溶液中能发生电离,能书写强酸、强碱和大部分可溶性盐等强电解质的电离方程式。此外,化学反应速率和化学平衡的学习,使学生建立了对化学反应速率、化学平衡状态等概念的基本认知,这也有助于他们更好地理解弱电解质电离的特征。

2.教学目标

结合生活中的实例,理解电解质的概念,感受电解质在生活、生产中的重要作用。

通过方案解读与实验探究,在提升实验技能的同时,认识到强电解质和弱电解质的差异是它们在水溶液中的电离程度不同,从而培养科学研究的精神和严谨的科学态度。

通过强、弱电解质概念的学习,体会学习概念性知识常用的“归纳法和演绎法”。

3.教学过程

(1)通过情境的设置,体现知识的应用价值

教学情境的创设是教学设计的关键。在化学概念教学中,教学情境更有利于学生主动建构化学概念知识,为学生提供一个发现问题并自主解决问题的机会,最终建立概念知识体系,取得更好的教学效果。

教学片段(一)

[师]军训是高中生活中一段难忘的时光,同学们是否还记得,我们在烈日下训练得汗流浃背时喝过的那一杯盐开水么?为什么此时来点淡盐水比糖水,更加利于我们的身体健康呢?

[投影]图片:军训时喝过的盐开水。

[生]大量流汗后,汗液中含有的电解质氯化钠随之流失,所以应补充淡盐水,维持人体平衡。

[师]糖水中的蔗糖是不是电解质呢?怎样的物质我们可以称之为电解质?

[生]蔗糖溶于水不能电离,所以是非电解质。只有在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物才能称之为电解质;如果在两种情况下都不能导电的化合物,则是非电解质。

[师]电解质与我们的生活密切相关:

①我们经常能看到这样的安全警告标志。不能用潮湿的手触摸正在工作的电器,否则易发生触电。

②在电解水时,常常向水中加入少量的氢氧化钠或硫酸溶液,从而更快地得到氢气和氧气。

能否尝试用你所学的知识说说其中的原因?

[生]①人体的体液也是电解质溶液,潮湿的手触碰工作的电器形成回路,引发触电。

②纯水导电能力弱,加入少量氢氧化钠和硫酸溶液可以增强导电性,但不影响电解产物。

[师]如果改成加氨水或醋酸能不能增强水溶液的导电性?

[生]可以。

[师]同样是酸和碱,为什么我们一般选择加氢氧化钠和硫酸,而不是氨水和醋酸呢?

[生]可能与加入物质后溶液导电性变化有关。

设计意图:首先从学生熟悉的生活场景出发,引发学生求知的兴趣,并唤起对原有概念的认知。接着,依然选取了生活中的实际案例,使学生进一步体会到“电解质”和我们生活生产的密切关系,并从中逐步引出这节课的研究重点――对“弱电解质”概念的认识。学生以原有概念为基础,从情境中发现问题,并分析解决问题,同时引出了实验探究的主题,符合一般的认知规律。

(2)通过实验探究,加深对概念的直观认识和理解

实验是过程方法教学的重点。通过实验,学生在学习了数据测定、条件控制等实验方法的过程中,也领悟了化学知识。更让学生认识到,实验也是一种重要的科学研究方法,有助于加深对客观事实的理解。从而使概念的形成过程不仅仅停留于表面,而是发生了质的转变。

“强电解质和弱电解质”两个概念只有两句话,但怎样让学生来更好地理解和“完全电离”和“部分电离”的差异是本节课需要突破的难点。本节课通过传统实验和数字实验相结合,分别直接和间接地论证了强电解质“完全”电离和弱电解质“部分”电离的存在,将原本抽象的概念直观地呈现出来,使学生自发地总结出强电解质和弱电解质的概念,体会科学研究的过程。而探究性实验活动又有一定的灵活性,开放程度也大,尽管学生的能力水平不同,但同样得到了发展。

教学片段(二)

[师]电解质溶液导电性的强弱又与什么有直接关系?

[生]和单位体积内自由移动的离子的数目有关,其值越大,溶液的导电性越强。

[师]现有浓度均为0.1mol/L的盐酸和醋酸溶液,你有哪些方法可以来比较两种溶液的导电性?

[生]交流讨论,设计方案,完成实验、交流分享(见表1)。

[师]借助于DiS实验系统,我们也可以通过电导率的直接测量来比较两种溶液导电性。

(电导率:以数字表示的溶液传导电流的能力。电导率越大,溶液导电能力越强。)

[演示实验]

DiS实验:测定0.1mol/L的盐酸和醋酸溶液的电导率。

0.1mol/L的盐酸的电导率已超出量程,而0.1mol/L的醋酸电导率约为0.334ms/cm。

[学生总结]同浓度的两种一元酸的电离程度越大,溶液中自由移动的离子的浓度越大,导电性越强。

[师]所以说,不同的电解质在水中的电离程度并不相同,盐酸中氢离子的浓度与酸的浓度相当,说明已经完全电离,而醋酸中氢离子的浓度远小于酸的浓度,说明只是部分电离。观察课本p63页图3-2、图3-3,进一步比较HCl和CH3CooH在水中的电离,你能说说在CH3CooH溶液中除了H+和CH3Coo-之外,还存在哪类微粒?

[生]CH3CooH分子和H2o分子。

[师]你能进一步通过实验来确证在醋酸溶液中还存在醋酸分子么?

[生]交流讨论、设计方案。

[师]DiS实验:

[师]对于上述实验结果,你能尝试作出分析么?

[生]盐酸被稀释10倍,其氢离子的浓度也变为原来的1/10,稀释的过程并没有更多氢离子产生。而醋酸溶液稀释之后ΔpH远小于1个单位,则说明有更多氢离子产生了。

[追问]氢离子来源于哪里?

[生]未电离的醋酸分子。

[师]从而我们也间接证明了,醋酸溶液中醋酸分子的存在,而在盐酸中则没有氯化氢分子了。

[师]若将盐酸和醋酸换成是相同浓度的氢氧化钠和氨水,它们的电离程度有无差异?在这两者的溶液中又各自存在哪些微粒?你能否同样设计实验来验证?

[生]模仿对盐酸和醋酸的研究设计实验并论证。

设计意图:结合实验,一方面,引导学生从不同的角度来比较和认识同浓度的盐酸与醋酸电离程度的差异,从而引起导电能力的变化。另一方面,帮助学生理解弱电解质溶液中所含的微粒并设计实验论证,借助数字实验系统将抽象的化学原理知识直观展示。加深了学生对弱电解质概念中“部分电离”的理解,为学生后续学习电离平衡奠定基础,并将所学知识进行迁移应用分析。

3.通过问题的科学设置,提升学生的思维能力

课堂的提问行为在启发学生思考的过程中起着不可替代的作用,如能根据学生的认知特点和学习情况,通过发问、追问、反问、质疑、设问等手段,则能诱发学生反思自己的认知缺陷,拓展自己的思维角度、激发探究欲望,促进概念的理解[3]。

在“强电解质和弱电解质”的教学过程中,设计了贯穿性的系列问题:

1.结合具体的生活场景,提出“什么样的物质是电解质,什么样的物质属于非电解质?”回顾旧知。

2.仍然结合生活实例,提出问题:“电解质溶液为什么能够导电?它们的导电能力是否相同?和什么因素有关?如何通过实验来比较论证?”从而引导学生从实验的角度,来进一步体会电解质溶液导电能力的不同。

3.通过第一组实验使学生认识到,不同的电解质在水中电离程度的差异后,提出问题:如何进一步论证在弱电解质溶液中存在未电离的弱电解质分子?”

4.在学生提炼出“强、弱电解质”的概念后,又设计了问题组:

(1)在我们所认识的物质中,除了氢氧化钠和氯化氢,还有哪些物质属于强电解质;除了醋酸和氨水是弱电解质,还有哪些属于弱电解质?

(2)难溶物一定是弱电解质吗?

(3)强电解质溶液的导电能力是否一定强?

(4)强电解质溶液的导电能力是否一定强于弱电解质溶液?

从而,拓展了概念的外延,揭示了电解质、强弱电解质、难溶物、电解质溶液导电能力之间的关系。

4.通过历史的视角,让学生体会化学概念的研究过程

著名化学家徐光宪曾经说过:“化学的教学要把21世纪化学的生动活泼,立体多维的形象向学生展示出来。不要只讲静态的当代化学,要回顾历史、展望未来。”[4]因此,本节课的教学,最终并没有只停留在化学概念的探索和理解上,而是呈现了这个概念产生的历史过程。

教学片段(三)

[师]通过这节课的学习,我们对于电解质的理解又加深了一步。但回顾化学科学的发展过程,对于电解质的认识却经历过激烈的争论。

[投影]化学史话:我们的身边的酸碱盐都是电解质,化学科学史告诉我们,科学家对电解质在水溶液能导电的根本原因至少争论了80年。

1.法拉第等人认为:“溶液中不存在离子,通电后才产生离子。”

2.法国化学家希托夫等人认为:“电解质的分子与形成它们的原子之间存在着动态平衡,电解质分子与邻近分子之间不断地交换原子,原子在电流的作用下变成离子,因此能导电。”

3.1883年,化学家阿累尼乌斯在研究电解质溶液的导电性过程中创立电离理论。他认为:“电解质在水溶液中具有两种不同的形态。即非活动性的分子形态和活动性的离子形态。而通电流后电解质才离解的看法是错误的。”1903年,阿累尼乌斯因发表科学电离学说获得诺贝尔奖。

[总结]每个科学理论的诞生,都伴随着艰辛的探究过程,这需要我们能大胆猜想、坚持真理、不懈追求、勇于创新。

理解电解质在水溶液中的变化及性质,有助于我们从化学的角度来认识自然、人体健康、以及参与生产与生活。在下节课的学习过程中,我们将继续研究弱电解质在水溶液中电离的特征。

设计意图:通过电解质电离理论的研究历史的呈现,使学生了解了强弱电解质相关知识的来源和发展过程,培养了学生用发展的眼光看待科学,不再对概念感到晦涩神秘,从本质上理解知识结晶的精髓。动态掌握知识的同时,情感也得到升华。

此外,学生看到了从法拉第到希托夫,再到促进了学生情感升华的阿累尼乌斯,每一个化学概念的界定,化学理论的诞生,都伴随着漫长而艰辛的探索,这其中无不包含了科学家对真知的执着和钻研,这样的精神也是每个后来者值得敬仰与学习的地方,更需要我们不断地传承和创造。

当然,教师如何开展核心概念的教学,应根据具体的教学情况设计。一方面需要考虑概念本身的性质特点,另一方面也要及时把握学生对教学的适应性和认同度,结合课堂反馈,不断地调整教学方法,使教学效果达到最优化。

参考文献

[1]陆军.运用认知心理学指导高中生学习化学概念.上海教育科研,2007,(5):87-88

量子力学定态的概念篇10

【关键词】化学概念教学;本质;规律

【中图分类号】G633.7【文章标识码】a【文章编号】1326-3587(2012)12-0029-01

概念教学在中学化学教学中占有相当重要的地位,让学生把握好基本概念是非常重要和必要的。化学基本概念都是用简练的语言高度概括得出来的,常包括定义、定律、规律、原理和反应规律等。一般来说,学生掌握概念,要经过理解、记忆、应用三个过程。教师要加强学习方法的指导,帮助学生进行有效的学习。下面就此谈一些教学体会:

一、注意揭示概念的本质

化学概念是用简明、精辟的语言高度概括出来的,概念中的每一个字、词都有一定的内涵,它既揭示了概念的本质,又是与之易混概念的区别。教学时要指导学生认真剖析概念,弄清含义,抓住概念中的关键性的字、词,找出概念的本质,排除非本质的干扰。如“溶解度”概念一直是初中化学的一大难点,不仅定义的句子比较长,而且涉及的知识也较多,学生往往难以理解。因此在讲解过程中,若将组成溶解度的四句话剖析开来,效果就大不一样了。其一,强调要在一定温度的条件下;其二,指明溶剂的量为100g;其三,一定要达到饱和状态;其四,指出在满足上述各条件时,溶质所溶解的克数。这四个限制性句式构成了溶解度的定义,缺一不可。

二、认清概念的本质属性和应用范畴

概念教学,要指导学生全面地认清概念的本质属性和应用范畴,分清概念中的层次和要点。如讲解质量守恒定律时,可将概念分为以下层次进行理解:①“质量总和”是指反应物,且指完全反应的那部分物质;②生成物是指反应后生成的所有物质;③“质量守恒”的实质是化学反应前后,原子的种类没有改变,原子的数目没有增减,原子的质量没有变化。再如分析“固体物质的溶解度”这个概念时,可抓住以下几个要点分层理解:①定义的对象是固体物质。②定义的前提条件是:温度一定;溶剂为100克;溶液是饱和状态(注:三个前提条件缺一不可)。③定义中规定的单位是克。④影响溶解度的因素是溶质、溶剂的性质及温度。

三、引导学生多角度剖析概念

一般来说,课本只以正面阐述概念。这无疑是重要的。为使学生能够更好地理解和掌握概念,教学中应在正面理解的基础上,引导学生从反面或侧面去逆向剖析,使学生从不同层次、不同角度去理解、掌握每一个概念。如“元素具有相同的核电荷数(即核内的质子数)同一类原子的总称。”这一概念可剖析为:①同种元素里的粒子中质子数一定相同。如氢元素里的氕、氘、氚三种原子都具有相同的质子数(质子数均为1);钠元素里的钠原子与钠离子的质子数相同质子数均为11)。②质子数相同的粒子不一定是同种元素。如氖原子与水分子具有相同的质子数,但它不是同种元素。

四、要避免概念混淆

在化学概念中,有些概念之间虽有本质的不同,但也有相互联系的一面。教师在教学中讲解新概念时,可提出与已学过的有联系的概念作类比,寻求它们的内在联系和本质差异,避免概念混淆。如“物理变化”和“化学变化”的本质区别在于能否生成其它的物质;“混合物”和“纯净物”的区别在于是否由同一种分子构成;“分子”和“原子”的区别在于化学反应中能否再分;“单质”和“化合物”的区别在于是否是由同一种元素组成的纯净物。列表比较也是一种比较好的避免概念混淆方法。如表。

通过类比,不仅可防止概念的混淆,而且还能加深对概念的理解,同时亦可“温故而知新”,把旧知识连缀成有机的整体。

五、在习题训练中掌握概念

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,笔者就列举出大量关于“酸”、“碱”、“盐”的化学式,让学生自己来辨析,哪个是“酸”、哪个是“碱”、哪个是“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”。

六、在解决实际问题中运用概念