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物理概念论文模板(10篇)

时间:2023-04-25 15:47:09

物理概念论文

物理概念论文例1

什么是概念?概念是“反映对象本质属性的思维形式”,它具有高度的概括性和抽象性。人类要认识自然、改造自然,掌握事物的本质,就必须运用概念并不断地发展与深化概念。物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式。物理概念是物理基础知识的重要组成部分。物理知识是由许多概念组成的体系,而概念是形成体系的单位,因此,可以说物理概念是整个物理基础知识的基础。只有切实掌握基本概念,并以此为基础,才能起到扩大、加深基础知识的作用,才能使学生取得探索和掌握基础知识的主动权。

物理概念是系统学习理论的基础。一门学科,如果没有一些基本概念作为分析、综合、判断、推理等逻辑思维的出发点,就不能揭示这门学科的客观规律,也就不能使这门学科应用于实践。物理学中的概念很多,有些比较简单,如物体、运动、路程等概念,是不难掌握的,而有些则比较复杂,如力、惯性、速度、加速度、电势、电动势等概念,学生较难掌握。对于这些重要的基本概念,能否使学生真正理解,直接影响到某一章乃至整个物理学科的教学。

形成概念,理解基本概念,是培养学生分析、解决问题能力的基础,是发展学生认识能力的重要途径。学生形成概念、掌握规律,是一个十分复杂的认识过程。在这一过程中,学生需要经过一系列的动手、动脑、动笔、动口等活动,特别是需要经过由具体到抽象、再由抽象到具体的反复的相互作用和结合的过程。只有这样,他们才能形成清晰而准确的物理概念。因此,在物理教学过程中,使学生准确地理解物理基本概念是掌握物理知识的前提,是进行正确推理和判断的基础。如果对物理概念没有透彻的理解,就不能牢固地、深入地掌握基础理论知识和有关的基本技能,就不能使学生灵活运用这些知识,进而培养各种能力。不少学生感到物理难学,很大程度上原因就在于此。

所以,不论从掌握物理知识还是从发展能力来看,都必须十分重视物理概念的教学,这样才能不断提高物理教学的质量。

物理概念的教学,除了具有一般教学所共有的特征外,还具有它本身的特点,如逻辑性、概括性、抽象性等。要使学生形成概念确实是一件十分重要、复杂而困难的工作,应该引起我们足够的重视。在物理教学中,怎样才能使学生较容易地形成概念呢?下面结合笔者多年的教学经验,谈谈自己的看法。

充分运用实验,加强直观教学

一切认识都是从感性认识开始的。中学和中专物理教材中的内容,对学生来说,能直接感知的少,需要间接认识的多。所以,在教学中,应尽量运用实验和其他直观手段来增加学生的感知机会,不断扩大他们的知识积累,这样就会为学生的抽象逻辑思维形成前提条件。

当然,直观教学只能反映个别事物的外表特征与外在联系,它只能是认识的开端。教师必须在学生观察和实验的基础上,及时引导他们正确思考,经过自己的思维加工,从现象到本质地去理解,从而形成正确的概念。如“机械运动”概念的形成,可以列举人在地上行走,汽车在马路上行驶,船在水中前进,木块沿斜面滑下,雨点下落等这些学生司空见惯的直观材料,经过比较、分析后,让学生认识到它们的表面形式虽然不同,但却有一个共同点,就是一个物体相对于另一个物体的位置发生了变化,然后,把这些共同特征抽象出来,予以概括,就形成了“机械运动”的概念,即:“一个物体相对于其他物体的位置的变化叫做机械运动”。

在选择实验和直观材料时,应根据有关概念,选择本质联系明显的,包括具有典型性的以及与日常观念矛盾突出的。如果不注意选择,那么所用材料就很可能是一些零碎不全的东西,这就很难使学生形成正确的概念。

加强直观教学,除了采用实验,还可以通过实物、模型、图表等。特别是随着计算机多媒体技术的发展,运用教学课件,可以将许多不能直接观察到的物理现象和物理过程非常直观地展现出来,使学生能够更好地理解所学的概念。突出概念的关键,明确概念的物理意义

教学中学生对有关物理问题的感性材料进行抽象得出结论后,一般来说,对有关概念的理解仍然是表面的、片面的,有时甚至是错误的。为此,在教学中要通过多种途径和方法,使学生着重理解其物理意义。

要用学生容易理解的语言文字表述物理概念,再“翻译”成数学表达式。这使学生对有关的概念获得明确的完整的认识是必要的。应注意的是,用文字表述概念要适时。对概念下定义,须在学生对有关物理问题的本质有相当认识的基础上进行,切不可在他们毫无认识或认识不足的情况下“搬出来”“灌”给学生,然后再加以解释和说明。须知,在此之前这些概念对学生来说,完全是空洞的东西。同时,由于这种做法颠倒了认识事物的顺序,因而不仅不可能使学生知道概念是怎么得来的,还会使他们产生“头脑制造概念”的错误想法。

物理概念一般可以分为两类:一类是有质的规定性的概念,如运动、静止、固体、气体等;另一类是既有质的规定性又有量的规定性的概念,如速度、加速度、功、能、电场强度等。这后一类物理概念又称为物理量。前者,要使学生明白它反映了客观事物的哪些属性;后者,不仅要明确它反映了事物的什么本质属性,还要明确量值是怎样规定的、量度的单位是什么。在物理教学中我们要引导学生不断从概念的“质”和“量”两个方面来加深理解其意义。

物理概念论文例2

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。

一、物理概念和规律的引入

物理概念是从感性世界中来的。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,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。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。

二、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。

三、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。

四、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:

物理概念论文例3

物理概念是物理学知识体系的基本组成要素,是学习物理规律,解决物理问题的基础。物理概念教学是传授物理知识的重要方面,又是培养学生思维能力,进行科学方法熏陶的重要途径,物理概念的教学是物理教学的核心问题之一。在物理教学中,注重概念教学,放弃题海战术,揪住概念这个主干疏通知识间的关系,能缩短教学时间,提高教学效率。

由于学生对物理概念正确理解需要长时间的形成,教师必须重视物理概念的教学。什么是概念?概念就是事物的特有属性在人们头脑中的反应,它具有高度的概括性和抽象性。人类要认识自然、改造自然,掌握事物的本质,就必须运用概念并不断地发展与深化概念。物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式。物理知识是由许多概念组成的体系,而概念是形成体系的单位,因此,可以说物理概念是整个物理基础知识的基础。只有切实掌握基本概念,才能使学生取得探索和掌握基础知识的主动权。

形成概念,理解基本概念,是培养学生分析、解决问题能力的基础,是发展学生认识能力的重要途径。物理学中的概念很多,有些比较简单,如物体、运动、路程等概念,是不难掌握的,而有些则比较复杂,如力、惯性、速度、加速度、电势、电动势等概念,学生较难掌握。对于这些重要的基本概念,能否使学生真正理解,直接影响到某一章乃至整个物理学科的教学。要使学生形成概念确实是一件十分重要、复杂而困难的工作,在物理教学中,怎样才能使学生较容易地形成概念呢?

一、感性认识是形成物理概念的基础

一切认识都是从感性认识开始的。物理教材中的内容,对学生来说,能直接感知的少,需要间接认识的多。所以,在教学中,应尽量运用实验和其他直观手段来增加学生的感知机会,不断扩大他们的知识积累,这样就会为学生的抽象逻辑思维形成前提条件。教师必须在学生观察和实验的基础上,及时引导他们正确思考,经过自己的思维加工,从现象到本质地去理解,从而形成正确的概念。如“机械运动”概念的形成,可以列举人在行走,车辆在前进,雨点下落等这些学生司空见惯的现象,经过比较、分析后,让学生认识到它们的表面形象虽然不同,就会发现这些现象却有一个共同点,就是一个物体相对于另一个物体的位置发生了变化,然后,把这些共同特征抽象出来,予以概括,就形成了“机械运动”的概念,即:“一个物体相对于其他物体的位置的变化叫做机械运动”。

二、使学生明确概念的物理意义是形成概念的根本

教学中学生对有关物理问题的感性材料进行抽象得出结论后,一般来说,对有关概念的理解仍然是表面的、片面的,有时甚至是错误的。为此,在教学中要通过多种途径和方法,使学生着重理解其物理意义。

一个物理概念有确定的物理意义,只有引导学生深入理解物理概念的物理意义,才能全面、系统、深刻地理解这个物理概念。如:向心加速度的概念,历来是学生感到抽象难懂的概念。向心加速度只能改变线速度的方向,不能改变线速度的大小,是描述线速度方向变化快慢的物理量。有不少学生对向心加速度能改变线速度的方向但不能改变线速度的大小这种特性不能理解。其原因还是对向心加速度的物理意义理解不透,此时应引导学生从向心加速度特点出发,认清向心加速度和线速度方向间的关系,即互相垂直,故向心加速度不能改变线速度的大小。对容易混淆的概念,可以采用对比的方法,明确其区别与联系,以加深理解。在物理学中有些物理概念看来很相似,但其意义却大不相同。对于许多容易发生混淆的概念,都可以用类比的方法,进行比较的根据是概念的质和量的规定性。一般来说,把握不同概念的质的规定,就能得到它们之间的区别,而量的规定性往往反映了它们之间的联系。通过分析概念之间的区别和联系,可以开拓学生的思路,帮助学生发展他们的认识能力。如“动能”和“动量”是物理中两个非常重要的概念,不少学生总是把它们弄混,不清楚什么时候应该用动能去分析解决问题,什么时候用动量去分析解决问题。所以,在讲授这两个概念时,应注意区分它们的联系和区别:动能和动量都是反映物体机械运动的物理量,它们都是用乘积定义法定义的,它们的大小都是由物体的质量和速度大小决定的。动能大小

二者的主要区别在于:(1)动能和动量虽然都是描述物体运动状态的物理量,但动能是反映物体由于运动所具有的一种做功的本领,它既可以通过做功来转移机械运动,也可以通过做功把机械运动转化为其他形式的运动,如热运动等。动量是反映物体运动量的大小,它只能在机械运动和机械运动之间转移。(2)动能是标量,动量是矢量。动量的方向就是物体运动速度的方向。(3)动能的变化(转移或转化)是通过做功来量度,而动量的变化(转移)是通过冲量来量度。

三、通过练习巩固概念,复结梳理概念

任何一个概念形成之后,不能只满足于学生能背得出来、能默写出来,还要通过不断复习来巩固和加深对概念的理解。可以安排一些有代表性的、巩固性的练习,使学生所学的概念得到巩固。教师最后还得配合一定的习题使学生加深对概念的理解。比如,在教到匀变速直成运动位移时,出了一道习题,已知某物体的初速度,加速度,求在t秒后的位移,学生一般都直接代入公式

进行计算,可结果都是错误的。这里学生忽视了物体在t秒前就已经停下来了,没有真正掌握匀减速位移的概念,做了习题后,印象就更深了。教学中,还要不断加深对概念的理解,不断摸索、创新,使物理概念的教学在物理教学中起到应有的作用。在讲完一章或一个单元后,还要进行阶段性的分类总结。通过分类总结,疏理知识融会贯通,并系统化、条理化,以便于灵活运用。

参考文献:

物理概念论文例4

惯性一般是指物体不受外力作用时,保持其原有运动状态的属性。人们对于惯性这一认识有赖于惯性定律的建立,而它则依赖于对于力的认识以及区分运动状态和运动状态改变的认识,这一点在人类认识发展史上经历了漫长的岁月。

在人类思想史上,两千多年前希腊的哲学家亚里士多德的学说无疑地起过广泛的影响,然而他关于物理学的论述,许多都是错误的。他把物体的运动分为自然运动和强制运动。他认为圆周是完善的几何图形,圆周运动对于所有星体都是天然的,因而是自然运动;另外,地球上的物体都具有其天然位置,重物趋于向下,轻物趋于向上,如果没有其他物体阻碍,物体力图回到天然位置的运动也是自然运动;其他所有形式的运动则都是强制运动。他还进而指出,关于物体的强制运动,只有在外力的不断作用下才能发生;当外力的作用停止时,运动也立即停止。从这里可以看出亚里士多德肯定了两点:一,自然运动不涉及曳力的问题,只有强制运动才存在力的问题;二、力是物体强制运动的原因。从今天来看,这显然是错误的,然而它束缚了人们近两千年。

从这种把物体的运动归结为外力作用的观念,可以提取出静止物体具有惯性的概念。开普勒在他1609年发表的著作《新天文学》和1619年发表的著作《宇宙谐和论》中写道;“天体有留在天空中任何地方的性质,除非它被拖曳着。”“如果天体不赋有类似于重量的惯性,要使它运动就不需要力,最小的动力就足以使它有无限的速度,但由于天体公转需要用一定的时间,有的长些,有的短些,因此非常明显,物质必须具有能说明这些差别的惯性。”“惯性,或对运动的阻力是物质的一种特性,在给定的体积中,物质的量愈多,惯性愈强。”这大概是关于物体惯性的最早陈述。可以看出开普勒所说的惯性是指静止物体的惯性,甚至他已经认识到物体的惯性与它的质量有关,然而他显然受到亚里士多德思想的束缚,不可能思考运动物体是否具有惯性的问题。

伽利略开创了实验和理性思维相结合的近代物理研究方法,并用于研究物体的运动。他对于亚里士多德关于物体运动的粗糙的日常观察、抽象的猜测玄想和想当然的思辨推理十分不满,他通过科学实验和科学推理得到许多正确的结果,总结在他的著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(1632年)和《关于力学和运动两门新科学的对话。(1638年)中,其中一个重要的结果如下。假设沿斜面AB落下的物体,以B点得到的速度沿另一斜面BC向上运动,则物体不受BC倾斜的影响仍将达到与A点相同的高度,只是需要的时间不同;当第二个斜面变成既不上升,亦不下降的水平面时,物体将一直以已获得的速度永远向前运动。伽利略的思想无疑地比他的前辈前进了一大步,他认识到不受其他物体的作用,物体可以永恒地运动,这已经很接近惯性定律,但是伽利略还没有摆脱亚里士多德的影响,他所说的水平面是和地球同心的球面,也就是说,那种不受其他物体作用的物体的永恒运动是圆周运动,因此我们还不能说伽略发现了惯性定律。

最早清楚表述惯性定律并把它作为原理加以确定的是笛卡儿。笛卡儿是唯理论哲学家,他试图建立起整个宇宙在内的各种自然现象都能从基本原理中推演出来的体系,惯性定律就是他的体系中的一条基本原理。他在他的《哲学原理》(1644年)一书中把这条基本原理表述为两条定律:一、每一单独的物质微粒将继续保持同一状态,直到与其他微粒相碰被迫改变这一状态为止;二、所有的运动,其本身都是沿直线的。然而笛卡儿没有建立起他试图建立的那种能演绎出各种自然现象的体系,其中许多是错误的,不过他的思想对牛顿的综合产生了一定的影响。

牛顿1661年进入剑桥大学学习亚里士多德的运动论,1664年他从事力学的研究,摆脱了亚里士多德的影响。他继承了伽利略重视实验和逻辑推理的研究方法,他也继承了笛卡儿的研究成果。他深入地研究了碰撞问题、圆周运动以及行星运动等问题,澄清了动量概念和力的概念。1687年出版著作《自然哲学的数学原理》,以“定义”和“公理,即运动定律”为基础建立起把天上的力学和地上的力学统一起来的力学体系。惯性定律就是牛顿第一定律,表述为“所有物体始终保持静止或匀速直线运动状态,除非由于作用于它的力迫使它改变这种状态。”惯性定律真正成为力学理论的出发点。

根据惯性定律,物体具有保持原有运动状态的属性,这种属性称为惯性。不仅静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性;物体惯性的大小用其质量大小来衡量。至此,人们对于物体惯性的认识达到第一阶段比较完善的程度。从此,人们对于运动中的种种惯性现象都能很好地理解;在实际中设计出种种利用惯性造福和防止惯性伤害的措施。

二、惯性与能量

对于惯性认识的一个重要进展是惯性与能量的关系。

能量是物理学里普遍关注的问题。运动的物体有动能;相互作用的物体有势能,如重力势能、引力势能、电势能等等;其他还有热能等等。在研究弹性变形体和流体的运动时,人们认识到经受应力的物体的势能分归属于物体的每一部分,而流体的输运则伴随有能量的传送。麦克斯韦电磁场理论建立和被赫兹电磁波实验证实之后,人们认识到电磁作用是通过场实现的,电磁场的实在性在认识上开始形成,场中不仅贮存有能量,能量的传送也是通过场来传输的,即存在能流:能流与场的动量联系在一起。人们研究电子的运动,运动电子周围存在变化的电场,变化的电场又产生磁场,两者的共存又导致存在能流和动量,它们同电子的速度平行。因此这一附加的动量意味着电子存在附加的惯性质量。有一时期,甚至有人猜测可能电子的全部质量来源于电磁场。这里第一次遇到电磁能量的惯性,提示了惯性与能量的联系。

1905年爱因斯坦发表狭义相对论,这是一个崭新的物理理论,它统一了力学理论和电磁学理论,带来了时空观的根本变革。爱因斯坦随后证明质能关系,E=mc2,一定的质量对应于一定的能量,反之一定的能量对应一定的质量。在这里,能量包括了能量的各种形式,突破了上面把某一种形式的能量与惯性联系起来的认识。这样,惯性是能量的属性,能量具有惯性(质量),任何惯性质量都应归因于能量。作为物理学基本概念和物质的量的质量概念退居次要的地位,如今在近代物理中能量、动量等概念要比质量、力等概念要重要得多。

能量具有惯性拓宽了对于惯性的认识,也拓宽了对于能量的认识。它带来的重大实用价值就是核能的释放。在裂变反应中,裂变产物的静质量小于裂变前物质的静质量,质量亏损释放出大量裂变能;在聚变反应中,聚变产物的静质量小于聚变前物质的静质量,质量亏损释放出大量的聚变能。它也使得人们很好地认识许多物理现象,包括涉及物质的全部质量与能量转化的正反粒子对的产生和湮没过程。

三、牛顿的绝对空间和马赫原理

让我们再回到惯性定律。惯性定律是近代力学的基础。作为基础性的定律是值得深思的。显而易见,考查物体的运动离不开参考系。惯性定律并非在任意的参考系中都成立。惯性定律成立的参考系称为惯性系,凡是相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也都是惯性系,惯性定律在其中都成立;而相对于惯性系作变速运动的参考系,惯性定律都不成立,它们就称为非惯性系。在非惯性系中考查物体运动,牛顿第二定律也不成立。为了在非惯性系中仍然保持牛顿第二定律的形式,除了物体之间实在的相互作用之外,还必须考虑一种与物体质量有关且与非惯性系相对于惯性系的加速度有关的力。这个力因为与物体的惯性有关,故称为惯性力。通常认为它不是物体之间实在的相互作用力,因而是“虚拟的”。

立刻产生一个问题,惯性系在哪里,或者什么样的参考系是惯性系?深入地研究发现,这在理论上和实践上都存在根本的困难。首先,要问什么是惯性系,回答是惯性系就是惯性定律成立的参考系,那就是说,在这个参考系中一个不受外力作用的物体总是处于静止或匀速直线运动状态。那么不受外力作用又是什么意思呢?这就是说,在惯性系中处于静止或匀速直线运动状态的物体是不受外力作用的。这样就又回到什么是惯性系的问题。这是一具逻辑循环,无助于解决什么样的参考系是惯性系的问题。其次,在实践中地球是一个相当好的近似的惯性系,我们在观察实验室中的许多力学现象,都可以把地球看作惯性生活费,但是地球肖自转,并且绕着太阳在旋转,有一些力学现象显示出地球的这种转动效应,例如惯性离心力,科利奥莱力等,因此地球并不是严格的惯性系。太阳及其邻近的恒星组成的参考系是比地球更好的惯性系。进一步的研究表明太阳是银河系中的一颗普通恒星,它同其他银河系听恒星一起绕银心旋转,作变速运动,因而太阳参考系也不是严格的惯性系。根据这种经验,我们可以取更大的天体系统的平均静止参考系以趋近严格的惯性系。看来我们可以不断地趋近惯性系,但却不能找到严格的惯性系。

这样,我们有了支配物体运动的力学规律(牛顿定律)但是却无法确定牛顿定律成立的惯性系。牛顿的力学理论如同建立在沙滩上的建筑物。牛顿深知他的力学理论中的这一脆弱的根基。他提出的解决办法是引入绝对空间。他想信存在绝对空间,“绝对空间,就其本性而言,是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的”,这样就可以在绝对空间里区别物体是处于静止、匀速运动还是变速运动,从而也就能够确定惯性系和非惯性系。为了说明绝对空间和绝对运动的存在,他提出一个著名的“水桶实验”,其大意如下。一个盛有一半水的桶挂在拧得很紧的绳子上,松开手后,桶和水的运动经历以下三种情形:(1)开始,桶在绳恢复原有状态的作用下快速旋转,由于水和桶的粘滞力很小,水尚未旋转起来,水面是平的;(2)在粘滞力长时间的作用下,水和桶一起旋转,水受到惯性离心力的作用向桶壁挤压,水面呈下凹形;(3)让桶突然静止,水仍在旋转,水面仍然是下凹。牛顿分析以上实验结果认为,在(1)(3)两种情形,水对于桶都有相对运动,但前者水面是平的,而后者是下凹的,在(2)(3)两种情形,无论水对于桶是否有相对运动,水面都是下凹的,因此,水对于桶的相对运动不是水面下凹的原因,水面下凹的真正原因在于水在空间里作绝对转动,受到惯性离心力造成的。这说明存在着可以观察出物体作绝对运动的绝对空间,加速度是绝对的。

牛顿的绝对空间和绝对运动继承了人们自古以来认为空间和时间物质及其运动相对独立而无论的直觉,被大多数人所接受,它还受到哲学家康德的支持,康德说过;“我们永远不能表象出没有空间,可是我们却很能设想空间中没有对象。”但是牛顿的绝对空间和绝对运动受到他同时代人的批评,其中著名的有莱布尼兹和贝克莱,莱布尼兹认为那种与物质客体相分离的任何空间概念都是哲学上没有必要的,贝克莱则指出,认为空间是“一种永久的、自存的、无限的、不可分的、不可变的东西”“是有害的、荒谬的”,然而他们都未能提出任何观念,发展一种新的动力学理论来替代牛顿理论,不过他们的看起来十分挑剔的批评对后有着潜在的影响。

对牛顿绝对空间的第一个建设性批评来自两百年后奥地利的物理学家和哲学家马赫。马赫在他1883年出版的《力学史评》一书中对牛顿的绝对空间和绝对运动作了深刻的批评。关于牛顿的“水桶实验”,书中写道:“牛顿的旋转水桶实验只是告诉我们,水对于桶壁的相对旋转不引起显著的离心力,而这离心力是由水对地球及其他天体质量的相对转动所产生的。如果桶壁愈来愈厚,愈来愈重,直到厚达几英里时,那就没有人能说这实验会得出什么样的结果。”“如果把水桶固定,让众恒星旋转,能够再次证明离心力会不会存在吗?”在马赫看来,牛顿水桶实验中凹行为并不能区分究竟是水相对绝对空间的转动,还是水相对于众星体的转动,因此,并不能由此得出存在绝对空间的结论,相反地,把水面下凹行为看成是由于水相对于从星体转动,水桶内壁以外的所质量的吸引和带动所造成的,要更自然些。

马赫是出于他关于我们的世界的一种非常儿到的哲学见解,对牛顿的绝对空间作出深刻批判的。他在书中写到;“我们不要忘记,世界上的一切事物都是相互联系、相互依赖的。”要注意,马赫强调的是相互联系、相互依赖、相互影响,那种只有一方依赖于一方而不被另一方所依赖,一方可影响另一方而不被另一方所影响的事物是不存在的,是虚构的,也是“同科学中的思维方式相矛盾的”(爱因斯坦语)。在牛顿力学中绝对空间就是这样的虚构,它会影响到物体的动力学性质,譬如,只有相对经来说,惯性定律才成立,但是物质的运动反过来却不能对绝对空间产生丝毫影响。既然是一种不能被人们的经验所证实的虚构,它就应该从科学中剔除出去。概括起来,马赫的观点是,物体的运动不是绝对空间中的绝对运动,而是相对于宇宙中其他物质的相对运动,因而不仅速度是相对的,加速度也是相对的;在非惯性系中物体所受的惯性力不是“虚拟的”,而是一种引力的表现,是宇宙中其他物质对该物体的总作用;物体的惯性不是物体自身的属性,而是宇宙中其他物质作用的结果。马赫的精辟见解被爱因斯坦取名为马赫原理。

马赫的批判带来了人们对于运动和惯性认识的重大变革。牛顿认为存在着绝对空间和绝对运动;物体的惯性是它自身的属性,如果撤掉了一个物体周围的所有其他物质,那么这个物体将由于它自身的惯性作惯性运动。而马赫则认为,根本不存在绝对空间和绝对运动,物体的运动是相对于宇宙中天体的运动;物体的惯性是宇宙中所有天体作用的结果,撤掉一个物体周围的所有其他物质,则无法去判断它作什么运动,因而它也就不再具有惯性。

马赫独树一帜的思想深刻地提示了牛顿力学理论根基上的纰漏,同时也指出了改造牛顿力学理论的契机,这就是放弃绝对空间和绝对运动,把物体的惯性与宇宙中所有其他物质对它的作用联系起来。

爱因斯坦建立狭义相对论后就认识到“狭义相对论不过是必然发展过程的第一步”,他时而思考狭义相对论的不足。一方面,狭义相对论指出,所有的惯性系都是等价的,速度是相对的,不存在绝对静止的惯性系,因此狭义相对论否定了一个优越的参考系(绝对静止的惯性系);但是它却肯定了一类特别优越的参考系,那就是惯性生活费,它比非惯性系更要优越,其中的物理规律特别简捷。然而对于为什么惯性系在物理上比其他参考系更优越,狭义相对论不能作出回答。另一方面,狭认相对论指出,物理作用传播的极限速度是光速c,这样狭义相对论就在整个物理学中排除了超距作用。引力是力学研究的重要课题。然而牛顿引力定律的表述是超距作用的,牛顿引力定律与狭义相对论不相容。因此需要发展一种把引力问题纳入,且能回答是否存在特别优越参考系的更为广泛的相对论。马赫的思想对于爱因斯坦无疑是一个重要的启发。爱因斯坦曾说过:“……可以十分正确地认为马赫是广义相对论的先驱。”

四、惯性质量和引力质量

发展一种新的理论,仅有哲学上的启迪和对于旧理论的批判是不够的,还需寻找建立新理论的突破口。爱因斯坦建立广义相对论的突破口来自三百年前伽利略的另一项重要贡献。

伽利略在他的《关于力学和运动两门新科学的对话》中写道:“我曾经做过试验,可以向你保证,从200肘尺高处放下的一颗一两百磅甚至更重的炮弹,不会比一同放下的仅重半磅的枪弹到达地面要领先一秒钟。”这段叙述表明所有物体的重力加速度相同。亚里士多德曾根据他的运动风,重物下落是物体回归天然位置的自然运动,物体越重,趋向天然位置的倾向就越大,自然得出物体越重,下落得越快。伽利略反对亚里士多德的运动知识化,他以实验事实作了不力的反驳。然而他并同有认识到这条定律的深刻含义。

所有物体的重力加速度均相同,反映的是任何物体的惯性质量与引力质量相等。根据牛顿定律,作用在物体上的外力等于物体的质量乘以获得的加速度,这里的质量是物体的惯性质量;另一方面,物体下落时,作用在物体上的力是地球对它的吸引力,它与物体的引力质量成正比。既然物体在重力作用下加速度不依赖于物体,则引力质量与惯性质量成正比;选取相同的单位,两者相等。

我们知道,惯性质量是物体惯性的量度,反映物体对加速度的阻抗,而引力质量是物体引力属性的量度,反映物体产生和承受引力的能力。它们显然是物质的两种完全不同的属性,描述物质两种不同性质的量是否严格相等是一个问题,并第一次想到用实验来明确检验两者的等同性。他在他的《原理》一书中记叙了他所做的实验。他做了两只等大的圆木盒,用11英尺长的细绳悬挂起来构成摆,一只装满了木料,另一只装入得量的金或银、铅、玻璃、沙、食盐、水以及小麦等等,比较它们的摆动周期。根据牛顿定律容易得出周期T。可以看出仅当惯性质量m惯与引力质量m引之比与材料无关,两摆的周期才会相等。牛顿实验中没有观察到两摆周期的差异,由此他推算出m引/m惯=1+0(10-3),即两者相符合的精度在10-3以内。以后又有不少物理学家做实验,把精度提高了许多,如1830年贝塞耳得0(10-5),1889年厄缶得0(10-8),1964年迪克得0(10-11),1971年布拉金斯基得0(10-12)。

看来惯性质量和引力质量相等是一条严格的定律。那么,这是一种巧合吗,还是有更深刻的原因?它意味着什么?这是又一个值得思考的问题。人们研究发现,在牛顿力学中无法加以说明,于是长时期里它就成为游离于物理学之外而不加重视的一个结论。

爱因斯坦对于惯性质量和引力质量严格相等的印象很深,他在给英国格拉斯哥大不所作的报告《广义相对论的来源》中说:“在引力场中,一切物体都具有同一加速度。这条定律也可表述为惯性质量同引力质量相等的定律,它当时就使我认识到它的全部得要性。我为它的存在感到极为惊奇,并猜想其中必定有一把可以更加深入地了解惯性和引力的钥匙。”他一直深信:“一个有希望受到应有的信任的理论,必须建立在有普遍意义的事实上。”而这一惯性质量同引力质量相等的定律的确是一个奇特的具有普遍意义的事实。他不断地思考这一问题,终于有一天找到了问题的答案。他于1922年在日本京都大学所作的报告《我是如何发现相对论》中说道:“这个难题的突破点突然在某一天找到了。那天,我坐在伯尔尼专利局办公室里,脑子里突然闪现一个念头:如果一个人正在自由下落,他决不会感到他有重量。我吃了一惊。这个简单的想象给我的印象太深刻了。它把我引向新的引力理论。我继续想下去:下落的人正在作加速运动,可是在这个加速参考系中,他有什么感觉?他如何判断面前所发生的事情?”爱因斯坦在这里所说的突然闪现的念头就是那著名的爱因斯坦升降机的理想实验。设想观察者在一个密封的升降机里做力学实验,一种情形是升降机静止在地面上(地球看成是惯性系),它是一个惯性生活费,其中存在地球的引力场,由于m惯=m引,任何物体的重力加速度均相等为g;另一种情形是升降机远离一切物体,即处于没有引力场的地方,它相对于某个惯性系以加速度g上升,它是一个非惯性系。在这两种情况下,观察者测得物体下落的加速度是g,他观察到的力学现象都相同,他无法断定他所在的参考系究竟是有引力场的惯性系还是并无引力的非惯性系。这表明物体在非惯性系中的运动等效于引力场作用下的运动,或者说非惯性生活费与引力场等效,爱因斯坦把它称为“等效原理。”根据等效原理,引力场可以用非惯性来消除,例如在引力场中自由降落的参考系中就消除了引力,在这个自由落体系中,惯性定律很好地成立,一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态,这一参考系实在是很好的惯性系,其中物理规律具有狭义相对论的形式。另外,非惯性系与引力场等效,非惯性系与惯性系就没有原则性的区别,它们都可以同样好地用来描述物体的运动,没有哪一个比另一个更优越。由此爱因斯坦把狭义相对性原理推广为一切参考系都是等价的,没有哪一个比另一个更优越,爱因斯坦把它称为广义相对性原理。爱因斯坦的广义相对论就是在等效原理和广义相对性原理这两条原理的基础上发展起来的。在广义相对论中,惯性系不再是理论上和实践上不可捉摸的,它就是自由落体系;前述狭义相对论的两点不足通过等效原理和广义相对性原理联系在一起一揽子加以解决,广义相对论清楚地回答了不存在特别优越的惯性系,所有的参考系对于描述物体的运动都是等价的,而引力问题通过广义的时空坐标变换纳入相对论理论中。

由此可见,原来牛顿力学中无法加说明的惯性质量与引力质量相等不再是游离于物理学之外的一个普遍事实,而是成为意义得大的广义相对论的基石。爱因斯坦找到了这块基石,并由此发展了广义相对,这实在是爱因斯坦独具慧眼、超群绝伦的伟大贡献。

五、马赫原理的检验和评价

马赫的思想启发爱因斯坦,引导他改造牛顿力学,建立了广义相对论,马赫的功绩不可磨。然而马赫认为物体的惯性来源于宇宙中其他物质作用的想法(马赫原理)还值得进一步研究。

根据马赫原理,物体的惯性不是物体自身的属性,而是宇宙中其他物质对物体作用的结果,那么物体近旁如果有一个大质量物体,它就会对物体的惯性产生影响。例如,处在银河系中的一个物体的质量应来自两部分,一部分来自宇宙整体的影响,它是各向同性的;另一部分来自银河系的影响,它应是各向异性的,物体朝着或离开银心加速时惯性质量会稍有不同。是否存在这一各向异性的影响是物理学家关心的问题。

物理概念论文例5

二、类比导入,水到渠成

类比是物理教学中最普遍的方法之一,在物理教学中具有重要意义.在物理学中,教师要善于引导学生开展对比,从而发现知识的异同,尤其是物理概念,我们要教给学生运用类比推理的方法,在类比中实现思维的过渡,在类比中加深对新概念的理解.例如,在引出电势能的时候,教师与学生熟悉的重力势能类比;在教学电场概念的时候,与磁场概念进行类比;将电流与水流类比,帮助学生建立电流的概念;将抽象的电压与学生直观感觉到的水压进行类比.在这样的类比中,实现了新旧知识的迁移,从而帮助学生借助已有知识建立新概念,既水到渠成,又容易理解。

三、设疑促思,深化概念

“小疑则小进,大疑则大进”.在物理概念教学中,教师要善于设疑,给学生制造悬念,从而引起学生积极的思维活动,从而对物理概念形成持久深刻的印象.如,在教学全反射的概念时,我将一束光线从水中斜射到空气中,逐渐增大入射角,学生观察到当入射角增大到一定程度时,折射光线消失了,而反射光线的强度变强了.此时,教师抓住这一现象,提问:为什么会出现这一的现象?学生仔细思考后,都试图通过一句准确的语言阐述这一现象,教师在学生分析探讨的基础上,引导学生分析得出全反射的概念,从而使学生掌握了全反射的概念,理解了全反射的本质.

四、原有知识,丰富拓展

物理学科的知识具有严密的系统性,知识之间相辅相成.同样,物理概念的建立也大多需要借助学生已有的认知结构中原有的相关概念.通过新旧概念之间的联系,巧妙得出新概念,理解新概念.在进行概念教学时,教师要充分发挥学生已有旧知识的作用,帮助他们建立对新概念的认识,这实际上是物理教学中经常运用的方法.如在教学能量概念时,可以事先借助初中阶段学过的对能量的粗浅认识:一个物体具有对外界做功的本领,我们就说这个物体具有能量.在此基础上,和学生讨论如何定量确定能量是怎样变化的,从而得出可以用做功的多少来衡量能量的变化,从而再借助列举事例,讨论分析得出能量的准确概念.

五、物理学史,引发兴趣

兴趣是最好的老师,学生一旦形成了对知识浓厚的兴趣,他们便会自觉主动地锁定注意,全身心地参与课堂去探究新知.物理学是一门神奇而又充满趣味的学科,其探索的对象是丰富多彩的自然万物的运动和变化.而在探索宇宙万物的过程中,有许多能引发学生昂扬激情的趣闻轶事,在教学中,呈现给学生,不仅可以激活学生的学习兴趣,更可培养他们面对困难,永不放弃的信心与勇气.在教学中,教师要善于结合一些有趣的物理现象,去吸引学生的注意力.

六、丰富外延,曲径通幽

物理概念是用最精炼的语言对物理本质的高度概括,而越是高度概括的概念,学生理解起来难度越大、越不容易接受.在教学中,教师可以借助对概念外延的拓展入手,从而巧妙引导学生来理解认识概念.如力的概念,本身抽象空乏,我们在教学中,可以先从人对物体,然后物体对物体之间的推、压、拉、提等作用,借助这些外延,引导学生拓展,从而总结提炼出力的概念,学生有了这样的外延基础,理解起来比较容易.

物理概念论文例6

那么,教师怎样才使学生真正掌握概念呢?

第一,必须让学生了解概念的物理意义。概念就是事物的特有属性在人们头脑中的反应,在教学中,应该让学生懂得事物的特有属性,比如,学生在形成机械运动的概念,可举一些这类现象,比如钟摆的摆动,水上浮标的浮动,蒸汽机活塞的往复运动,在微风中树梢的摆动等,让学生分析比较找出它们具有的共同特性。让学生领悟到它们都在某一中心位置的两侧往返运动,然后给他下一个确切的定义。再比如对质点概念的教学,学生往往不能真正理解质点的物理意义,认为不可能在一个只有质量而没有形状、大小的点。那么可以从书本上磁带盒的平动,扩展到天空中的飞机,大海上的轮船,从滑梯上滑下的小孩,因为它们都

在作平动,物体上各点的运动情况都一样,那么可忽略一些无关因素,用一点的运动情况就可以说明问题,而且这也是一种科学的抽象。所以,对概念的理解,首先必须让学生掌握它们的物理意义。

第二,要让学生懂得概念的适应范围,我们从所下的定义出发,引导学生进一步了解它的适应范围。比如,已知速度是表示物体的运动的快慢程度,就由此引伸,使学生了解到不论物体作什么形式的运动,不管是直线、抛物线,圆周运动或振动,都可以运用速度概念,这样,学生在接触线速度时就不会感到茫然了,也可以扩大学生对物理概念应用的眼界。

第三,不仅要让学生懂得物理概念的物理意义,以及适应范围,还要让学生了解不同概念之间的有关联系,进一步加深对本概念的研究与认识。例如,力的概念就在研究物体的相互作用之中形成的。质量的概念就是在研究作用于一切物体的大小不同的力与相对应的加速度比值恒定之中形成的。压强的概念也是在研究压力大小与受力面积的大小的比值中形成的。

教师对概念的教学,并不是要学生在黑板上抄定义,背定义,或者把物理概念的重点摆在要学生单纯做题目,如果是这样的话,就会使学生对相邻的一些概念模糊不清,从而感到物理枯燥无味,越学越难。所以有了上面三点的准备,教师对物理概念的教学可分为以下几个步骤:

首先,可以在已知内容的基础上提出新问题,激发学生的学习兴趣,可以用一些比较直观的实验或例子,比如在声源概念的教学时,我们可以设计一个实验,用音锤敲音叉的音股,学生确实听到了音叉发出的声音,但为了说明物体发声是由于物体的振动,可凭肉眼观察,现象并不很明显,那我们可以用一个轻质小球,靠近音叉,发现小球被弹开,这样就引起了学生的兴趣,并很快地掌握了声源的概念,再比如,对波的衍射,干涉概念的教学中,如能利用投影仪,把小波的衍射或干涉现象投影到银幕上,学生对亲眼目睹的现象产生了很大的兴趣,于是就能轻松地完成了本节课的教学内容,以及衍射和干涉的区别学生也很好地得到了理解。

其次,让学生自己在已有的感性知识的基础上,形成抽象的物理意义,这里可以让学生进行比较、分类等。比如,引入速度概念时所举的实例,各物体的形态千差万别,学生怎样比较呢?可以把它们都质点化,才可以比较它们的运动快慢。

物理概念论文例7

物理概念是物理学的细胞,它反映了物理事实中最本质的东西,是学生进入理性认识的第一步,它不仅是物理基础知识的重要组成部分,更是掌握物理规律的基础。如果物理学中没有一些概念作为逻辑思维的出发点,就不可能揭示这门学科的全部内容,也就失去了这门学科存在的价值,因此,物理概念教学是十分重要的。目前关于物理概念教学的研究成果是十分丰富的,受《全日制义务教育物理课标(实验稿)》和廖伯琴关于物理教学的一种模式的论述的启示,笔者结合自己的教学经历,提出初中物理概念教学的必要过程,试图对物理概念教学从整体上系统把握,为初中物理概念教学提供一定的参考意见。

1.两篇文献中的论述和启示

1.1两篇文献中的论述

(1)《全日制义务教育物理课标(实验稿)》提出的课程基本理念

①注重全体学生的发展,改变学科本位的观念;

②从生活走向物理,从物理走向社会;

③注重科学探究,提倡学习方式多样化;

④注意学科渗透,关心科技发展;

⑤构建新的评价体系。①

(2)廖伯琴在《物理教学中的“以惑为诱”新模式》中的有关论述

学生在学习物理概念前,已有了旧的图式,即已有一些前概念,通过个体的同化和调节等过程,人们的思维便有了一个新的组织结构和行为方式,即新的图式。这种从旧图式到新图式,然后再到更新图式的过程,实质上就是个体思维的组织结构不断地从低级的感觉运动阶段发展到高级的形式的运演阶段,这也是认知图式的改变和发展过程②。实质上,这就是物理教学的认知过程。其具体过程分四个阶段,即诱惑、析惑、演惑和解惑。(此论述中的“物理概念”是指物理中的概念、规律等,与本文所提物理概念不同)

1.2以上论述给我们的启示

(1)学生在学习物理内容前,其实头脑中已存在一些前概念,即“旧图式”。学生学习物理概念的实质,是用物理概念替换头脑中的前概念,即用“新图式”替换“旧图式”。

(2)物理教学实质上就是“旧图式新图式更新图式”的发展过程。

(3)物理学习要从学生的生活开始走进物理,从物理走向社会,学生接触到的生活经验是学生学习物理的必然依赖。

2.物理概念教学必要过程的提出和意义

2.1物理概念教学的必要过程

从以上文献的启示,结合物理教学论中关于概念教学过程的论述,提出初中物理概念教学的必要过程:了解学生的前科学概念创设物理概念学习情景概念运用练习概念阶段性的深化发展.

2.2意义

(1)提出必要过程一词,和一种模式不一样的。必要过程是说提出的还是“教学过程”,必要说明它是不可缺少的,缺少了某个过程就会对学生的概念掌握产生影响。并且这些过程是系统的,某个过程做的好不一定最终教学效果就好,学生概念掌握的情况取决于这些过程协调作用的程度。

(2)物理概念的掌握本是一个系统的过程,但实际教学实践中往往“详于此而疏于彼”,甚至没有彼,极大地影响了物理概念教学的效率。提出物理概念教学的必要过程,有利于对概念教学的整体把握。

3.各个必要过程的说明

(1)了解学生的前科学概念――学生掌握概念的起跑线

前科学概念,是指未经专门教学,在同他人进行日常交际和积累个人经验的过程中掌握的概念③。它往往是片面的、主观的、表面的,是非科学概念。这类概念普遍存在于学生的头脑当中,这就决定了物理概念教学不是白纸上绘图,也不是空瓶中注水,而是利用适当的教学手段,把学生头脑中的前科学概念用科学概念置换出来,形成正确的物理概念。因此,物理教师在概念教学前,要对学生头脑中的前科学概念作一大致了解,备课时做到备学生,这样才能更准确地认识到教学的重点和难点在哪里,教学时才能做到有的放矢。

(2)创设物理概念学习情景――学生形成概念的土壤

物理概念是在观察、实验的基础上,运用科学思维的方法,排除片面的、偶然的、非本质的联系,抓住一类物理现象共同的本质的属性,并加以抽象和概括而形成的。因此,在课堂教学中以物理事实、物理实验创设一定的物理情景,运用科学思维方法从中抽象、概括出物理概念,是符合物理学习的认知特点的。因此可以说,适当的物理情景是学生感性认识事物的必然依赖,也是从感性到理性飞跃的必然依赖,缺乏了这种物理情景,那么形成概念的逻辑思维过程将成了无源之水,无本之木。在学生形成物理概念的过程中,很多就是因为缺少认识事物的物理情景。

(3)概念运用练习――学生概念认识的二次飞跃

《全日制义务教育物理课标(实验稿)》提出“从生活走向物理,从物理走向社会“的基本理念,在概念教学上不再刻意追求物理概念的严密性、完整性、逻辑性,而是更多地关注学生的发展需求和认知特点,注重概念与学生的经验的有机结合,使新知识、新概念的形成建立在学生现实生活的基础上,更多地以实例来说明和理解概念,以个性化的语言来描述概念,是学生有更多的精力用在实践、探究和知识面上。

4.其它问题

物理概念是学生学习物理的基础,概念教学也就理所当然地成了物理教学的重点,但由于物理概念本身难学的特点,加上初中物理教学受时间和教学工具的限制,概念教学又成了师生共同的难点。上述所提出的只是初中物理概念教学的必要过程,即一定有的过程,并非只有这些过程。其它方面要结合具体情况对待,比如,当教学中出现了易混淆的概念时,教师要引导学生进行辨析;当学生不会用物理概念解决实际问题时教师要耐心启发。总而言之,学生在物理概念掌握方面出现其它问题时,教师要灵活处理,要充分认识到物理概念的重要性,不可袖手傍观。

参考文献:

[1]阎金铎.中学物理教材教法[M].北京:北京师范大学出版社,1998,6.第3版

[2]宋善炎.物理教学论[M].长沙:湖南师范大学出版社,2002,7.

[3]廖伯琴.物理教学中的“以惑为诱”新模式[J].教育评论,1995,(3)

物理概念论文例8

范畴研究是中国古代文论研究的一项基础工作,一直为学界所重。1980年代中期以来,在大量具体范畴研究的基础上,很多学者开始尝试中国古代文论“范畴体系”的建构。[i]范畴体系研究乃是对古代文论范畴的一种整体把握,与范畴个案研究的一个明显区别在于,它需要研究者对“何为范畴”、“何为古代文论范畴”、“如何确定古代文论范畴”等前提性问题有更为自觉的认识。在已有研究论著中,很多学者对“范畴”本身做了不同程度的辨析,问题涉及“范畴”一词的涵义以及“范畴”与“概念”、“术语”之间的关系等。从其用心看,研究者显然是希望将自己对古代文论范畴的研究建立在一个明晰、可靠的学理基础之上;但是从实际效果看,与其说解决了一些问题,不如说暴露了更多问题。沿着这些问题追溯下去便会发现,其根源正在于未能对“范畴”以及“范畴”与“概念”、“术语”的关系获得正确的理解。鉴于此,本文拟对“范畴”问题作一番追根溯源之论,以期能提示古代文论范畴研究走出无法确定其研究对象的困境。

一、“范畴”何谓:欲辨还乱的古代文论“范畴”

说到“范畴”一词的涵义,研究者经常会引用列宁的话加以解释,即范畴是“认识世界的过程中的一些小阶段,是帮助我们认识和掌握自然现象之网的网上纽结”;[ii]但是,一旦进入具体操作阶段,面对古代文论中历代累积起来的无数名词术语的时候,人们又大多心生疑惑:难道这么多名词都是古代文论范畴吗?难道这么多名词都需要我们联结到古代文论的体系之网中去吗?而人们的直觉反应往往是:这不太可能!于是由疑惑而生否定,人们便希望能够分清这些名词中哪些才是“真正”的文论范畴,哪些则不是。那么,应该根据什么标准来划分呢?那些不能归入文论范畴的词语又该称为什么呢?为了解决这个问题,一些研究者引入了“概念”和“术语”,试图以“术语-概念-范畴”三分模式为框架,将“真正”的文论范畴甄别出来,而将剩下的文论词语分别划归“术语”和“概念”之内。

汪涌豪先生《中国古代文学理论体系·范畴论》一书对“术语”、“概念”和“范畴”三者关系的辨析在有关论著中颇有代表性。对于“范畴”与“概念”的关系,他认为,“范畴是比概念更高级的形式”,[iii]“概念是对各类事物性质和规律关系的反映,是关于一个对象的单一名言,而范畴则是反映事物本质属性和普遍联系的基本名言,是关于一类对象的那种概念,它的外延比前者更宽,概括性更大,统摄一连串层次不同的概念,具有最普遍的认识意义。”[iv]并举例说明,“范畴指超越于具体机械层面或技术层面的专门名言,是人们对客观事物本质特征的一些理性规定。譬如‘格律’之和谐、精整,‘结体’之遒劲、疏朗,这‘和谐’、‘精整’、‘遒劲’、‘疏朗’是概念、范畴,而‘格律’、‘结体’则不是。”[v]对“概念”与“术语”的关系,他认为,“术语是指各门学科中的专门用语,上述‘格律’、‘章法’属此,其情形正同‘色彩’之于绘画,‘飞白’之于书法。概念和范畴则不同,概念指那些反映事物属性的特殊称名,与术语一旦形成必能稳定下来不同,它有不断加强自己的冲动,它的规范现实的标准越精确,意味着思维对客体的理性抽象越精确。”[vi]据此他批评“有人将古代文学理论批评范畴作泛化处理,在确认‘道’、‘气’等本原性范畴,‘神思’、‘兴会’等创作论范畴,‘靡丽’、‘豪放’等风格论范畴之外,还将‘格律’、‘结字’、‘章法’、‘流别’、‘文风’等也定性为范畴,从而使古代文学理论批评发展的线索,因此显得淆乱不清。”[vii]但是看过论者对“术语”、“概念”和“范畴”三者关系不可谓不详细的分析,却很难让人有明朗、清晰之感。其中的很多论断乍看很像那么回事,倘若细究,则又显得游移不定。例如,论者认为“概念”是“关于一个对象的单一名言”,而“范畴”是“反映事物本质属性和普遍联系的基本名言”。后一句也许没有问题,但是说“概念”只与“一个对象”有关则明显与事实不符。现实中不仅有指称一个对象的概念(如“长城”、“故宫”等),更有不少概括很多对象的概念(如“人”、“马”等)。显然,以反映对象的“单一”和“普遍”作为区分“概念”和“范畴”的标准是很不可靠的。那么,如若以所反映对象普遍性程度的高低来区分“概念”和“范畴”又是否可行呢?这样做同样会面临诸如“究竟所反映对象的普遍性高到何种程度才是范畴,低到何种程度才是概念”之类的困惑。再如,论者认为“范畴”不应该是“具体机械层面或技术层面的专门名言”,而是“对客观事物本质特征的一些理性规定”,认为“格律”、“结体”等表示文章构成和创作技巧的名词仅仅是文论的“术语”,而只有那些表示“格律”、“结体”特征的词语如“和谐”、“精整”、“遒劲”、“疏朗”才是概念和范畴。这种说法问题更多:难道一门学科的专门术语就仅仅是那些“具体机械层面或技术层面”的名言?难道“格律”、“结体”是古代文论的“术语”,而“和谐”、“精整”等就不能是古代文论的“术语”?难道一个词语是“术语”的同时就不能是“概念”和“范畴”?反之,难道一个词语是“概念”和“范畴”的同时就不能是“术语”?而最令人疑惑的是,论者在这里反对把“章法”列为范畴,但是在该书后面论述古代文论范畴系列时,“章法”又被明确视为创作论范畴,而且与之一起被列入创作论范畴的还有“字法”、“句法”、“构思”等众多属于“具体机械层面或技术层面的专门名言”,[viii]这岂不是明显的自相矛盾?

罗宗强先生对术语、概念和范畴关系的看法比较审慎。他认为解读古代文论范畴是“是一个难度很大的研究领域,哪些属于范畴,哪些只是一般的批评辞语?哪些是常用的、已经进入相对稳定的古文论系统,哪些只是用于一时,带着随意的性质?因了这些问题的不同认识,对于范畴的选择标准也就不同。有的学者已就这些问题进行了理论的探讨,提出了一些意见。但要取得普遍的认同似尚须一个较长的讨论过程。例如,我们如果把‘奇’作为一个范畴,那么与之相类的‘正’(贞、雅)、‘逸’、‘悲’、‘怨’、‘静’、‘远’、‘轻’、‘俗’、‘寒’、‘瘦’、‘清’、‘浊’、‘飘逸’等等就应该归入范畴之列;同理,司空图《二十四诗品》中的很大一部份,也都应该归入范畴之列。那么它们是不是范畴呢?要知道这类用语是很多的,多到可能有上百个,而且其中的不少是带着随意性的,并不普遍也不经常被使用。它们中的一部份,甚至只是某一位评论者在某一次的随意的评论中用过。他们在使用它的时候,既未作认真的概念内涵的严格界定,事后也未曾有意义连贯的使用。我们是称这一些为术语呢?还是称它们为概念?还是称它们为范畴呢?那么我们要在这些性质不易界定的术语、概念、范畴中挑选哪些作为范畴的研究对象呢?另外一些词语如‘诗言志’、‘诗缘情’、‘文明道’等等,也有研究者把它们当成范畴。它们究竟是不是范畴?实在也是一个值得讨论的问题。或者我们可以把它们当作文论短语,当作一个完整的文学观点?面对古文论上的这些复杂现象,我们有时可以从纯粹理论上为‘范畴’一词下定义,来决定我们的研究对象。但一到具体问题,立刻就会遇到麻烦。正是由于问题的复杂性,有的研究者在面对这类问题时常有不易驾驭之感。例如,同一部著作中对同一个词前称概念后称范畴,或者理论阐述时把概念与范畴区别开来,而具体论述时又把二者含糊放在一起。我们似乎可以说,百年来的范畴研究,似是在一种概念尚模糊、理论认识尚未十分明晰的状态之下展开的。”[ix]

之所以将罗先生的这段原文照引,并非因为这段话提供了问题的答案,而是因为它指出了古代文论范畴研究中一个普遍存在的问题,即中国近百年来几代人所做的古代文论范畴的现代研究,基本上“是在一种概念尚模糊、理论认识尚未十分明晰的状态之下展开的”。尽管罗先生本人也没有明确提出确定古代文论范畴的统一标准,但从他对学界有关古代文论范畴认识的模糊性的具体评述中,还是可以看出他的大致思路:第一,一个文论用语是否属于范畴应该与这个用语使用的普遍性有关;第二,古代文论用语应该根据其使用情况分为术语、概念和范畴,作为范畴的文论用语应该与作为术语和概念的文论用语有所区别;第三,还应该在古代文论中的概念和范畴的外延之间做出明确区分,同一个古代文论用语不宜既称为概念又称为范畴。罗宗强先生的观点与前述汪涌豪先生的看法大体相同,也反映了很多古代文论范畴研究者对这一问题的基本看法,其核心是试图将古代文论用语明确划分为“术语”、“概念”和“范畴”三类而不相“混淆”。但是,论者自身的矛盾已经表明,这一试图消除古代文论范畴“混淆”的方法非但未能真正消除古代文论范畴的“混淆”,反而造成了更明显的混乱。

那么,走出困境的出路在哪里呢?

二、“范畴”探源:亚理士多德的“范畴论”

问题的症结恰在于研究者未能真正理清术语、概念和范畴三者之间的关系,在区别术语、概念和范畴的内涵的同时,也对其外延做出了过于机械的划分。

所谓术语(Term),诚如汪涌豪先生所说,是指“各门学科中的专门用语”,也可称各门学科中的专门名词(广义的);而中国古代文论术语,当指中国古代文论这门学科中的专门用语或名词。由此可知,古代文论术语是针对古代文论这门学科而言的,指的是具有古代文论学科特点的那些名词;因此,确定有关论著中的某个用语是否属古代文论术语,主要是看这一用语是否具有古代文论学科的特点,也即是看这个用语是否是对有关文章问题的描述和规定。古代文论术语的这一基本特征,决定了其范围是非常广泛的,理应包括古人有关文章的起源(如“道”、“气”、“圣”等)、创作(“格律”、“结体”、“章法”)、文本(如“文质”、“意象”、“意境”、“神韵”、“和谐”、“精整”、等)、欣赏(如“知音”、“滋味”、“兴”等)、发展(如“通变”、“源流”、“体用”等)等各种问题的论述中所使用的众多词语。而且,所谓术语的“学科特点”并不意味着不同学科术语之间的对立,同一个用语既可以是此一学科的术语,也可以是彼一学科的术语,如“道”、“气”、“神”、“理”、“性”、“情”等,可以同时作为中国古代哲学和中国古代文论的术语。正因此,确定古代文论术语的关键是根据这个词与古代文论学科的内在联系,而不是根据这个词与其他学科用语之间的外部关系。

概念(Concept)是关于某种事物的观念,表现为语言中的词。概念与词虽然有观念与符号之别,但二者是一里一表的关系,当我们思及某个概念时总是要想到某个词,而当我们说到某个词时,也总是意味着在表达某个概念。古代文论的概念是古人关于文章的观念,其具体表现即为古代文论中的描述、说明和规定文章的众多词语。这也就是说,并非古代文论著作中的所有词语都是古代文论的概念,前提条件是这个词必须表示有关文章的某种观念和思想。据此不难想像,古代文论的概念同样是非常丰富的,它应当包括古代文论中所有有关文章发生、发展、创作、构成、特征、接受等各个方面的观念,无论这个观念是主体的还是对象的,是整体的还是部分的,是宏观的还是微观的,是抽象的还是具体的,是动态的还是静态的。

范畴(Category)与术语、概念一样都是西语译词,但较之术语和概念,范畴的涵义稍显复杂。作为认识论和逻辑学用语的“范畴”一词始于亚理士多德的《工具论·范畴篇》。在《范畴篇》中,亚理士多德把语言的表达形式分为“复合的”和“简单的”两种,复合的表达如“人跑”,“人得胜”,简单的表达如“人”、“跑”、“得胜”等。按照现在的说法,“复合的”表达相当于或长或短的句子,“简单的”表达则相当于词。亚理士多德又将“一切非复合词”(即“简单的表达”,也即词)分为“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”和“遭受”10类,并举例说明:“实体,如人和马;数量,如‘两肘长’、‘三肘长’;性质,如‘白色的’、‘有教养的’;关系,如‘一半’、‘二倍’、‘大于’;地点,如‘在吕克昂’、‘在市场’;时间,如‘昨天’、‘去年’;姿态,如‘躺着’、‘坐着’;状况,如‘穿鞋的’、‘贯甲的’;活动,如‘分割’、‘点燃’;遭受,如‘被分割’、‘被点燃’。” [x]亚理士多德把这10类“非复合词”称之为10类κατηγοριαs,汉语把这个词翻译为“范畴”,取《尚书·洪范》“洪范九畴”中的“范”“畴”二字组合而成。“洪范九畴”中的“范”意为方式、方法,“畴”意为同类、类别,合为“范畴”有“方法的类型”之义。但是,作为“方法类型”的“范畴”一词主要反映的是由古希腊语κατηγοριαs一词衍生而来的category(英语)一词的若干现代用义之一,严格地说,并不能准确传达出亚理士多德所使用的κατηγοριαs一词的原初内涵。

Κατηγοριαs是亚理士多德在著《范畴篇》时自撰的一个词语,衍生自另一个非常普通的古希腊惯用语κατηγορειν。Κατηγορειν在古希腊语中意为“反对某人的言说”、“控诉”,其本身又由κατα与αγορενειν两个部分构成。Κατα是古希腊语中一个普通的介词,意为“使……向下”,αγορενειν意为证明或公开地说,合为κατηγορειν一词,便可表示“控诉”、“反对之语”等义。一般说来,“控诉”(κατηγορειν)总是意味着要运用言语对一个事物或一件事情的本来面目进行描述和说明,而这也应该是亚理士多德依此创造的κατηγοριαs一词的基本用义。换言之,亚理士多德把表示“实体”、“性质”、“关系”、“数量”等10类词称为κατηγοριαs,即意在表明它们都是从某个方面描述、说明事物的词。亚理士多德在除κατηγοριαs之外,还经常使用与此相近的含有“肯定”、“说明”之义的κατηγορεισθαι一词,这也可以从侧面说明他所造κατηγοριαs一词的主要用义。综合这些分析,亚理士多德在《范畴篇》使用的κατηγοριαs一词更适合译作“谓词”——“谓”意为说明,“谓词”即用于说明之词。[xi]

根据κατηγοριαs一词的基本内涵和亚理士多德对κατηγοριαs的具体论述,可以对其“范畴论”做出两个最基本的说明。第一,亚理士多德“范畴论”的主要研究对象即是广泛存在的所有的词(“一切非复合词”),这些词是用来描述、说明各种事物的。第二,根据词描述、说明事物的不同角度和层面,亚理士多德把所有的词归入实体、数量、性质、关系、地点、时间、姿态、状况、活动、遭受等10类,并把这10类词统一称为“谓词”(范畴)。因此第三,汉语学界所说的亚理士多德的“范畴论”实为“谓词论”,所谓10类“范畴”即10类“谓词”,也即10类说明事物之词。

分析至此,便接近了一个关键问题,即亚理士多德所说的“谓词”(范畴)的具体所指(即外延)究竟是什么?有一种观点认为,亚理士多德所说的“谓词”(范畴)仅仅是指“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”、“遭受”等10个概念(词)。如果这种说法成立,那么可称为“谓词”(范畴)的概念(词)是十分有限的。但是,这种说法显然与亚理士多德的本义不符。亚理士多德所说的“谓词”(范畴)的具体所指可以分三个层次来理解:首先,从其最直接的用意看,“谓词”(范畴)应是指包涵在这10类“谓词”(范畴)中的所有具体的词,也即用于描述、说明各种事物的“一切非复合词”。亚理士多德的逻辑其实很清楚:所有的词可以分为10类,这10类词即是10类“谓词”(范畴),因此其中的每个词也自然都是“谓词”(范畴)。详言之,每个词从其所在的“谓词”(范畴)类别看,可称为“某某谓词”(某某范畴);而从其所在的类都是“谓词”(范畴)的一类看,每个词又可以直接统称为“谓词”(范畴)。例如,我们一旦确定“黑”、“白”、“好”、“坏”等词属于“性质谓词”(性质范畴),那么它们也就毫无疑问地都是“谓词”(范畴)。“谓词”(范畴)与每个具体的词的关系乃是共名与个体的关系——共名总是适合于每一个个体,正如“人”这个共名可以用来泛称每一个具体的人。正是在这个意义上,我们说亚理士多德所说的“谓词”(范畴)的直接所指是极其广泛的,实际上包涵了所有用来描述、说明各种事物的词。这一结论也许会让一些研究者颇感意外,但这又完全是在情理之中,因为亚理士多德所说的“谓词”(范畴)本身即意为“用于说明之词”,而事实上又有哪一个词不是“用于说明(事物)”的?[xii]其次,既然“谓词”(范畴)的本义是指所有用于说明事物之词,那么据此可以认为那些表示各类“谓词”(范畴)名称的词本身如“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”、“遭受”等10个词也同样应该属于“谓词”(范畴)。具体地说,这10个词所说明的是第一层意义上的10类众多的具体“谓词”(范畴),例如,“人”、“两肘长”、“白”、“一倍”等词是用来描述、说明各种事物的具体“谓词”(范畴),而“实体”、“数量”、“性质”、“关系”等又是用来描述、说明“人”、“两肘长”、“白”、“一倍”等具体“谓词”(范畴)的“谓词”(范畴)。——这可以视为亚理士多德所说“谓词”(范畴)的第二层所指。沿着这一思路还可以追问:作为所有具体“谓词”(范畴)总名的“谓词”(范畴)本身是否也是一个“谓词”(范畴)?答案自然也是肯定的,因为“谓词”(范畴)这个词其实是对“一切非复合词”的一个总的描述和说明。——这可以视为亚理士多德所说“谓词”(范畴)的第三层所指。

如果说第一层次的具体所指是亚理士多德《范畴篇》“谓词”(范畴)的“实谓”(即《范畴篇》“谓词”(范畴)的实际所指),那么第二层次和第三层次的具体所指则是亚理士多德《范畴篇》“谓词”(范畴)的“当谓”(即根据《范畴篇》之理,其“谓词”<范畴>应当有的具体所指)。但无论是哪个层次的“谓词”(范畴),就其都是说明事物的“谓词”(范畴)而言,其间并没有根本差异。由此可见,根据亚理士多德“谓词论”(范畴论),语言中所有的词在一定条件下都可以成为说明某种事物的“谓词”(范畴)。

三、“范畴”涵义辨析及“范畴”、“概念”、“术语”关系另解

藉由对亚理士多德《范畴篇》的具体分析,我们可以对其“范畴论”形成以下几点基本看法:第一,“范畴”实为“谓词”,即用于说明事物之词。这是“范畴”一词的原初内涵,也是作为认识论和逻辑学术语的“范畴”一词的基本涵义。认识到这一点可防止对“范畴”(category)一词不同用义的混淆。我们知道,在现代西语中,“范畴”一词经常用来表示某些基本的、明确区分的实体类别或概念类别。笔者暂未找到有关语言学资料,可以清楚地说明最初表示“说明事物之词”的“范畴”究竟是如何在现代西语中衍生出了“事物类别”(包括“概念类别”)这一流传甚广的用义,但是下面的这个推理应该有一定的道理。根据前文分析,在亚理士多德的《范畴篇》中,“范畴”一词是10类“非复合词”的共名,10类“非复合词”即10类“范畴”,或者说亚理士多德所说的“范畴”包涵了10类“非复合词”;又因为词是概念的表现形式,所以也可以认为亚理士多德所说的“范畴”包涵了10类概念。但是在后人的理解中,“范畴”由表示“10种类别的概念”逐渐变成了表示“10种概念的类别”,这样“范畴”也就有了“概念的类别”之义。在“概念类别”这一用义的基础上再稍作引申,“范畴”便有了“事物类别”这一更广泛的用义。这一衍变过程可以示意如下:

各类“非复合词”——各类概念——概念类别——事物类别

可以看出,在“范畴”一词用义的整个衍变过程中,从表示“各类概念”到表示“概念类别”是非常关键的一步。有人可能认为,“范畴”表示“各类概念”与表示“概念类别”,其间没什么本质的区别。但事实并非如此,二者表示的实际意义区别甚大:说“范畴”表示“各类概念”,表明这是用“概念”来说明、界定“范畴”,“范畴”与“概念”之间是种概念和属概念的关系,表明“范畴”本身也是“概念”,最终要表现为具体的“概念”。这个意义上的“范畴”,其具体所指应该是各类概念中的所有具体的概念(词),如《范畴篇》中的“范畴”即应该是指“人”、“两肘长”、“白”、“一倍”等所有具体的词。但如果说“范畴”表示“概念类别”,则是用“类别”来界定、说明“范畴”,视“范畴”为一种“类别”。这种意义上的“范畴”,其具体所指则是这些概念的“类别”,而不是所有具体的概念。照此理解,《范畴篇》中的“范畴”就只能是指“实体”、“数量”、“性质”、“关系”等词所指称的10类“非复合词”的“类别”本身,而不是各类中所有具体的词——“词的类别”与“各类具体的词”的区别正如“人类”与“各类具体的人”的区别,其实质是类别与个体的区别,二者虽极易混淆却又绝不能混淆。

上述分析也表明,当人们不再把亚理士多德的“范畴”理解为“各类概念”的共名而是理解为“概念类别”的共名时,其实已经背离了“范畴”一词的原初用义。但是在西语中,“范畴”一词的原初涵义与现代用义是并存的,学者一般也能够意识到二者之间的区别和适用语境。问题是,当我们组合成“范畴”这个汉语词把κατηγοριαs 以及其他语言中与之相应的category等词翻译为汉语时,却只能表达出这个词所表示的“概念类别”或“事物类别”这层用义,而将其对学科“范畴”研究而言极为重要的“谓词”这一本义遗落了。这一表意并不完整的翻译埋下了汉语学界学科范畴研究中乱象丛生的病根。正是在此基础上,人们开始了对各种学科理论范畴的具体所指的普遍误解,主要表现为仅仅把作为各类概念的名称的词当作“范畴”,同时把各类概念中的具体概念仅仅视为“概念”以便与其所理解的“范畴”区别开来。如认为亚理士多德《范畴篇》所说的“范畴”仅是指“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”、“遭受”等10个作为10类词名称的词,而不是指这10类词中所包涵的“人”、“两肘长”、“白”、“一倍”等众多具体的词。论者并没有认识到,亚理士多德实际上是把“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”、“遭受”这十类词称为“范畴”,而不是仅仅把“实体”、“数量”、“性质”、“关系”、“地点”、“时间”、“姿态”、“状况”、“活动”、“遭受”这十个词称为“范畴”(当然,这十个词对其所说明的这十类词来说也是范畴,但这已经是另一个层面的范畴)。

第二,“范畴”作为说明事物之词总是针对其所说明的事物或事物的某个方面而言的,当一个词被用于说明某个事物或事物的某个方面时,这个词也就成了说明某个事物或事物某个方面的某类“范畴”中一个。如当我们用“相同”这个词说明两个事物之间的关系时,“相同”也就成了说明这两个事物关系的一个“关系范畴”。从原则上说,一切语言中的一切词都可用于说明事物,因此一切语言中的一切词在一定条件下都会成为“范畴”。“范畴”与词的这层关系,为我们提供了确定某个学科或某个理论的“范畴”的明确标准:所谓某个学科或某个理论的“范畴”,也就是所有用以从某个方面描述、说明这门学科或这一理论研究对象的词(概念)。这些词就其所描述、说明的研究对象的某个方面而言,可称为“某类范畴”;而就其所描述、说明的整个研究对象而言,又可统称为“某学科范畴”或“某理论范畴”。

第三,既然“范畴”即是用以从某个方面说明事物的词(概念),那么根据所说明事物的范围大小不同,作为“范畴”的词的数量也会有多少之异。从学术研究的角度看,有关“范畴论”可以根据其所说明的事物范围的大小分为两个基本层次,即“一般范畴论”和“学科范畴论”。所谓“一般范畴论”就是关于说明所有事物的所有的词的理论。前述亚理士多德的《范畴篇》即属于这一层次的范畴论。《范畴篇》并不研究某一具体学科、具体理论的范畴,而是从超越具体学科和具体理论的最一般的层面,把语言中所有用于说明各种事物的词作为自己的考察对象,并在所有的词与作为整体存在的世间各种事物之间建立起了一种说明与被说明的关系。这是一种关于范畴自身的“范畴论”,它虽然并不深入研究世界上任何一个具体的事物,但一切事物却都是其观照的对象;虽然并不精心分析语言中的任何一个具体的词,但所有的词却都是其关注的目标。作为“一般范畴论”,既然它所研究的是用于说明所有事物的所有的词,因此在它这里所有的词就是关于所有事物的范畴,词与范畴实现了完全的统一。亚理士多德又把所有的范畴分为10个基本的大类,这是对“一般范畴”更深入的说明。

所谓“学科范畴论”是指有关某一具体学科和某一具体理论的范畴的理论,诸如“哲学范畴论”、“社会学范畴论”、“诗学范畴论”等。“一般范畴论”与“学科范畴论”之间是一般与特殊的关系:“一般范畴论”揭示的各种“学科范畴论”共同蕴涵的一般性规律,而各种“学科范畴论”则是一般性范畴规律的具体体现。“学科范畴论”与“一般范畴论”的主要区别在于:“一般范畴论”中的范畴说明的是语言所能反映的世界上的所有事物,而“学科范畴论”中的范畴说明的则是作为某一具体学科研究对象的某种或某类事物;前者的外延(在理论上)是泛指的、无限的,后者的外延则是特定的、有限的。

至此,我们已经对术语、概念、范畴三者作了必要的分析和比较。简言之,术语是指一门学科的专用名词,概念是指关于事物的观念,范畴则是指(从不同方面)说明某个事物的词(概念)。显然,如果单从内涵上看,三者具有各自的独特规定性;但是如果从某个特定学科的术语、概念、范畴三者的外延上看,就会出现一种很有意思的现象,那就是:这个特定学科的术语、概念和范畴在外延上是基本一致的。其中的道理并不深奥:作为这个特定学科专用名词的“术语”,实即是从各个方面说明、描述这一学科研究对象的各种词语;而作为这一特定学科的“概念”,包涵了关于这一学科研究对象的各个方面的观念,其表现形式也是那些从各个方面说明、描述这一学科研究对象的各种词语;至于这一学科的“范畴”,同样是从各个方面说明、描述这一学科研究对象的这些词语。也即是说,同一个词,从其作为说明这个学科研究对象的一个用语来说,可称为这一学科的“术语”;从其所反映的有关这门学科研究对象的观念来说,则可称为这一学科的“概念”;而从其作为从某个方面说明这个学科研究对象的某类概念中的一个概念来说,又可称为这一学科的“范畴”。即以“韵味”这个词为例,它是中国古代文论学科的一个专用名词,因此可称为“古代文论术语”;它又反映了古人关于文学作品性质的一种观念,因此又可称为“古代文论概念”;它还是古代文论中用以说明文学作品性质的一类概念中的一个,因此还可称为古代文论中关于“文学作品性质的范畴”。总之,在同一学科中,术语、概念和范畴是三位一体的;术语、概念和范畴实际上是对这一学科理论所包涵的、具有这一学科理论特点的、用于描述规定这一学科研究对象的有关词语的不同命名,表示的是同一个词在不同关系中的三种不同的身份。

当然,还有必要再强调一下同一个词作为概念和作为范畴的区别。当我们称一个词为“概念”时,意在表明它反映的是某个事物或事物某个方面的观念,强调的是这个词与其反映的观念之间的相互关系;而当我们称这个词为“范畴”时,则意在表明它表示有关某个事物的各类概念中的一个具体概念,强调的是这个词(概念)在有关这个事物的所有概念所构成的概念系统中所处的层次和位置,也即是强调这个词(概念)与其所处的概念系统之间的相互关系。

四、走出古代文论范畴研究的困境

当我们理解了术语、概念和范畴之间的这层关系,重新回到中国古代文论范畴这个话题时,很多缠夹便能够厘清,许多误解便可以消除。首先,我们在确定古代文论范畴的具体所指时不会再陷入非此即彼的机械困境,而是遵循亦此亦彼的辨证思路。我们不必再为古代文论中的某个词语究竟是“术语”还是“概念”抑或是“范畴”大费其神,因为它既可以是术语,也可以是概念或范畴。如前引汪涌豪先生所举“章法”一词,本是术语、概念、范畴三位一体,论者的错误并不在于既称其为术语(前),又称其为范畴(后),而在于一面坚持对术语、概念和范畴的外延作机械划分,一面在具体研究中又无法严格遵循这一划分。这一自相矛盾恰恰说明,在术语、概念和范畴的外延之间进行机械划分的做法是行不通的。其次,我们也不必再因为误解范畴的“普遍性”而陷于对“哪些古代文论用语是普遍使用的范畴,哪些古代文论用语仅仅是随意性使用的概念”之类问题的困惑。确定某个概念是否属于范畴,其标准并不是看这个概念的使用是普遍还是随意,而是根据这个概念是否是从某个方面对有关研究对象(实体)的规定和说明。根据这个标准,无论是使用极广的“赋”、“比”、“兴”、“意境”、“意象”、“境”、“气”、“风骨”等,还是使用范围较小、时间较短的概念,甚至只是个别人使用的概念(如扬雄论文所用的“元”、“妙”、“包”、“要”、“文”,明唐顺之论文所说的“丹头”等[xiii]),从有关文章的某个类别的概念来看都可以称为古代文论的范畴(如扬雄所说“元”、“妙”、“包”、“要”、“文”等是说明文章特征的范畴,唐顺之所说的“丹头”是说明文章构成的范畴)。学界因循的根据概念使用的普遍性确定何者为范畴的做法,不惟与概念和范畴的辩证关系不合,亦且带有很强的经验性,以至于反复陷入其本来要竭力避免的随意性。第三,不至于再将不同范畴层次间的区分与概念和范畴的区分相互混淆。如薛富兴先生曾在《关于中国古代美学范畴体系》一文称:“范畴是反映一门学科研究对象和过程最重要环节,勾勒该学科基本轮廓的核心概念,是一门学科的骨架。反映每一门学科体系的范畴的数量是十分有限的,但每一个范畴却可以有不同的概念表达形式。”[xiv]其实“反映一门学科研究对象和过程最重要环节,勾勒该学科基本轮廓的核心概念,是一门学科的骨架”以及“数量是十分有限的”云云,说的并不是一门学科所有范畴的特征,而应该是这门学科的“基本范畴”或“重要范畴”的特征。而一门学科中除了这些基本范畴和重要范畴外,还有大量的“非基本范畴”和“次要范畴”,这些范畴却并不一定要“反映一门学科研究对象和过程最重要环节”,也不必“是一门学科的骨架”,其数量也不是“十分有限”,而应该是“十分丰富”的。例如,在他所举的“味”与“滋味”、“韵味”、“兴味”等文论名词中,并不能因为“味”是“滋味”、“韵味”、“兴味”等概念的共名,就认为只有“味”是“范畴”,而“滋味”、“韵味”、“兴味”等就只是“概念”。一个恰当的说法是:“味”是一个文章鉴赏范畴,而“滋味”、“韵味”、“兴味”等则属于文章鉴赏范畴中的“味”一类范畴。在古代文论范畴中,“味”所处的范畴层次可能稍高一点,而“滋味”、“韵味”、“兴味”等所处的范畴层次可能稍低一点,但这却并不等同于范畴与概念的区别。事实上,如果仅仅根据“味”与其所表示的某个文章鉴赏观念的关系,那么“味”一样可称为“概念”;而如果着眼于“滋味”、“韵味”、“兴味”等与有关文章鉴赏的这类概念的关系,那么它们同样可以称为“范畴”。[xv]

理解了术语、概念和范畴之间的这层关系,前引罗宗强先生的一系列疑问也便可以得到解释。如问:“我们如果把‘奇’作为一个范畴,那么与之相类的‘正’(贞、雅)、‘逸’、‘悲’、‘怨’、‘静’、‘远’、‘轻’、‘俗’、‘寒’、‘瘦’、‘清’、‘浊’、‘飘逸’等等就应该归入范畴之列;同理,司空图《二十四诗品》中的很大一部份,也都应该归入范畴之列。那么它们是不是范畴呢?要知道这类用语是很多的,多到可能有上百个,而且其中的不少是带着随意性的,并不普遍也不经常被使用。它们中的一部份,甚至只是某一位评论者在某一次的随意的评论中用过。”本文的回答是:“奇”与“正”(贞、雅)、“逸”、“悲”、“怨”、“静”、“远”、“轻”、“俗”、“寒”、“瘦”、“清”、“浊”、“飘逸”等都毫无例外是中国古代文论的范畴,司空图《二十四诗品》所说的那些词语也同样应该归入古代文论范畴之列;不论这类用语多到何种程度,也不论其使用带着多大的随意性和不普遍,按理都应该是古代文论的范畴。只要是古人从某个方面描述、规定文章的词语,都属于某种类型的古代文论范畴(罗宗强先生列举的这些用语属于“文章特征范畴”或“文章风格范畴”)。又问:“我们是称这一些为术语呢?还是称它们为概念?还是称它们为范畴呢?那么我们要在这些性质不易界定的术语、概念、范畴中挑选哪些作为范畴的研究对象呢?”本文的回答是:我们既可以称这些词为“术语”,也可以称这些词为“概念”和“范畴”。由于这些词都可以称为范畴,所以也就不必在它们中挑选哪些作为范畴的研究对象,我们要做的是确定哪些范畴作为主要研究对象,哪些范畴作为次要研究对象。至于罗宗强先生所说的“同一部著作中对同一个词前称概念后称范畴,或者理论阐述时把概念与范畴区别开来,而具体论述时又把二者含糊放在一起”这种现象,恰恰是同一学科理论中概念与范畴的外延重合关系的真实反映。同一个文论词语,当研究者为了强调它所反映的某个文章观念时,往往会不自觉地称之为“概念”,而当研究者为了强调它与关于文章的概念系统中的某一类概念的关系时,往往又会很自然地称之为“范畴”。因此,说“任何范畴必须是概念”当然没错,但是说“并非所有的概念都是范畴”则要作具体分析:如果这是一些孤立的概念当然不是范畴,但如果这些概念都是某个学科理论中的概念,都是从不同方面对这一学科研究对象的规定和说明,那么则应该都属于这一学科的某类范畴。

罗宗强先生的另一个问题也很有意义,即“诗言志”、“诗缘情”、“文明道”等究竟是不是范畴的问题。他的怀疑是有道理的。根据亚理士多德的理解,范畴应该是“非复合词”(即词),而不应是“复合的”语言表达(即句子)。“诗言志”、“诗缘情”、“文明道”等显然并不是词语(罗宗强先生称之为“词语”是不准确的),而是短句(与亚理士多德所说的“人得胜”这一复合语属于同一类表达形式),因此不能称之为古代文论范畴——恰当的说法是“古代文论命题”。

需要补充说明的是,对术语、概念和范畴三者之间关系的误解,不仅存在于中国古代文论范畴研究中,也同样存在于中国古代哲学范畴研究中;甚至可以说前者对术语、概念和范畴三者关系的误解,很大程度上是由于受到了后者的影响。这里特别需要提到的是张岱年先生的《中国古代哲学概念范畴要论》这部著作。在该书中,张岱年先生对名词、概念、范畴做出了明确区分:“名词、概念、范畴三者既有同一性,又有差别性。表示普遍存在或表示事物类型的名词可称为概念,如物、马等等。而表示一个人或某一物的名词不能叫做概念,如一个人的姓名称号或某一历史事件的名称等等都不是概念。在概念之中,有些可以称为范畴,有些不是范畴。简单说来,表示存在的统一性、普遍联系和普遍准则的可以称为范畴,而一些常识性的概念如山、水、日、月、牛、马等等,不能叫做范畴。”[xvi]张岱年先生所理解的三者的关系是一种逐层包含的关系,即名词包含概念,概念又包含范畴。从外延上来看,名词的外延最大,概念的外延次之,范畴的外延最小。但是,张岱年先生的这种区分并没有足够的学理根据:如为什么只能称表示一类事物的名词为概念,而不能称为表示某个特定事物的名词为概念?事实上所有的名词都应该表示概念(亚理士多德甚至把表示“第一实体”——即不可再分的单个事物——的词归为“实体范畴”)。又如:为什么说那些“常识性的概念”如山、水、日、月、牛、马等不能叫做范畴?而在亚理士多德所划分的10类范畴中,就有一类专指“人”、“牛”、“马”、“动物”等概念(词)。亚理士多德把这类范畴称为“实体范畴”,而且是所有10类范畴中的核心范畴。

张岱年先生又根据上述思路对中国古代哲学用语做出了更具体的划分。他认为:“凡一家独用的概念或名词,不能算作有普遍意义的范畴。例如墨子所讲的‘三表’,在墨家思想中是很重要的,但没有被别的学派接受,墨家灭绝之后,‘三表’成为一个历史名词了。公孙龙所谓‘指’是他一家的一个独创的概念,也没有成为一个普遍的承认的范畴。还有些概念,在一定的历史时期颇为流行,但后来销声匿迹了,例如‘玄冥’、‘独化’,在两晋南北朝时期颇为流行,唐宋以后则无人采用,因而也不能算作有普遍意义的范畴。又有个别的思想家,喜欢自造生词,如扬雄在《太玄》中仿照《周易》‘元亨利贞’而独创的所谓“冈、直、蒙、酋”,只能算作个人的用语,不能列为范畴。”但他接着又说:“但是,也有一些思想家提出了一些独创性的概念,虽然没有普遍流行,却是正确地反映了客观实际的某一方面,具有较高的理论价值,所以仍可称为哲学范畴。例如张载所谓‘能’(《正蒙·乾称》:‘屈申动静终始之能’)、方以智所谓‘反因’(《东西均·反因》),似乎都可以列入古代哲学的范畴。”[xvii]前后两段对比,可以更清楚地看出根据所谓“普遍性”和“流行性”这一模糊的、经验的标准来确定中国古代哲学范畴所带来的随机性和矛盾性。前面说“一家独用的概念或名词,不能算作有普遍意义的范畴”,后面又认为有些思想家独创的、没有普遍流行的概念“仍可称为哲学范畴”;前面判断范畴的标准是概念使用的普遍性和流行性,后面判断范畴的标准则又变成了“较高的理论价值”。再有,说“凡一家独用的概念或名词,不能算作有普遍意义的范畴”,又说“玄冥”、“独化”“不能算作有普遍意义的范畴”,那么这些没有“普遍意义”的范畴究竟是不是范畴?根据一般逻辑,没有“普遍意义”的范畴当然还是范畴;但根据论者确定范畴的标准,似乎又不能算是真正的范畴。另外,如果因为“玄冥”、“独化”在唐宋以后无人采用便不能算是范畴,那么古代很多哲学用语现在都已经不再被采用,这岂不是说它们都不能算是范畴吗?种种矛盾说明,根据所谓概念使用的普遍性和流行性来确定何者是范畴,实际上是走进了一个永远无法自圆其说的怪圈,只能左支右绌,平添各种混乱。

普遍性可以作为区分普遍范畴和非普遍范畴的标准,流行性可以作为区分流行范畴与非流行范畴的标准,理论价值可以作为区分理论价值较高的范畴和理论价值较低的范畴的标准,但是它们都不能作为区分范畴和非范畴的标准。确定某个理论的范畴的标准只能是概念(词)与有关某个实体的概念系统中的某类概念的关系。具体地说,首先是看这个名词(广义的)是否是对这一理论所研究对象的描述和规定。这是确定范畴的最基本的标准,一个词只要是对有关研究对象的描述和规定,即使暂时不知道它究竟属于其中的哪个类别的概念,仍然可以肯定它是关于这个研究对象的理论的范畴。其次是看这个词属于有关研究对象的概念中的哪个类型。这一步是为了对这个范畴获得更具体的认识。范畴分类的角度和形式是多样的,可以根据研究需要分别做出不同的划分。概言之,只要是符合上述条件的词,都可以称为有关某个研究对象(实体)的某类范畴;这与其使用人数的多少无关,与其使用时间的长短无关,也与其理论价值的高低无关。

总之,术语、概念和范畴虽然内涵有别,但就某个特定的学科理论而言,其术语、概念和范畴的外延是完全相同的。一旦理清了这层关系,我们在古代文论范畴研究中便可以挣脱很多近似于“作茧自缚”的限制和拘束,并克服由此带来的种种方法和视野上的缺陷,使得对古代文论范畴进行最为广泛、最为完整的把握成为可能。理清了这层关系,我们便不必再犹疑、困惑于究竟哪些概念(词)才是古代文论范畴之类的问题,而是把更多的心思用于区分古代文论范畴的类型与层级,辨析各类范畴之间的内在关联,分析各种范畴的基本内涵,探析各种范畴的历史源流等。当然,这已经是下一步的研究任务了。

[i] 有关古代文论范畴体系研究的主要论文有:彭修银的《关于中国古典美学范畴系统化的几个问题》(《人文杂志》1992年第4期),党圣元的《中国古代文论范畴研究方法论管见》(《文艺研究》1996年第2期)、《中国古代文论的范畴和体系》(《文学评论》1997年第1期)和《传统文论范畴体系之现代阐释及其方法论问题》(《文艺研究》1998年第3期),蒲震元的《从范畴研究到体系研究》(《文艺研究》1997年第2期),姜开成的《论“意象”可以成为文艺学的核心范畴》(《浙江学刊》1997年第4期),薛富兴的《关于中国古典美学范畴体系》(《山西师大学报》社会科学版1999年第4期),李凯的《古代文论范畴研究方法论再探》(《西南民族学院学报》哲学社会科学版,2001年第3期),牛月明的《中国文论话语的元范畴臆探》(《文史哲》2001年第3期)等。研究专著有陈良运的《中国诗学体系论》(中国社会科学出版社1992年版),詹福瑞的《中古文学理论范畴》(河北大学出版社1997年版),蔡钟翔主编的《中国古典美学范畴丛书》(先后由百花文艺出版社和百花洲文艺出版社出版,现已出版10余种),汪涌豪的《中国古代文学理论体系·范畴论》(复旦大学出版社1999年版)等。

[ii] 列宁:《列宁全集》第38卷,人民出版社1959年版,第90页。

[iii] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第5页。

[iv] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第6页。

[v] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第4页。

[vi] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第5页。

[vii] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第1页。

[viii] 汪涌豪:《中国古代文学理论体系·范畴篇》,复旦大学出版社1999年版,第554-570页。

[ix] 罗宗强:《二十世纪古代文学理论研究之回顾》,见《20世纪中国学术文存·古代文学理论研究》(罗宗强编,湖北教育出版社2002年版)。此文为该书序言。

[x] 参考《工具论·范畴篇》,秦典华译,《亚理士多德全集》第一卷,苗力田主编,中国人民大学出版社1990年版,第5页。引用时略有改动。

[xi] 邓晓芒在译康德的《纯粹理性批判》时,把德语中的pradikamente一词译为“云谓关系”,表明译者注意到了该词源自的古希腊语κατηγοριαs的原初用义。见《纯粹理性批判》,康德著,邓晓芒译,人民出版社2004年版,第73页。

[xii] 从《范畴篇》的具体表述也可明确看出亚理士多德所说的“范畴”的直接具体所指乃是各类“范畴”中的具体的词。如称:“‘相同’、‘不同’、‘相等’、‘不等’都可以使用‘更多’或‘更少’这样的字眼。这些词都属于关系范畴。”(《工具论·范畴篇》,秦典华译,《亚理士多德全集》第一卷,苗力田主编,中国人民大学出版社1990年版,第19页。)这句话清楚地表明,亚理士多德是把“相同”、“不同”、“相等”、“不等”这些具体的词称为“关系范畴”的。依此类推,被称为“实体范畴”、“数量范畴”等各种“范畴”的也应该是包涵其中的具体的词。统言之,这些具体的词即一个个“范畴”。

[xiii] 扬雄语见《渊鉴类函·文章》引扬雄《法言》逸文。原文为“圣人之文,其?也有五,曰元,曰妙,曰包,曰要,曰文。”又言:“幽深之谓元,理微谓之妙,数博谓之包,辞约谓之要,章成谓之文。”唐顺之语见明万士和《二妙集序》引。以上材料均见《中国古代文学理论体系·范畴篇》,汪涌豪著,复旦大学出版社1999年版,第7页。

[xiv] 薛富兴:《关于中国古代美学范畴体系》,《山西师大学报》(社会科学版)1999年第2期。

物理概念论文例9

文章编号:1005-6629(2010)01-0021-03 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

1 传统“物质的量”教学中存在的问题

物质的量是高中化学理论的一个知识点,是整个高中化学教学的重点和难点之一。普通高中课程标准实验教科书《化学1》(江苏教育出版社)中该单元教材是以“物质的分类及转化”、“物质的量”、“物质的聚集状态”、“物质的量的浓度”、“用物质的量进行计算”为主线编写的。在传统教学中,学生表现的具体问题有:

1.1概念的内涵混淆不清

对物质的量、物质的质量、物质的量浓度、摩尔质量和气体摩尔体积的概念混淆不清,对应的单位也搞不清。如物质的量浓度的单位为mol・L-1,气体摩尔体积的单位为L・mol-1;摩尔质量是指单位物质的量的物质所具有的质量,单位为g・mol-1;相对原子质量的指原子的质量与0.012 kg C-12的1/12的比值,没有单位。但两者在数值上是相等的。

1.2外延把握不准

物质的量表示含有一定数量粒子的集体。是计量原子、分子、电子、中子或离子等微观粒子的一种基本物理量。但初学者往往会把宏观物质用物质的量来表示:如1摩尔大米,5摩尔大肥猪等错误概念;22.4 L・mol-1是特指在标准状况下的气体的摩尔体积。气体摩尔体积的定义是单位物质的量的气体所占的体积,只能应用于气体。学生常认为标准状况下1 mol水的体积为22.4 L,这种说法是不正确的。

1.3在概念之间无法建立有意义的联系

阿伏加德罗常数指的是1 mol任何粒子的微粒数,符号为NA。即指0.012 kg C-12中所含有的碳原子数,近似值为6.02×1023。不能把相对原子的质量、阿伏加德罗常数和物质的量的概念相联系。

1.4在问题解决中不能调用相关概念

在有关方程式和一些基本计算中,运用物质的量进行计算,既方便又快捷。许多高一学生尽管对有关物质的量的公式早已滚瓜烂熟,但是在很长一段时间内,却不能正确应用相应的公式和原理来解题。例如,先把物质的量转化为质量,再换算成物质的量或气体的体积的同学也大有人在。

在物质的量的教学过程中,对知识的横向联系和综合程度的要求提高,在能力上要求从形象思维向抽象思维飞跃。 多年的教学实践表明,由于接触化学时间不长,学生很难将化学中的概念、事实、理论进行有机结合,他们头脑中的化学知识往往是彼此孤立的、零散的,不易形成较完整的化学知识网络结构。这就要求教师在物质的量的教学中,采取一定的教学策略帮助学生形成较为完整的认知结构,实现意义学习。

2 概念图在物质的量教学中的优势

心理学表明,理论知识的学习过程是学生通过积极的思维活动,对各种各样的具体事例进行分析、概括,从而把握同类事物的共同关键特征的过程[1]。 物质的量的概念贯穿于整个高中化学教学的始终,特别是在化学计算中它更处于核心的地位。概念图作为一种能够有效促进概念间知识联系、加强概念间理解的教学工具,能够在很大程度上帮助学生发展一种理解化学概念和现象的整体性知识框架。可以避免学生对知识的死记硬背,实现知识点之间的贯通理解和转换, 有利于认识事件的本质和规律,构建知识网络结构, 提高学生的知识迁移能力。概念图在支持物质的量的教学方面具有以下优势:

(1)形象性:概念图能够以简洁明了的图形形式,表现物质的量理论复杂的知识结构,从而形象地呈现物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积等各概念知识点之间的联系。

(2)整体性:物质的量的教学是抽象的,对高一的初学者来说是易混淆、难理解的。利用概念图能将该知识以整体的、一目了然的方式呈现出来,有利于学生全面理解相关的概念。

(3)综合性:“物质的量”的知识理论性较强,抽象程度高,经常有很多学生面对综合性问题束手无策,即使经过大量训练,效果仍然不理想。历来被认为是造成学生成绩分化、学习困难的重点知识之一。在教学过程中,概念图作为围绕主要概念来组织综合信息的工具,进行知识拓展,有独特的优点。

(4)层次性:概念图可以通过确定物质的量与其他各概念之间的因果联系,区分物质的量、阿伏加德罗常数、摩尔质量、物质的量浓度和气体摩尔体积,形成概念的层级次序,建立各概念之间的关系,提高对各概念的理解。

(5)经济性:由于在人的信息加工系统中,短时记忆容量有限,因此,人们必须具备表征知识的各种各样的经济方式,以适应这一系统结构的有限性需求。

3概念图的制作步骤和教学分析

以限定型概念图制作为例,概念图的制作一般有以下几个步骤:

第一步,确定关键概念和概念等级。

选定某一知识领域后,找出该主题的关键概念以及与之相关的其他概念,并一一列出。然后,对这些概念进行排序,从最一般、最概括的概念到最特殊、最具体的概念依次排列。

第二步,初步拟定概念图的分层和分支。

把所有的概念写在活动卡片上,移动卡片讨论概念可能的连接, 按照概念的纵向分层和横向分支, 在工作平台上排列卡片,初步拟定概念图分布。

第三步,建立相关概念的连接。

把每一对相关的概念用短线连接,并在连线上用适当的连接词标明两者的关系。这样,同一领域及不同领域中的知识通过某一相关概念相连接,再经过修改后各概念及其关系就清晰可见,所绘的概念图就基本确定了。此外,还可把说明概念的具体事例写在节点旁。

第四步,反思完善概念图。

对各人绘制的概念图初稿分组进行讨论及补充,构建小组图;然后全班再讨论,综合成一个概念图。随着学习的深入,学习者对原有知识的理解会加深和拓宽,所以要对概念图不断修改和完善,使概念图真正成为知识建构的有力工具。

以“物质的聚集状态”作为教学案例。物质的聚集状态的变化实质是分子等微观粒子间相互作用的变化所致。以固体、液体和气体三种情况的微观和宏观性质的比较以及分子间距离的变化,很自然能引出了“气体摩尔体积”的基本概念。

对全班学生教学前后制作的概念图进行统计和分析,得出以下结论。

由上表可以看出:

(1)从节点情况看,学生在教学前制作的概念图中的正确节点(即概念),大多数都列出了三种聚集状态的微粒特征、宏观性质、以及影响体积的因素等,同时,还将影响体积的三种因素列了出来。还有一些同学列出了固体和液体相对应的例子,说明大部分学生已基本掌握了概念图的制作要点。由于教材的内容容易让学生接受,通过自学,学生已基本掌握了教学内容。

统计表明,对影响不同聚集状态的粒子数目、粒子大小、粒子间的距离的节点,尤其是气体摩尔体积这一节点有相当一部分同学缺失,甚至出现了错误,其中能举出正确例子的同学很少。说明这一部分内容,学生自学后的掌握情况不好,对影响气体体积的因素没有完全理解,而气体摩尔体积的概念和公式的应用是教学需解决的重点和难点。

(2)从教学前概念图中的命题来看,大多数学生能从物质的微粒特征的结构和运动方式以及宏观性质的形状和能否被压缩的角度进行分析,并用合适的连接词连接,构成正确的命题。正确命题数目的差异主要在影响气体的气体以及气体摩尔体积的公式。

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分析一些学生的错误命题,发现在粒子数目、粒子大小、粒子间的距离节点上出现了错误连接。由此可以看出,少数同学在自学过程中没有理解这三种影响因素对不同聚集状态物质体积的影响。

本案例让学生自学、展开讨论,并分析其他同学制作的概念图,学生就易发现自己制作的概念图中的层级结构是否合理;节点和命题是否正确的;所举例子是否正确,还有哪些知识没有理解。教学后学生制作的概念图的正确节点和命题明显增多。主要增加了影响气体体积的外界条件―温度和压强,而且能举出正确的例子。尤其突出的是,许多同学不同程度地标出了三种不同聚集状态影响体积的关系,还有约18.6 %的学生标出了阿伏加德罗定律和气体摩尔体积的关系,这些都是创新性命题。这说明一方面教师的概念图教学策略是有效的;另一方面说明这些学生在尝试着建构自己的认知结构。但有少数学生未能从这方面作出出尝试,原因可能是学生在画概念图时也许更关注的是不同层交或同一层次内部节点和节点之间的命题,而对于交叉层次间存在的命题缺乏思考;还有可能是学生缺乏将概念体系进行整合的意识和能力。

4 研究结论

(1)在学习中使用概念图的学生,所识记的概念数量多,知识点数量大,知识面明显拓宽,使学生既重视基本概念的学习、深刻地掌握知识的内涵,又扩大知识的外延,将概念内涵与外延及分散的概念组成了有机的概念体系,对概念的把握更为准确和深刻。

(2)采用概念图教学策略,学生对知识的保持和提取更为有效,提取的途径增多,在问题情境中能够对知识产生积极、有效的迁移,能够熟练地运用所学的知识去解决实际问题,对学生整体学习能力起到较好的促进作用,知识的迁移应用能力显著增强。

(3)概念图使师生的思路更开阔和清晰,能激发学生的学习兴趣,使学生在课堂上更积极活跃地参与学习;教师的教案更加灵活而篇幅大大减少;学生的笔记更加简明、清晰,更利于学习。

总之,概念图不论是对学生的学习还是对教师的教学,都有着不可低估的教学意义,对提高教学质量、减轻学习负担也有着重要的意义。

参考文献:

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[9]张冬梅.中学化学教学测量与评估中的概念图研究.南京师范大学硕士学位论文,2004.

物理概念论文例10

(5)Inspiration所生成的概念图文件可以直接生成ppt模式,点击presentation即可。

四、基于概念图的概念教学模式

(一)概念同化与概念图的理论基础

概念同化源于奥苏贝尔的认知同化理论,概念图的理论基础是奥苏贝尔的有意义学习理论和认知同化理论,奥苏贝尔认为新知识的学习取决于新旧知识能否达到意义的同化。换言之,知识的构建是通过已有的概念对事物的观察和认识开始的。概念图和概念同化都源于奥苏贝尔的理论,因此,概念教学以概念图的形式呈现是相辅相成的,具有科学性。概念图将概念之间的隐性关系可视化,是学习概念的可视化工具。图1是笔者根据诺瓦克模型在inspiration软件绘制的概念图模型。诺瓦克(Novak)的概念图是具有层次结构的,最高级的概念处在顶端,人们可以用适合的关联词来说明不同层次的概念之间的关系,并确定不同分支之间的横向联系,这体现了认知结构的渐进分化和融会贯通的特征。概念图这一认知工具,使学习者的知识结构可以较好地得到表征,为教师进行动态或静态的评价提供了参考的依据;如果把 概念图作为学生学习的手段,则学习者在概念的不断同化中,能使知识不断分化、整合和系统化。[7]

(二)教学模式案例分析

该文所构建的概念教学模式以奥苏贝尔的认知同化理论为基础,强调学生利用已有概念来构建概念之间的关系,以概念图为工具,教学过程是教师采用任务驱动为学生布置任务,通过学生自己制作概念图进行概念学习,实现从教师本位向学生本位转变,最后进行小组间评价和教师评价相结合的评价方式。

图2是利用Inspiration软件学习人教版初中数学八年级下册四边形一章小结内容概念图,总结了四边形之间的性质与判定关系。

利用概念图把四边形的判定、性质和之间的关系可视化地呈现出来,通过图2我们可以得出概念内部联系和概念之间的联系,把概念的内涵与外延用图示呈现出来,有助于概念间的融会贯通。

下面是利用Inspiration软件学习人教版初中数学八年级下册四边形一章内容的教学设计。

1.学习内容

初中数学八年级下册四边形一章。

2.学习目标

(1)知识与技能:进一步掌握矩形、菱形、正方形的概念、相关性质、判别方法和三者之间的关系。

(2)过程与方法:会进行概念转变,自主体验转变过程,拓展思维能力。

(3)情感态度与价值观:养成勤于反思,归纳的好习惯,学会理解事物具有的一般性和特殊性规律,增强团队合作意识和提高学习兴趣。

3.教学准备

多媒体教室、装有inspiration软件的计算机。

4.教学方法

任务驱动法、协作学习。

5.教学重难点

掌握特殊四边形的概念、共有性质和特殊性质,四边形之间相互转化条件。

6.教学过程

(1)教师根据学生已有的四边形概念要求学生利用inspiration软件总结四边形的性质定理、判定定理和它们之间的关系图,然后教师将班级学生分为几个小组。

(2)教师在学生学习过程中给予适当的指导,帮助学生解决学习过程中遇到的问题。

(3)对学生学习成果的情况做出评价,包括小组间互评和教师评价。

7.教学反思

教学结果检测:所学知识测试题和对概念图软件进行教学的满意度调查问卷。

根据课堂小组完成任务情况和测试题及调查问卷探究基于概念图的概念教学是否有助于概念的学习。

五、概念图与概念教学整合的几点思考

文章指出概念图与概念教学的整合是在奥苏贝尔理论的支持下所做的整合,具有理论支撑基础;指出概念同化教学要依照认知同化理论进行概念同化教学,不能只有形式,而脱离同化本质。运用概念图进行概念教学是一种新的媒体学习形式,基于理论层次的研究,这种学习方式有助于学生主动建构知识和对于复杂概念之间关系的理解。由于文章没有对概念教学模式进行实验研究,缺乏对理论研究的支持,以后研究中要重点进行试验研究,要做到理论研究与实验研究相统一。希望此文的研究能为从事教育教学研究人员提供一点启示。

[参考文献]

[1][2] 吴甬翔.APOS理论下高职化工专业高等数学概念教学方法探究[J].宁波职业技术学院学报,2009,(4):27-30.

[3] 赵桂利.国内概念图研究现状分析[J].理工,2010,(10):94-95.[4] 吴庆麟等.认知教学心理学[M].上海:上海科学技术出版社,2002:366.