文章编号：1008-0546（2012）03-0039-02 中图分类号：G632．41 文献标识码：B
doi：10.3969／j．issn．1008－0546．2012．03．019
《化学概念与应用》Chemistry： Concepts and Applications是由McGraw－Hill Education出版集团下属的Glencoe出版的，内容主要包括化学理论知识、元素化合物（含有机化学）和化学实验三部分内容。该教科书分上、中、下三册，共21章。继“元素周期表”、“化合物的形成与类型”、“化学键”等内容之后，第18章比较系统介绍有机化学的基础知识，共有“烃”、“取代烃”和“塑料和其他聚合物”三节内容。该章也是第19章“生命化学”学习的必备基础。本文分析该教科书中有机化学的编写特点，希望对我国编写或使用教材有所启示。
一、教材的设计便于学生自学
《化学概念与应用》每章每节内容前都有【课前活动】和【本节预览】这两个栏目。【课前活动】包括“起步实验”、“知识回顾”、“阅读提示”和“化学在线”四部分内容；【本节预览】包括“学习目标”、“知识回顾”和“关键术语”三部分内容。
第18章【课前活动】的“起步实验”部分是一个关于“制作黏泥”的实验，内容包括安全警示、实验器材和实验步骤等，让学生体会将四硼酸钠溶液逐渐加入聚乙烯醇溶液时溶液粘性的变化，直至让学生戴着手套将产物取出捏成小球。从而让学生体会有机反应及其产物的独特性质；“知识回顾”部分详细列举与该章内容相关的、且已接触的知识点，包括第5章中有关“烃的命名”、第6章中有关“烃的燃烧”等知识点；“阅读提示”部分为学生阅读本章内容的学习提供建议，如“观察本章出现的化学结构式，请注意每个结构式里的元素”；“化学在线”部分是通过连接网址“chemistryca．com”分别为教师和学生提供与本章相关的内容和活动，以便解决教师可能在理论知识方面遇到的问题，为老师开展课外活动，如 “组织学生课外研究替代燃料”提供建议。并为学生提供大量网络资源，包括与有机化学相关的新闻、理论知识拓展、以及一些可自动批阅的测试题等等。第18章【本节预览】的“学习目标”部分用“对比”与“比较”、“概括”、“区别”等动词，使学生在课前明确自己在每节学习过程中的具体任务；“知识回顾”部分是对上一节内容的简单陈述；“关键术语”部分基本是有关本节主要知识点的简要呈现。
【课前活动】和【本节预览】中所包含的丰富内容不仅能激发学生学习有机化学的兴趣，并为学生自己课前的准备提供十分具体、可行的建议，如，实验内容的详细介绍、已学知识点的明确提示、网络资源中大量的信息资料等等，使得学生的课前准备活动变得有据可依，避免学生课前准备的盲目性，培养学生主动自主学习的习惯。因此，《化学概念与应用》不仅有利于教，更有利于学。
二、突显化学的实用性
《化学概念和应用》不论是文本内容，还是章节练习题，都加强了对理论知识的应用。如，第2节“取代烃”中，主要介绍卤代化合物、醇、羧酸、酯等的物理性质、用途、生物功能，以及一些实例；该教材有机化学部分涉及的栏目种类较多，其中的【生活中的化学】、【化学与社会】等栏目特别注重理论知识与生活、生产实际的联系，分别介绍了“烫发过程中的化学变化”和“常见塑料产品的主要成分和塑料的再循环”； 【第18章复习题】从概念理解、应用概念、理性思维、复习回顾、科技写作和解决问题等层次分别考察学生对理论知识的掌握情况，其中有7道“应用概念”习题，主要利用有机化学知识解决实际中遇到的问题，如，根据聚合物的分子组成以筛选适合于制造雨伞的聚合物、指出酸性和碱性染发剂的异同、写出最广泛的可循环塑料的名称等。有1道“科技写作”习题要求学生利用图书馆资源整理一份“政府对煤燃烧的硫排放标准的相关规定”的报告，并让学生表明自己的观点。该教材的题型变化多样，重在考察学生的应用能力和综合素质，并凸显评价的形成。
《化学概念与应用》通过呈现丰富多样的栏目和逼真清晰的图片、利用简洁明了的语言、结合学生资料的亲自查阅或实际现状的调查等，让学生无时无刻都能感受到有机化学与我们的衣、食、住、行之间的密切联系。
三、体现实验的多样性
《化学概念与应用》有机化学部分安排了【家庭实验】、【迷你实验】、【化学实验】等与实验相关的栏目，甚至在章节的复习题中都安排了较多实验习题。这些实验的类型变化多样，侧重点也有所不同，但都更倾向于以身边的生活日用品作为研究对象。如，第1节的【迷你实验】是在学生了解“使用过多的饱和烃会导致一些类似心脏病的健康问题”这一研究成果之后，再让他们利用碘溶液比较“花生油”和“菜籽油”、“菜籽油”和“玉米油”等家用食用油的饱和程度。该实验更侧重过程与方法的培养，即主要是为学生创设情境并提出问题，由学生亲自操作、搜集信息；第2节的【迷你实验】是利用实验室的药品和仪器，通过混合甲醇和水杨酸来合成水杨酸甲酯，并让学生分析产物的气味、反应的方程式等问题。该实验更注重知识与技能的培养，即掌握物质性质及变化规律、仪器药品的选择等；与课文中注重验证的实验不同，【第18章复习题】中包括更多由学生亲自提出假设、自主设计、获取信息的探究性实验，如利用实验区分聚酯织物和含棉织物、预测碘在熔化的黄油和人造黄油中的褪色速度等。
《化学概念与应用》中化学实验的种类多样、功能各异，但都重视实验的体验性和实用性。
四、渗透学科的交叉性
随着社会、经济的发展，越来越多的边缘学科应运而生，各个独立学科之间的界限也逐渐淡化。由于人类面临的许多问题是无法靠任意一门学科能够解决，一门学科可借鉴其他学科的一些研究方法促进自身的更好发展。
《化学概念与应用》特别注重利用化学知识解决或解释其他学科遇到的一些问题或现象，学科交叉现象明显，编写有【生物学链接】、【化学工作者】等栏目。如，【生物学链接】中的“视觉与维生素A”的内容，阐述了视觉与视紫红质及维生素A的关系。从11－反－视黄醛和11－顺－视黄醛之间的转变解释视觉的原理、暂时性失明的原因等问题；【化学工作者】中“约翰・加西亚”的内容，介绍了对药剂师约翰・加西亚的一次访谈，包括药剂师所从事的工作、药剂行业的变化、以及发展前景，成为一名优秀药剂师应该具备的化学素养等。这样的编排既有助于开阔学生的视野，又便于培养学生解决问题的能力以及树立辩证唯物主义的世界观。
总之，《化学概念与应用》在确保有机化学基础理论知识系统性的同时，又通过解决日常生活、生产、其他学科等所遇到的问题帮助学生掌握知识，值得我们借鉴。
参考文献
受一位朋友之托，用六天的时间给他的侄子讲讲竞赛化学的内容。我也觉得是个挑战，所以稍有犹豫之后，接受了这个任务。接受任务还有一个重要原因，那就是在从事多年化学竞赛培训之后，我觉得确实应该重新反思一下过去：化学竞赛到底是培养了学生的记忆能力，还是分析解决问题的能力；是造就了一只完美的知识容器，还是激发学生潜力，培训学科的科学素养。
正是基于这种想法，准备的过程成为一件十分痛苦的事情，尤其是看到厚厚的两大本《基础有机化学（邢其毅版）》，而只有六个小时，这种压力尤其让我感到痛苦。在压力和责任面前，促使我在不断地自我否定和肯定中，艰难地寻找着有效的教学方法。当然我要做的第一件事是明确常态的竞赛有机化学是怎么教的，学生是如何学的。
一、常态的竞赛有机化学教学方法
教学后的反思让我充满了恐惧，我真的把学生当成知识的容器了吗？我从来不关心学生高中化学对他们学习的作用吗？我不在乎学生在课堂上的兴趣吗？
在竞赛课上，当教师拿了一本一本的教科书发给学生，学生买了一本又一本的化学练习册去做，这些行为背后已经把常态的竞赛课堂的教学生态以最原始的方式暴露出来了，即陈述性知识、程序性知识的记、背、算等简单认识能力的训练。新的知识是通过大量机械训练得到的，知识的存储是呈点状、线状的。
从教学过程来看，“查缺补漏”教学法是不过分的。如羰基化合物性质的教学，通常在呈现完纷繁复杂的各种类型的反应之后，教师就开始“卖关子”了，为什么会有这些性质呢？这个时间就是老师讲诱导效应，讲共轭效应，讲亲核试剂的时候了。似乎很完美，不过学生真的学到了什么？学生在这个过程中化学的认识能力真的提高了吗？
过去的问题就是我们太在意教给学生“是什么”“怎么做”的问题，而过于忽视学生解决问题的策略和能力的训练，而这正是竞赛化学要帮助学生学会的。
在评价方面，通过卷子检查学生这些知识记住了没有，记准确了没有。但竞赛的最终目标是学生解决化学问题的能力提高了没有，这种通过简单的陈述性知识的记忆程序的检测几乎是无效的，也就是说这种高一级的认知能力一定要通过对学生的思维进行测量，外显学生的思维过程，了解学生思维能力的发展情况。
因此，要让化学竞赛能成为撬动学生发展潜力的杠杆，改进教学方法势在必行。近五年的有机化学试题，内容可谓丰富至极，物质涉及烯烃、芳香烃，醇、醛和酮、羧酸和羧酸衍生物、含氮有机化合物等，反应类型包括亲电加成反应、亲核取代反应、亲核加成反应等，还考过命名、异构……基础有机里所涉及的内容几乎都出现在了竞赛考试中。当看到这些，也就明白了为什么各种各样的培训机构组织的培训都会找到各类名气十足的大学教授了――高中老师确实有点搞不定呀。
不是反对教授这些内容，但是这些真是竞赛有机的核心化学知识吗？核心化学知识是如何体现在各类物质、各种反应类型中的呢？基于对这些问题的反思，我提出了基于核心概念应用的有机化学教学方法。
二、基于核心概念应用的竞赛有机化学教学方法
基于核心概念的教学方法，力图改变传统的培训过程重知识、忽视解决问题能力的倾向，强调对学生认知结构的重构和高级认知能力的培养，重视对学生认知过程外显化评价方式的开发，让学生的知识和能力螺旋式上升。
1.竞赛有机化学中的核心概念
对24届、25届、26届化学竞赛中有机化学内容进行统计分析，提炼出有机化学中的核心知识和方法：
（1）电子效应；
（2）常见的中间体产生，以及稳定性，各类有机物的活化位置；
（3）亲电试剂、亲核试剂的特征，亲电反应、亲核反应的实质。
2.教学流程的设计
教学流程的设计总是起源于学情的分析的，由于篇幅的原因，我们假设学生已完全掌握高中化学之物质结构课程标准的内容。从元素周期律、电负性、共轭等高中基本概念出发，按照从原子到分子，从熟悉到陌生的原则挑选素材，通过三个核心内容之间层次递进的关系，让学生以渐进的方式使用所学的知识，在学习“说题”的过程中外显学生的思维过程，分析知识、方法、技能上的问题，并及时进行补救性教学。
教学流程的设计主要体现以下几个特点：
（1）例子由浅到深，弱化定义性概念，核心过程的推进呈现螺旋上升的特点
弱化定义性概念的学习，是为了减少陈述性知识的记忆，而突出对概念实质的理解，也避免为了概念的严谨性而偏离教学的主轨道。例如，共轭效应的教学，以乙烯中的p-p共轭为基础引入，从结构上分析产生共轭的原因，共轭的结果，进而引出p-π、π-π、σ-p等各种类型的轭，结合原子电负性谈及+C和-C；例子也由乙烯到苯酚，乙烯醛，叔丁基碳正离子，由浅入深，由熟悉到陌生，但始终围绕着电子云流动、平均化，以及额外的稳定性为主线。学生学的不是共轭概念的言上之意，而是共轭的言下之意，是在学习知识结构之后，通过反复地使用结构去应用新的素材，在应用的过程中掌握核心概念。
（2）在做中学，通过“说题”外显思维过程，根据思维过程缺陷，及时进行补救教学
通过对已有知识结构的重构，强调在不断地使用新的知识的过程中学习，这也是基于核心概念应用教学方法中“应用”二字的含义。在“做中学”，一是形成内容丰富知识“库”，二是要促进知识“库”的结构化。因此，强调两个重要的过程，一是对期望未果的解释，二是编排索引。
学生错了，不知道是怎么错的――由于知识、方法，甚至思维习惯的问题，都会出现这种情况，因此，及时对学生进行结果评价是很重要的它是引起学生反思、建构的导火索。对错误的分析，是老师讲的，还是学生自己发现的，对于学生能真正地发现自己的问题也是重要的。我提倡学生独立钻研，这将有利于学生进一步重建认知结构，学生的认知能力也只能在这样的过程中得到完善。
三、基于核心概念应用的教学方法心理学假设：从结构中“发现学习”
1.“教”结构
学科基本结构具有以下重要性：（1）它能使学科更容易理解；（2）不易遗忘；（3）保证训练的充分迁移；（4）缩小“高级”知识和“低级”知识之间的间隙。因此，突出有机核心概念的教学，是为学生理解、分析复杂问题服务的。但是绝对不能忽视学生的主动性，只把学生当成被动的知识接受者，而应该让学生自觉、主动地参与到知识的建构，掌握知识的整体和事物普遍性的联系。
因此，教应该是广义上的教的过程，即教和学，在强调教师的引导作用时，同时也注重学生的主动建构。
2.“用”结构
“用”有迁移、转换之意，也就是指将知识处理成适应新任务的过程。从过程的角度上来看，用的过程包括以下几个方面的特征：
（1）用科学家的视角去探索，实现“再发现”。
（2）科学、动态编排检索，促进正迁移。
（3）根据评价，反思、重构。
教师“讲”的功夫深，不一定教学效果好。开始几年，总在一个误区徘徊，一味的想把化学概念的内涵和外延给学生讲深刻讲透切，但往往是讲得汗流浃背，学生听得枯燥无味。把化学概念教学的重心放在了讲，学生听和记的上面，但实际学生掌握的效果不好。概念本身抽象难懂，枯燥乏味，很容易导致让学生误认为化学是一门死记硬背的学科，从而丧失了学习的兴趣。根据学生的个性特点和求知欲十分旺盛的特征，我开始转变教学方法，让学生共同参与到概念教学的活动中，教师引导学生抓住化学概念的关键词，学会分类、比较概念的联系和区别，让学生在课堂上学会动脑，展开讨论，通过比赛，各抒己见。俗话说：没有比较就没有鉴别。通过让学生比较分类，找出概念之间的联系和本质的差异，科学的将概念形成知识网，让学生准确有序的记忆储存。如原子和离子，电离和电解，原电池和电解池，元素、原子、核素和同位素，同分异构体和同素异形体等的学习，让学生在教学活动中不是简单作笔记的机器，而是在和谐气氛中，老师与学生，学生与学生共同回顾，比较、分析、综合，把前后学习的化学概念串联起来，形成各种网图。让学生在课堂上真正的动起来，每一个学生都成为了学习的主角。
二、记概念不如教会学生用概念，形成概念巩固墙
学以致用，举一反三，触类旁通，才会真正地掌握知识。学习一个新概念，强调处于机械的记忆阶段，可能学生自以为掌握了，事实上时间一久又糊涂了，这就需要引导学生在学习的过程中加深对概念的应用落实到位，要让学生明白流畅的背诵概念并不意味着真正理解掌握了概念。我也困惑了很长一段时间，学生一讲就懂，一考就错，学生头痛，老师也头痛。重视基础，重视教材，加强基本概念的应用，通过教学实践，针对化学概念的教学实际，学会把握重心，能舍能放。通过与化学备课组共同研讨，精心选择题目，尤其是针对基本概念为载体的选择题，题目难度尽可能适合学生实际，这样来巩固加深对概念的理解应用，抓住学生掌握概念的易错点，学生学起来也相对轻松一些，收到了良好的效果。反复应用巩固化学概念，让学生能够全方位理解概念知识的内涵和外延，也是学习整个化学系统知识很好的途径。教师要充分揭示概念的本质特征在教授概念的时候，要向学生交代清楚组成句子的关键和重要的词句，使学生对所讲概念可以理解的比较确切。例如，“分子是保持物质化学性质的一种微粒”是教材上对于分子的概念。在这不多的字数里有非常深刻的含义：物质的化学性质决定于分子，同种物质的分子具有相同的性质，不同种物质的分子具有不同的性质；分子只是组成物质的多种微粒中的一种；分子是一种微粒，肉眼看不到。教师这样分析、讲解概念对于学生来说不仅便于记忆也容易理解。
三、由化学概念单一的学习过渡到适当延伸拓展，形成概念多元化
学生在理解概念和应用概念的过程，也是学生实验能力，理解能力，创新能力以及分析、综合、比较、抽象等能力的培养过程。概念基础知识和应用创新能力是相辅相成，就是对教材的基本概念的延伸，通过对比分析知识间的内在联系，真正达到知识源于教材而又高于教材的过渡。教师不可就题论题，而要联系旧知识，增设同类，对比启发，指导学生利用教材，深入思考，仔细把握教材与大纲的内在联系，启发诱导学生思维，教师应用心设计，选择题目，依据不同概念的特点，该直观的不延伸，该剖析的一定要搞清概念的内涵和外延，比较概念异同，防止含混不清，教会学生应用已有的知识，同化新概念，真正做到巩固强化，理解掌握，包括规范答题，表达能力的提升。在教学过程中，先了解学生对当前知识的想法，再联系教师自己或者课本的见解。然后，采用探究式或者开放式的问题揭示学生的想法。例如，采用“提出问题、学生猜想”、“如果……将会如何”的形式探测学生的想法。
目前，大部分学生对有机化学的相关知识不能够完全掌握，要实现有机化学的教学目标，首要任务就是创新学习、打破常规。有关常规认知和现代信息理论研究证明知识信息渗透力越强，学生的理解力就随之增强，进而能够提高学生整体的学习效率。据此可以系统归纳一般的学习程序：首先，学生要做到全面认知学习材料，进一步深入了解知识信息，全面掌握材料内容。其次，认真分析材料内容，并熟知材料中各个部分的意思及其深层联系。再次，根据之前所学，系统记忆，把材料中各个部分的内容有机结合，将所有知识信息融会贯通，提炼知识要点，列出大致知识提纲，结合之前所学，消化理解转为自己的知识，为以后学习所用。最后，反复消化学习，定时复习强化记忆。
1.有意义的有机化学知识的学习
（1）图表学习法。
图表学习法，顾名思义就是用图表的形式表示归纳好的相关化学知识。这种方法的优点是从绘制好的表格和图形上可以清楚简明地分析相关知识信息，便于记忆理解，提高学习效率。对不同的有机物结构、特性和相关用途的归纳整理，有利于掌握完整系统的知识结构。
（2）系统学习法。
将相关的有机化学知识全面精简，进而系统化、精华化，形成联系紧密的知识网的方法就是系统学习法。这种方法有利于学生把所掌握的分散、独立的化学知识有效联系起来，形成完整系统的信息网，全面认知和理解有机化学知识。比如学生可以系统地将化学知识间的深层联系绘制出特殊的知识网，有利于加强记忆。
（3）规律学习法。
有机化学内容中的有机物间的化学反应复杂多样，但相互之间有一定的规律。在学习中不断总结不同有机物间的规律，有利于更好地强化学习。比如及时总结各有机物间的化学反应规律、同系物间的规律等。
（4）比较学习法。
比较学习法就是比较有机化学知识中的相似相同和不同之处，即在不同有机化学物间找出相似及相同的地方，或者在相同或相似的有机物间找出不同。通过比较，更加及时准确地纠正学习中出现的错误及误区。如通过比较碳水化合物及酸碱醇等，区别出所含基团的不同和特的不同，促进有效学习，避免陷入误区。
（5）结构学习法。
将所学的整体化学知识信息按照某种联系，如相似、相关或相反等关系，与零散的部分知识系统结合，形成完整的知识结构，例如醇类的羟基特性及其用途等结构分析。
2.无意义的有机化学知识的学习
（1）联想想象学习法。
一般通过联想和想象的方法学习无意义有机化学知识。无意义化学物知识相对孤立零散，可通过生活中的常识及无意义有机化学物间的相似和不同设定关系，进而加强记忆。比方说苯、四氯化碳分别与水混合后，有机物漂浮在上面还是沉在下面，这就联系到各物质间的密度大小问题。据此可以作类似深想想象并结合生活经验，“苯”和“笨”，两个字的结构近似进而形象记忆，竹在上木字在下，木头浮在水上，可以简单地记住苯在水的上层。也可以发挥想象，只要便于个人记忆理解就行。
（2）借助操作增强学习法。
在化学学习过程中有很多动手实验，在个人动手实验的过程中，结合理论知识，将理论与实践相结合，总结相关化学知识信息，有助于知识的深刻记忆。
（3）学生之间争论学习法。
教师教学可以设置不同的知识误区，进而引导学生思考，有利于正确记忆，提高学习的积极主动性。
3.学知识的组织策略是良好认知结构的构建
（1）列出经典实例，让学生准确理解基本概念的属性。
什么是概念呢？就是用符号所代表的拥有相同属性的一类事物。在有机化学的学习中，基本的化学概念一般分为概念名称、概念定义、概念实例和概念属性等方面。所以对于中学有机化学概念需要全面掌握，学生死记硬背化学定义和专属化学名称是不正确的，学生需要以主动积极的学习态度和丰富的思维过程系统认知化学概念。细而言之，通过教学中的实例分系，系统地对化学概念总结和归纳，从而让学生全面掌握不同化学物间的相似特性，进而提高学习能力。在化学概念学习的一般程序中，如何正确合理地选择经典的化学实例和科学分析是至关重要的。倘若教学中实例不足，会导致学生仅仅是单纯地记忆了化学概念的定义和名称，对其属性不能够正确理解，不利于对化学概念的全面掌握。只有在教学过程中，选择合理的不同的化学实例，才能正确引导学生对化学概念全面理解。并通过实例的分析和科学总结让学生做到创新思维，在比较分析和思考中举一反三，正确掌握化学概念的本质属性，加强对化学概念的理解，明确学习化学概念的基本特性及功能用途，等等。举例说明，如化学中同系物的基本概念，材料定义是：“结构相似，在分子组成上相差一或若干个CH原子团的物质互称同系物。”学习此概念，教师可以引导学生正确理解该化学概念，先说明同系物概念的基本属性，强调“结构相似”和“在分子组成上相差一个或若干个CH原子团”两个关键。之后列举经典实例，进而引导学生对实例认真比较分析、归纳。如甲、乙、丙、丁等烷类化学物都有相邻烷烃，正因为它们结构上相似，分子组成上相差一个或若干个CH原子团，所以它们互称为同系物。与此类似，学习烯烃时，可以让学生依据同系物概念的属性判断乙烯、丙烯、丁烯等烯烃，它们也属于同系物。
（2）依据循序渐进的学习规律，让学生在层层递进的学习中强化对化学概念的记忆。
许多教师一味地让学生在学习有机化学概念时，急于求成，反而事倍功半。要按照学生一般的认知规律，循序渐进地学习，从基本到特性认知，层层深入，由浅入深，让学生在潜移默化中强化对化学概念的掌握，全面理解化学概念的深层次内涵，把握化学物质的本质属性。只有深入掌握了化学概念的本质内涵，才能做到概念意义上的扩延，思维创新，提高学习效率。
总之，有机化学的学习过程是一个循序渐进的过程，我们需要在学习中摸索，善于总结和思考，才能打破有机化学的思维障碍。
参考文献：
中图分类号：G633.55 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2012）21-0072-02
一、高中地理概念凸显本质特征
地理概念是概括说明某种地理事物和现象的本质属性，或者根据地理事物和现象的感性认识，经过思维、比较、分析综合和抽象概括而认识其本质属性。它能充分展示人地关系的思维方式，反映的是地理事物及其演变过程的本质属性，是对地理事物的高度概括和总结。它作为地理抽象思维的基本元素，直接影响到地理判断、推理与论证。因此，在地理教学中，抓好地理概念的教学，对于学生准确掌握和运用概念进行判断、推理和论证，提高分析问题和解决问题的能力有着重要的意义，是进行创新教育的基础，也是地理教学的基本任务。
二、“机制分析法”与地理概念教学
分析一切地理问题，都必须从概念出发，在正确掌握概念的基础上，运用相关的地理基本原理，揭示出地理事物之间的内在联系。在高中地理教学中，地理概念众多，其中不乏相近或相反的地理概念，学生容易混淆。如果仅用直讲法将教材中的概念直接灌输给学生，简单地讲解，不仅使学生难记，也很难形成学生良好的思维品质、较高的思维能力，导致学生对概念的认识表象化，大多数学生缺乏对概念本质属性的认知而无法建立清晰的概念，对概念的运用缺少灵活性，往往混为一谈。比如，对“长江中下游地区植被破坏会对环境造成哪些不利影响”这一问题的分析中，有的学生回答“砍伐森林会造成水土流失、土地沙漠化及次生盐碱化。”从学生的答案可以看出，学生把水土流失、土地沙漠化、次生盐碱化这几个概念混淆在一起，并没有分清这几个概念的本质，没有理解这几个问题的形成条件。
那如何才能更为有效地进行地理概念教学呢？由于高中地理概念具有明显的本质特征，如果在教学中能引导学生发现和抓住概念的本质特征，就可以化难为易，化繁为简，化抽象为具体，从而使之能够比较容易地掌握地理概念，也很容易与其他概念相区分。因此，教者在讲授概念时，应注意引导学生的思维过程，着意养成学生按事物内在关系进行思维的习惯，提高抽象概括事物本质属性的能力。而按事物内在本质进行思维的习惯，抓概念的本质特征，即抓住概念的机制，也就是“机制分析法”。
三、“机制分析法”在地理概念教学中的实践应用
1.用“机制分析法”学习高中地理中的洪涝问题。在高中地理的概念教学中，洪涝是一个非常重要的概念，学生在分析洪涝的成因时，往往容易遗漏很多因素，导致分析不完整。在教学过程中，笔者主要从以下几个方面来分析洪涝问题：
（1）洪涝的本质是什么？
（2）从洪涝的本质出发，分析洪涝问题的思路是什么？
通过学生的探究，得出以下结论：
（1）洪涝问题的本质就是由于多种原因导致的地表积水过多的一种灾害现象。
（2）从洪涝的本质出发，分析洪涝问题的思路就是分析哪些因素导致地表水过多。
我们根据洪涝的本质出发，共同将分析洪涝问题的思路概况为：
洪涝即水的来量较大，排量较小，蓄水能力有限导致地表被淹没的灾害，而引起水来量、排量、蓄水能力变化的因素无非是自然因素和人为因素。
在分析了洪涝的思路后，又追问一个问题：
（3）根据分析洪涝问题的思路，分析长江中下游夏季多洪涝的成因。
由于有分析洪涝问题的思路做铺垫，学生分析起来比较顺畅，总结为：
来量：①长江中下游地区为亚热带季风气候，夏季降水多且集中。②长江中下游地区流域面积广，且南北支流同时进入汛期，河水来量大。
排量：①长江中下游地区地势低洼，河道弯曲，排水不畅。②中上游地区植被破坏，水土流失，河流含沙量增大，使下游河床抬高，淤塞河道，排水不畅。
蓄水能力：围湖造田，蓄洪能力减弱。
分析了长江夏季洪涝问题后，笔者又让学生分析孟加拉国夏季多洪涝灾害的原因，学生分析起来思维清晰，比较全面，只是在孟加拉国的风暴潮引起的海水淹没上有所欠缺。
2.用洪涝机制思维迁移其他地理问题的分析。在地理教学中，我们会发现有一些概念或成因与洪涝机制相类似或相反，这些问题都可以用洪涝机制去分析，如沼泽问题、干旱问题等与水相关的问题。
其实，洪涝机制不仅适用于与水相关的一些问题分析上，在全球变暖的问题上，仍然可以沿用洪涝机制的来量与去量的机制分析，把全球变暖问题本质看成温室气体的排放量多、吸收量少而导致的温室气体增多问题，而影响排放量与吸收量的因素无非是自然因素和人为因素，这样全球气候变暖问题就迎刃而解。此外，还可以把洪涝机制应用于资源短缺问题的分析上，资源短缺问题的本质是一种资源供应量少、需求量多的矛盾问题。
四、“机制分析法”在概念教学中应用的反思
教学实践发现，“机制分析法”在高中地理概念教学中具有以下优势：
1.有利于学生构建思维模式。学习地理，关键是构建思维模式，思维建模就是构建对某一问题进行分析的科学思维模式，形成一套解决问题的科学方法。从洪涝机制的分析过程中，我们可以提升出关于与水相关的问题分析思维模式，在这个模式下，可以应用于不同的区域，只要注重不同区域特点的差异，便能准确地分析问题。这样，学生便会独立、主动地去解决问题、获取知识，从而创造性地探索新的知识。
2.有利于学生的思维迁移。凡是学生掌握的知识经验是进行了概括的，那就能够从一个情境向另一个情境迁移。对知识经验的概括化水平越高，也就越容易产生迁移作用，因为概括化水平越高的知识，就越能反映同类事物间的共同性特点和规律性联系，与具体事物的联系也就越广，迁移的相对性就越大，因此，提高学生的概括、分析能力是促进学习迁移的突破口。分析了洪涝机制后，教师应有意识地将该机制分析的思维应用于全球气候变暖、资源短缺的问题中，学生在分析问题的过程中，思维得到了迁移、扩展，也得到了提升。
当然，“机制分析法”也不是万能的，它不能分析所有类型的地理概念，有其局限性。在地理概念教学中，应根据地理概念的特点选取不同的方法，将多种方法相结合。总之，高中地理概念教学是一个需要不断探索和实践的问题。充分利用“机制分析法”，培养学生构建地理思维模式并进行思维迁移，是提高高中地理概念教学的重要方法。
中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）11-0066-7
1 问题的提出
教学设计是一个系统性规划教学系统的过程，一般有三种方式：一是指向于整本教材、整个学科知识结构的宏观安排；二是指向某一课时、某一概念的微观层面上的教学安排；三是介于二者之间的指向于结构化主题学习单元的中观教学设计。
目前，高中物理教学的设计视角大多指向微观层面，其原因除了教师缺少基于联系视角进行中观教学设计的整体观念外，更重要的原因在于缺乏合适的架构组织来统领大量具体概念，从而造成了学生在整体知识理解上只见“树木”，不见“森林”的误区。
2 核心概念的层次模型及其学习进阶
前些年，美国教育界针对本国科学课程中“一英里宽，一英寸深”的现象提出广泛批评，由此催生了《美国国家科学教育标准》的重新修订。新标准的核心思想围绕少数核心概念进行知识组织，并对核心概念规定了12年一贯制的学习进阶，以促进学生对核心概念的全面理解。由此，核心概念及其学习进阶逐渐成为全球科学教育领域的研究热点。
关于核心概念及其学习进阶，我国科学教育界在介绍国外相关研究成果的同时，在核心概念的确定原则、核心概念的学习进阶规划等方面进行了研究，并围绕核心概念、学习进阶的教学设计进行了初步的实践探索，但对科学概念层次模型尚未达成共识。在本文中，笔者基于图1所示的科学概念层次模型进行了实践研究。
对于物理学科而言，在图1所示的科学概念层次模型中，居于塔尖的“学科核心概念”只有“运动与相互作用”“能量守恒”等少数几个，但却统摄着数量众多的抽象概括水平依次降低的“主题核心概念”“重要概念”和“基础概念”。因此，围绕核心概念进行教学设计时，首先需要对其组织架构关系进行分析，并对“主题核心概念”“重要概念”等下位概念的学习序列进行合理的规划，即对其学习进阶进行研究。
目前，关于学习进阶主要有两种研究取向，一是基于课程论视角，认为学习进阶是符合学生发展规律的概念序列，其研究取向是对核心概念的学习序列进行宏观规划；二是基于教学论视角，认为学习进阶是描述学生的学习路径，是“学习者认知发展过程中用以‘踏脚’的具体的‘脚踏点’”，其研究取向是对具体“脚踏点”进行优化设计。显然，二者虽然研究取向不同，但却相辅相成，因为“仅有路径还不足以提供学习者认知发展的支撑，需要寻找学习者每一次进步的‘脚踏点’，以此帮助学习者发展和完善原有的认知结构，顺利构建有意义的认知”。
3 围绕核心概念进行教学设计的理性思考
基于图1所示科学概念层次模型进行教学设计，主要有三种取向：一是围绕学科核心概念的教学设计，它一般属于课程专家的研究范畴；二是围绕某个重要概念、基础概念的微观处理；三是介于二者之间、基于主题核心概念的中观教学设计。由于主题核心概念是联系学科核心概念与重要概念的桥梁，这样围绕主题核心概念的教学设计，向上可以契合学科核心概念的学习序列，向下可联系学生的思维过程。因此，基于主题核心概念的教学设计是最佳的中观教学设计方式。
需要指出的是，基于主题核心概念的学习路径不是单个重要概念学习路径的简单拼接，因为重要概念间的关联方式既是知识结构的重要组成部分，也是促进知识结构化的重要途径。因此，只有将它们及其之间的关联方式放在系统的高度去统筹规划，才能围绕进阶层级设计出最优化的进阶路径。
关于重要概念间的关联方式，一般有内外之分，其中有关重要概念间的层次关系、概念属性以及建立过程间的逻辑关系属于内在关联方式，而蕴含重要概念的建立、应用的结构化主题则属于一种外在的关联方式。因此，基于主题核心概念学习路径设计，不仅需要对内在关联方式进行优化重组，同样需要重视结构化主题情境这种外在关联方式的构建，以便学生基于情境获得知识、应用知识，从而在丰富其认知结构的同时，有效培养学生解决实际问题的能力。
4 围绕主题核心概念教学设计的实践研究
在围绕主题核心概念的教学设计时，还需要把学科核心概念解构成“颗粒度”适中的主题核心概念。在本文中，以学科核心概念“能量守恒”为例，首先基于科学层次模型对其组织架构关系进行分析，然后探讨主题核心概念“机械能及其守恒定律”的学习路径设计。
4.1 “能量守恒”的组织架构关系
“能量守恒”是中学物理中几个学科核心概念之一，但它却统摄了Ⅰ中的“主题核心概念”、Ⅱ中的“重要概念”以及若干“基础概念”，具体的组织架构关系如图2所示。（注：由于基础概念数量较多，图中没有列出层次，另外，有关的电磁场能量也未列出。）
在人教版必修2及选修3系列的相关章节中，都是围绕“功是能量转化的量度”和“守恒思想”这条主线进行内容组织的，其中关于“功是能量转化的量度”没有采用新课标之前的教材组织方式――在章首直接说明“做多少功，就有多少能量发生转化”，而是采用逐级渗透，使学生在“润物细无声”中体会这一重要思想，具体渗透的章节如表1。
由表1可知，要实现对“能量守恒”的深刻理解，“机械能及其守恒定律”的学习路径设计至关重要。
4.2 “机械能及其守恒定律”单元的教材分析
纵观图2中主题核心概念“机械能及其守恒定律”的“颗粒度”，非常适合单独构成主题学习单元，但人教版教材没有简单地按其概念序列进行内容组织，而是从以下两个层面渗透“功是能量转化的量度”和“守恒思想”的重要主线。
（1）关于守恒思想的渗透方式
关于守恒思想，教材按“追寻守恒量（动能、势能间的转化及其守恒猜测）机械能守恒定律及其实验验证能量守恒”进行组织。在“追寻守恒量”中，以图3所示的伽利略理想实验所隐藏的守恒思想为出发点，重现人类追寻能量概念的思维脉络，初步概括出能量概念，并定义势能、动能，猜测动能、势能在相互转化过程中可能守恒。在“机械能守恒定律”中，运用演绎与归纳的方法建立机械能守恒定律，并安排验证性实验，引导学生从理论与实验两个层面上体验守恒思想。在单元最后安排“能量守恒定律与能源”，其目的是在更宽广的知识背景下引导学生感悟守恒思想，完善能量的知识结构。
（2）关于“功是能量转化的量度”渗透方式
关于“功是能量转化的量度”渗透方式，教材首先阐述在人类认识能量历史过程中建立了功的概念，并举例说明如果物体在力的作用下能量发生变化，这个力一定对物体做了功，以此强调“功”与“能”之间相互依存。其次，是在探讨重力、弹簧弹力做功特点过程中，建立重力势能、弹性势能及其对应的功能关系。最后，是通过“探究功与速度变化的关系”的实验，初步体验合力做功与质量、速度变化关系，然后运用演绎方法建构动能概念和动能定理。
需要指出的是，虽然教材围绕主线进行了精心组织和安排，但我们也注意到，教材中各重要概念之间的联系还是比较隐晦的，因而不利于学生深刻领会主线。另外，基于教学逻辑考虑，教材没有更为清晰地体现出“为什么重力做功对应重力势能变化？为什么合力做功对应动能变化？”同时，在动能和动能定理的建构过程中隐含逻辑问题。
4.3 主题核心概念“机械能及其守恒定律”教学设计
基于上述思考，在设计学习路径时，需要在考虑教学逻辑的同时，突出重要概念间的内外联系。为此，我们以伽利略理想实验及其拓展模型为学习主题，构建起沿追寻守恒量思维脉络的重要概念学习路径图（见图4）。
（1）功的学习路径设计
如前所述，“功”是一个极为重要的概念，其重要性体现在“功”“能”两个概念的相互依存上。因此，“功”概念的建立必然是与能量转化过程密切相关。为此，设计以下学习路径。
①基于伽利略理想实验分析，创建功的概念情境
【问题1】在图3所示的伽利略理想实验中，物体在AB及BC过程中，动能和重力势能如何转化？哪个力做功？
点评：以理想实验为学习情境，构建“功”与“能量”的联系桥梁，渗透“功是能量转化的量度”思想，让学生在进一步“追寻守恒量”的活动中建立功的概念。
②基于伽利略理想实验的分析，引出一般情况下功的公式推导
【问题2】动能、重力势能发生相互转化的原因是有重力做功，而在图3所示情况中，重力与位移方向不在一条直线上，那么如何应用图5所示模型中功的计算公式W=F・l来计算重力所做的功？由此引入一般作用力做功的等效处理。
③基于实际实验分析，巩固已学知识，架起联系桥梁
【问题3】对于理想实验而言，物体由AB、BC过程中，重力对物体做正功还是负功？在实际情况中，物体沿斜面下滑、上升过程还受到摩擦力作用（见图6），试判断其运动过程中摩擦力做功的正负。
点评：上述学习活动设计的目的除了巩固已学知识外，更重要的是为学生思考“为什么重力做功对应重力势能变化？为什么合力做功对应动能变化？”等问题构建学习路径中的“脚踏点”。
（2）重力势能的学习路径设计
关于重力势能概念的建立，教材按“重力做功重力势能变化重力势能表达式”流程进行内容组织，但对尚未建立保守力概念的学生而言，势必会产生“为什么仅仅是重力做功对应于重力势能变化，而不是其他力做功？”的疑问，这是重力势能学习路径设计时首先需要明确的，然后才能按教材组织方式建构重力势能概念。为此，建议按下述方式设计学习路径。
①基于理想实验分析，初步建立重力做功与重力势能变化的对应关系
【问题4】对于图3所示的理想实验，物体由AB重力做正功，重力势能减少，由BC重力做负功，重力势能增加，那么，重力势能变化的原因仅仅取决于重力做功吗？其他力做功与重力势能变化之间有无必然联系？要对其进行论证，需要对图3所示模型进行怎样的拓展？
②基于理想实验模型拓展，论证重力做功与重力势能变化的关系
【问题5】对于图6所示的实际问题，物体沿ABC运动，试将重力、摩擦力做功的正负及其对应过程中重力势能的变化情况填入表2。
【问题6】若图3中的物体还受到与运动方向一致的拉力（见图7），试将重力、拉力做功的正负及其对应过程中重力势能变化情况填入表3。
【问题7】观察以上两个表格，探寻重力势能变化与哪个力做功相对应？并探讨构建重力势能表达式的方案。
点评：以上学习路径设计中，一方面回答了为什么只有重力做功才对应于重力势能变化，从而有效渗透了“功是能量转化的量度”的思想，另一方面也为动能概念及其机械能守恒定律学习路径设计构建了“踏脚点”。
③基于一般理想实验分析，建立重力势能概念
【问题8】若图3所示的光滑斜面相对某一平面的高度如图8所示，试用mg、h1、h2表示出物体AB及BC过程中重力做功的表达式。
【问题9】若将图3的斜面改为一般的曲面，试运用微元法分析重力做功有何特点？如果还是W=mgh1-mgh2形式而与路径无关，那么，mgh就是一个仅取决于重力mg和势h（位置）的物理量，由此，你认为mgh表征了什么性质的物理量？
（3）动能、动能定理的学习路径设计
关于动能和动能定理的建立过程，教材按图9所示理想模型导出W= mv - mv ，并将其称之为动能定理，但是，仔细考查其建立过程，需要回答两个问题，一是为什么是合力做功对应于动能变化？二是由此特殊模型导出的结论具有普遍性吗？也即其建立过程在逻辑上自洽吗？为此，建议按下述方式设计学习路径。
①基于理想实验分析，猜测合力做功与动能变化的对应关系
【问题10】在图3所示的理想实验中，物体由AB、BC中，由于重力做功导致动能变化，其重力做功即为合力做功，那么，是否是合力做功对应于物体的动能变化呢？要对其进行论证，应对图3所示装置进行怎样的拓展？
②基于拓展模型分析，论证合力做功与动能变化的对应关系
【问题11】对于图6所示的实际问题，物体由ABC运动过程，试将重力、摩擦力及合力做功W的正负及其对应过程中动能变化情况填入表4。
【问题12】若物体按如图7所示的方式运动（物体在右侧斜面上做减速运动），试将重力、拉力及合力做功的正负及其对应过程中动能变化情况填入表5。
【问题13】综合上述两个问题，你认为动能变化是由什么力做功引起的？
点评：以上学习活动设计，一是渗透“功是能量转化量度”的思想，二是回答了“为什么是合力做功对应于动能变化”的问题。
③构建一般模型探究动能变化规律
相比于重力做功与重力势能变化的关系探究，合力做功与动能变化关系更为复杂，因为物体所受合力有恒定、分段变化和连续变化之分，而我们又无法在高中阶段按一般演绎推理方式dW=F・dx、F=ma推得W= mv - mv ，这样，要构建合力做功与对应能量变化关系，就需要分别基于直线运动和曲线运动中不同的作用模型进行分类探索。为此，我们设计了图10所示的学习路径。
需要说明的是，在上述学习路径设计中，重点是构建直线运动中的关系式W= mv - mv ，对于曲线运动，可由微元法及变力作用模型简要说明其结论仍为W= mv - mv 。至于具体的问题设计，参见文献[7]。
点评：在学习路径设计中，分别应用分类、演绎、归纳等科学方法建立起普适功能关系W= mv - mv ，由此再类比于重力做功与重力势能变化关系，则可建立起动能概念、“发现”动能定理，并很好地解决了教材中隐含的逻辑问题。
（4）机械能守恒定律的学习路径设计
关于机械能守恒定律的学习路径设计，教材先以光滑曲面上运动的物体为研究对象，运用动能定理论证其机械能守恒，然后对物体与弹簧构成的系统进行研究，归纳出机械能守恒定律。单纯就机械能守恒定律的学习路径设计，这样安排无可非议，但是将其置于主题核心概念建构这一系统上考查，则不利于学生从总体上感悟守恒思想。为此，建议按下述方式设计学习路径。
①基于理想实验分析，猜测机械能守恒条件
【问题14】对于图3所示的理想实验，小球好像具有“记忆”功能，试用动能定理分析AB、BC过程中机械能变化情况，说明小球“记住”了什么？这种“记忆”是否需要什么条件？比如：有摩擦力作用时，是否还有这样的“记忆”能力？
②基于拓展模型分析，归纳机械能守恒条件
【问题15】对于图6所示的实际问题，试将重力、摩擦力做功正负与机械能变化情况填入表6。
【问题16】对于图7所示的光滑斜面，并受到与运动方向一致的拉力作用，试将重力、拉力做功正负及其对应过程中机械能变化情况填入表7。
【问题17】 综合上述两个问题，探讨单个物体与地球组成的系统机械能守恒的条件，并写出图3所示理想实验中物体机械能守恒定律的表达式。
点评：按上述方式设计机械能守恒定律学习路径，按“追寻守恒量”中的猜测达到机械能守恒的理性认识，实现了“追寻守恒量”认识过程的螺旋式上升，同时，又有效建构机械能守恒的条件，加深对守恒思想的领悟。
（5）功能关系的学习路径设计
在人教版教材中，出于认知水平考虑，没有安排除了重力以外的力做的功等于物体机械能变化这一重要功能关系，但在上述方式学习路径中，此类功能关系分析是深刻领会机械能守恒定律的“踏脚点”，这样，只需对上述学习活动中的问题15、16中摩擦力、拉力做功与机械能变化关系进行显性化处理，阐述其物理意义并推广至一般性结论，则可构建起上述功能关系，具体过程从略。
综上所述，对于主题核心概念“机械能及其守恒定律”的学习路径设计，追求的不是每个重要概念的最佳进阶路径，而是按追寻守恒量的思维脉络，通过对伽利略理想实验及其拓展模型功能关系的分析，从中观层面上统筹规划学习内容、学习过程及其重要概念间的关联方式，构建起围绕主题核心概念的最佳进阶路径。
参考文献：
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数学概念是构建数学理论体系的基础。小学数学概念的学习，是培养学生逻辑思维的第一步，只有让学生理解了概念，才能运用知识去判断、推理、强化数学理论知识，从而提高学习质量。
一.小学数学概念教学中存在的问题
在小学数学课堂上，一些教师在进行概念教学时要求学生先把概念死记硬背下来，然后布置大量练习题进行强化，学生对概念似懂非懂，“知其然不知其所以然”，只会机械式的练习，不会灵活正确运用。
二、用多种方法引入数学概念
（一）从学生的生活实际引入概念
概念的引入是概念教学的第一步。教师应从学生的生活实际入手，充分运用实物、教具、图表等直观教具，以及动手操作等直观手段，把“纯粹”的数学知识与学生在日常生活的、熟悉的、具体的材料相联系，把抽象的数学概念具体化、形象化，便于学生的理解，同时也能激发学生的思维和探索新知的欲望。例如我在教学《认识面积》时，给学生出示平面图形、实物引入面积，并让学生列举教室、学校、生活中的例子，加强学生对面积概念的感知和掌握。
（二）以新、旧概念之间的关系引入新概念
任何一个数学概念都是在以往概念的基础上演变发展而来的，前一个概念是后一个概念的基础和推理依据，旧概念铺垫不好，就会影响新概念的建立，如，在“整除”概念基础上建立了“约数”、“倍数”概念；由“约数”导出“公约数”、“最大公约数”；由“倍数”引出“公倍数”，再导出“最小公倍数”。 在几何知识中，由长方形的面积导出正方形、平行四边形、三角形、梯形等的面积公式
（三）用情境设疑的方式引导出新概念。
小学生对自己感兴趣的问题会乐于思考。教师可以设置合适的情境，然后提出疑问，引导学生对所学概念有初步认识。例如，在学习《平均数》时，我提出三年级的两个班怎么比跳远成绩，学生的比较方案是一个学生一个学生的比较，显然不可行，这样我一下子就抓住了学生的兴趣，从而较好地引入平均数的概念。情境创设不仅激发学生的学习欲望，也培养学生通过观察提出问题的好习惯。
三.数学概念建立的有效策略
数学概念的形成一般是经过直观感受、建立表象、本质属性三个阶段，这一过程中要引导小学生的形象思维过度到抽象思维。
（一）要突出基本概念的教学
在教学基本概念时，创造机会让学生多摆，多画，多说，多动手操作、练习；要眼、手、口、脑并用，边观察、边说、边思考。对基本概念的讲解、推导，要循序渐进，让学生真正理解，牢固掌握，举一反三。
（二）强化知识的训练，系统掌握知识体系
以基本的概念为中心，在对概念的理解，运用和深化的过程中，不断把有关知识联系起来，触类旁通，以点带面，形成知识网络 。只有为知识迁移创造良好的条件，学生才能顺利地理解和掌握新知识。
（三）抓住时机渗透概念
有时候一些新旧知识有跨度，前后联系不紧密，学生掌握不了，成为学习知识的难点。 教师需要在新旧知识之间，架起联系的桥梁。在前面学习时为后面学习某些知识的“架桥”工作，为学习某些新知识作了准备，就是渗透。渗透要自然进行，把握机会；渗透注意适度，学生能通过迁移顺利地掌握新知识即可。
四.数学概念巩固的有效策略
（一）理解记忆数学概念
小学生的机械记忆能力较强，能很快记住课本上的概念表述，但是也很容易遗忘，数学概念的学习肯定是需要记忆的，教师要引导学生将机械记忆上升到理解记忆，理解概念的内涵和延伸.达到记忆持久，灵活运用的效果。
（二）灵活应用数学概念
学生学习了数学概念，不但可以说出这个概念的名称，熟练背诵概念的定义，而且还能正确灵活地应用概念。加深理解，增强记忆是前提，提高数学概念的应用意识是关键。
（三） 对比辨析易混概念
有些数学概念的语言表达相似，，有些数学概念内涵相近，学生容易混淆。如体积与容积、整除与除尽、质数与互质数等等。教师要引导学生科学对比，弄清易混淆概念的区别和联系，精准掌握数学概念。
生活中处处都是化学。植物进行光合作用是化学；哺乳动物的呼吸作用是化学；苹果氧化是化学；火的燃烧就更是化学。我们有着这么丰富的化学学习资源，我们怎么能不用起来呢？作为初中化学教师，我们要注重引导学生学习化学是要注重联系生活实际，在生活中感悟化学。例如在学生在学习九年级下册《生活中常见的盐》这一课题时，我先从生活中最常见的食盐来导入课文，逐渐引入化学上给食盐的概念定义。
二、重视概念内容的分析
1.找出概念内容的关键词
教材在编排概念定义的时候，都是经过多次斟酌、几番修改的、概念如果错了，也就意味着学生的理解会完全出现偏差。我们教师在讲解概念时，应该牢牢抓住定义的关键词，引导学生找出关键所在，帮助他们更好地理解概念。例如在初中化学中常常容易弄混的三个概念“氨、铵、胺”，我们可以抓住“氨”概念中的无色气体，让学生记住它的气字偏旁，加深他们的记忆。而“铵”带一个单位正电荷的原子团，由此抓住他的金属特性继而记住它，“月”字旁的“胺”是有机物。抓住他们概念的关键所在更有助于学生的记忆和区分。
2.对较复杂的概念进行分解剖析
在讲解概念时，我们有时会碰到较为复杂、难懂的长概念，直接向学生讲的话，学生有可能会觉得抽象难懂。因此，教师必须学会对此类的长概念进行分解、剖析，将定义直观地展现给学生。如概念“电解，指的是电解质溶液在电流作用下发生化学反应的过程。”由于学生没有接触过太多关于电解的知识，所以这一概念对他们来说比较生涩难懂。因此，我们可以将这一概念分解成三个部分：电解质溶液、电流作用、化学反应。首先讲解什么是电解质溶液，然后解释电流反应，让学生对这一抽象概念能够了解地更清晰。
3.注意概念的内涵和延伸
从教材出发，我们对概念的解读应该更加深入，拓宽学生的视野。教学不应局限于教材内，更应该有教师自己的思考和感悟。例如教材中给出“碳”的概念：一般指元素名称，是核电荷数为6的同一类原子的总称，有广泛、概括的含义。但我们知道生活中还有一个类似的“炭”，容易造成学生疑惑。我们教师应该注意到这一点，给出延伸的“炭”的概念：指具体的有形的物质，如焦炭、煤炭、炭黑、活性炭等，这些都是碳元素的游离态。这样不仅开阔了学生的视野，也让他们区分这两个相似的概念。
三、重视化学中的实验教学
1本节教学主要内容
参照教材及近几年的高考考试说明，本节教学内容中，学生要建构的物理概念主要有：
（1）在介质中，前面的质点带动后面质点，后面的质点重复前面质的运动而形成机械波。
（2）机械波是机械振动在介质中的传播，传播的是机械振动这种形式，质点不会随波迁移。
（3）机械波是大量质点的集体表现，是宏观现象。
2学生的机械波前概念调查分析
实施教学内容之前，通过问卷的方式对学生的前概念进行调查，情况如下：
确定教学任务了解学生前概念分析前概念，确立概念变化的方式、途径建立物理概念
2.1教材中为引入课题所列举机械波的现象中，大部分不会得到学生的认可
教材中回避了以给机械波定义的方式去开始讲解机械波，而是通过一些具体的现象让学生了解什么是机械波，之后再分析机械波是如何形成与传播的。但是，通过调查发现书上的列举的现象大部分得不到学生的认可。
如大部分学生不认为“五星红旗迎风飘扬，是波在旗子上传播”、“舞蹈演员舞动的长绸显示了波的传播情况”。不认可的学生前者约占85%，后者约占81%。同样，也只有极少数人（6%左右）知道“地震对建筑物的破坏是通过地震波实现的”。但对于“水波是机械波”的说法大部分学生（74%）觉得可以理解，这可能与学生生活中经常接触到“水波”有关系。
2.2对于机械波的形成与传播过程，几乎没有学生能给正确的、全面的理解
学生中较为典型的错误认识是：
（1）介质中的质点会随着机械波的传播而迁移；
如认为声音在传播时把空气传播出去了、在池塘中激起的水波向岸边传播时也把水推向岸边。
（2）一个质点也能形成机械波；
（3）机械波可以在真空中传播；
当然学生认识中也有合理的成份：
（4）机械波是和机械振动相联系的；
（5）机械波具有周其性；
另外，通过分析学生的前概念，发现还有以下特点：
2.3前概念中有合理的成份，也有不合理的成份
学生的某些前概念是与科学概念相一致的（前科学概念）。如：机械波是某种振动相联系、波在传播时具有周期性和水波是一种波等。
大多数前概念是不科学的（相异构想）。如机械波传播时介质会随波迁移、一个质点也可以形成机械波等等。
2.4不同学生的前概念不尽相同
如虽然大多数同学不认为五星红旗迎风飘扬是波在旗子上传播，但也有少部分学生却认可。
2.5就学生个体而言，其前概念体系往往自相矛盾
如有的学生认为，水波传播时会将水送到岸边，但同时又认为声音传播时不会把空气传播出去。
上述特点和有关文献中提出的前概念特点是一致的。
3教学策略设计及实施过程
3.1教学设计时需要注意的问题
根据学生具有的前概念及其特点，在实施概念变化策略时要注意以下几点：
(1)要重视学生的前概念中的合理成分，以便在此基础上进行发展以建构科学概念；
(2)针对学生前概念的自相矛盾之处，要巧妙设置物理情景，引发学生的认知冲突，将学生的错误前概念转变科学的概念；
(3)由于不同学生间的前概念结构并不相同，在教学中注意加强学生间的交流的合作，促使学生团体共同建构一个科学的概念。
3.2教学过程
3.2.1从分析实例开始，发展学生“机械波”的概念
基于大部分学生都承认水波是机械波这一事实，教学之初从分析讨论水波这一常见的现象对学生“机械波”概念进行发展。
演示：用光学投影仪、水槽、振动源演示水波现象（图1）。
先提出一个总体性的问题：水波是如何形成的？然后层层设疑，将问题引向教学核心：水波是否与水做机械振动有关系？一个水分子是否可以形成机械波？
针对教师的问题，师生共同讨论后得出这样的认识：
①水波是大量水共同形成的，是大量质点的集体行为，是一种宏观现象；
②水波和水上下振动有关。
3.2.2建立机械波传播的物理模型，转变学生机械波中错误前概念
（1）实验演示现象，引发学生的认知冲突
由调查知道，不少学生认为机械波是由于介质不停的向前传播而形成的。因此，首先通过实验或生活中的例子让学生看到实际情况并非如此，从而引发认知冲突。
演示：在水波中入一小的纸屑或泡沫，可以看到，纸屑或泡沫只是在上下振动，并没有随水波传到盛水盒的边缘（图2）。
同样的例子生活中也会遇到，当皮球、气球、纸船、落叶等漂浮在水面中央上时，想把它弄到岸边检起来，若通过朝水中扔石子激起水波将东西送至岸边的方法总是不奏效（这个现象也可以播放真实情况的录像让学生了解）。
以上的实验和例子说明，机械波的形成与传播，并非因为介质向前运动．介质仅在原来的位置附近振动。
此时学生头脑中就产生了强烈的疑问：机械波到底是如何形成的？
（2）通过实验，建立正确的机械波形成与传播的概念
为了便于分析机械波是如何形成与传播的，必须建立波传播的简化模型：一维波传播模型。该模型不能从水波直接建立，通过下面过程逐步进行：
①演示“绳波”（直接用软绳演示效果不好，可用装满钢珠的乳胶管代替软绳演示［4］）如图3：上下振动，可以看到一孤立的向上凸起的波向前传播，水平振动，可以看到连续完整的波向前传播（图4）。
②比较绳波与水波，找出二者共同点：介质各部分均振动、均形成凹凸相间的形状向前传播。最后得出结论：绳中传播的是机械波，它的形成与传播原理，就是所有机械波的形成与传播的原理。
③建立物理模型．将软绳简化为若干质点连接而成（图5）
④利用箱式横波演示仪演示机械波是如何形成与传播的（图6）。
通过以上教学过程，学生建立起如下概念：
①在介质中，前面质点振动，带动后面质点也跟着振动，但时间上有延迟，大量质点相互“配合”形成机械波；
②质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会随波迁移；机械波传播的是“机械振动”这种运动形式。
（3）学生亲自参与模拟机械波的形成与传播，促使科学概念的形成
根据多元智力理论，学生参与模拟机械波的形成与传播有利用于他们对科学概念的建构。
如图，让十几个学生站成一排，让学生依次蹲下、站起，头顶形成机械波。
比较摸拟的现象和真实机械波形成与传播过程，如下：
①后面的同学看到前面同学蹲下、蹲起后重复前面同学的动作前面的质点带动后面的质点，后面质点重复前面质点的运动情况；
②每位同学只是在原位置蹲下、站立，同学们传递了蹲下、站立这种运动形式质点只是在平衡位置附近振动，不会随波迁移，机械波传播了机械振动这种运动形式；
②头顶形成“波”的形状是多个同学相互配合的结果机械波是大量质点的集体行为。
（4）解释现象，解决认知冲突
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学生对于机械波的形成与传播有了科学的认识后，接下来让学生解释前面遗留的问题：水面上的纸屑为什么不会随水波向前传播？
至此，学生对机械波的形成与传播概念有了较为科学的理解。但这种理解，建立在对机械横波的分析上。因此还需分析机械纵波的情况对该概念拓展深化。
3.2.3进一步发展科学概念，让科学概念理解更全面深刻
前面所分析的机械波均属于横波，对于一个完整科学的概念而言，还需分析纵波的情况：
①演示弹簧中传播机械波的情况（图8，上图是装置图，下图表示纵波在传播）；
②分析此现象，让学生明确该现象传播的也是一种振动形式，是机械波，并给出横波与纵波的概念；
③借助箱式纵波演示仪说明纵波是如何形成与传播的；
④总结对机械波的形成与传播概念的理解，如下：
不论是横波还是纵波，均有：
理解1，机械波的形成是因为前面的质点带动后面的质点，后面的质点重复前面的质点运动；
理解2，介质中的质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近振动；
理解3，机械波是大量质点的集体行为，机械波传播的是振动这种形式
4结束语
运用概念变化策略促使学生建构物理概念，最重要的环节就是准确了解学生前概念和现有的知识水平。由于学生个体不同、生活环境不同均会导致学生前概念的不同，因此，运用此策略时要充分考虑不同班级学生、不同学生个体的具体情况。
由于教学内容的不同，采取的教学策略也会不相同，“概念变化”策略并不排斥其它策略，甚至是同一堂课的教学设计，也有可能会多种教学策略并用。但是，关注学生原有的知识经验，采取恰当的教学策略有效促进学生对物理概念的理解，是每一个教师应当具备的教学理念，这也正是新课程中所提倡的，“概念变化”教学策略恰好反映了这一要求。
参考文献：
［1］张建伟、陈琦. 从认知主义到建构主义. 北京师范大学学报（社科版)， 1996, 4: 75-82．
［2］P. H. Scott , H. M. Asoko , R. H. Driver 著 郭玉英、卢俊梅译.“为概念转变而教”策略综述.物理教师，2003，Vol.24 No.5
近年来我国的教学改革如火如荼,引入了许多当代国外的学习理论,如结构主义学习理论和建构主义学习理论。它们都强调学生的主动性、积极性,认为学生不是被动的知识接受者,而是主动的信息加工者,从而学生自己参与到对学科知识的发现探索和问题解决的过程中去。这对我们中国传统的教学模式确实是一个很大的冲击和革新,也促进了学生智力的发展和能力的提高。但是这样的教学模式也存在片面性,在本土化的过程中也面临了许多的问题,特别是对于高中这样面对高考巨大压力,而且在短时间内要学量知识的学习阶段,结构主义与建构主义等学习理论因为要花费大量时间,从而不大可能作为主要的课堂教学模式,而受到百般批判的接受学习或“灌输”学习仍然占据着课堂教学的主体地位。
一、奥苏贝尔的认知同化学习理论
奥苏贝尔的学习理论在近年来受到了越来越多的关注。奥苏贝尔利用意义学习概念对传统的接受学习进行了深入分析与革新,认为接受学习不一定是无意义的机械学习,当接受学习使得新知识与原有知识发生同化时,接受学习也可以成为一种意义学习,学校主要应采用意义接受学习,尤其是意义言语接受学习(Ausubel,1977)。因此,奥苏贝尔的理论似乎更可能与我国的高中教学发生有效的“接轨”。
奥苏贝尔认为,同化是意义学习的心理机制。同化理论的核心是:学生习得新信息,主要取决于他们认知结构中已有的有关概念;意义学习是通过新信息与学生认知结构中已有的有关概念相互作用才得以发生的,这种相互作用的结果是新旧知识的意义的同化。
奥苏贝尔的意义学习分为表征学习、概念学习、命题学习和发现学习。概念学习和命题学习是课程教学中的主要教学形式。
奥苏贝尔所说的概念学习分成形成概念与学习概念名称两个过程。在中学的学习阶段,学生所获得的概念的意义大多不是通过直接经验,而主要是通过教材和教师对概念意义的定义获得的,定义为学生提供了概念的关键属性。奥苏贝尔特别指出概念意义的学习和概念名称的学习是不同的。因为常有这样的情形:学生只记住了概念的名称,却搞不清概念的意义和内涵。对概念的定义常用命题的形式,奥苏贝尔认为,新学习的命题与学生已有的命题存在着上位关系、下位关系及组合关系。其中,上位关系指要学习的内容包摄性较广,可以把一系列原有的概念从属于其下;下位关系指新学习的内容从属于学生认知结构中已有的、包摄性较广的概念;组合关系则指不属于上位关系也不属于下位关系的情况。奥苏贝尔对命题学习中的上位关系、下位关系和组合关系的描述,为概念的教学提供了更清晰有效的引导,使得概念教学具体化了,教师可以根据他提出的概念学习的模式进行各种尝试。
在高中的学习阶段,由于教材的编写或由于教师在教授过程中可能忽视了各概念之间的不同包含性及相关性的关系,或者忽视了学生在学习新概念时是否已有了相关的概念作为基础或清晰的固定点,可以使得新概念的学习与原有的概念发生同化,从而使得学生在接受新概念时可能不是通过意义学习接受,而是通过机械学习接受。这样不仅影响了教学效果,而且加重了学生的学习和记忆负担,往往使得学生对各概念间的区别含糊不清,从而对进一步的物理学习造成了困难。而奥苏贝尔提出的先行组织者策略可以在某种程度上解决这个问题。
奥苏贝尔认为,促进学习和防止干扰的最有效的策略,是利用适当相关的和包摄性较广的、最清晰和最稳定的引导性材料,这种引导性材料就是所谓的组织者。由于这些组织者通常是在呈现教学内容之前介绍的,目的在于用它们来帮助确立意义学习的心向,因此又被称为先行组织者。组织者的主要功能是在学生能够学习有意义的新内容之前,在他们已经知道的和需要知道的知识之间架设起桥梁。
奥苏贝尔还区分了两类组织者:一类是说明性组织者,用于提供适当的类属者,它们与新的学习内容提供一种上位关系。另一类是比较性组织者,既可用于新观念与认知结构中基本类似概念的整合,又可用于增加本质不同而貌似相同的新旧概念之间的可辨别性。
二、奥苏贝尔的认知同化学习理论在高中物理概念学习教学实践中的应用
下面就奥苏贝尔的先行组织者策略在高中物理概念学习教学实践中的应用举一例说明。
案例:新课标高中物理课本选修3―4十三章:光的概念
教学设计及分析:
1.机械波概念的描述及它的主要性质
(1)介质:声波、水波及教学中经常演示的绳子上的波动都属于机械波。其中,空气、水及绳子等波借以传播的物质,叫做介质。
(2)成因或定义:组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动,机械振动在介质中传播,形成了机械波。
(3)横波和纵波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波,如绳子上的波动。质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上的波叫做纵波,如声波。
(4)性质或现象:机械波可观察到反射、折射、衍射和干涉等现象。
在十二章中已经描述了机械波的概念,因此学生对机械波已经有了比较清楚的看见,在此首先对机械波的概念及性质再次描述,一方面可以作为对上一章内容的总结,另一方面可以作为这一章马上要学习的光的概念的一个比较性的先行组织者。
2.光到底是什么
第十三章的前言部分,简介了物理学史上对光的性质的探讨,最终确立了光既有波动性,又有粒子性的波粒二象性。而本章主要从光的波动性方面对光的概念进行探讨。
3.光的波动性
(1)介质:不同于机械波,光的传播不需要介质。(此处可以引入物理学史上关于此问题的争论、以太问题和迈克尔逊干涉实验,或者让学生课下查阅相关资料。)
注:此处内容教材没有涉及,但作为与机械波的比较引入。
(2)成因或定义:前言部分已经提到光也是一种电磁波。变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场,变化的磁场和变化的电场交替产生,由近及远向周围传播,从而形成了电磁波。(此处提前引入十四章的关于电磁波的内容,只是让学生先有个印象,以期与机械波的成因有个比较。)
(3)横波:根据麦克斯韦的电磁场理论,电磁波中的电场强度与磁场强度相互垂直,而且二者均与波的传播方向垂直,因此电磁波是横波,从而光波也是横波。
(4)性质或现象:光波与机械波一样,也具有反射、折射、干涉、衍射现象。特别是1801年的杨氏干涉实验第一次证明了光是一种波。(这些是以后要重点学习的内容。)
此处对光的波动性的描述,是作为与机械波这个先行组织者比较的基础上引入的,特别是前三个性质是对课本内容的外延与提前引入。这样的比较可使学生对于光的波动性有较全面的了解,也可使学生看到光波与机械波不同与共同之处,从而使得这两个概念在学生头脑中不至于混淆的同时,对这两个概念都有较清晰稳定的看见。
4.波动的概念
机械波和光波同属于波动。
波动的概念:一种周期性振动的传播,同时伴随有能量的传播。对于机械波,它的周期性振动是机械振动,对于光波,它的周期性振动是电磁振动。
波动都具有周期T与波速v。
奥苏贝尔进一步发展了先行组织者的概念,指出,组织者既可以在学习材料之前呈现,又可以在学习材料之后呈现。波动的概念在此作为一个说明性的组织者,对机械波和光波的概念是一个上位关系,是包摄性更广的概念,在机械波和光波的概念之后提出,从而更加深了我们对机械波和光波的认识。
以上是奥苏贝尔的认知同化学习理论及先行组织者策略在高中物理概念学习中的一个应用。
物理概念可以说是物理科学的基石,而对物理概念的清楚认识将有利于我们对物理理论框架的整体建构。通过奥苏贝尔理论在教学实践中的应用,我们可以使得学生对物理概念在头脑中形成更清晰稳固的联结,概念之间也可形成脉络清晰又不至于彼此混淆的知识框架与网络,从而对学生进一步的物理学习奠定了良好的基础,使得学生可以有意义、有兴味地进行更深入的物理学习。
【正文】
1．目的性解释或功能解释的方式是概念自主性的逻辑延伸
如果承认生物学理论具有自主性，那么理论自主性的根本在于概念的自主性，即存在所谓不能用物理——化学术语进行描述和定义的概念。生物学理论自主性的另一表现——理论体系的目的性解释或功能解释方式，是概念自主性的逻辑延伸。另一方面，生物学理论中仅存在自主性概念并不必然导致目的性解释或功能解释，例如，孟德尔遗传学、公里化处理后的群体遗传学和进化论的演绎体系(1),其中所有的概念都没有与物理——化学发生关联，都是自主的，只有在一个体系中，例如，以分子生物学为主体的现代生物学，存在自主性概念的同时，又存在物理——化学的术语和概念，并且，二者都处于解释起点的位置，才必然导致目的性解释或功能解释的理论结构，这种结构成为融合自主性概念与物理——化学概念为一体的方案。就现代分子生物学来说，其中的物理——化学概念所描述的是生命现象中的分子及其行为，而自主性概念所描述和推演的是我们宏观经验的生命现象本身，这二者之间，从概念的构造和体系的建立的过程来说，分属两套逻辑体系，因而它们之间没有逻辑演绎的导出关系(2)，同时，由于生命现象的复杂性（即使假定把它描述成所谓的因果反馈网络是可行的方案），难于形成一个由前者到后者的历史演化的因果决定性的理论描述，剩下来将二者结合在一个理论中的唯一方案就是目的性解释或功能性解释的方式。由此形成的体系中，自主性概念（如遗传信息）处于核心地位，物理——化学的术语和概念（如dna，蛋白质）是附属的。现代还原论（或称分支论，企图将生物学作为物理科学的一个分支）对生物学理论的目的性解释或功能解释方式的一切责难，以及将其变换为演绎解释方式的企图，如果不首先化解概念的自主性问题，将是徒劳的。
从生物学理论的客观构建过程来说，这些“自主性概念”是直接从生命现象中认定的，因而也是无机世界所没有的。在自主论看来，无论站在什么角度或立场上，“自主性概念”是理论中不可再分解的最基本，最原始的元素，是解说其它现象的起点；而在还原论看来，从物理——化学的立场或从无机界与生命界的关系的角度来看，“自主性概念”是复合的，应由物理——化学的术语和概念复合而成，因而它们就不应是理论中最基本的元素。我们顺着还原论的思路思考下去，还原，就是最终由物理学中的概念逻辑地演绎“自主性概念”的内涵。物理学中所有概念都终究归结为可感知、可操作的三个量纲：质量、空间、时间。物理科学内部的还原都是这种归结：对热质的否定并把热现象归结为能、温度归结为分子的平均动能，从化学到量子力学等等，著名的“熵”，则以热量与温度的关系来表示，在申农创立了信息论之后，人们便千方百计地寻找“信息”与物理学的关系，勉强将其与“熵”联系起来。从有限的意义上说，分子生物学还原了经典遗传学，将基因还原为dna和“遗传信息”，而“遗传信息”如何进一步归结为物理学的量纲呢？“遗传信息”是一系列生命过程的整体赋予dna等生物大分子行为以生物学意义的概念，也就是说在解释的逻辑次序上整体在先，元素在后，这是“遗传信息”这一概念的自主性的来源。因此，分子生物学的还原仅是有限意义上的还原，甚至不能说是还原，因为它仅仅是以一个自主性概念（遗传信息）解说了另一个自主性概念（基因），而“遗传信息”已成为现代生物学的研究范式或纲领的核心。因此，现代分子生物学并没有给还原论以支持，而且具有反作用，因为，如果说经典遗传学是一个演绎体系因而在这一点符合还原论的要求，那么分子生物学由于“自主性概念”与物理——化学概念的混合而具有了目的性解释和功能解释框架的特征，这成为生物学理论自主性的表现特征之一。
现代自主论正是从分子生物学的这些自主性特征出发，声明了自己的原则和立场。
2．现代自主论的原则及其本体论基础
从活生生的生命现象中直接认定一些概念，从而它们独立于无机界，有别于物理——化学语言，使建立在这样的概念之上的理论具有自主性，最极端的例子是本世纪初的生理学家杜里舒（h·driesch）将“活力”概念科学化和理论化，使它成为逻辑解释的起点；孟德尔到摩尔根所构造的经典遗传学中的“基因”，也是直接以生命现象以及从中所获得的数据为根据认定的有别于物理——化学的概念。本世纪六十年代，分子遗传学将“基因”用dna分子片段代替，使人们一度认为生物学的自主性是一种虚幻的认识，迟早会消失的。但是，并非dna分子片段唯一地代替了基因，而是dna分子与“遗传信息”二者一起来解释基因。“遗传信息”又是直接来源于生命现象的概念，仅就这一点来说，分子生物学仍然具有自主性。这是现代生物学自主论的根据。
现代自主论的主要论点是生物学完全有根据形成自主的概念，“自主”意味着不能由物理——化学术语来分解或描述或定义。为了区别于分子生物学诞生之前的生机论或活力论，现代自主论提出以下原则：将生物学能否还原为物理科学与能否用物质原因阐释生命现象严格区分为两个问题。(3)这个原则所要强调的是，物理——化学并不是对物质世界的唯一表述方式，关于生命有机体自身的物质原因的表述（生物学理论）则是另一种关于物质世界的理论表述方式，二者之间不存在逻辑蕴涵或逻辑导出关系。生物学还原为物理科学，其严格意义是以物理——化学的概念和定律来解释生命现象，从而推演生物学理论。仅从概念的层次来说，完全用物理——化学的术语描述或定义生物学概念，已经非常苛刻而至今远未做到。现代自主论“用物质的原因阐释生命现象”则宽松得多，实际上，分子生物学就是这样，以生命大分子组成，再加上遗传信息、复制、转录、翻译以及选择、稳定等诸多生物学独有的自主性概念，成功地阐释了从功能到进化的许多生命现象和活动。这是一个非常实际的原则，既可以摆脱科学史上令人厌恶的“活力”纠缠，又没有象还原论那样自套枷锁。
虽然如此，如果深究这一原则，则存在以下问题：
第一，现代自主论所称的具有自主性的生物学概念的认知来源无疑仍是对生命现象的直接认定，因此，在还原论或分支论那里应该是纯粹的解释对象的生命现象，在此成为认知和解释的起点。至少在这一点上与“活力”概念是相同的；
第二，现代自主论的本意是，生命现象中的物质运动方式为无机界所没有，因而对这些运动方式、关系等可形成独立于或自主于描述无机界物质运动方式的物理——化学的术语、概念乃至规律、理论，作为解说生命现象的前提。这种主张或可与当下的生命现象或“功能生物学”(4)相谐调，但与科学界的一个基本承诺（也是一个从未被证实过的预设）相抵触：生命来自于无机界。这意味着生命现象中的运动方式与无机界的运动方式有—个逻辑与历史相统一的关系，描述它们的理论也应有一个统一的逻辑关系，因而自主性不应该是必然的。
第三，在解释上，“物质的原因”中的“物质”是指生命体组成，主要是生物大分子，因此在现代自主论看来，分子生物学在具有了自主性的同时，又具有了物质性。而具体体现这种主张的分子生物学必然是自主性概念与物理——化学的术语和概念相“混合”的理论，其中，直接以生命现象作为实在性基础的自主性概念占有主导地位，是理论的核心。“遗传信息”规定了未来的蓝图，成为生物大分子所有行为的目的性基础与源泉，(5)它以生物大分子自身的逻辑内涵所没有包容的、因而是外在的东西，来赋予生物大分子行为以生物学意义。这就使得dna等生物大分子成为遗传信息等概念的附庸，导致了目的性解释或功能解释方式(2)。这实际上仅仅一半是物质的，而另一半却仍旧是“生机”的。这样，与其说是解释生命现象，不如说是在阐释生命形式下的分子及行为。这样的理论之所以被人们接受，其原因之一是人们接受了“生命来自于无机界”这个科学界中最基本的承诺之一，它已成为一种指导思想，给人们带来了希望：迟早有一天我们可以使理论上的从无机到生命的逻辑与历史上的从无机到生命的演化过程统一起来。因此，现代自主论的原则尽管与现代生物学相一致，但是，它却与这样一个重大的承诺不谐调。
第四，由此，我们可以做这样的一个回顾：生机论以从生命现象中认定的概念作为解释的起点，可简略称为“以‘生命’解释生命”；还原论则基于近现代科学精神的要求，以描述无机界的概念为起点来解释生命现象（即“以‘物质’解释生命”）；而现代自主论的原则和主张，在分子生物学的具体体现中，却付出了这样的代价：以自主性概念为核心规范了物理——化学的术语和概念，以此为解释起点，但所解释的并非是生命现象本身，而是分子的行为（尽管是生命形式之下的）——自主性的那部分所解释的是生物大分子的（物质的）行为（即“以‘生命’解释物质”），“物质原因”那部分所解释的也仍是物质，而非生命。
以上几点，既是现代分子生物学理论体系中存在的哲学疑难，又是现代自主论的主张所存在的问题。现代自主论的原则是以现代生物学为其合理性依据的，它之所以坚持这一原则，一方面是由于现代分子生物学的内容的确如此，另一方面又企图把这一原则固定为今后理论生物学构建的指导性原则。这不由得使人想起了二千多年前亚里士多德的技巧，他不满意柏拉图在灵魂（生命）与肉体（物质）之间设置的鸿沟，企图找出生命过程与物理过程的密切联系，同时又要界说生命过程以表明与物理过程的区别，他构造了“形式因”和“目的因”的概念来解决这一问题：一件东西赖以构成的原料或物质并没有告诉我们它是什么，但赋予它以形式或目的，我们就可以根据它能做什么来说明它。
进一步的问题是本体论问题。现代自主论的优势在于现代生物学理论的形态和内容确以一些自主的概念作为理论根基的，但它的本体论基础却不令人信服：“生物学自主性的本体论根据在于生命有机体这种体系中的因果关系是复杂的，其中，生命整体行为对部分的制约是无机界所没有的。”(3)在此，存在着这样的悖论：因果关系是对现代生物学自主性的否定，而这里却以因果关系（尽管是复杂的，但仍是因果关系）作为自主性的本体论基础——前文分析了“一个理论体系中自主性概念与物理——化学概念同存并列作为解释的最基本元素，必然导致目的性解释或功能解释的方式”，它的逆否命题便是“非目的性解释（演绎的或因果关系的）体系不允许两种概念混合并列为解释的起点”，只能由一方还原另一方。那么，理论出现了“自主性”，到底是由于生命现象太复杂、纯粹以无机界为起点因果地或演绎地解释生命现象太困难而采取的权宜之计；还是由于存在着无机界所没有的“制约”，因而生命现象在本体上具有“自主性”（自主于无机界、确切地说自主于物理——化学的运动机制），使生物学也具有了“自主性”？接下来就发生这样的重大问题：本体上的自主性是什么？它与“活力”“生命力”的本质区别是什么？现代自主论可以争辩：生物学理论的自主性并不等同于生命现象具有自主性。但是，“整体对部分的制约”等诸如此类的现象如果在本体上不是自主的，而是与无机界有演化机制的因果关联，又为何不能为物理——化学（包括未来的物理科学）所描述？除非承认“科学的认识方法是有限的和不完备的”以及进一步承认“人的认知能力是极为有限的”这样令人气馁的命题，这又回到了“太困难而采取的权宜之计”上来。
因此，现代还原论固执地坚持以下两点与现代自主论的原则以及生物学理论现实作对：第一，生命必须纯粹地作为解释对象，而不能在解释之先从生命现象中预设某些概念作为解释的起点，如果生物学理论中有这样的概念，则它应被分解为物理——化学的语言；由此，第二，用演绎的解释方式转换由于存在自主性概念而采用的目的性解释或功能解释方式。坚持以上两点，也即将生命现象作为纯粹的解释对象而从无机界来演绎，就意味着用“物质的原因解释生命”与“生物学还原”是同一个问题。由于这种理想主义的固执，还原论所遭遇的困境甚于现代自主论。
3．现代还原论的困境
还原论的致命之处，主要不在于它反对现代自主论的原则，而在于反对现实的生物学理论的形式和内容去追求一种不太切合实际的理想。对生物学理论中的目的性解释和功能解释的诸多责难及演绎还原的要求所依赖的合理性依据——解释预言的检验是经验上可操作的，已随着现代生物学的成功而烟消云散，因为目的性解释或功能解释方式同样在试验上可检验。面对现代生物学的成功，以及还原所难以克服的诸多困难，再加上现代自主论强有力的批判和否定，现代还原论发现，剩下来可依赖的唯一合理性是哲学意义上的依据，即“生命来自于无机界”这一预设性和承诺性命题，我们不应“以‘生命’解释生命”，也不应“以‘生命’解释物质”，合理的“解释矢量”的方向应是“以‘物质’解释生命现象”。在这里，“生命现象”是一个很不具体的抽象概念，实际上可具体为被“约束”或“规范”的物质行为表现和“约束”或“规范”机制本身，这是真正的解释对象，也是理论自主性的实在性基础。因而，对于还原论来说，追究“基因”或“遗传信息”的起源和分子进化机制已成为其最后的坚守阵地，并且，当代自组织理论和超循环理论的盛行，似乎为还原论带来了令人振奋的希望。
迈尔曾将生物学理论划分为功能生物学与进化生物学，(4)在功能生物学中，基因所携带的遗传信息是生物学一切功能和目的的基础和源泉，只要突破这一点，即能够用物理——化学的语言演绎地描述形成遗传信息的分子进化机制，那么，还原论至少在原则上取得了胜利。但是，通过以下分析，这种希望似乎又是水中之月。
前面说过，“自主性概念”之所以“自主”，是由于它直接对应于生命现象或认定“生命的实在”，它反映了生命特有的本质，因此，它作为理论的起点，不必给予也不可能进行物理——化学的描述。还原论否认存在生命的特质，把所谓“自主性概念”或直接来自生命现象的概念看成是“复合性”的，可分解为诸多物理——化学的术语和概念，与此相应的试验上可操作性依据是生物化学对生命有机体的组成还原。但是，组成上的还原虽然可作为生命与无机界密切联系的依据，但也没有否定现代自主论的“用物质的原因解释生命不等于还原”的命题及所坚持的原则。否定“自主性概念”的充分条件不仅仅是把它看成“复合性”的，而且要以物理——化学的术语和概念逻辑地导出它的内涵。如果只满足于组成上的还原，结果只能是以“自主性概念”为核心来赋予生物大分子及其行为以生命意义(2)。与逻辑导出相对应的试验依据不是组成上的分解还原，而是与逻辑导出同向的试验可操作性，说白了，就是由无机要素合成生命，哪怕是最简单的生命现象。例如，对于超循环论来说，就是生物大分子超循环耦合能否在试验条件下发生，这涉及到“生命来自无机界”这一命题由哲学化向具体的科学化的过渡，关系到还原论在科学上能否真正站稳。但是：
第一，由无机到生命，经历了漫长时间，并且，生命的产生和演化是在十分优越的条件下选择了唯一快捷的途径而发生的。以人类的有限生命和历史是否有能力进行这种操作呢？这就象大海里的沙子，原则上是有限的，如果想数清楚有多少粒，则在实践上是一个无限的问题。退一步说，仅理论上的操作，即以物理——化学诸要素，通过在无机背景下取得的参数，进行自组织理论的非线性过程计算，来描述无机与生命之间的逻辑关系，这种非线性理论的计算操作也同样是事实上的无限复杂。这种原则上的有限而实践上的无限，直接冲击还原论的哲学基础：决定论。只有决定论成立，由无机到生命的逻辑演绎方式才是理论上可操作的，才具有进行预测和试验上可操作的价值和意义；决定论的前提又是自然有限论，而无限性就意味着不确定性，也就意味着逻辑演绎的理论之路是不通畅的、实践之路是不可操作的。
第二，自组织理论本身的结论——非线性过程的不可逆性，使这种操作不可能。从无机到生命的历史过程，其中有许多偶然性或随机因素起了决定作用并已作为“信息”储存于生物大分子的结构中。由于偶然性或随机因素的不可重复，使时间不可反演，因而整个过程无法进行重复操作。
第三，自组织理论和超循环论的非线性动力学过程的不确定性，使从无机到生命的演绎过程不可能。在此，应对“因果决定论”与“演绎解释方式”作出区分，一般来说，这二者被合二为一地用来与目的性解释或功能解释方式相对立，但它们之间是有区别的。因果决定论是用来表述定律或原理的方式，而演绎解释的方式是解释体系乃至理论体系的构成框架，即因果决定论形式的定律或原理是作为演绎框架的解释前提而出现的。这就可以提出这样的问题：否定了因果决定论的自组织理论的非线性过程的定律、原理是否可以作为从无机到生命演绎解释框架的解释前提呢？按照还原论解释的要求，如果中间环节有不确定因素，将阻碍这种演绎解释的逻辑通道的畅通。只有解释前提的因果决定论形式才与整体的演绎解释框架相谐调。尽管自组织理论及超循环论这一新物理科学曾经被讨论的热火朝天，由于它在分子自组织领域内就已经在逻辑上不确定了，因而，至今为止它对生物学的影响只限于描述性地说说而已，至多提供一个框架式的思想启示。
4．结语
还原论所遭遇的困境，是由于坚守着理想主义的科学信仰而不顾生物学现实。但是，无论是同情还原论而提出的带有折衷性的整体还原，还是反对还原论的自主论，在其构建生物学理论的建议中，只要还主张保存直接来自于生命现象的术语和概念，并且不可被物理——化学的术语和概念、也即描述无机世界的术语和概念所代替，都是在认识论上允许预先设定生命现象作为解释的起点，从而在本体论上承诺了存在着一种生命特质，也就有违于“从无机到生命的历史走向和逻辑走向相一致”这一基本的科学承诺。
在现代生物学面前，还原论成为固执地坚守理想和信仰的牺牲者而在所不惜，自主论由于切合生物学理论的现实而取得了优势，并以能够指导未来生物学理论的构建为最大的价值所在。但是，笔者认为，一门学科，特别是具有哲学色彩的学科，其意义和价值不应仅仅依赖于其他学科，更不能以其可否“指导”自然科学的发展为其价值标准。逻辑实证主义起始的现代科学哲学的历史已证明这种“指导”是虚妄和徒劳的，科学往往自我发展而不听命于哲学家的“指导”。在这方面，还原论也并不是无可厚非。无论是还原论还是自主论，它们的目的都是企图指导生物学理论按照它们指定的框架来运行，结果使我们处于这样一个悖论之中：如果信守“生命来自无机界”这一命题，则应否定“不能用描述无机界物质运动的概念、规律即物理科学进行还原”；而坚持还原论，则遇到操作上包括不确定性对演绎过程的否定的阻碍。这是否值得我们反思一下过于功利主义倾向的行为，以修正我们对科学的哲学探讨的目的？科学哲学的真正意义和价值在于自身，在于对科学及其与自然的关系的理解，在于它自身体系的建立，这个体系体现了人类的心智对完美的追求和向往。这一点，特别是在一个人欲横流的社会里，是极为可贵和重要的。
【参考文献】
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