概念和原理

概念和原理（精选10篇）

概念和原理 篇1

1 动物保健防病的总原则

动物生活在自然环境中，时刻会受到各种致病因子的攻击，而动物机体也每时每刻在调动机体抗病机制抵抗、攻击，使之处于相对平衡状态。因此，动物绝对健康的是少数，大多处于疾病状态。当致病因子的攻击力不变，亚健康状态才转化为疾病状态，所以动物保健防病的总原则是扶正祛邪。扶正就是保持或增强机体本身的抗病能力，我们又称为主动性保健。祛邪就是减少或消除各种致病因素，我们又称为被动保健，如搞好环境卫生、消毒、保持猪舍通风、供给充足饮水和适当的添加药物。

2 保健养猪的概念

保健养猪就是通过减少或消除各种致病因素，保持和提高动物机体本身的特导性和非特导性抗病能力，以达到保健防病和增加效益的养猪新方法。

3 养猪生产的瓶颈-HACCP

近年来，全世界的养猪事业发展很快，饲养周期大大缩短，先进水平平均达到165日龄出栏。但是目前的养猪生产中还存在诸多制约因素(HACCP)，使猪饲养期延长，效益下降。重点是以下因素：免疫应激、母猪生产繁殖应激、出生关的黄痢问题、补料关的白痢问题、断奶关的断奶应激、保育关的仔猪营养应激、氨慢性中毒和呼吸道综合征、免疫力低下和圆环病毒等问题;贩运仔猪腹泻综合症;各种因素特别是霉菌毒素造成的免疫抑制，机体抗病力下降，使临床上常见的30多种疾病如气喘病、流感、附红体等发病率增高;被动保健不当等因素。

免疫应激平均使饲养周期延长3-5天，成本增加10-20元/头;母猪生产繁殖应激致使母猪的繁殖力低;仔猪初生重小，25-28日龄断奶重6-7.5kg，使饲养期平均延长10天，直接成本增加10-50元/头，间接效益下降80-200元/头;黄痢主要影响仔猪的成活率，成本增加10-20元/头;白痢平均影响2-5天，成本增加10-20元/头;断奶应激延长饲养期5天以上，成本增加10-20元/头;仔猪营养应激、氨慢性中毒和呼吸道综合征、免疫力低下和圆环病毒感染延长饲养期5天以上，成本增加10-20元/头;贩运仔猪腹泻综合症使贩运仔猪饲养周期延长30天以上，成本增加50-100元/头;各种因素特别是霉菌毒素造成的免疫抑制，机体抗病力下降，使临床上常见的30多种疾病如气喘病、流感、附红体等发病率增高，平均延长饲养期5-10天以上，成本增加10-30元/头;被动保健不当，延长饲养期5-10天。

从以上分析可以看出，目前养猪生产从理论上来说，如果能解决上述制约因素，还可缩短饲养周期35-55天，每头猪增收40-110元。

概念和原理 篇2

网络经济有别于传统经济的基本特征，使之出现了新的经济运行规律。其中的很多现象，用我们熟知的经济学原理已无法解释，经济学本身面临着巨大的变革。

 

网络经济中的若干概念和规律，与传统经济学存在着巨大的差异，下面仅粗线条地列出其中的部分重要差异。为了醒目起见，用实心园表示传统经济学中的概念和原理，以空心园表示网络经济学中的概念和原理。

一、概念的对比：

● 无对应概念   ○ 注意力经济

● 无对应概念   ○ 学习曲线

● 企业   ○ 虚拟企业

● 空间   ○ 虚拟空间

● 社会   ○ 虚拟社会

● 营销   ○ 网络营销

● 制造   ○ 灵活制造

● 规模经济   ○供给方规模经济、需求方规模经济

● 劳动分工   ○ 知识分工

● 劳动价值   ○ 知识价值

● 劳动生产率   ○ 知识生产率

● 经济管理   ○ 知识管理

● 无对应概念   ○ 网络效应

● 竞争   ○ 网络竞争

● 贫富差距   ○ 数字鸿沟

● 大规模生产   ○ 定制、个人化、特定化。

二、原理的.对比：

● 物质资源起决定性作用

○ 信息资源起决定性作用

● 产品和服务分离，生产者和消费者分离，企业与企业分离。

○ 产品和服务的边界模糊，生产者和消费者的边界模糊，企业与企业的边界模糊。

● 供给不足

○ 需求不足

● 以供给为中心

○ 以需求为中心

● 稳定均衡

○ 不稳定均衡

● 边际效用递减

○ 边际效用递增

● 边际收益递减

○ 边际收益递增

● 边际成本递增

○ 边际成本递减

● 规模收益经历递增、不变、递减三个阶段。

○ 规模收益递增

● 供给方规模经济起主要作用

○ 需求方规模经济起主要作用

● 负反馈起主要作用

○ 正反馈起主要作用

● 垄断受到限制

○ 垄断是竞争的结果

● 垄断会降低社会福利

○ 垄断会提高社会福利

● 产品竞争是主要的竞争形式

○ 网络竞争是主要的竞争形式

● 有形资产是企业的主要资产

生物学概念、原理教学之体会 篇3

1找出关键词，进一步将概念、原理“分而食之”

如，酶的概念中關键词为“活细胞”、“催化作用”、“有机物”。在此基础上进一步分解为几个方面理解。“活细胞”是针对酶的来源而言；“催化作用”是针对作用或者说功能而言的；“有机物”是针对酶之本质而言，这样酶从来源、作用、本质三个不同角度来理解，亦就全面准确了。

又如，“渗透作用”是指溶剂分子透过半透膜的自由扩散，其关键词为“溶剂分子”、“半透膜”、“自由扩散”。因此学习概念时，教师要抓住3个必须：

(1)必须是溶剂分子(如水、酒精)；(2)必须要通过半透膜；(3)必须为自由扩散，即为由高浓度向低浓度运动。

基因的分离定律的关键词为“等位基因分离”，即等位基因在减数分裂或有性生殖过程中表现出的。

基因的自由组合定律的关键词为“非等位基因自由组合”，即非等位基因在减数分裂或有性生殖过程中表现出的行为。

2挖掘其内涵和外延，把握概念

概念是人脑对客观事物一般属性或本质属性或本质属性的反映。教学过程中，教师要深入挖掘其内涵和外延，即本质和适用条件，使学生形成整体概念。例如教师讲解酶的概念，要抓住酶的本质是有机物(内涵)，但并不是有机物都是酶，只有活细胞产生的具催化作用的有机物才是酶(外延)。

3比较辨析，以防“张冠李戴”

对于一些概念或原理由于表达词语基本相同(如极体和极核)或内容有共同因素(如酶、激素、维生素)，从几个方面比较，辨析找出其共性和个性，就不会出现张冠李戴的现象了，如采用表1、表2比较两类生物学概念。

4关注概念、原理之背景教学，进而了解其适用条件

如孟德尔的2个遗传定律是从豌豆杂交实验开始的。豌豆是真核生物，杂交属有性生殖，所以其遗传定律的适用条件为真核生物的有性生殖。

如染色体概念是真核细胞结构并且是细胞核的结构之一。所以染色体一词适用条件为真核细胞之细胞核，而细胞质和原核细胞均不适用。

概念和原理 篇4

变式就是使提供给学生的各种直观材料或事例不断变换呈现的形式, 以便其中的本质属性保持恒在, 而非本质属性则不常出现 (成为可有可无的东西) 。变式是从材料方面为理解事物本质提供有利条件, 比较则是从方法方面促进理解。通过同类事物的比较, 有利于帮助学生发现各种变式事例中同类事物的共同的本质的特点。

在数学学习中, 常听到学生讲“几何难”, 大有谈“几何”色变的味道。实践表明, 一些学生学习差的根本原因是不能揭示事物的本质特征, 使非本质特征泛化, 对基本概念和原理就不甚理解。教师在几何教学中不注意方法, 对教材内容挖掘不够, 尤其表现在几何概念教学中, 如果不考虑或不采用变式, 学生常常会形成不准确的概念, 扩大或缩小其内涵, 因而在辨认新事物时产生错误的理解, 表现为缩小或扩大其外延。

一、灵活运用变式, 精确揭示几何概念的本质

几何图形的感知与理解对几何概念的形成关系极为密切。这表现在, 既要利用感知因素促成对空间形式的概括, 又要克服感知因素的消极影响, 以达到对图形本质的理解, 这是形成正确几何概念的关键之一。教学中经常见到这种情况, 由于学生受习惯思维的影响, 受感知因素的消极影响大, 一些教师只局限于使用标准图形, 而不采用变式图形, 导致学生对图形理解呆板, 只认识某图形的一般式, 对于它的变位或变式图形视如陌路, 甚至将是当非, 从而不能形成正确的几何概念。

例如, 在讲授等腰三角形时使用标准图形 (如图1) , 尽管教师也强调:“一个三角形只要有两条边相等就叫等腰三角形。”但是事后让学生判断图2是什么三角形 (已指出AB=AC) , 学生却认为它不是等腰三角形, 问他AB不是等于AC吗?但是他说:“虽AB=AC, 但AB和AC不是在两旁呀。”显然他把“两边相等”这一本质特征和标准图形呈示时相等两边“在两侧”这一个别特征联系起来, 并当做本质特征。如采用变式并和集合思想结合起来, (如下图3) 就有助于学生分清其本质特征 (有两条边相等) 与非本质特征 (位置、形状、大小) , 从而正确地掌握它。

再比如, 有的学生只认识锐角三角形三边上的高, 而不认识钝角三角形两短边上的高。他们只找得出图4中各对同位角、内错角、同旁内角, 而辨认不出图5中的同位角、内错角、同旁内角。因此, 有必要在教学中有意识地进行一些图形变化训练, 让学生在不同的位置上去识别图形和它的变式图形。这样有助于学生正确掌握几何概念, 且形成的概念范围广, 应用起来灵活。

二、巧妙运用比较, 求同存异、去伪存真

比较是把各种事物加以对比, 以确定它们之间的相同点和不同点的一种思维方法。在学习中, 应充分运用比较, 以便同中求异, 异中求同。正如黑格尔所说:“假如一个人能见出当下即显而易见之异, 譬如, 能区别一支笔与一峰骆驼, 则我们不会说这个人有了不起的聪明。同样, 另一方面, 一个人能比较两个近似的东西, 如橡树与槐树, 或寺院与教堂, 而知其相似, 我们也不能说他有很高的比较能力。我们所要求的, 是要能看出异中之同, 或同中之异。”有比较才有鉴别。只有通过比较, 才会抓住知识和事物的特点, 才能对它们有精确的认识, 才不至于把它们完全混淆起来。在教学中常遇到这种情况, 由于学生对某一概念理解片面, 往往造成识图或概念判断上的似是而非。这时如让他们通过正与错的比较, 就可收到令人满意的效果。

例如, “对顶角”这一概念, 有的学生只从对顶角的表象上去认识, 认为“共顶角, 背靠背”就是对顶角的特征, 因此在认图时, 就用“共顶点, 背靠背的角是对顶角”这一曲解了的概念去识别图形, 造成了识图上的混乱。因此我们在教学中有必要给出图6中的一些角让学生进行比较鉴别, 指出哪些是对顶角, 哪些不是, 并讲明道理。之后再与学生一起总结, 比较辨别对顶角的关键就是抓住:一角的两边与另一角的两边是否互为反向延长线。

为强化“异面直线”这一概念, 给学生出了以下命题让学生判断真伪。“在空间不相交的两条直线是异面直线”;“分别位于两个平面内的两条直线是异面直线”;“某一平面内的一条直线和此平面外的一条直线是异面直线”。通过与定义的比较、理解, 学生可判断其真伪, 从而加深对异面直线的理解。

在教两个平面平行的判定定理“如果一个平面内有两条相交直线都平行于另一个平面, 那么这两个平面平行”时, 为让学生进一步理解定理, 知晓定理中关键词和重要性, 给出以下命题让学生比较、分析、判断其真伪。

“如果一个平面内有两条直线都平行于另一个平面, 那么这两个平面平行。”

“如果一个平面内有两条相交直线不都平行于另一个平面, 那么这两个平面平行。”

“如果一个平面内有无数条直线都平行于另一个平面, 那么这两个平面平行。”

“如果一个平面内的任何一条直线都平行于另一个平面, 那么这两个平面平行。”

学生通过对以上命题的分析、比较、判断, 从而强化了对定理中的本质特征的理解, 同时也可防止非本质特征的泛化。

总之, 在教学中, 为了让学生加深理解某一概念, 可显其错, 再让学生进行比较、分析, 即可达到正其本之目的。

以上是几何教学中对“比较和变式”原理应用的肤浅探索。采用“直接提示概念本质特征”与“变式图形”相结合方法是教好几何概念的保证, 还应注意在实践中运用概念, 在运用中加深理解。

摘要：采用布鲁纳“比较和变式”原理进行几何概念教学。灵活运用变式, 精确揭示几何概念的本质;巧妙运用比较, 求同存异、去伪存真。

关键词：几何概念,变式,比较

参考文献

[1]蔡道法.数学教育心理学[M].上海:上海科技出版社, 1993.

[2]徐利治.数学方法论选讲[M].武汉:华中工学院出版社, 1983.

[3]邵瑞珍.教育心理学[M].上海:上海教育出版社, 1997.

初中化学概念原理教学设计 篇5

1.关于化学教学设计的一般认识 化学学科教学设计的特点

化学学科的教学设计一定要体现学科特点。例如：实验、科学探究、化学用语、科学方法论和STS等。

化学教学设计包括学科思考，学生思考和教学思考；教学进程顺序为：情景素材--核心内容、问题—学生活动，教师进行教学设计的流程：首先分析学生已有知识和认知特点，然后结合分析课程标准和教材确定教学目标和教学内容；根据教学内容学生特点确定教学策略，包括教学情境、问题设计、学习任务和活动设计、学习活动的组织与评价，最后对教学效果进行反思评价 2.初中化学概念原理的教学内容和特点 初中化学概念的几个体系：

物质宏观微观概念体系 元素 —— 分子 —— 原子

物质分类体系 物质 —— 纯净物、混合物 —— 单质、化合物 溶液体系 溶液 —— 饱和溶液、不饱和溶液 —— 溶解度 酸碱体系 酸 —— 碱 —— 盐 —— 中和反应，复分解反应

化学反应体系 化合反应 —— 分解反应 —— 置换反应 —— 复分解反应 —— 氧化反应 —— 还原反应 初中化学原理：质量守恒定律

初中化学概念原理教学的特点：启蒙性，抽象性，层次性，发展性。3.初中化学概念原理教学设计

（1）、切实关注学生的认知脉络和前科学概念 化学教学设计包括学科思考，学生思考和教学思考；

现在教学更要以学生为本。如何逐渐摒弃以往的教师一言堂，真正体现学生的主导性，切实关注学生对知识概念的认知脉络是非常必要的。课堂上不再是教师牵着学生的鼻子走，而是教师顺应学生的理解过程逐步推进教学进程。研究表明 , 学生在学习科学概念之前 , 已经通过日常生活中的观察或实践 , 获得了一些经验性的知识 , 这些经验性的知识被称为前科学概念或前概念。学生的前科学概念有一些与科学概念相一致 , 而有一些则与科学概念不一致 , 甚至是错误的。这些错误的前科学概念会对学生理解科学概念起到阻碍、消极的作用。教师的教学设计就是要理清学生的前科学概念，找到其与本节课学习目标之间的差距，并依据学生认知规律设计问题线索和活动线索，帮助学生顺利地、主动地完成科学概念的建构。

教学进程顺序为：情景素材--核心内容、问题—学生活动（2）、充分利用实验最优化的完成教学过程

教师进行教学设计的流程：首先分析学生已有知识和认知特点，然后结合分析课程标准和教材确定教学目标和教学内容；根据教学内容学生特点确定教学策略，包括教学情境、问题设计、学习任务和活动设计、学习活动的组织与评价，最后对教学效果进行反思评价理清学生的认知脉络之后，在这节课中占有很重要作用的实验的问题就摆在了面前。研究化学的重要，手段之一就是实验，可是到底如何能够最大程度的发挥每个实验的功用，安排合理的实验顺序为教学目标服务，为教学过程和方法服务呢？因而设计探究实验的梯度和层次就变得非常重要，每一个环节需要解决什么明确的问题，需要带给学生什么信息，提高什么能力？突破哪些认知障碍，转变哪些认识方式？

发现的思维进程：现象观察—问题质疑—假设猜想—针对假设设计实验—实验验证—总结结论—交流认识—实践验证与提高

一些则与科学概念不一致 , 甚至是错误的。这些错误的前科学概念会对学生理解科学概念起到阻碍、消极的作用。教师的教学设计就是要理清学生的前科学概念，找到其与本节课学习目标之间的差距，并依据学生认知规律设计问题线索和活动线索，帮助学生顺利地、主动地完成科学概念的建构。

教学进程顺序为：情景素材--核心内容、问题—学生活动（2）、充分利用实验最优化的完成教学过程

教师进行教学设计的流程：首先分析学生已有知识和认知特点，然后结合分析课程标准和教材确定教学目标和教学内容；根据教学内容学生特点确定教学策略，包括教学情境、问题设计、学习任务和活动设计、学习活动的组织与评价，最后对教学效果进行反思评价理清学生的认知脉络之后，在这节课中占有很重要作用的实验的问题就摆在了面前。研究化学的重要，手段之一就是实验，可是到底如何能够最大程度的发挥每个实验的功用，安排合理的实验顺序为教学目标服务，为教学过程和方法服务呢？因而设计探究实验的梯度和层次就变得非常重要，每一个环节需要解决什么明确的问题，需要带给学生什么信息，提高什么能力？突破哪些认知障碍，转变哪些认识方式？

概念和原理 篇6

关键词：数据库；数据库原理；概念设计

一、引言

《数据库原理与应用》课程是我校计算机专业的一门专业课程。这门课程的主要教学目标是通过对具体的数据库管理工具SQLServer2008操作流程的分析和讲解，让学生在运用工具实现数据库创建和维护的过程中，逐步了解和掌握数据库的一些基础概念以及数据库设计的基本流程和方法。课程教学过程中的难点是让学生了解并认识如何才能合理地设计数据库，其中，概念设计是设计数据库的基础。也是关键，掌握好概念设计的方法和步骤，对学生进行课程后续内容的学习十分重要。笔者根据多年教学的经验，通过具体的实例，从概念设计的定义、目的以及过程对其进行分析。

二、概念设计的内涵及方法

对现实世界中事物的抽象为概念设计，在概念设计阶段，我们不关心具体使用的数据库管理工具，即DBMS。在设计数据库过程中，概念设计的最主要目的是将从需求分析阶段获得的数据，抽象出相关实体及其之间的联系，并利用实体关系图（E-R图）对各个实体以及相关实体间的关系进行描述。

概念设计的主要方法有：自顶向下、自底向上、自内向外和混合策略四种。其中比较常用的是自底向上的方法。概念设计的步骤通常为以下两步：①根据需求分析，将系统拆分为若干独立子系统，分别为每一个子系统进行概念设计，并描绘出相应的E-R图（即实体联系图）；②集成子系统相关的E-R图，得到系统总的概念设计。本文将通过实例对设计过程进行阐述。

三、概念设计的具体实例

比如，设计一个学生信息管理系统。由于教学时间有限，对系统的设计只考虑学生、教师和课程信息的检索，因此，这里只将系统划分为两个子系统：学籍信息管理系统和课程信息管理系统。其中学籍信息管理系统需求实现的功能是学生基本信息的存储与检索；学生选课信息和课程的信息的存储与检索是课程信息管理系统最主要实现的功能。

在步骤一E-R图设计过程中，必须要明确两个基本的概念：实体，实体间的联系。实体即是客观存在并可互相区分的事物。它可以是人，可以是物，也可以指某些概念；实体间的联系指现实世界的事物间的联系，这种联系一般分为两类：一是实体内部各个部分的联系；二是实体之间的联系。在关系型数据库中，我们主要关心的是实体间的联系。这种联系主要有三种情况：1：1（一对一）、1：n（一对多）、n：n（多队多）关系。对用户需求进行分析时，根据需求中得到的数据流程图寻找出相应实体及其属性是ER模型设计的根本，其次就是要明确各个实体间的关系，继而描绘出E-R模型。

根据上述例子的需求可知，学生、班级、班主任、宿舍、教室为学籍系统的实体；学生、教师、课程、教室为课程管理系统的实体。这些实体的联系如下：①一个学生只能属于一个班，一个班级有多个学生。②一个班主任只带一个班，一个班只有一个班主任。③一个班级可在多个教室上课，一个教室有多个班级来上课。④一个学生学习多门课程，一门课程有多个学生学习。⑤一门课有多个教师讲授，一个教师可教多门课。⑥一个学生有多个教师授课，一个教师可以给多个学生授课。⑦一个教室可以进行多门课授课，一门课可在多个教室开展。

针对以上分析，分别设计出学籍管理子系统和课程管理子系统的E-R图（如图1、图2所示），由于篇幅问题，在图中省却了各个实体的属性的描绘。

各部分的E-R图设计好以后，接下来就是将所有的子系统E-R图进行集成，形成系统的总E-R图。由于在进行子系统E-R图设计时，对同一实体考虑的着重点可能会不同，因此这个阶段主要任务是解决各个分E-R图设计中的冲突问题，然后消除不必要的冗余，对E-R图进行修改和重构。常见的冲突主要有：命名冲突、属性冲突、概念冲突。命名冲突主要有同义异名和同名异义两种情况，如上例中在学籍系统中的班主任实体的编号属性和课程管理系统中的教师实体的教师编号属性，属于同义异名的情况，在E-R图集成过程中，可以将他们进行统一。属性冲突主要是指属性的取值范围或取值单位在不同的子系统中的定义不相同。概念冲突是指同一个概念在一处为实体，而在另一处则为联系。这两种冲突在上述例子中没有出现。

当解决所有冲突问题以后，接下来就是要把各个子系统中重复的数据或相同的属性进行合并，消除数据的冗余。譬如上例中的两个子系统中都对学生、教师和教室实体进行了定义，在总的E-R图描述中，可以将他们统一进行定义。还有就是在学籍管理子系统中的教室实体和班级实体的联系属于冗余，可以消除。因为在系统中课程是在相关的教室中开设，它们之间有着“开设”的联系，而学生可以选修课程，它们之间有着“选修”的联系，班级由若干学生组成，它们有着“组成”的联系，由此，我们可以间接地推导出教室与班级之间的联系。

经过以上步骤，学生信息管理系统最后综合得到E-R图（如图3所示）。

图3学生信息管理系统

（作者单位：广东省轻工职业技术学校）

参考文献：

[1]张露，马丽.数据库设计[J].安阳工学院学报，2007（4）.

[2]段远志.数据库设计[J].南昌教育学院学报， 2005（4）.

[3]李长海，郭颖，董广辉.浅析数据库设计[J].数字技术与应用， 2010（8）.

[4]董军.学生成绩管理系统数据库设计[J].合作经济与科技，2013（11）.

概念和原理 篇7

一、科学本质的内涵体系

虽然世界各国的科学哲学家、史学家、社会学家和教育家对于科学本质的具体内涵一直存在争议, 但笔者还是尝试以“科学活动”为主线, 以真实性、可接受性、完整性和认识论为原则, 围绕科学活动的发生、过程、方法、结果、评价和主体六个方面, 构建了一套立体式、全方位的科学本质内涵体系, 以期引起我国科学本质教育工作者和研究者的关注并进一步研究。

二、基于化学概念原理的科学本质教学模式

通常, 中学化学核心知识可以归纳为元素化合物内容和概念原理内容两类。其中, 化学概念原理 (chemical concept principle) 因其具有抽象性、概括性、逻辑性、思想性、解释性和预见性等特点, 历来被当作科学本质教学的最佳内容。以此为基础, 本文提出了集化学概念原理特点和科学本质观念于一身的科学本质教学新模式———CCP-NOS教学模式。

1. CCP-NOS教学模式的构成与程序

CCP-NOS教学模式的构成与程序可用图1表示如下。

(1) 提取问题

本环节属于思维定向阶段, 主要解决“问什么”的问题。它不仅是教师使用CCP-NOS教学模式的首要环节, 也是该模式中教师唯一需要单独在课前完成的环节。本环节的主要目的, 就是希望教师能够在课前备课时, 通过仔细分析“课题内容”, 准确提取出本课题“化学概念原理”揭示的根本问题。

(2) 呈现问题

本环节属于思维启动阶段, 主要解决“怎么问”的问题。“呈现问题”环节是CCP-NOS教学模式给学生从事科学探究活动提供方向和强大动力的关键环节。本环节的主要目的, 就是希望教师能够通过问题情境的合理创设, 帮助学生明确本课题的探索方向, 激发学生的好奇心, 为学生持续探索提供强大动力。

虽然教学活动和科学活动的启动都始于“中心问题”的提出和明确, 然而与启动科学活动不同的是教学活动的启动更加需要注重事例材料的趣味性、新颖性、直观性和可感知性, 更加注重学生好奇心和兴趣的激发, 更加注重学生积极情感和思维活动运行氛围的营造。

(3) 原理构建

本环节属于思维运行阶段, 主要解决“怎样解决和解决结果是什么”的问题。它是CCP-NOS教学模式的核心环节。通常, 化学概念原理的构建有两条途径。

途径Ⅰ:分析推理→提出假说→事实验证→科学表述。具体过程如图2所示。

(1) 依据旧知识, 提出新猜想

问题明确以后, 教师要鼓励学生根据已有知识, 运用逻辑推理, 对问题可能的答案提出大胆的猜想和假说;教师要利用各种手段, 激发学生运用猜想和假说解决实际问题的欲望, 增强他们的信心。

(2) 化学史料, 间接验证 (或设计实验, 直接验证)

提出猜想与假说后, 教师要引导学生综合运用各种手段获取信息以证实或证伪自己的猜想。教学内容不同, 证实或证伪的方式也就不同。对化学概念原理而言, 主要存在化学史和实验探究两种方式。

化学史料, 间接验证

由于化学史能更加真实、丰富地反映化学家的学术生涯和化学科学的演变过程, 因此, 化学史在科学本质教育中的重要作用受到研究者的广泛重视。在这一环节, 教师的具体做法是:首先介绍与学生提出的猜想和假说相类似的、早期化学家的思想与实例, 作为学生研究的参照系;然后举例说明当时其他化学家的不同观念;最后引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件, 使学生认识到化学概念原理的历史背景和来龙去脉, 从而证实或证伪自己所做的猜想和假说。

设计实验, 直接验证

教师引导学生围绕自己的猜想与假说进行实验设计, 鼓励学生充分利用化学实验的研究功能, 自主实践探究。在探究过程中, 教师要融入其中, 及时给予学生必要的帮助和指导。

(3) 归纳总结, 分析推理, 构建原理 (概念)

通过学习化学史料或探究相关实验, 教师引导学生对研究结论进行分析、抽象, 将零碎的实验事实系统化、条理化, 将部分事物的特点向整体事物深化、推演, 进而进行归纳、总结和概括, 最终得出某一原理 (概念) 。

途径Ⅱ:收集事实→归纳总结→分析推理→科学表述。具体过程如图3。

与途径Ⅰ相比, 途径Ⅱ只是将第一环节 (收集事实环节) 与第三环节 (分析推理环节) 进行了互换, 具体过程基本一致, 在此就不在赘述。

(4) 原理 (概念) 评价

本环节属于反思评价阶段, 主要回答“解决的怎么样”的问题。通常, 我们通过以下两个问题的讨论来实现化学概念原理的评价。

(1) 合理吗?

通过“原理构建”环节, 学生会获得一些结果。教师要引导学生对这些结果以小组内讨论和小组间讨论两种形式进行交流;要鼓励学生发表、解释自己科学活动的成果, 倾听、质疑他人的成果;要帮助学生树立既敢于坚持正确, 又勇于放弃或修正错误的科学观念。

(2) 你信吗?

经过交流讨论, 学生的意见会基本一致。教师要有意引导学生对自身 (或其他同学) 认知建构的过程, 以及历史上化学家思考探索的过程再次进行反思和评价, 从而使自己更加坚定地相信“化学概念原理”的合理性。

(5) 原理应用

本环节属于强化巩固阶段, 主要回答“解决这一问题有什么用”的问题。它是CCP-NOS教学模式的收获阶段。在本环节, 教师需要按照化学概念原理的功能设置一些问题, 组织学生应用已探索归纳出的概念原理解决生产、生活中的实际问题。

2. 实施CCP-NOS教学模式时的注意事项

(1) 精心选择主题内容

教学模式的构建为教师有效地设计教学活动提供了帮助, 但是教学模式不是固定不变的、不是万能的, 不可能适用于中学所涉及到的全部的化学概念原理的教学。因此, 有效实施CCP-NOS教学模式的前提, 就是从众多化学概念原理中选择最适合该模式的主题内容。

(2) 教师要具有较强的课堂教学组织能力

CCP-NOS教学模式本身所具有的特点决定了教师必须拥有较强的课堂教学组织能力。该模式的主要特点包括: (1) 学生课堂参与程度大, 大多数教学活动都需由学生独立或合作完成; (2) 学生参与的积极性和主动性直接决定着该教学模式实施的成败; (3) 该教学模式中所涉及到的活动多为实验探究、讨论、总结、解释与反思等松散型教学活动, 难以组织和管理。学生能否积极、主动、真实地参与课堂教学活动, 能否按照一定的方向在一定时间内优质地完成教师布置的教学任务 (讨论、总结、反思等) , 所有这些都要求教师具有较强的课堂教学组织能力。

(3) 教师讲课要生动形象、富有逻辑性

化学概念原理具有严密的科学性和很强的逻辑性, 都是高度抽象、概括的知识, 学生较难理解。针对以上特点, 教师要: (1) 尽可能采用比喻、实验、模型等富于形象性的教学方法, 启发学生的抽象思维, 化难为易, 引导学生从认识的感知阶段飞跃到理性阶段; (2) 尽力使原理的导出和讲解富于逻辑推理论证, 以利于学生真正理解原理的基本内容。而要使原理的讲解富于逻辑推理论证, 关键要做到两点:一是要充分运用已知的事实和原理;二是要善于引导、发展学生的逻辑思维和想象力。

参考文献

[1]AAAS, AmericanAssociationfortheAdvancement of science.Science for all Americans.New York:Oxford University Press, 1990.

[2]魏壮伟.“质量守恒定律”的教学设计.化学教学, 2008 (3) .

[3]魏壮伟.基于化学史内容的科学本质教学模式初探.内蒙古师范大学学报, 2009 (8) .

[4]王磊.化学教学研究与案例.北京:高等教育出版社, 2006.

概念和原理 篇8

一经典“概念构架”的狭隘性和“互补原理”的提出

导致玻尔提出“互补原理”的直接诱因是微观粒子的波粒二象性。首先,就光的本性,电磁理论认为光是一种电磁波,给出了关于光的波动描述,而依据光电效应建立的光量子理论却把光作为粒子来处理,认为光是一种粒子,此乃一种选择上的两难推论。其次,路易斯·德布罗意(Louis de Broglie,1892～1987)又把波粒二象性从光推广到实物粒子的层面,而且很快这种假说就被电子在金属晶体上散射的实验所证实。这就把许多物理学家推入一种前所未有的两难境地。“互补原理”就是在这样的背景下提出的。

“互补原理”是用哲学的思想来解释量子现象的基本特征——波粒二象性,玻尔认为从经验的角度出发,波动性和粒子性就是微观粒子的基本特性,它们无法同时表现出来,其中的任何一种性质仅仅反映了微观粒子的部分特性,都不能给予完备描述,只有把二者综合起来,才能勾画出一幅完整的微观图像。这两种看上去是排斥的图像,是相互补充的。玻尔从来不曾对“互补原理”作过定义式的说明,而这种非公理化的表达方式,既给人们理解“互补原理”造成了很大的困难和不确定性,又导致其概念具有很强的扩展能力,因此可以将“互补原理”的基本内容广义地理解为:假设有两种不同的概念、图像或者描述方式,二者的行为或者特征是相互矛盾或者对立的,而且无法按照常规的逻辑法则把其统一起来;但是,为了对认识对象给予完备的描述和分析,两种不同的概念、图像或者描述方式又是不可缺少的,二者分别产生或者显现于不同的条件之下,相互矛盾或者排斥的两方面对认识对象是互补的。

玻尔认为:“量子论的特征就在于承认,当应用于原子现象时,经典物理概念是有一种根本局限性的。”归根结底是由于“我们对实验资料的诠释在本质上是建筑在经典概念上的”[2]455。用玻尔的话说就是:“我们的言辞必须适用,我们没有别的东西。”[2]451微观粒子在一种条件下显示出“波”的特性,而在另一种条件下又显示出“粒子”的特性,而从它们自身的层面上看其实既非“波”也非“粒子”,它们就是它们自己,只是我们缺乏一种专门用来给予描述的配套的语言体系,用玻尔的话说就是“概念构架”。就是说,由于我们现有的“概念构架”不再适应微观客体造成的,即“一切知识都是在一种用来说明先前所有的经验的观念构架中表现出来的,而且任何的这种构架在概括新经验方面都可能是过于狭隘的。”[1]53所以玻尔说量子理论是一个完备的理论,因为我们只有一种语言体系,那就是建立在宏观经验基础之上的“概念构架”。当然,玻尔的这种论断是否正确,是一个值得商榷的问题,从哲学的角度看绝对完备的理论是不存在的。正因如此,玻尔的观点也遭到了一些人的质疑和反驳,譬如爱因斯坦,他说:“我对统计性量子理论的反感不是针对它的定量的内容,而是针对人们现在认为这样处理物理学基础在本质上已是最后方式的这种信仰。”[3]478但是量子论没有做到。用经典物理学的概念去描述和研究量子论无论如何是不可能做到天衣无缝的,而要想建立起从形式到内容都完备的理论,只有找到适合量子论的新的“概念构架”才行,这种可能是存在的;但是新“概念构架”的建立是非常艰难的,因为“概念构架”是建立在经验基础之上的,而要想与经验割裂是十分艰难的。下面就从经验的角度分析一下“概念构架”与经验的关系。

二经验的扩展和“概念构架”的更新

现代认知科学的研究表明,人类的认知是在一定的认识背景或框架下进行的,而认知的结果即科学知识的获得所依赖的概念构架,其所以形成的基础自然是先前已有的经验。伽利略(Galileo Galilei,1564～1642)曾经说过:“科学就是建立在经验和理性基础之上的,必须重视理性和经验。”[4]107为了认识在科学理论建立中经验的作用,我们举一个简单的例子:当麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831～1879)从理论上预言了电磁波的存在,其后又经赫兹(Heinrich Rudolf Hertz,1857～1894)证实之后,人们开始思考的首要问题是电磁波赖以传播的媒介是什么?而不是电磁波的传播是否需要媒介的问题。为什么人们一定要给电磁波的传播寻找一种媒介呢?因为一说到“波”,经验就会使人们立刻想到水波、声波,就会在脑海中幻化出一幅幅水波、声波传播的图景,因为科学语言也是从生活经验中提炼出来的。人们认为电磁波既然是一种波,它就应该和水波、声波一样有一种赖以传播的媒质。没有媒质的光波是人们无法想象的。正是由于用旧的概念构架去认知新事物,才导致了认识过于狭隘的问题,由此可见经验的影响之巨。

微观粒子的波粒二象性为什么在我们的观念中认为是矛盾的?就是因为我们缺乏这方面的经验,它所描绘的物理图景与我们原先所熟悉的经典物理学的图景格格不入,所以我们认为是矛盾或者对立的,而实际在亚原子领域它们确实是统一的。矛盾不是微观粒子本身,而是我们“概念构架”描绘出的图景在经验中找不到对应物造成的。

美国艺术心理学家鲁道夫·阿恩海姆(Rudolf Arnheim)认为“思想是借助于一种更加合适的媒介——视觉意象——进行的。而语言之所以对创造性思维有所帮助,就在于它能在思维展开时,把这种意象提供出来”[5]。意象要靠语言来表达和描述,语言又是实践经验的产物,这样就注定科学研究离不开经验的提示和启迪。其实早先玻尔兹曼(L.Boltzmann,1844～1906)就曾说过:“思维法则应该按照我们眼睛的视觉器官、耳朵的听觉器官……的发展而发展,我们一定不要渴望通过我们的概念而得出有关自然的性质,而必须让后者去适应前者。”[6]因为他认为“没有哪一个理论可以实实在在地与自然完全一致,任何一个理论只是现象的心智图像,作为指称符号与它们相关。”[7]67就连对数学怀有深厚情结的爱因斯坦(A.Einstein,1879～1955)都认为:“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识;一切关于实在的知识,都是从经验开始,又终结于经验。”[8]313格雷高利(Richard Gregory)甚至认为“我们非但只相信自己看到的东西”而且“到某种程度,我们也只看到自己相信会有的东西……这些在我们信念上的涵义,实在令人感到恐惧。”[9]56这是人类在长期的生活经验基础上形成的一种本能的反映。但是,科学发展的历程也告诉我们,经验并不是永远正确的,它也常常把我们引领到错误的道路上。这也说明了科学的道路为什么是艰难而曲折的。就是说,经验是不可靠的,但是,在科学研究当中我们又无法完全离开经验的提示,这就是我们所面对的处境。

当然,建立在经验基础之上的“概念构架”并不是固定不变的,随着经验范畴的不断扩大和丰富,“概念构架”也在不断地更新和发展。一方面,科学技术的不断向前发展,使得我们的经验范畴一步步扩展和深化,譬如,凭借大口径望远镜,人类能够探测到的宇宙天体的范围在逐步扩大;凭借高倍显微镜,人类能够观察到的物质结构越来越精细。另一方面,“随着时间的推移,原先似乎是抽象的东西对于许多物理学家来说已逐步变成某种具体的东西了,而且一种新的直觉在他们的头脑中形成了。现在,一个物理学家直觉地把握四维时空世界,几乎就像当时那些物理学家把握牛顿的空间和时间一样了。作为抽象产物的新的直觉,却又成了进一步抽象的新起点。”[10]就是说有些抽象的概念会随着时间有慢慢具体化的倾向。这一切都是导致“概念构架”更新的因素。只有“概念构架”更新了,我们才能在进一步认识客观世界的过程中找到自洽的理论,否则就会出现所谓的矛盾或者对立。

三量子“概念构架”下“互补原理”引起的争议

从上文的分析可以看出,“互补原理”对波粒二象性所给出的并不完全清晰的解释告诉我们,对于描述量子现象,那些建立于日常生活经验基础之上的“概念构架”已经不再适用,可是作为认识主体的人类要想超越经验又是很困难的,随着科学探索的不断深入,客观认识对象离我们的感性经验越来越远,这种矛盾或者说对立也越来越突出。尽管玻尔的“互补原理”为这种冲突建立了一座沟通的“桥梁”,但是这座“桥梁”却不是坚不可摧的。正因为如此,“互补原理”才被爱因斯坦称为一种镇静哲学(Beruhigungs Philosophie)或者说是镇静宗教,认为它“是如此精心策划的,使它得以向那些信徒暂时提供了一个舒适的软枕”[2]446,也就是说并不能认为“互补原理”是理解量子现象的根本原理,它只是使用经典概念描述量子世界的一种妥协性的手段。

事实上,“互补原理”并不只是受到了爱因斯坦的批评,自从它被提出以来,就成为物理学家及哲学家们关注的焦点,而且引起了极大的争议。例如科学哲学家马里奥·邦格(Mario Augusto Bunge 1919～)就认为,波动图像和粒子图像的互补性是不存在的,“如果量子力学是真理,那么在自然界中就没有任何微粒——波动二象性。”[11]416这是因为与经典“概念构架”下的波动和粒子不同,在量子“概念构架”下,客体具有独特的量子性质,而这种微观客体的本质属性,是不能用经典概念加以描述的。可以说它们既不是粒子,也不是波,只是存在着类粒子和类波动的性质。因此波粒二象性不是对微观客体的准确描述,量子“概念构架”下的“粒子”和“波”应借助经典概念以隐喻的方式理解,而不应该从字面上来理解。正因为如此,邦格把基于互补性观念的量子力学解释评价为“与其说是物理学的解释,不如说是心理学的解释”[11]416。

随着在微观领域内科学实验的广泛开展,人类的经验一步步深化,量子“概念构架”也逐渐形成。这就导致了在量子论的非正统解释中,很多科学家开始重新理解波粒二象性和互补原理。比如德布罗意的“双重解理论”,认为量子现象的波动性和粒子性在非线性波动力学中可以无矛盾地结合在一起,粒子性代表着一个自组织奇点区的核心,波动性代表着组织核心的内部振荡在空间中的弥散,这也是把粒子和波动看成是实在的互补方面,但其中粒子和波动拥有独立的,而不是互相排斥的同时的实在性。德布罗意的这种互补模型已经不同于玻尔在旧的“概念构架”下,为量子实在建立的互斥又互补的经典图景,而是形成了以微观经验为前提的量子“概念构架”。

互补原理还遭到了很多学者的反对,其中一些学者希望将量子论统一到波动一元论或者粒子一元论,当然他们的一元论也是建立在量子“概念构架”或者更新的理论基础之上的。著名物理学家薛定谔(Erwin Schrodinger,1887～1961)就是波动一元论的支持者,他认为质点是由波的系统所组成的,或者说质点就等同于波的系统。前苏联物理学家朗道(Lev Davidovich Landau,1908～1968)则坚持微粒一元论,他对互补原理提出了责难,“由于断定有两个对立的,同时是互补的‘图景’,而回避了关于物质的实在结构的问题。互补原理毫无根据地从字面上把波动特性赋予粒子,它与其说是合理的物理学,不如说是文字游戏。”[11]414朗道认为,量子理论应该“从对立图景的辩证实证论返回到本体论唯物主义的明确性,本体论唯物主义从伽利略时代一直到爱因斯坦是自然科学的思想基础。”与这个哲学观点相适应,朗道认为必须“抛弃把物质波看成与物质粒子同样实在的观念”[11]414 。

可以肯定的是,如果学者们反对用互补原理来理解微观世界的波粒二象性,那么他们就必须以新的形式给出对量子实在的认识,而这就需要建立新的物理学“概念构架”。例如玻姆(David Joseph Bohm,1917～1992)认为不同于经典势的量子势才是量子实在的基本特征,费曼(Richard Phillips Feynman,1918～1988)则宣称量子实在的本质是具有复数振幅和概率特征的概率幅,而弦论的支持者们会把量子实在的本质看做是弦的振动,等等。事实上,无论我们作出怎样的解释,我们都不能与科学事实相违背。当我们的科学经验逐渐丰富之后,建立在经验基础之上的“概念构架”就随着经验范畴的不断扩大和丰富而不断地更新和发展,形成对科学理论的新认识。

在互补原理提出后的几十年里,它已经不仅仅被限制在物理学领域对量子现象作出解释,而是逐渐扩展到人类知识的其他领域,解决生物学、心理学、人类学、语言学、民族文化等科学及社会问题,从而成为一种广义的“互补方法”。当然,这种“互补方法”也不是普遍适用于人类认识的所有领域的,而同样是以某个领域的“概念构架”为基础的。因此,无论是从狭义的“互补原理”还是从广义的“互补方法”的视角出发,深入探讨和研究经验与“概念构架”的关系都具有深远的意义,未来我们也会对此问题给予持续的关注。

参考文献

[1]转引自程民治,朱爱国.玻尔的“互补原理”和他的科学文化观[J].物理通报,2009(3).

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[6]Arthur I.M iller.Im agery in Sc ientific Thought[M].B irkhauger Boston Inc,1984:1.

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[9]柯尔.物理与头脑相遇的地方[M].丘宏义,译.长春:长春出版社,2002:56.

[10]汤川秀树.创造力和直觉[M].周林东,译.上海:复旦大学出版社,1987:79.

概念和原理 篇9

1 生活、生产及事故原理

1.1 生活及生产活动中运作的动力是能量

生活及生产过程中能量是活动的主要根据,人类的生活及生产过程就是使用各种工具利用能量实现人类需要的过程。人之所以能够在地面上行走必须借助地球的引力(势能)产生的正压力,正压力与地面和鞋底之间的摩擦系数构成鞋底对地面的摩擦力。如果没有了地球引力,人将被高速旋转的地球沿切线方向抛出,将失去生命;人类从地下深处将石油及天然气开采出来,作为生活及生产必须的能源,可以说:没有石油及天然气就没有现代人类社会。如果没有能量人类就不可能存在,即使存在了也不可发展。

1.2 事故的动力是同一个能量

正是人们赖以生存的能量,也是造成事故灾害的根据。正是地球的势能,人一旦对它失去控制就会造成跌落伤害;也正是石油及天然气,人一旦对它失去控制就会造成燃烧及爆炸事故灾害。

1.3 安全生活、生产及事故原理

汽油具有燃烧爆炸的性质。在汽车发动机中,人为的用火花塞将汽缸中的雾状汽油点燃发生爆炸,推动汽车运行,这个爆炸过程是生产;如果汽车在加油时被意外的火星点燃,汽车油箱发生爆炸,同样是汽油爆炸,这个爆炸过程就是事故。

安全生活及安全生产原理:安全生活及安全生产是能量在人的控制之下,按照人规定的方式运作的过程。事故原理:事故是能量在失去控制的情况下,自由运作(释放)的过程。

2 安全学科的基本命题

2.1 安全与危险的定义

不论是势能、热能、电能、机械能、化学能、生物能等等,各种能量都是人类生存所需要的。比如热能,在20℃环境中人可以舒适的生活,如果将环境温度提高,达到40℃时人将无法忍受,如果达到60℃人将死去;同理,在低于人能忍受温度(如-60℃)的环境中人也无法生存。

人不止生理上需要适当的能量才能正常运行,心理上也需要适当的能量。例如电磁波,在可视波段中不同波长反映的各种色彩对人的心理效应也不相同,人们在不同的状态下对色彩的色相、纯度、明度的需要也不相同。手术室的医护人员常着淡绿色的衣帽,因为绿色是红色(血色)的补色,可以降低视力疲劳。

生活生产过程中运作或贮存的物质,它们对于人的生理过程而言也是一种能量。绝对安全的物质是不存在的,例如水是人身必需的物质,但是过量饮入也会“中毒”。生活生产中具有各种有害物质,人对有害物质也具有一定的承受能力。

危险定义为:生活生产系统中,超过(过高或过低)人的生理心理可承受范围的能量。超过的越多危险性越大。由此可以定量地描述系统的危险度大小。生活生产系统中的危险,是系统中固有的,是不可消除的。

安全定义为:生活生产系统中,能够满足人的生理心理需要的能量。也就是不超过人的生理及心理可承受的能量。满足的程度越高安全性越好。由此可以定量描述系统的安全度大小。

2.2 安全与危险的关系模型

不同的生理心理素质、不同年龄以及处在不同环境中的人对同一能量的承受能力都不相同;同一能量其作用强度、频率、方式不同,人的承受能力也不相同。所以在危险与安全之间有一个模糊区间,在这个区间中安全与危险的关系,可以用模糊集合运算中的隶属度进行描述。

某种能量与安全及危险之间的关系模型如图1所示。

2.3 安全的概念

(1)相对安全

相对安全是于相对危险而言的,是现在或者将来相对于危险此消彼长的动态过程,前述的安全定义就是指相对安全。相对安全程度,取决于生活生产系统中人机环境系统本质安全化的程度。

(2)绝对安全

绝对安全是相对于事故而言的,是对过去的某个时间段未发生事故的定论。例如昨日未发生事故,可谓之“昨日安全”。昨日已经凝固为“过去”,所以是绝对安全。

2.4 安全学科的基本命题

命题一:生活生产系统中的能量是人类必需的危险,危险是人类生活及生产中的第一需要。

命题二:人类就生活生产在危险之中,危险的存在是绝对的,安全是相对于危险而言对危险的控制过程。

3 宏观上事故是不可避免的

3.1 事故是人类发明创造出来的

人类发明创造出大量的工具,运作大量的能量,为人类提供了大量的服务,使人类能不断地提高生存的质量。也就是说人类的每项发明创造都是在增加为人类谋求福祉的“上帝”。然而,每一项发明创造的同时也增加了一个“魔鬼”,一旦其能量失控就是一种新的事故灾害。因此可以说事故是人类发明创造“上帝”时,同时伴生出来的“魔鬼”。发生交通事故的根本原因是人类创造了汽车这种交通工具,试想如果没有汽车存在,怎么会有车祸发生。

3.2 事故是不可避免的

人类的发明创造是无止境的。而人类控制能量的能力却很有限,根本不可能将现有的隐患完全消除。所以,人类社会从宏观上分析,事故是不可避免的。事故将伴随着人类的发展而发生下去。在一定的科学、技术、经济、管理水平条件下,宏观上事故灾害呈现为统计规律。

上述分析是积极的,不能得出否定人类发明创造的结论,人类早期生活在十分艰苦的条件下,正是由于不断地发明创造人类才达到了今日的繁荣。但是,我们必须对人类创造的这个世界的危险性质有个清晰的认识。

4 微观上事故是可以预防的

4.1 生活及生产中的事故是可以预防的

在宏观上事故服从统计规律。但是,事故灾害是小概率事件,根据小概率定理,小概率事件在具体活动中的概率近于零。因此在微观上事故是可以预防的。

例如:人们上街的过程中发生交通事故造成伤害的事件,统计概率约为万分之一。某人今日上街就承担着万分之一交通事故伤害的风险。如果他违反交通规范,甚至与车辆抢行,很可能肇事成为万分之一的伤害者;如果他严格遵守交通规范,是可以作到安全出行的。

一个家庭,一个企业,一个行为者,对于世界而言,对于全国而言,都属于微观层,事故都是可以预防的。而预防的有效程度,则取决于对待预防工作的态度及实施预防的力度。

4.2 事故预防技术

一切生活生产系统都可以归纳为人机环境系统。实现安全生活生产的技术是人机环境系统本质安全化工程。

生活及生产系统中的危险在本质安全的人机环境系统控制之下(图2),就可能实现安全的生活及安全生产。

生活生产系统中人、机、环境两两安全品质匹配(图3)的状态不同,可以分为静态匹配和动态匹配两种情况。静态匹配是指系统在运作之前人、机、环境三要素安全品质匹配的基本结构状态;动态匹配是指系统在运作过程中人、机、环境三要素安全品质匹配的动态结构状态。

人机环境系统中的人是指生活生产中的作业者;系统中的机是指生活生产中使用的机具:系统中的环境是指生活生产的作业环境。本质安全的人机环系统称为安全生活系统或安全生产系统。

4.3 事故隐患的结构

事故隐患定义为:生活及生产系统中,人、机、环境三要素中两两安全品质不匹配的环节(图3)。隐患是人、机、环境三要素中两两成对发生的,不应单独指某一个因素有隐患。

生活及生产系统在运作之前,人、机、环境三要素中两两安全不匹配的基本结构状态,称为系统的静态隐患;系统在运作过程中三要素中两两安全不匹配的动态结构状态,称为系统的动态事故隐患。

按隐患在生活生产系统中的作用性质,可以分为肇发事故的隐患(简称肇事隐患)及事故减灾与应急隐患。

安全管理的任务就是在一定的技术经济条件下,不断地进行人机环境系统本质安全化建设,不断消除事故隐患,完善安全生活及安全生产系统(图2)。

4.4 危险源

危险源定义为:可能造成事故灾害的根源。事故的根源有两个:一个是系统中的危险;另一个是系统中的事故隐患。

因此,可将危险源分为两类:第一类危险源定义为:生活生产系统中的(固有)危险。第二类危险源定义为:生活生产系统中的事故隐患。事故隐患又有两种:一种是肇事隐患;另一种是事故减灾与应急的隐患。

如果只有第一类危险源而无第二类危险源,就不会产生事故;如果没有第一类危险源,就根本不会有生活及生产系统,当然第二类危险源也就不存在。只有两类危险源同时存在才可能发生能量失控,产生事故灾害。

笫一类危险源是产生事故的必要条件,第二类危险源是产生事故的充分条件,危险源是产生事故的必要充分条件。

4.5 危险源检查及风险评价

危险源检查(通常称为安全检查)定义为:对生活或生产系统中两类危险源的辩识、及其状态的确认。进而评价其风险(危险事件发生的可能性与后果的结合)大小。

第一类危险源检查,是明确生活生产系统的危险程度,即危险的种类、性质、数量及破坏能力大小。从而确定危险事件的后果。

第二类危险源检查,是明确生活生产系统可能发生事故灾害的程度,即事故隐患的类型、部位及其发生的可能性大小。从而确定危险状况及发生的可能性。

5 结论

(1)生活及生产系统运作的动力是能量,事故运作的动力是同一个能量。

(2)安全是指生活生产系统中具有的能满足人的生理心理需要的能量;危险是指系统中具有的超过人的生理心理可承受范围的能量。

(3)危险是人类生活及生产中的第一需要,实现安全的技术是人机环境系统本质安全化工程。

(4)宏观上事故是不可避免的,微观上事故是可以预防的。

(5)安全管理的任务就是不断地降低及消除事故隐患;系统中的能量(固有危险)的种类和数量主要取决于生活及生产的需要,基本上不属于安全管理控制的内容。

摘要：阐释了安全与事故原理、安全学科的基本命题及事故的宏观与微观成因,并给出了安全学科中的基本概念群,包括危险、安全、事故、隐患、危险源、风险评价、安全管理等定性及定量描述方法的定义。

概念和原理 篇10

关键词：氧化还原反应,实验探究,概念原理教学

一、研究背景

一方面,化学概念原理是化学现象本质的反映,但概念原理的教学并不意味着局限在对相关知识的落实上,发展概念原理知识对化学反应的认识视角,体会其功能与价值才是概念原理教学的真正意义。概念和方法的学习过程需要通过应用环节促进发展,如果缺少实际应用便不能实现概念和方法的内化,不能纳入学生的长时记忆系统。另一方面,实验探究是当今国际科学教育领域研究的重要内容之一,许多国家和地区的科学教育改革都围绕着实验探究教学展开。实验探究教学的深入展开要求更加关注学生在探究过程中的自主性、创造性以及问题解决能力的培养。探究教学作为一种在培养学生化学素养方面具有显著优势的教学方式应用于元素化合物的教学内容比较容易可行。那么如何将探究教学应用于化学概念的教学呢?本研究以氧化还原反应的教学为例,并对基于实验探究的概念原理知识的教学提供一些教学策略。

氧化还原反应在高中化学学习中将大量涉及,学生在学习物质性质、实现物质转化、分析电极反应等问题时均需要相关知识。可以说氧化还原反应的知识一方面丰富了学生研究物质性质的视角和实现物质转化的途径;另一方面丰富了学生对化学反应能量利用的途径,在物质转化中将“不可能”转变为“可能”。所以对氧化还原反应的教学绝不能仅仅停留在对核心知识的讲解和落实上。那么如何改变以往枯燥的教学形式,使学生建立起研究物质性质的思路和方法呢?本节课作为氧化还原反应的第二课时,设计了3个核心活动:活动1是预测物质的氧化性、还原性,活动2是设计实验验证高锰酸钾的氧化性,活动3是探究亚硫酸钠的氧化性和还原性。

二、核心探究活动的实施过程

1. 活动1:预测CO2和CO的氧化性、还原性

根据C元素的常见化合价预测CO2和CO的氧化性与还原性。

学生活动:先独立思考,后4人一组相互讨论,然后回答问题。

学生回答1:CO2具有氧化性,CO具有还原性。

学生回答2:CO应该还具有氧化性。因为CO中的C元素显+2价,还可以继续降低。

【追问】虽然根据价态判断CO具有氧化性,但CO通常只表现出还原性。能否总结出判断物质氧化性还原性的一般方法?

学生回答3:观察元素的化合价,最高价(该物质)只具有氧化性,最低价只具有还原性,中间价态既具有氧化性又具有还原性。

【追问】面对C,O两种元素,你是如何选择的呢?

学生回答4:关注变价元素的化合价。

探究活动1的功能价值:通过本活动让学生关注到从氧化还原反应(化合价)认识物质性质这一新的认识角度,落实预测物质氧化性、还原性的方法,为后续探究元素化合物的性质奠定理论基础。

2. 活动2:设计实验验证高锰酸钾的氧化性

【问题1】预测KMn O4和KI的氧化性与还原性并说明理由。

学生活动:4人一组相互说明,然后1名学生回答。

学生回答:KMn O4中的Mn元素为最高价具有氧化性,KI中的I元素为最低价具有还原性。

【问题2】验证KMn O4是否具有氧化性?

学生活动:4人一组,先经过独立思考和小组讨论后,确定实验方案,再动手验证并记录相关的现象得出结论。

教师活动:巡视学生的实验情况,适时的询问试剂选择的原因、预期现象与观察到的现象之间有何不同。然后请同学们分组汇报自己的实验情况,说明需要注意的问题。

【教师点拨】能否归纳出验证物质氧化性与还原性的一般思路方法?

学生活动:回忆刚刚的过程,并进行总结提炼。

学生回答:先根据化合价预测性质,再选择试剂,通过观察到的实验现象与预期现象进行比较从而得出最终结论。

探究活动2的功能价值:学生在设计实验方案时,对于试剂的选择没有出现任何问题,都选择了KI证明KMn O4的氧化性。但在预期现象的时候,面对Mn元素的多种价态,学生试图通过写出方程式确定其还原产物,却因为所学知识有限遇到了障碍。教师适时点拨,可先动手实验,根据现象再来推测;另外当还原产物不好确定时,可以换一个角度,来关注氧化产物,同样可以得到相应的结论。最后再由学生回忆整个探究过程,归纳出研究物质氧化性和还原性的一般思路和方法,通过本活动落实验证物质氧化性、还原性的方法,为后续元素化合物学习奠定方法基础。同时培养了学生理性分析、设计在前,动手实验在后的良好习惯。

3. 活动3:探究Na2SO3的氧化性和还原性

运用研究物质性质的一般思路方法,研究Na2SO3的氧化性和还原性。

学生活动:先分析设计,再动手实验。

学生回答1:选择KMn O4,可以证明Na2SO3具有还原性。但是KI却不能跟Na2SO3反应,证明Na2SO3没有氧化性。

学生回答2:有可能是Na2SO3在反应中主要表现还原性。

学生回答3:用碘水和Na2SO3反应,然后滴入淀粉液,发现溶液不变蓝,说明两者反应,同样证明了Na2SO3的还原性。

【追问】(给出Na2SO3与I2反应的方程式)试分析Na2SO3与碘水反应而不与KI反应的原因是什么?是因为Na2SO3没有氧化性吗?

学生活动:先独立思考,后小组讨论。

学生回答1:Na2SO3的还原性较强,碘单质的氧化性较强,而KI的还原性没有Na2SO3强。所以KI不能跟Na2SO3反应。

学生回答2:通过观察Na2SO3与I2反应的方程式,SO32-是还原剂,I-是还原产物,而还原剂的还原性比还原产物要强。所以,要找到一个还原性比SO32-更强的还原剂才能证明其氧化性。

【教师点拨】选择什么试剂才能证明Na2SO3的氧化性呢,在学完了硫及其化合物的性质以后我们就会知道,感兴趣的学生可以课后查阅相关资料。

探究活动3的功能价值:在该探究活动中,学生在教师所安排的认知冲突下,发现了实验事实与经验预期的矛盾所在,从而促使其经过思考和讨论发现氧化还原反应发生的制约条件—氧还性的相对强弱关系,解决了“可能性”与“现实性”的矛盾。至此学生对研究物质氧化还原性的方法有了更全面的认识,提高了其创造性思维。对于“证明Na2SO3的氧化性”的操作方法在这节课中实际上是不重要的,原因是该探究活动意在通过让学生体验实验事实与预期之间的矛盾,发现制约氧化还原反应发生的条件,而现阶段的学生也不具备硫及其化合物的相关知识,如果在课堂上展开讨论,增加了无关性难度且延长了时间。所以我们把这个问题交给了学生,让他们课后思考,既进行思维拓展,让这节课有延伸感,又节约课时,使教学目标更为突出。

4. 巩固思维训练实例

【课后任务1】列举一些常见的氧化剂和还原剂,并用树状法对其进行简单分类。

【课后任务2】预测SO2的化学性质,并与CO2进行比较。

通过以上两个任务,一方面让学生进一步熟练预测物质氧化性与还原性的方法;另一方面进一步体会认识物质性质的两个角度—物质的类别与氧化还原反应(价态),从而感受到学习氧化还原反应的价值和作用。

三、基于实验探究的概念原理教学策略

如何开展高水平、开放式的探究课教学,如何通过探究实验将概念原理落到实处,笔者有如下反思。

第一,在进行化学概念教学时,尤其在引入新的知识时,教师要给学生提供具有认知冲突的情境素材,暴露出学生的个人认识,要允许学生与学习情景中的其他人交流关于问题情境的看法。教师要把教学的重点放在概念的形成和理解上,并让学生参与概念观点的建立。例如在本节课的第三个环节,大部分学生已经掌握了研究物质氧化性和还原性的方法的基础上,学生在探究Na2SO3的性质时,发现了实验事实与他们的预设之间并不吻合,激发了认知冲突,从而促使他们关注Na2SO3与KI的还原性强弱关系,进而通过Na2SO3与碘单质的反应,认识到还原剂与还原产物间的还原性强弱关系,建立起比较物质氧化性还原性的方法和对制约氧化还原反应发生的条件的认识。

第二,在设计探究活动时,问题的连续性和开放性能直接影响学生的思维发展。这就要求教师选择的核心问题、探究任务容量要大,要值得探讨,在必要的时候提供给学生所需的场外信息和资料,这样既能满足其探究欲望,又不会打压积极性。例如,“运用研究物质性质的一般方法探究Na2SO3的氧/还性”这一问题就比从试剂选择到现象判断这样领着学生一步一步走更能激发学生的思考。而在探究KMn O4和Na2SO3的性质的时候,给学生提供Mn,S元素的常见价态及存在形式、I的原子结构示意图等信息,能帮助他们通过自己的思考来完成任务,最大可能的依靠学生自己的能力来解决问题,这样学生成功之后的成就感和满足感也是不言而喻的。