關于自然的科學實驗范文

時間:2024-02-26 17:53:31

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篇1

關鍵詞:科學美形態科學事實科學理論科學審美

一科學美客觀存在

正象在是否存在藝術美的問題上藝術家最有發言權一樣,在是否存在科學美的問題上科學家也最有發言權。很多著名科學家都在各自的科學實踐活動中感受、體驗和發現科學美的存在。毫無疑問,很早科學家們就懂得科學中蘊含奇妙的美。哥白尼在《天體運動論》中第一句話是“是哺育人的天賦才智的多種多樣的科學和藝術中,我認為首先應該用全副精力來研究那些與最美的事物有關的東西”。哥白尼選擇這樣一句話開始他的著作,清楚地表明了他是多么欣賞科學中蘊含的美。愛因斯坦曾稱贊玻爾所提出的原子中的電子殼層模型及其定律是“思想領域中最高的音樂神韻”,而愛因斯坦的相對論則被不少科學家譽為物理學中最美的一個理論,玻恩說它“象一個被人遠遠觀賞的藝術作品”。玻爾茲曼曾經把麥克斯韋關于氣體動力學的論文當作神奇壯美的交響樂來欣賞。盡管科學家們對科學美的闡述大多是零散的、缺乏系統的,但他們對科學美的肯定則是不容懷疑的。科學美是美的一種高級形式,是人按照美的規律創造的結晶。它是在人類審美心理、審美意識達到較高的發展階段,理論思維與審美意識交融、滲透的情況下產生的。科學美客觀地存在于人類創造的科學發現和發明之中,它是人類在探索、發現自然規律的過程中所創造的成果或形式。

二科學是美與真的統一

科學的對象首先是自然世界。科學的目的在于揭示自然的奧秘,見出自然的真貌,反映自然的規律。自然界在外觀上紛繁復雜,似乎雜亂無章,但在實質上和諧統一,具有規律可尋。宇觀世界如此,微觀世界亦然。科學研究就是要力圖把握自然的統一與和諧。一種科學理論成果,如果揭示了自然界的規律,反映了自然界的和諧,它就不僅是“真”的,而且是“美”的。科學的最高境界便是這種真與美的統一。科學史上,歐幾里德的幾何學,愛因斯坦的相對論,普朗克的量子論等等被人們稱為“科學的藝術品”,決不是沒有道理的。科學美的實質在于反映自然界的和諧,科學(科學實驗、理論、公式)之所以美,首先在于它能夠把握客觀實在,反映自然界的內在和諧。愛因斯坦曾指出:要是不相信我們的理論構造能夠掌握實在,要是不相信我們世界的內在和諧,那就不可能有科學。自然的和諧與統一決定了科學理論的和諧與統一,是大自然的和諧之美決定了科學理論的和諧之美。

三科學美的形態

科學美的形態可分為科學事實美、科學理論美和科學實驗美。

1、科學事實美

科學事實美是自然界和諧的結構和運動形式等客觀存在著的科學研究對象的美。它是一種內在的理性美,它不是由感性直觀而是由純粹的理智所能感受的。科學事實對常人也許并不能起到特別的美感,但科學家卻能感受到它迷人的美的特質。例如,達爾文把他所看到的熱帶植物描繪成永遠留在人們心中的“一幅雖不清晰但卻無限美麗的圖象”。達爾文每當談到一草一木時,都把它們看成活的、有人格的東西。即使在通常看來外觀形式極不相同的自然對象那里,科學有也能夠感受到相同的美。比如,物理學家研究針尖上原子的排列,昆蟲學家分析蚊子眼睛的結構,化學家觀察晶體的顯微結構和物質的分子結構,都可以在不同的對象身上感受到一種對稱之美。

2、科學理論美

一種科學理論如果能以盡可能少的基本假設,運用明晰而嚴密的邏輯工具推演出具有普遍深遠含義的結論,得出簡單、對稱的方程和公式,做出精彩的科學預見,這種理論就被科學家們稱之為美的。歐幾里德平面幾何學可以說是科學理論體系美的典范。整個理論從十條公設和十條公理出發,演繹縝密而引人入勝。許多科學家稱這為“雄偉的結構”,“巍峨的階梯”。愛因斯坦的廣義相對論,更是被無數科學家稱贊為偉大的科學藝術品。

3、科學實驗美

科學實驗美指的是科學實驗設計及其實施過程中的科學美。它包括實驗指導思想的創造性,實驗裝置設計的新穎性,以及實驗技術與操作過程中的藝術性諸因素。科學實驗美從設計到實施都讓人感到嚴謹、準確、簡潔、有序,富有藝術的韻律感,富有類似藝術審美的魅力。從美感效應來說,科學實驗的巧妙和巨大成功,帶給實驗者的審美愉快不亞于完成了一件藝術杰作。杰出的實驗科學家常被人稱之為實驗藝術家。德國物理學有維恩稱贊俄國科學家列別捷夫測量光壓的實驗是“極其美妙的”,甚至認為他實驗技巧之高是別人難以企及的。美籍華裔學者吳健雄也是當代最杰出的實驗物理學家之一。她以非凡的實驗才能,為諾貝爾獎金獲得者李政道、楊振寧的“在弱相互作用下宇稱不守恒“假說作了驗證實驗,其實驗超乎尋常的難度曾使不少科學家望而生畏。她的無與倫比的實驗成績設計取得了巨大的成功,在實驗科學史上寫上了光輝的一頁,同是也為實驗美增加了一個精彩的范例。

四科學審美在科學創造中的作用

審美在科學研究領域的重要意義在于它能推動科學創造。科學研究是以求真為最高目的的,但由于美是那樣具有極大的魅力,是那樣切合人性的需要,愛美作為人的本質力量之一必然自覺不自覺地貫穿到人的一切活動中去。具體地說,審美對科學創造的作用可分為動力作用、啟迪作用和預構作用。

1、科學審美的動力作用

對科學現象美的興趣、好奇可激發科學家探索的欲望,形成他持久的動力,激活他的創造性思維和創造性想象。面對紛繁復雜的科學現象,科學家總是力求尋出其內在規律,而試圖建構一套美的符號體系,以最準確、最簡潔、最概括地傳達所發現的規律。愛因斯坦對于理論建構時的美學動機十分重視,他堅信優美的數學形式和現實物理世界一定有著必然的聯系。追求科學理論的不斷完美,成為科學家進行科學創造的恒久動力。很多科學家是自覺依據審美價值尺度,按照美的規律從事科學研究和科學創造的,認為科學理論不僅應當是真的,而且應當是美的。法拉第在研究電場和磁場的關系時,為了清晰地表述出自已的科學思想,嘔心瀝血。一段時間內,他的正確思想由于未能找到合適的形式表達,因而不能為人們所理解。這一工作后來由擅長數學的麥克斯韋完成了。他用簡潔的數學形式不僅很好地表達出了法拉第的科學思想,而且在原有思想基礎上又有了新的突破。

2、審美的啟迪作用

美是通過事物的形式表現出來的,因而具有一定的感性直觀性。科學審美啟迪也具有形象性特點,魏格拉提出大陸漂移說理論,就是得益于此。大陸漂移說是魏格拉受到地圖上大陸邊緣圖形吻合的啟發而提出來的。他從地圖上得到啟發后繼續深入研究,最后得出了科學的理論。在科學史上,科學家和藝術家集于一身是不乏其人的。許多科學家有很好的藝術修養。因此,從藝術的審美中受到啟迪的事例在科學研究中也比比皆是。偉大的天文學家開普勒在研究行星的運行規律時,就受到過家鄉民歌《和諧曲》的啟示。他將行星圍繞太陽運轉的角速度與樂曲的和諧旋律作類比,由此進一步研究,最后得出了行星運動的三大定律,成為“天空立法者”。

3、審美的科學預構作用

審美預構是科學家在科學資料、實驗設備缺乏的情況下,受到相關領域中事物的美學特性的啟發,以美引真,提出科學理論的過程。真的科學理論必然是美的。科學現象表面雜亂無章,可現象的相互聯系和相互作用中必具有和諧性和秩序性,必具有簡單、對稱等美學特性。門捷列夫的元素周期表的創制是以美求真的范例。門捷列夫根據自己現有的材料和審美經驗,提出了元素性質按原子量遞增而呈現周期性變化的規律的理論。門捷列夫根據他的科學美學思想,將當時已知的63種元素排成一張周期表,并探討元素化學性質和原子量之間的關系。當時科學界公認鈹的原子量是13.5,應排在第四類。可依據其化學性質,應排在第二類。從周期表的完美性出發,門捷列夫將鈹放在第二類。最后經過精確測定,鈹的原子量為9.4,理應歸入第二類。這一事實正是出自他信奉的科學美學原則:真的理論必然是美的。從這一科學美學思想出發,他預言了三種未知元素的化學性質,認定它們的性質分別與硼、硅、鋁相似。后來發現的這三種元素鈧、鍺、鎵與他根據周期表預言的化學性質相同。

對科學美的好奇和追求可成為科學創造的心理力量,推動科學家不懈地去探索宇宙的奧秘,發現自然的規律,取得創造性成果。同樣科學成果也將給美學提供豐富的內容。所以,科技工作者在進行科學研究時,不僅不應忽視科學美,還應加強美學方面修養,注意美學原則,既求真又求美。

參考文獻:

[1]S.錢德拉塞卡(美),《真與美》,科學出版社,1992

篇2

摘 要:馬克思和阿倫特都非常重視實踐,他們理論的交集在勞動與政治這兩種具體的實踐活動之中。其區別主要表現在,馬克思強調勞動的決定性作用,阿倫特則強調政治的核心作用。這兩種觀點之間可以實現互補:馬克思由于一味強調勞動的重要性而導致工具理性過于膨脹,而阿倫特重視政治活動的思想恰好可以彌補這一點;另外,由于阿倫特割裂各種實踐活動之間的內在聯系,由此政治活動淪為純粹的作秀,而馬克思把各種實踐活動看成是有機整體則可以賦予政治活動以豐富的內涵。

 

關鍵詞:實踐;勞動;行動/政治;漢娜·阿倫特

中圖分類號:B0 文獻標識碼:A 文章編號:1008-7168(2013)02-0017-04

馬克思①和阿倫特(Hannah Arendt),同屬猶太人著名思想家,而且都對傳統形而上學②給予了批判:馬克思提出哲學的使命在于“改造世界”,阿倫特則敦促哲學家要“積極生活”(Vita Activa);無論是“改造世界”還是“積極生活”,都強調和形而上學式的“沉思活動”相迥異的外在性活動的重要性,換言之,都非常重視“實踐”。而“人的實踐活動及其政治意義,是自柏拉圖和亞里士多德以來西方政治哲學研究的中心課題之一。”[1](p.45)因此,探討和比較馬克思和阿倫特的實踐觀,是很有意義的。

 

一 馬克思與阿倫特在實踐觀上的區別,可以從實踐的分類說開去。眾所周知,馬克思的實踐有三類,即物質生產活動、處理社會關系的活動以及科學實驗活動。物質生產活動是以生產力與生產關系的統一為核心的改造自然的勞動,體現的是人與自然之間的關系,通過這種實踐活動,人從自然界中獲取自身所需的生存資料。馬克思所謂的社會關系,指除去經濟關系(這屬于生產關系的范疇)之外的其他人與人之間的關系,如政治關系。而科學實驗,則包括自然科學實驗和人文社會科學實驗二者,其實就是指科研活動。

 

阿倫特也區分出三種“積極生活”類型,即勞動(Labor)、工作(Work)和行動(Action)。其中,“勞動是與人身體的生物過程相應的活動,身體自發的生長、新陳代謝和最終的衰亡,都要依靠勞動產出和輸入生命過程的生存必需品。勞動的人之境況是生命本身”[2](p.1)。更明白地說,提供食物的活動才叫勞動。“勞動”這一實踐活動具有兩個方面的特性,一是“它具有一種生物性的強迫特征”[3](p.65),這體現出“勞動”內在的暴力和強制特征,也就是說,“勞動”和人的自由是相悖的;二是勞動產品在世界上存留的時間非常短暫,具有即時性,其原因就在于勞動產品是用來滿足不斷循環的生物性生命所需,即生產就是為了消費。

 

工作提供的是除食物之外的其他生存資料,如果說食物的特性是即時性,那么,工作提供的生存資料則具有持久性,如房子、桌子、汽車,等等;正因為它們具有持久性,所以工作為人類提供了一個“人造”世界,它不同于自然界——這也就是馬克思所說的人與自然分化的基礎。相比于勞動,工作有兩個基本特征:一是制作者(“制作”即“工作”,引注)在制造產品之前先有一個模型、理念;二是制作以生產具有耐久性的產品為目的[1](p.47)。工作和勞動一樣,都帶有暴力和強制的特征,即人類強制性地把自己的設計藍圖通過暴力作用于客體以達到預期目的,這顯然也和自由相悖。

 

至于行動,阿倫特說,它“是唯一不需要以物或事為中介的,直接在人們之間進行的活動,相應于復數性(Plurality)的人之境況,即不是單個的人,而是人們,生活在地球上和棲息于世界。這里的“行動”,指的是以古希臘城邦為模型的政治活動——即公民之間的言說活動,之所以說該活動是“無中介的”“直接在人們之間進行”,是因為它是一種言語活動,是公民之間通過言語的交往活動,而“言語”和“語言”是不一樣的,前者是生動活潑的現實性活動,是現象性存在,而后者則是靜態存在。作為一種現象性活動,其前提條件就是自由和平等的言說環境,因此,與其他兩種實踐活動相比,“行動”的特征是自由和平等。這一點在古希臘城邦政治中可以找到例證,即便是對蘇格拉底的死刑判決乃至執行,都是通過說服而不是強制。

 

比較起來看,從外延看,阿倫特所說的勞動和工作都屬于馬克思的“物質生產活動”;而從內涵看,阿倫特所說的勞動才真正對應于馬克思的物質生產活動(關于這一點阿倫特認為是馬克思以勞動同化工作的結果)。而阿倫特所說的行動即屬于馬克思的處理社會關系的活動這一范疇。所以,他們之間在實踐分類上的兩個明顯的區別即在于,一是阿倫特的“工作”這一類別在馬克思那里不被承認,阿倫特精心刻畫的勞動與工作的區別在馬克思那里消失了,被后者通稱為勞動(這一點在后文會有相關論證)。另外,在馬克思的實踐理論中,也包括以理論研究為特色的科學實驗活動;而阿倫特的勞動、工作與行動則基本上沒有涉及這個方面,其實,這并不意味著阿倫特否定其重要性,她只是覺得純粹的科學實驗,無論是自然科學還是哲學社會科學,如果為理論而理論、沉思于其中而使得“積極活動”無法展開的話,這是絲毫沒有意義的,應該讓它回歸到勞動、工作和行動之中;而在馬克思那里,科學實驗活動可以說是另外兩種特別是物質生產活動的準備,只有回歸到這一層面,它才有意義;這其實也是二者的共通處:即相對于傳統哲學,都大大貶低了純理論研究的重要性,這也是為什么通過“實踐”這個主題可以把二者對比起來研究的原因所在。綜合起來看,馬克思和阿倫特關于實踐的分類,其交集在勞動和政治。因此,下文集中論述這二者。

 

二 所以,接下來的問題是,勞動和政治之間是什么關系呢?在這點上,馬克思和阿倫特各自給出了獨具特色的回答。

篇3

一、教師要轉換教學觀念,重視科學課的實驗教學。

我們現在很多科學課的老師都是從事多年語、數教學,他們接任科學課后,一是認識沒有跟上,以前他們都認為自然課是豆芽課,教起來不是很費力,沒有語、數課教起來那么講邏輯,備課和課前準備也比語、數課簡單多了。二是他們接任科學課后,由于是新課程,再加上職能部門也沒有組織相關人員進行新教材培訓,他們對科學課所包含的教學內容有陌生感和畏懼。三是兼職的老師大部分沒有學過關于科學實驗的系統知識,并且由于他們把大部分的時間和精力花在大課上,依然沒有精力可以用于科學課實驗上。另外,中國的教學傳統中,考試幾乎是檢驗學生獲得知識的唯一的手段,而且考試的形式比較單一。這幾乎限定了我們教學的目標:以學生掌握知識多少作為評比教學質量優劣的標準。小學科學的本質是培養學生的科學素養,這有別于學生掌握科學知識。傳統的考試方式很難挖掘學生的科學素養,往往那些講解式的教學方式在考試中比那些認認真真實行實驗教學的教學方式更“有成效”。因此,在教學中必須轉換觀念,拋開以分數決定教學質量的意識。即使要有分數,也不能按照傳統的試卷形式對學生進行測試。要在學生具體的操作中去評價。可以采用平時和考試兩種成績去評價學生。在考試時,可以要求小組的學生共同完成一個我們平時教學過程中做過的實驗,既可通過學生對這個實驗的操作中看出對知識的掌握程度,也可以看出學生的科學素養,更可以看出該小組同學的合作探究精神。

諸如以上原因,好多實驗課得不到落實。因此,科學教師對此要有深刻地認識,要把科學課與語、數一樣同等對待。

二、實驗教學設計。

在提高教師的素養的前提下,就是要在科學實驗教學的設計上肯下功夫了。實驗教學在小學科學教育中占據著重要的位置。精心設計實驗,讓學生通過親自參加操作獲取知識是搞好小學科學教學的關鍵。教學實踐證明,實驗設計的好壞直接關系到教學的成功與失敗,因此,如何搞好小學科學教學中的實驗設計,是我們提高教學效果的關鍵所在。

1、實驗設計要符合學科特點。一切科學知識都來自實踐,都是從科學實驗和生產實踐中總結發展起來的,小學科學也不例外。教師在教學時,要讓學生充分感受到大自然的豐富多彩,培養學生探求自然科學知識,興趣、愛好,增強學生學科學、用科學的能力。認識自然始于觀察自然,讓學生用觀察的方法認識自然,讓學生通過實驗的方法認識自然現象,總結自然規律,使感性認識上升到理性認識。為培養學生科學世界觀創造條件,增加學生探索宇宙奧秘的興趣愛好。

2、實驗設計要符合學生的認知規律。教學活動是教師教、學生學的雙邊活動,學生是學習的主體。教師在實驗設計時要充分考慮學生的主體地位,讓學生在學習過程中能夠通過自己的觀察、思考、實驗得出結論,達到認識周圍自然現象的目的。低年級學生年齡小,注意力不易集中,感知世界往往從興趣出發,抓不住事物主要特征等特點。設計實驗時要采取多種方式,調動他們的各種感官有意識地直接觀察事物。

3、實驗設計要聯系當地的自然條件。日常生活中的一些抬頭可見、垂手可得的實驗材料,為豐富科學教學實驗提供了方便。教師在設計實驗時,充分利用這一資源優勢,通過多種形式,使原本生動的科學課教學更加豐富多彩。

三、實驗教學過程。

1、明確實驗目標,做好實驗前的準備工作。在觀察事物、做一件事前,只有給學生提出明確而具體的任務,才能使他們注意力集中到所要做的事上,才能使他們深入細致地去觀察去做。因此,每次實驗前都要讓學生明確實驗目的。為了這樣的實驗目的,教師應當為學生準備好適當的教學器材,控制好材料,盡量避免可能出現的意外而打亂課堂教學。

2、激發學生對實驗的興趣是前提。“興趣是最好的老師”,興趣是學生學習的最大動力!有了興趣,學生就會主動去求知,去探究,由“要我學”變成“我要學”。正是在興趣的趨使下,孩子們不會三心二意的“應付”而是全神貫注地學習。可見,激發學生對某一事物的興趣對于學習這一事物非常重要。通過實驗培養學習科學的興趣,正是學生主動地進行探索活動的前提。

3、規范化操作有助于知識的掌握和能力的培養。實驗時,通過規范化操作和準確的觀察,能使學生獲得最典型,最真實的感性認識,再通過思維活動順利地形成概念,總結出規律。這樣不僅使學生在獲取知識和方法上少走了彎路,而且使學生的觀察能力、思維能力、實驗操作能力和創造能力得到最簡捷、最有效的鍛煉,使學生的各種能力都得到了和諧的培養和發展。

篇4

關鍵詞:實驗情境;問題情境;聲像情境

一、創設實驗情境,激發探究欲望

科學是一門以實驗為基礎的課程,各種科學實驗以其直觀性、形象性為學生提供了豐富的感性材料,使其充滿著趣味性、思維性、挑戰性、探索性和創造性,能有效激發學生的好奇心和求知欲。如,在“磁鐵有磁性”一課的教學中,課前教師做幾個與磁性有關的小實驗或魔術,就能引起學生諸多的猜測與聯想,激發起強烈的探究欲望。

二、創設問題情境,激起探究興趣

著名教育家陶行知先生說:“發明千千萬,起點是一問。”科學課探究活動也是從問題開始的,因此創設好的問題情境尤為重要。問題情境的創設主要是通過恰當的情境提出問題,使教學內容具有新奇性,從而使學生產生好奇心和求知欲,極大地激發學生的探求動機和興趣,有利于培養學生創新意識和提出問題的能力。在課堂中,教師針對學生已有的經驗,從學生熟悉的現象入手,提出驅動性的、能引發學生認知沖突的問題,可以激發學生探究的興趣,從而獲得事半功倍的教學效果。如,在教學六年級上冊“形狀與抵抗彎曲”一課時,教師可以先展示各種各樣的形狀與結構的鋼材或鋁材讓學生觀察,然后提問:這些鋼材和鋁材為何要設計成這些形狀?這些形狀與抵抗彎曲有什么關系?學生迫切想知道答案,就會主動思考、積極探究。

三、創設聲像情境,調動探究興趣

篇5

關鍵詞:物理實驗觀察能力物理理論

物理學是以實驗為基礎的科學,實驗始終是研究物理學的重要方法,因此在中學物理教學中實驗是重要的教學方法,通過演示和實驗不僅能提供學生對所研究的物理現象的感性材料,培養學生的觀察能力,而且還可以使學生獲得一定的實驗技能,培養學生的實驗能力。

物理實驗使指人們根據研究的目的,利用科學儀器設備人為的控制或模擬物理現象,排除干擾,突出主要因素,在最有利的條件下研究物理規律的一種活動。物理實驗可以簡化和純化研究過程;可以強化研究條件;可以加速或延緩物理過程;可以重復再現物理過程;可以對物理現象或過程進行定量研究。總而言之,物理實驗在物理教學中有十分重要的作用。下面從以下幾點加以說明:

一、物理實驗可以培養學生的觀察能力。

教師在演示實驗中,首先要讓學生明確實驗觀察的目的,其次要讓學生觀察實驗的裝置,認真觀察實驗儀器的初始狀態,了解各部分儀器、儀表的作用與功能,使學生對觀察的目的,實驗的儀器裝置有一個整體認識。在做電學實驗時,要先讓學生看清電路。第三,要引導學生認真觀察實驗現象的發生和變化過程,演示實驗一般要重復做二至三次,以便于學生反復觀察,紀錄實驗現象、結論,教師還要帶領學生分析思考逐步形成理論。這樣,學生的觀察能力得到了培養,對理論知識建立的過程有了較清楚的認識,使知識具體化,幫助學生理解較抽象的理論物理知識,能夠使其久久留與腦海之中,保持較長的記憶時間1。一般地,第一次演示時,讓學生集中觀察發生的現象,第二次要求學生觀察老師的操作,以便明確現象是怎樣發生的,第三次讓學生綜合觀察現象發生的過程及其結果如何。

為了增強演示實驗的效果,培養學生的觀察能力,教師可以在演示實驗前或演示實驗過程中,提出一些思考性的問題,以便引導學生觀察實驗中發生的現象及現象變化過程,把學生的無意注意轉化為有意注意,引導學生集中注意力觀察最需要觀察的事物,并在演示實驗過程中指導學生觀察方法,以及觀察中應注意的問題。

在演示實驗的觀察訓練中可以逐步減少教師的指導,從開始時實驗前做詳細的指導觀察逐步地變為有重點地指導觀察。在學生具備一定的觀察能力后,可運用“無聲演示”的方法,即教師在演示前和演示過程中都不講解指導,而只操作給學生觀察,演示結束后,讓學生把觀察到的現象和過程用科學語言正確描述出來,可以先提一名學生回答,然后請其他學生補充,直至達到要求為止。也可以讓每個學生看完教師的無聲演示后,寫下自己所觀察到的現象和過程,這也是考察學生觀察能力的有效方法之一。經過這樣反復多次的訓練,即可不斷提高學生的觀察能力。

二、通過物理實驗發現物理規律,建立物理理論。

在物理學中,物理規律一般都是通過實驗總結出來的。一些物理學家為了探索自然的規律,不惜從事十年數十年的艱苦實驗,有的還要冒著生命的危險來進行實驗研究。例如法拉第電磁感應定律是經過十年的實驗探索才發現的,在此之前1820年奧斯特發現了電流的磁效應,這使善于思考的法拉第由此得到啟發并提出“磁轉化為電”的設想,1822年法拉第就開始了艱苦漫長的轉磁為電的研究,經過無數次的實驗,終于在1831年發現了電磁感應現象,接著又進行了一系列的實驗研究,最后成功的實現了磁轉化為電的設想,并經過進一步的實驗探索,總結出了法拉第電磁感應定律,開創了人類的電氣化時代。美國科學家富蘭克林是冒著生命危險進行“捕捉雷電”實驗的,并為電學的發展作出了貢獻。科學實驗也是發明家取得成功的必由之路。如美國發明大王愛迪生曾獲1093項發明專利,可以說,他的每一項發明都是通過實驗取得的。例如愛迪生發明白熾燈時為了尋找燈絲的合適材料,曾先后用1600多種礦物和金屬材料進行反復的實驗,歷時13個月,終于研制成功一只亮度達40燭光的炭化竹絲燈泡2。可以說科學實驗是人們認識自然,改造自然的重要途徑。因為人們只有通過變革自然界的活動才能獲得關于自然界的現象和本質的種種感性材料,并在概括大量感性材料的基礎上發現規律和建立理論。

、通過物理實驗可以驗證物理假說,檢驗物理理論。

通過實驗不僅可以發現物理規律,建立物理理論,而且還能驗證物理假說,檢查物理理論的真偽。因此,實驗既是建立理論的源泉,又是檢驗理論真理性的標準。例如1956年李政道、楊振寧提出的“弱作用下宇稱不守恒”的假說,在被吳健雄的鈷—60實驗驗證后,才被公認。法拉第由“電生磁”萌發的“磁生電”的假說,被實驗驗證后才變為物理規律。另一方面一些物理理論被實驗檢驗后不得不拋棄,如亞里士多德的“落體觀念”在統治了物理學兩千多年后被伽利略的實驗證明是錯誤的而被人們拋棄。有如“以太”和“燃素”雖在物理學中存在多年,最終還是被實驗檢驗而宣告并不存在。

作為物理實驗,它之所以能夠充當驗證物理假說的依據,檢驗物理理論的標準,是由于物理實驗具備檢驗科學真理性的根本屬性。物理假說和理論是人們的思維對于自然界規律性的反映,那么作為檢驗這種反映正確與否的標準不能是理論本身,同時又不能是客觀對象本身,因為作為純粹的客觀對象并不能證明理論與對象是否符合一致;另一方面,作為標準又必須具有把人的思維同客觀世界聯系起來的特性。物理實驗恰恰具備以上作為檢驗標準的條件,所以物理實驗是驗證假說,檢驗理論的標準。

四、通過實驗完善理論體系,發展物理理論。

篇6

一、與科學老師合作,將科學、語文作業合二為一,提高學習效率

現在的學生生活積累少,導致他們談“寫”色“變”,怕寫作文,尤其是寫景狀物類的文章,或無病,或為了追求辭藻的華麗而去硬背死套那些所謂優美的詞句,讀起來雖然聽上去優美無比,實際上卻空洞蒼白。在科學課上,老師要求學生寫觀察日記,由于語數英作業的壓力學生有時會無暇顧及科學方面的作業,即使有心去完成,也是力不從心匆匆完成任務,或是語言枯燥似流水賬。如果將兩項作業有機結合,語文、科學老師布置作業前鉆研教材,相互研討一番,布置科學有效、切合實際的作業出來,相信孩子完成作業的情況會事半功倍,這樣,學生的作文會寫得豐富而又真實,科學日記也會完成得扎實有效,還能培養孩子的觀察能力。

如蘇教版六年級下冊《夜晚的實驗》一文,是讓學生在理解課文的基礎上從故事中受到啟發,教育學生學習科學家細心觀察、善于思考、不斷實驗、潛心研究,利用科學技術造福人類的科學精神。

在學課文前,教師引導學生回憶四年級上學期學過的科學知識《聲音的傳播》,并由科學老師結合科學內容讓學生觀察聲音是怎樣傳播的,并按照教科書上的內容做小實驗,寫三篇觀察日記。教學中,由斯帕拉捷的疑問:“蝙蝠憑什么特殊的本領在夜空中自由自在地飛行呢?”這個問題自然地引入到學習探究中來,斯帕拉捷做的實驗由學生小組學習,小組學習中完成老師針對每一次實驗設計的表格。有了前面的實驗、觀察日記作鋪墊,孩子們學習起來輕松多了。小組學生在探究中明白:原來做一兩次科學實驗覺得神奇、有趣,但要想像斯帕拉捷那樣堅持實驗、不達目標決不罷休的境界確實很難,是需要持之以恒的精神的,只有這樣,才能獲得更大的成就。在了解知識的同時,對學生們的探索精神有了培養,有效地鞏固了科學知識,一舉兩得。

二、掌握一定的科學知識,將課文的趣味性與科學的真實性融為一體,提高學生的綜合素質

蘇教版語文教材中安排了一些科普類的文章,如三年級的《石頭書》、六年級的《大自然的文字》等文章,在學習這類具有科學性文章的時候,可以事先布置學生根據老師的要求去觀察大自然、請教科學老師并在科學老師的指導下搜集相關資料,本來科學知識是嚴肅的,甚至是單調、枯燥的,但有了語文知識做背景,可以將其優越性展示出來,這樣的教學會顯得輕松自然、詼諧有趣。

如教學《大自然的文字》一文時,首先介紹這篇文章的文體,它承載的科普知識要讓學生了解,要了解這些知識,必然要讀課文,讀通順,讀流暢,才能了解得清楚。這篇課文的思路清晰流暢,語言通俗淺顯,借助一個形象生動的比喻――大自然的文字,將深奧的科學知識通俗化、大眾化,生動形象地介紹了大自然的文字以及辨識這些文字的意義,在指導學生同桌學習的過程中鼓勵孩子學會認識大自然的文字,培養學生熱愛大自然的情感和探索大自然的興趣,讓知識在心里生根發芽。

在學習第五、六自然段時,先請學生把從五年級上冊科學書上講到的關于《河流對土地的作用》、《減少對土地的侵蝕》作介紹,勾起其他學生對塵封的記憶的喚醒,然后再來學習課文中講到的地殼運動和石灰石的形成,第五自然段的“變”、第六自然段的“遷”是學生從腳下的“文字”讀出來的地質變遷。在體會課文中動詞使用的準確、學習作者借助擬人的手法活靈活現地寫出大自然神奇的同時,明白暴雨、冰川、風、波浪等自然現象都會對我們的地球媽媽造成傷害,學習科學知識與熱愛大自然、保護生態環境、探索大自然相輔相成,要辯證地看問題。

三、學習科學家刻苦求學的精神,激起學生探索科學的欲望

古羅馬著名哲學家塞內加曾說:“教誨是條漫長的道路,榜樣是條捷徑。”可見榜樣的力量所起的作用是無法估擬的,小學生的好奇心強,模仿性強,可以利用科學書上科學家的發明創造對語文教材上的課文進行輔助教學。蘇教版六年級上冊《學與問》一文中圍繞“勤學好問”這個中心論點,通過中外兩個名人的具體事例,向我們闡述“問”的重要性,教育學生從小要養成勤學好問的習慣。這里列舉的外國人的事例是哥白尼從小喜歡纏著爸爸媽媽問問題,這正是他對科學奧秘不懈探求的開始。導課時,我由蘇教版五年級下冊科學教材中的《人類認識地球及其運動的歷史》一課中哥白尼的“日心說”開始切入,由于學生在科學課上已經了解了哥白尼的資料,這里我從孩子們熟悉的人物學起,降低了學習的門檻,從思想上拉近了與學生之間的距離,激起了學生的學習興趣。有了哥白尼的發現問題、及時提出問題,并不斷探索問題的事例,使學生明白“只有在學中問,在問中學,才能求得真知”的道理。像哥白尼這樣的刻苦求學的名人在蘇教版教材中還有很多,如:五年級上冊教材《滴水穿石的啟示》中寫到的醫學家李時珍、發明家愛迪生,六年級上冊教材中寫到的科學家錢學森、工程師詹天佑等,他們取得的具有國際意義的成功跟自己的堅持不懈、勤奮、不怕困難、勇于探索的精神有著密切的關系,學習了他們的事例,對激起學生探索科學的思想有著推波助瀾的作用。

篇7

 

我們人類生存的環境是一個龐大而復雜的系統,它包括自然環境和社會環境兩部分.現代化的科學技術和社會化的大生產,擴大了人類活動的領域,增強了人類利用改造自然的能力,改變了環境的組成、結構和環境中物質循環的關系,提高了勞動生產力,豐富了人類的物質生活.但與此同時,由于人類某些活動沒有遵循自然規律,向自然界索取的物質和能量超過了自然界的自動調節能力,向自然界排放的廢棄物超過了自然界的自然凈化能力,這就造成了全球性的環境問題.環境的日益惡化,已對整個人類的生存和發展敲響了警鐘,增強全民環境保護意識已經成為刻不容緩的大事.新的科學課程標準以提高每個學生的科學素養為總目標.通過本課程的學習,學生將保持對自然現象較強的好奇心和求知欲,養成與自然界和諧相處的生活態度;初步形成可持續發展的觀念,并能關注科學、技術與社會的相互影響. 因此結合新課程改革要求對學生進行環境保護教育勢在必行.初中科學與環境科學之間的關系十分密切.初中科學教師可以充分利用學科優勢對學生進行環境教育,使學生在學習初中科學知識的同時,也潛在地受到環境保護的教育.

 

一、在課堂教學中開展環境保護教育

 

1.利用教材內容直接開展環境教育

 

初中科學教材中有關環境教育的內容分散在教材的各個部分中.包括生態平衡、生物多樣性、大氣污染、水體污染、土壤污染等.教師在教材涉及到相關內容時應及時進行環境保護教育.例如,在七年級下冊中學習《空氣》的時候,根據初一學生的心理特點,應選擇以生動、活潑的形象教育為此部分的教學手段和方式.如在講到全球環境問題之一的溫室效應時,首先可以給學生提供閱讀材料:“溫室效應淺析”,讓學生思考:為什么會產生溫室效應?其次,請學生觀看有關 “溫室效應影響”的教學錄像片,并討論總結出溫室效應的主要影響;最后,觀看“關于溫室效應發展”的教學錄像片,結合已有背景知識思考并討論:人為因素對溫室效應的影響有多大、各種溫室氣體的主要來源與我們目前的生產生活方式之間有何聯系.通過以上的教學活動,使學生深刻意識到溫室效應對人類生存發展的不良影響,減輕和消除溫室效應是每一個人的責任,并以實際行動為減輕溫室效應貢獻力量,即將觀念和意識轉化成實際行動,真正達到環境教育的目的.又例如學習《水》的時候,先通過教材中的數據使學生了解人們能直接利用的淡水只占地球上水的極小部分.再播放有關“水華”、“赤潮”生成及其后果的視頻使學生對水體污染有了直觀認識.最后又給學生觀看非洲等缺水地區人們的生活現狀的圖片.學生課后感言:想不到看似選擇洗衣粉這么小的事情也包含著環境保護的大道理.

 

2.在科學實驗操作中言傳身教,開展環境保護教育

 

科學實驗作為科學教學的重要組成部分,同樣擔負著對學生進行環境教育的重要職責,并且較之課堂教學更具有直觀性.但很多科學實驗過程或生成物中會產生污染環境的物質,導致學生認為教師雖然在講環境保護但只不過是講講道理,并沒有真正重視環境保護.因此,科學實驗教學中教師要言傳身教,開展環境保護教育,力求利用最少的實驗藥品,獲得最佳的實驗效果,最大限度地減少廢棄物,提高學生的環境意識,這是非常必要的,也是切實可行的.在一些涉及有毒物質的實驗中,要不斷改進實驗裝置,盡量避免氣體外逸或液體泄漏,對有害尾氣要增加吸收或轉化裝置,不能任意排入大氣中.如在做一氧化碳還原氧化銅實驗時,在尾氣處理裝置的設計上,作為開放性問題,要啟發學生大膽設想,設計出減少有毒氣體排放的裝置,防止一氧化碳逸散空中污染環境.學生經過熱烈討論后,最后想出再接一導管將一氧化碳回收至酒精燈處燃燒再利用的辦法,使環境保護教育落到實處.再例如硫酸銅的制取實驗中,原理上有許多種方法,如可用濃硫酸直接和銅反應,也可用將銅在空氣中加熱,再和稀硫酸反應.這時教師就引導學生從環境保護角度出發,盡量減小環境污染,合理選取藥品.在具體的實驗操作中,教師還要嚴格遵守操作規程進行操作,盡量利用少量的反應物來制取少量的物質,使學生從教師的行動中受到教育.在學生實驗中,要求學生把每次實驗完畢后的廢液按指定處傾倒或回收,統一處理,嚴禁隨意胡亂傾倒,力爭把污染減少到最低程度.這樣既可減少污染,也教育學生環境保護要身體力行,從自身做起,逐漸形成良好的環保習慣.

 

3.在練習題中加深環境保護意識

 

練習是教師教學后學生學習情況的反饋,也是教學中常用的一種具體控制方法.在當前的教學環境中是比較受學生重視的一種教學手段.所以老師也可通過練

 

習,潛移默化,使學生逐步建立環境保護意識.在編制練習時,可將環保理念與具體知識結合去觀察解釋社會熱

 

點問題.特別是一些環境保護中常出現的概念如綠色化學、白色污染、溫室效應等.例如:新能源的開發利用是當今全球的一個重大研究課題,發展氫能源有著廣闊的前景.練習題如下:有研究人員提出了“利用太陽能,以水

 

為原料,大量生產氫氣,并用作各種機械的動力燃料”這一設想.試回答下列問題:

 

(1)你認為這一設想能否實現?若認為能,請寫出有關的兩個化學方程式_______.

 

(2)氫氣作為燃料與現在廣泛使用的化石燃料相比有什么優點?(要求答出兩點)

 

①_______;②_______.

 

(3)為了降低汽車尾氣對空氣的污染,可用納米級的某種氧化物作催化劑,使尾氣中的CO與氮氧化物(NO)反應,轉化為空氣中含有的兩種氣體(其中一種為單質),該反應的化學方程式為_______,其中NO發生了_______(填“氧化”或“還原”)反應.

 

二、在豐富多彩的課外活動中,開展環境教育

 

環境教育本身是一種感知性的教育活動.科學教師要重視“在環境中學習”,可以組織學生參與以環境教育為主題的探究性學習、社會調查、參觀采訪等實踐活動,使學生在環境中真正感受到環境以及環境問題與他們自身是息息相關的,從而在感知中得到了理性的提高.如把探究性實驗安排在課外活動中進行,既可補充課堂教學上因時間限制而造成的時間不足,又可使學生加深認識,充分理解污染物對環境的危害.例如探究酸雨對環境的危害:先提供給學生有關的背景資料.指出是排放出的二氧化硫酸性氣體或汽車排放出來的氮氧化物煙氣上升到空中與水蒸氣相遇時,形成硫酸和硝酸小滴,使雨水酸化,這時落到地面的雨水就成了酸雨.酸雨會對環境帶來廣泛的危害,造成巨大的經濟損失,如腐蝕建筑物和工業設備;破壞露天的文物古跡;損壞植物葉面,導致森林死亡;使湖泊中魚蝦死亡;破壞土壤成分,使農作物減產甚至死亡.學生以酸雨對種子萌發的影響進行探究,通過噴不同濃度的pH的模擬酸雨,再數同樣顆粒的萌發種子噴清水作對照組.經過半月觀察酸雨對其的影響,包括量作物莖,葉和根的長度,得出結論.為了讓實驗更有說服力,可以采用不同組用不同的作物如水稻、菜豆、綠豆、小麥等.學生認識到酸雨對生物的危害,進一步提高了對環境保護的意識.又如,通過課堂教學學生已經了解到水體污染的危害性,但本地區水體污染的嚴重程度學生并不是很清楚.教師讓學生對本村或本鎮河流的污染情況進行調查,寫出調查報告.通過一系列不同層次、不同形式的環境實踐活動,幫助學生進一步鞏固環境知識,陶冶環境道德情操,提高環境保護技能和環境宣傳能力,養成“從自己做起,從現在做起”的良好環境行為習慣.

 

通過具體教學實踐,證明在新課程標準下的科學教學中環境教育是必要的、有優勢的.要把環境教育貫徹始終,使學生在此過程中逐步建立起一種科學的環境保護意識;養成與自然界和諧相處的生活態度;初步形成可持續發展的觀念.這也是時代對我們下一代的要求.

篇8

【關鍵詞】物理實驗的教學方法 學生主體 輔助教學 變式實驗 創新性實驗

物理學是以實驗為基礎的科學,研究物理問題的根本方法是進行觀察和實驗:物理概念的建立、物理規律的發現、物理理論的形成,都必須以嚴格的科學實驗為基礎,并為以后的科學實驗所驗證。筆者認為:一方面,初中學生剛剛開始學習物理,學習方法及抽象思維能力都還沒有形成,因而,物理實驗的教學顯得尤為重要。通過實驗和觀察使學生獲得感性知識,經過思維加工,形成物理概念,這是初中物理教學的重點,也是提高物理教學質量的必由之路。另一方面,物理實驗對于建立物理基本概念和理論及加強對基本概念和基本理論的理解有著不可取代的作用。隨著社會的發展、科學技術的進步以及儀器設備的智能化,學生的動手能力、獨立思考能力以及解決實際問題的能力若沒有一個良好的培養環境,將導致學生綜合創造能力的下降。因此,物理實驗教學對于學生能力的培養顯得更迫切。那物理實驗教學有哪些方法和途徑呢?筆者談談自己的探索與實踐。

一、學生主體法

學生是教學活動中的主體,要使全體學生積極主動的參與到教學中,真正成為教學活動中的主體,那就要激發學生學習物理實驗的求知欲。由于物理實驗具有真實性、直觀性、形象性和生動性這四個顯著的特點,所以它極易激發起中學生學習的興趣和求知欲。對于中學生,這些新鮮的物理實驗是很具有吸引力的,極易喚起他們學習物理的直接興趣。他們動手操作的實驗(包括邊學習邊實驗、分組實驗和課外實驗),這樣不僅可以滿足中學生們親自操作的愿望,更重要的是可以讓他們通過實驗不斷體會和嘗到如同科學家們一樣“發現”和“克服困難、解決問題、獲得成功”后的喜悅。

二、引入計算機輔助教學

引入計算機輔助教學會極大地激發大學生學習物理實驗課的興趣。將計算機物理仿真實驗用于實驗教學。物理仿真實驗通過計算機網絡把實驗設備、教學內容、教師指導及學生操作有機地融合為一體,形成了一部可操作的物理實驗教科書,擴大了物理實驗的空間,打破了教與學、理論與實驗、課內與課外的界限。它作為一種理想的教學環境的創設工具、學生自主學習的情趣激勵工具,可充分調動學生主動學習的積極性。通過計算機物理仿真演示,學生對實驗的物理思想和方法、儀器的結構及原理的理解可以達到實際實驗難以達到的效果,實現了培養學生動手能力、學習實驗技能、深化物理知識的目的,大大提高了物理實驗的教學效率。

三、自制教具輔助教學法

目前由于教育經費的不足,大多數學校實驗器材配備不齊,實驗器材陳舊。特別是廣大農村學校,教學儀器大部分是幾年前以拼盤的方式采購,有些器材質量不是很好,有的與現行教材不配套,不能很好地滿足教學需要。即使縣城部分學校實驗條件比較好,但經常使用成套儀器進行實驗教學也會使學生失去新鮮感,并且覺得物理高深莫測,物理實驗必須由專門的儀器才能完成,影響了學生學習物理的興趣和信心,阻礙了學生創新思維能力的發展。若能充分利用我們身邊的廢棄物,經過簡單的改裝、組合,自制一些教具,將會得到意想不到的效果。例如在講慣性大小與哪些因素有關時,可以采用兩個玩具車,其中一個較大,另一個較小,將一個彈簧壓縮后與兩個小車接觸,剪斷彈簧發現較小的車走的遠,較大的車走的近,說明質量小的車容易改變狀態,得出質量是慣性大小的量度。

四、變式實驗法是實驗教學的有效方法

所謂變式實驗法指教師或學生設計諸多的同類實驗,根據多種現象去揭示物理規律和本質。變式實驗能有效排除干擾因素,突出本質因素,從而使所要研究的物理現象以更為簡化和純化的形態顯露出來。變式實驗法的有效性可從以下諸方面來體現:1.變式實驗揭示本質透徹物理實驗現象,一般都以復合刺激物的形式呈現出來,客體的不同成分對學生的刺激作用也不盡相同。值得注意的是,一些表現本質特征的現象往往不一定以強烈刺激的形式出現,而表現非本質特征的現象倒有可能給學生以較強的刺激,從而直接影響了實驗的教學效果。因此,我們在實驗教學過程中,要不斷變化實驗手段,展現各種實驗現象,充分運用學生的各種感官,圍繞問題中心展現物理過程,揭示問題本質。

五、課外創新性實驗方法

開展課外創新性實驗,首先,應遵循趣味性強原則。基本以課本知識為切入點,可適當做些引申和拓寬,以豐富學生的知識面,提升他們熱愛科學的志趣,發展對科學的探索興趣,“在保持對自然界的好奇,發展對科學的探索興趣,在了解和認識自然的過程中有滿足感及興奮感。”這是新課程標準的總目標”。因此,在課外創新性實驗的選擇上我們更加應該遵循趣味性強的原則。例如,學習聲現象后,讓學生利用身邊的一些材料制作簡易的樂器,他們都興趣傲然,有的人會用小塑料筒制作口琴,有的同學會用竹管制作“水鳥”等。其次,選擇課外創新性實驗應緊扣教學內容,在中學階段開展物理課外活動,要考慮學生的能力和知識水平,活動的內容盡可能結合教學的內容,讓學生做一些力所能及的小實驗,或做一些簡單易完成的小制作。如果脫離學生實際,要求學生完成太復雜的實驗項目是不可取的,學生的實驗如果經常完成不了,這樣久而久之會讓他們失去信心和興趣。例如,學完電磁現象后,組織學生制作電鈴、自動報警器、小型電動機、發電機模型,這些制作較有實用價值。學完電學、熱學之后,組織學生調查或測量各種燃氣爐、電熱水器的熱效率,這樣有利于培養學生綜合運用物理知識的能力,有利于培養學生的環保和節能的意識。

實驗教學是教學研究的永恒課題,有許多問題仍等待我們去探索、研究與實踐。美國著名哲學家、系統學者茲格在論述“假設一演繹”的優點時曾說過:“我們不見得正確,但是我們知道,我們在尋找什么,如果得不到預期的結果,我們總可以修正我們的假設。”

參考文獻:

參考文獻

[1]2006.周樹鳳.淺議初中物理學生實驗教學[J].河南:教學研究.

[2]2009,許賀.新課改下初中物理學生實驗教學淺談[J].秦皇島:實驗教學.

篇9

科學是人類的成長的空間。是它,讓人類得知那么多深奧的科學知識;是它,讓我們了解了大自然的奧秘;是它,讓我們擁有了那么多科學發明……下面給大家分享一些八年級科學作文750字,希望對大家有幫助。

八年級科學作文750字1古有詩仙李白,今有酒仙老唐,唐老師的“烈焰酒精實驗”那可不是一般的高!

那天,唐老師把我們這群在下課時間瘋玩的“孫悟空”們召喚回來。我一進教室就看見實驗桌上擺著臺電磁爐和三瓶不同的酒,唐老師手里還拿著一個打火機,我們都特別好奇。

實驗開始了,唐老師先把白酒倒進鍋里,用電磁爐加熱。頓時一股酒精味撲鼻而來,嗆得前排的同學直掩鼻子。鍋里的酒不斷地冒泡,沒啥稀奇的,老師到底要搞什么名堂?難道是要“煮酒論英雄”嗎?我心里犯嘀咕。“萬事俱備,只欠東風,見證奇跡的時刻到啦!”唐老師拿著打火機大聲地吆喝著。我的眼睛直勾勾地盯著鍋,生怕錯過精彩的瞬間!只見他在鍋邊緣點了一下火,火焰便迫不及待地往上爬,火苗猖狂地跳起舞來,同學們嚇得哇哇大叫。沒想到唐老師一關掉電磁爐,火焰就漸漸滅了。代替尖叫聲的是重重疑問,唐老師告訴我們,這種現象是因為白酒里有可以燃燒的酒精。

“你們覺得紅酒和啤酒會不會燃燒呢?”唐老師又擺出魔術師般的神態,指著另外兩瓶酒賣關子。“會!”有幾個同學斬釘截鐵地叫嚷著,也有人小聲地說“不會”。我覺得啤酒不會燃燒,因為我爸經常喝啤酒,而且一喝就是十幾瓶,要是會燃燒,他的肚子豈不是成了大火爐啦!我正納悶時,唐老師又將紅酒倒入鍋里,打算為我們解開謎團。

等紅酒滾燙起來的時候,唐老師再次點火。瞬間,熊熊烈火在鍋里飛檐走壁,“哦!哦!”我們都會意地喊起來。接下來試驗啤酒,加熱后的啤酒像瘋了似的,泡沫如柱,攔也攔不住,竟然躥出鍋外,唐老師的打火機打了許多次火,也不見一個火星子。同樣是酒,白酒和紅酒都會燃燒,啤酒為什么不會呢?

唐老師揭曉謎底了。原來,白酒和紅酒含有的酒精高達20%以上,已經到了可以燃燒的水平;而啤酒的酒精只有5%左右,是燒不起來的。唐老師還告訴我們,酒的用處可多啦,小到取暖、怡情,大到醫療、工農業生產……他還順便為我們普及了一下中國的酒文化:三國煮酒論英雄,水滸英雄靠酒拉幫結派,紅樓品酒吟詩作畫……

科學實驗真奇妙啊!我們要在科學實驗中,尋找奇跡。

八年級科學作文750字2科學是人類的成長的空間。是它,讓人類得知那么多深奧的科學知識;是它,讓我們了解了大自然的奧秘;是它,讓我們擁有了那么多科學發明……

科學是十分奇妙的,不只是科學家,我們的身邊也有著許多地、有趣地科學知識。

水面的折射

在我們閑暇娛樂之時,很多的人都會去湖邊、河邊、還邊去釣魚、撈蝌蚪、撈石頭,每每玩得不亦樂乎。但是,我們去水里撈抓什么東西的時候,一眼看見后,小心翼翼地靠過去,猛地用手或者器具一撈,本以為會滿載而起,一提起來,卻發現網里什么也沒有。很多人都會納悶:為什么看著那東西在水下的某個位置,但去撈的時候卻發現那個地方就沒有這個一東西。其實,眼睛有時也是會騙人的,水淺時好一些,水深后就十分明顯了。水不是平的,光照射在上面,會在水下形成一個折射,因在水面撈東西時,要在你看見那東西的稍前或稍后的地方問下撈,一定可以撈中。吸管扎土豆

看到這個題目,太多的人會想:土豆那么硬,吸管那么軟,怎么可能扎透土豆呢?

我也做過這個實驗,證明了這句話是真真實實的。把土豆放在桌子上,手拿著吸管去扎時,只手的大拇指按緊吸管的另一頭,扎下時,因為吸管內的空氣無法釋放,便變得異常堅硬,當然就能扎透土豆了。

紙片與塑料瓶

把一個瓶子倒著放時(瓶蓋扭緊著),看水能不能流出來。當然,不用試也知道,水定流不出來。如果把瓶蓋換成紙片,還能不能讓水漏不出呢?

我也倚著好奇心試了試。首先,把一個紙片剪一個合適瓶子的大小,把水灌滿瓶子,把空氣擠出的同時用紙片按住,神奇的一幕發生了:再倒著時,水真的沒有漏出一滴。空氣的壓力和水緊緊壓迫著紙片,讓紙片和瓶子邊緣緊緊貼合,從而沒有漏出來。

通過了三個實驗,我知道了,科學就是自己想不到的,只要啃研究,就一定會有發現。科學就是這般奇妙,我們要去相信它!

八年級科學作文750字3中國科學院,在我聽起來高不可攀,今天我們班參加了中國科學院的第三屆科學節后,我對科學的印象改變了。

我們在排隊參加活動的過程,打散成了幾個小分隊。我們小分隊來到了所史館。熱情的講解員叔叔給我們講了遠古植物的發展歷程。大家看得聽得入了神,沒想到地球上最普通的植物竟然有這么遙遠的歷史。接著,我們看到了研究所的歷史,這里最初名為靜生生物調查所,是與北平大學植物研究所合并成的。我們看到了一張張黑白的照片掛在墻上,他們都是為中國植物研究有所貢獻的老科學家。一張張書信,字畫,藏書,都見證了他們推動中國植物研究的發展過程。

跟著講解員的腳步,我們來到了國家植物標本館。我們先走進接待室,窗外的一大顆銀杏樹,沐浴著早上的陽光,發著黃色的光,照到了標本館的標志上,那也是一株銀杏,是中國獨有的樹種。隨后,我們走進了標本館,玻璃窗后面是一眼望不到盡頭的標本柜,里面好像藏了一個隱秘世界,這是屬于植物的世界。另一側是展示用的桌子,上面擺放著研究用的圖片。

出了標本館,來到大廳聽取又一位叔叔來給我們講解植物大數據。他說話聲音很“滑稽”,他在和我們講關于一款叫“花伴侶”的APP軟件,我心想:他是不是做廣告的啊?他在ppt里演示著軟件自己掃自己的臉,識別植物,結果竟然掃出來的是榴蓮,大家都哈哈大笑。但是,他又講了這個app的發展,就是發動全社會的人通過在任何場地拍攝任何植物上傳照片,后臺處理計算后,其他人一掃任何植物,都能看到植物的名稱、地點、科屬等信息。這個APP就是建立了植物資料大數據庫。“花伴侶”這么詩情畫意的名字,這“廣告”聽聽也不錯。

出了標本館,我們“掉隊的隊伍”終于和大部隊匯合了。我們一起學習,一起欣賞演出,度過了一個充實又快樂的上午。今天,我們參加科學節活動,走近科學研究,未來更多的領域在等著我們探索。在這個金色的日子里,一起學習,去尋找未來吧!

八年級科學作文750字4科學在我們的生活中無處不在,我們時時刻刻都在用它,它在我們的日常生活中占據著重要的地位。同時,關注科學也樂趣多多哦!

每當我們的衣服臟了,肯定是要洗的,并且要洗凈上面的污垢。這時,我們時常用的“科學”就出來發揮作用了。就以洗油垢為例,油垢洗凈一定要用洗衣液,洗衣液是一種堿性物質,而衣服上的油垢是一種酸性物質,此時,酸性物質和堿性物質就“碰面”了,我們會不斷地將衣物在水中使勁揉搓,就是為了讓油垢和洗衣液的泡沫更加“親密”,到一定的“親密”過程時,因為堿性,酸性物質相克的原理,它們就一起“遠走高飛”融入水中了,這樣,衣物上的油垢也就不見了,衣物也自然就洗凈了。

許多同學都熱愛天文學,當然我也不例外,尤其是對有關外星人的文章及視頻特別關注。我剛剛接觸天文時,是從太陽系的行星入手的,當我了解完這些有趣的星體時,我總會想,上面會不會有生命存在呢?結果一經過思考,木星是氣態行星,是一塊大球體,但也是一團氣體,沒有固態表面,基本不可能;我也曾經認為火星上存在生命,尤其是在關于“外星人”報道出來后,我竟更對此深信不疑,但是有許多人都認為“火星人”只是一塊風干巖石,只是樣子像人類而已,看到這則消息,我就不太高興了,怎么現在連外星人都沒有,真掃興。從那時起,我就一直關注著有關天文的消息。

在去年的一個下午,我看到了有關“地球胞弟”開普勒4526的消息,我竟興奮不已,好像這個星球是我發現的一樣,于是我興致勃勃地上網查,報道中還寫到這個星球上面可能有液態水,氧氣覆蓋等消息,一條條消息都振奮著我的心,可看到文章的最后一句話:“由于科技有限,我們不能……”。又讓我失望到極致了,真是太掃興了。但是我心里總想著,為什么人類現在的科技達不到呢,于是我下定決心,以后一定踏著先輩們的路走下去,探索這些還未知的謎。

我愛科學,它很有趣,它讓我得到知識,激勵著我前進,并且帶動著整個世界大踏步的前行。

八年級科學作文750字5科技越來越發達了,時代在飛速進步著。科學家們研究出了越來越高級的機器來代替人力。你聽說過自助掃碼收銀機嗎?如果沒有,那就聽我說一說吧。

今天早晨,我和媽媽去永輝超市買菜,挑選好蔬菜去前臺結賬時卻見不到售貨員,只見到了兩臺機器和一些與我們一樣迷惑不解的顧客們。大家你望望我,我望望你,都不知道是怎么回事。這時,一個響亮的聲音從廣播中傳出:“顧客們,本超市已換成自助掃碼收銀機結賬,如各位有疑難,可去前臺咨詢,使用方法就在機器正上方。”

大家聽了,都用好奇的眼神打量著那幾臺銀灰色的機器,紛紛按照機器上方的使用方法操作起來。哇,真快啊!好幾位叔叔阿姨很快就付賬結束,大家都覺得很新奇,低聲議論著:“不錯呀,挺好用的呢!”“嗯,速度快得很啦!”“一掃一個準!”“真高級!”大家這樣的評價可把我的好奇心勾起來了。好不容易排到了我,一定要試試這新機器。

我看著指示操作:第一步,把需要結賬的物品條碼對準機器窗口;第二步,選擇支付方式;第三步,取走物品。我每次把要結賬的物品對準窗口,都會聽見“滴”的一聲,物品的條碼就會被掃描進機器,屏幕上就會出現物品的名稱和價格;接下來,媽媽選擇微信支付,只需要把支付二維碼放到窗口掃描,幾秒種后,屏幕上出現了“支付成功”的提醒信息整個過程就結束了。

篇10

關鍵詞:化學方法;實驗歸納法;化學直覺;化學創造力

文章編號: 1005–6629(2012)5–0075–04 中圖分類號: G633.8 文獻標識碼: B

1 一部化學發展史也是一部化學方法的演變史

循著化學學科發展的歷史線索,我們編寫了關于古今中外有代表性的化學家、學者及化學工作者所作貢獻的系列化學史話。嘗試向讀者提供能具體觸摸化學歷史發展脈絡的史料與見解。這對有興趣進一步學習與研究化學史的化學教育工作者來說,也許是有益的。我國膠體化學家、化學教育家傅鷹教授曾語重心長地指出:“一門科學的歷史是那門科學中最寶貴的一部分,因為科學只能給我們知識,而科學的歷史卻能給我們智慧”。在他看來,化學與化學史的關系也是如此,而作為化學史給我們的智慧的結晶,則主要體現在人們對化學知識的思維方式和研究方法上。對此,抱有同感的還有中國化學會前會長柳大綱先生,他曾言簡意賅地說過:“化學窮物質轉化運動之理,綜宏析微、撥偽存真、精益求精,乃認識自然、改造自然之鎖鑰”(中國化學會成立50周年《祝愿》詞)。在這里,所謂“綜宏析微、撥偽存真、精益求精”亦就是對運用化學方法探索化學科學真理的作用的經典描述。

化學史家們現在一般都承認:化學發現與發明,無論巨細,幾乎從來就不是個人自發做出的獨創貢獻。即使那些最具革命性的化學理論也都是長期演變或發展的結果。一些基本的化學思想(如元素、原子、分子等)產生于各個不同的地域,這些思想逐漸經過交融、合并、修改和補充,最后公之于眾,形成了一種新的化學概念。這種化學概念又轉而影響和改變后來的化學理論,結果使化學科學有可能永無止境的進步不己。在這里,我們認為有必要明確回答這樣一個問題:推動化學科學不斷前進的動力因素究竟是什么?從科學方法論的視角來考察,化學的不同發展階段就會孕育或形成不同的化學方法,而一旦新的化學方法產生又會推動化學發展從一個階段邁向新的階段。從這個意義上可以說:一部化學發展史也是一部化學方法的演化史。

化學方法從其內涵來說有兩個方面:一是化學家的思維方式,另一個是化學家運用的物質手段。用現代約定俗成的話來說,前一個是“軟件”,后一個“硬件”,兩者相輔相成才構成完整的所謂的科學方法。而要比較全面而又系統地敘述和探討化學方法的演化史,不僅要涉及化學家的個人秉性和才智,而且也涉及到化學家所處的社會經濟環境以及他們所接觸的哲學思想。

2 古代實用化學時期和化學方法的孕育

化學的原始形式是煉金術(或煉丹術),煉金術是思辨哲學(在古希臘是亞里士多德哲學,在古代中國則是道教哲學)和工藝技術相結合的產物。其后形成的醫藥化學和冶金化學則是煉金術向近代化學的過渡,比起煉金術來,后者更注重化學工藝技術、強調實用。但是,其哲學思想基礎仍然是和煉金術一脈相承。此時的化學還沒有從生產實踐和哲學中分化出來形成一門獨立的科學,相對應的化學方法也不具有科學的形志,而具有思辨的特征和“準實驗”(或用火操作的化學實踐)的痕跡。

2.1 思辨方法

煉金術士力圖通過物體的可直接觀察的性質(如顏色、熔度及晶形等)作為實證來闡明亞里士多德的哲學。亞里士多德關于“萬物皆變”并趨向“完善”的思想告訴人們,金屬中那些不夠完善的金屬(所謂賤金屬),總是力求變得象黃金等貴金屬一樣盡善盡美。煉金術士們堅信自己掌握的化學工藝技術手段能使之如愿以償,即可用火操作把賤金屬變成為貴金屬,這既是煉金術賴以生存的思想基礎,也是從當時冶金實踐中得出的仿佛合乎邏輯的結論。與其驚人相似的是信奉道教哲學的中國著名煉丹家葛洪有句名言:“變化者,乃天地之自然,何嫌金銀不可以異物乎”。在他看來,不僅金銀等貴金屬可以由它物變化而來,而且金銀等“不腐”、“不朽”的屬性也可發生轉移,甚至進入體內。這種“萬物皆可互變”的思想使煉丹方士們堅信“服金者壽如金”,“服玉者壽如玉”。

綜上所述,古代的化學思辨方法是以觀察為基礎,并運用原始的歸納與演繹的邏輯方法所構成的。其中包括了直觀的觀察、天才的猜測和原始的邏輯推理三個構成內容。而古代原子論和邏輯學則是這種方法的兩大杰出成果,可以說它們是后來化學發展為科學的內在“種子”或“胚芽”。

古代原子論的創立者德謨克利特首先寫成《論邏輯》一書,認為人對自然的認識是從經驗觀察上升到理性認識的過程,在該過程中需要運用歸納邏輯等方法。他在建立原子論的過程中,把直觀可見的水、氣、火、土等“元素”以致自然萬物,都視為由不可見的“原子”所構成的物質客體,試圖以觀察不到的本質來說明可觀察到的現象,從而產生了科學方法的“胚芽”,即以微觀物質的相互作用來解釋宏觀運動現象的方法。該方法試圖把宏觀層次物質變化現象還原到微觀層次原子運動變化的規律來認識。這種“還原思維模式”對后來的哲學和科學發展具有深遠的影響。

繼德謨克利特之后,主張四元素說的亞里士多德又進一步論述了演繹邏輯,他把以往的一些零散的邏輯方法論思想加以吸收、改造并以其名著《工具論》一書的完成確立了邏輯學。他強調把邏輯方法視為研究科學、認識真理的重要工具,并試圖說明思辨觀念怎樣從經驗的東西產生的,進而從邏輯上對思辨方法進行了總結。

2.2 準實驗方法

實用化學時期產生的化學思辨方法有其合理性,并具有科學內在“種子”或“胚芽”的積極意義。但在古代社會生產力和科學水平低下的情況下,思辨方法還不可能依照充分的事實去進行理論概括,更不可能進行科學實驗去檢驗,從而就可能導致粗糙的以致是錯誤的結論。例如,把本來并非是化學元素的水、氣、土、火等復雜物質看成是最簡單的“元素”等。由此可見,沒有用實踐或實驗去檢驗化學認識的結果,也沒有用假設所預言的事實,來驗證各種假設——這是思辨方法的根本缺陷。帶有這種缺陷的化學思辨方法還只是一種處于萌芽狀態的科學方法,盡管它是與處于化學原始形態的煉金術(或煉丹術)是相適應的,但畢竟是極不完善的,還需要向以科學實驗為基礎的科學方法轉變。

處在16世紀至17世紀前半葉的醫藥化學家和冶金化學家們,對變賤金屬為貴金屬的目標已經不感興趣。對于他們來說,寧肯放棄煉金術的思辨觀念,也要強調實用。這是由于煉金術(或煉丹術),無論在西歐還是在中國流行千年之久,但結果得不償失。相反由于它的神秘性質和脫離生產實際,終究還是嚴重地延緩以致阻滯了化學的發展。不少有識之士開始在實踐中摒棄煉金術(或煉丹術),這方面的代表人物有西歐的醫藥化學派帕拉塞斯、冶金化學派阿格里柯拉,在中國則是醫藥學家李時珍和編撰化學工藝百科全書《天工開物》的學者宋應星。他們主張化學只有從煉金術(或煉丹術)的羈絆中解放出來,才能達到它前進的真正出發點。

正是在制取藥物和冶煉金屬的實踐中,天平開始得到廣泛應用、定量觀念得到傳播、定量實驗方法的重要性開始受到重視,一些元素和化合物的知識有了新的積累,酸、堿、鹽及其反應的性質開始為人知。可見從煉金術士(或煉丹方士)開始到冶金化學家及醫藥化學家的活動,無疑帶來了多種可以作為科學解釋的結果。但是,這些近代化學的先驅者們的目標均屬實用性質,而不屬于化學科學。作為科學的化學還需要以建立科學理論為目標,還需科學的理念來指導觀察和理解實驗事實。

3 近代實驗化學時期和化學方法的形成

17世紀下半葉到18世紀,化學進入實驗化學時期,它開始同思辨哲學相分離,并徹底從煉金術(或煉丹術)中解放出來,近代化學由此開端。這一時期化學的主要任務是“搜集材料”,對物質及其性質進行分門別類的研究。這就需要運用化學實驗手段對物質進行分解或分析,并在依次獲得的大量經驗知識基礎上進行歸納與概括,結果抽提出了關于科學的元素概念和燃燒的氧化理論。在這個過程中,以實驗歸納為標志的經驗方法,作為科學形態的化學方法開始形成。

3.1 經驗方法

波義耳和拉瓦錫作為這一時期的兩個富有代表性的化學家,為化學方法的形成作出了奠基性的貢獻。“懷疑派化學家”波義耳以他的新思想(機械論的微粒哲學)和新方法(化學實驗方法),把化學開始確立為科學,而拉瓦錫則以他的具有系統性、嚴格定量性的實驗方法和善于運用理論思維的邏輯推理方法(主要是歸納法)完成了由波義耳開始的將化學變成科學的化學革命過程。

具體來說,波義耳深受現代實驗科學的始祖、英國哲學家弗朗西斯.培根的科學方法論(或“新工具論”)和機械論的微粒哲學的影響。在他的化學和物理學研究中,相當強調實驗和歸納法的科學方法論作用,同時非常嚴格地遵循機械論解釋的原則。波義耳反對把化學看做一種制造黃金等貴金屬或者醫療藥物的經驗技藝,而應當看作一門科學,作為科學的一個分支,化學主要從事對化學現象作理論解釋,而不是單純去實際利用它們。他還主張,實驗的方法和與此相聯系的對自然界的觀察是形成科學思維的基礎,化學應該用實驗方法而不是用玄虛的思辨和抽象的空談來確立關于物質化學變化的定律。同時波義耳復興了與亞里士多德哲學相悖逆的古代樸素的原子論,強調了物質的微粒哲學的觀點。該觀點認為:自然界是由一些細小致密、用物理方法不可分割的粒子構成,粒子結合成粒子團,粒子團作為基本單位參與化學反應。在這里可以說已經孕育著近代科學原子論的雛形。

拉瓦錫同波義耳一樣,繼承了弗朗西斯·培根的科學實驗論,強調“除了通過實驗和觀察的自然道路去尋求真理之外,別無它途”。但他與波義耳不同,特別強調了實驗歸納中的定量性,認為“必須用天平進行測定來確定真理”。并以精密的規范操作實踐檢驗傳統理論。拉瓦錫把波義耳倡導的經驗性的實驗歸納法推進到了新的階段。其經驗方法表現出了如下特點:從定性的實驗歸納發展到了定量的實驗歸納。拉瓦錫是明確提出,把由天平確定的量作為衡量的尺度,對化學現象進行實驗證明的第一個化學家。正是運用了這種“以量求質”的方法用以檢驗傳統的燃素說,終于否定了燃素的存在,了燃素理論對化學的百年統治。

拉瓦錫時代的化學方法尚屬經驗性質,但具有較高的嚴密性和系統性,較強的理論概括性。正是在實驗基礎上,運用概括的理論思維方法,拉瓦錫把從若干燃燒反應中所抽取出來的氧化的本質屬性,推廣到所有燃燒反應過程,從而形成具有普遍意義的氧化燃燒理論。

總之,波義耳——拉瓦錫時代的化學方法已趨形成,但比較強調“知識不能超出經驗范圍”,相對來說還比較忽視科學抽象、假說和演繹的理論思維作用。化學的進一步發展就需要推動化學方法,從經驗方法過渡到理論方法的階段。

3.2 理論方法

從18世紀末到19世紀,化學呈現出從搜集材料向整理材料發展的勢頭。在此期間,化學積累了龐大數量的實證的知識材料,以致在化學研究領域中有系統地和依據材料的內在聯系。把這些材料加以整理的要求,已經成為勢在必然。而建立化學的各個知識領域相互間的正確聯系,也同樣成為不可避免。由此,近代化學開始走進了理論領域。這一時期得到發展的理論方法主要有科學抽象、演繹推理、科學假說、比較分類及非邏輯推理等。

3.2.1 科學抽象

由波義耳倡導,拉瓦錫加以發展的定量實驗歸納法,在18世紀與19世紀之交得到了化學家們普遍的重視與運用。在這種狀況下,質量守恒定律、定比定律和當量定律等化學基本定量定律被發現,緊接著對這些定律作出理論上的科學解釋亦就成為化學家的迫切任務。英國化學家道爾頓首先把這些在化學實驗基礎上歸納總結得出的定量定律跟物質由原子構成的觀念相聯系,并把原子量概念引入化學,建立了科學的原子論。該理論在19世紀初被公認為理論化學的最高成就。他所采用的就是一種稱謂“科學抽象”的理論方法,即在經驗歸納所提供的大量科學事實的基礎上,運用概念、判斷、推理的理論思維方法,抽提出物質內部的共同本質,確認了“原子”的客觀實在,并就原子的不同類型、性質和質量等屬性提出了科學論斷,從而找到了各個經驗定律的內部聯系,建立起了科學的原子論。這種科學抽象的方法具有把觀察與思考、實驗經驗的積累和豐富想象,新穎的理論構思相結合的特點,致使他的思維分析能達到實驗分析所不能達到的深度。即使在顯微鏡得到改進時也不易被人看見的原子,道爾頓卻早已用思維把握住了原子。

3.2.2 演繹推理

該理論方法是指從一般規律或原理出發,運用數學的演算或者邏輯的證明,得出特殊事實應遵循的規律,即“從一般到特殊”的邏輯推理方法。演繹推理是一種必然性的推理,只要推理的前提是真實的,推理形式是合乎邏輯的,那么推理結論也必然是正確的。在道爾頓時代,化學理論的建立與發展就迫切需要運用這種演繹推理的思維工具。19世紀初,道爾頓在初步建立科學原子論后,就從這一普遍原理出發,考察不同元素的原子之間的相互關系及其規律性。他注意到:一種元素的原子不僅可以同另一種元素的一個原子相化合形成化合物,也可以同另一種元素的兩個、三個或更多個原子相化合形成化合物,而每種元素的原子的重量(原子量)又都是固定的。據此運用原子論就可以推論得出:在由兩種元素生成的多種化合物中,同一定重量的第一種元素相化合的第二種元素的重量,彼此間就必然會呈現出簡單整數比的關系。

沿著這樣的思路前行,后來,化學家們用演繹方法推理出了“倍比定律”。此后,道爾頓根據倍比定律的邏輯推理,有目的地進行了定量分析實驗,從氮的氧化物、碳的氧化物等一系列化合物組成分析的數據中證實了倍比定律的成立。

3.2.3 科學假說

科學假說的出現是理論方法日趨成熟的一個標志。因為運用假說方法能夠在已知科學事實的基礎上超出經驗感覺的范圍,對未知現象作出假定性的說明。正如1811年,意大利化學家阿伏伽德羅提出分子假說時所做的那樣。當時道爾頓的原子論和蓋·呂薩克所發現的氣體體積簡比定律的經驗事實之間正處于不可調和的矛盾狀態。而解決這一矛盾,不能單純依靠經驗方法,以此為契機,阿伏伽德羅提出“分子假說”,把原子理論推向前進。阿伏伽德羅的理論研究有一個總的指導思想,那就是試圖找出化合物的物理性質和化學性質之間的聯系。同時還試圖用數學方法不但表示化合物的物理性質,還用它來表示化合物的化學性質。

由于主客觀方面的原因,分子假說長期受到壓抑而未獲承認,直到坎尼查羅加以重新論證和分子量的實驗測定得以確認,終于把道爾頓的原子論和阿佛加德羅的分子假說協調成一個合理的理論系統,也就是說,通過分子假說的方法把道爾頓原子論發展成為原子分子學說。

3.2.4 比較分類

這是既有區別又有密切相關的一組理論方法,它們是近代化學得以完成其“整理材料”任務的一對重要思維工具。“比較”是根據物質及其運動變化屬性之間的某些共同點或相似方面的對稱比對,以揭示其內在本質聯系的推理方法,而“分類”則是根據事物之間的共同點和差異點把研究對象區分為不同從屬關系的邏輯方法。可見“分類”是以“比較”為基礎的,兩者相輔相成,有助于化學家們透過紛繁復雜的化學現象,尋找到隱藏在背后的化學物質及其變化的規律。十九世紀中期,以門捷列夫為代表的無機化學家就是創造性地運用比較與分類的方法,把當時已有的龐雜混亂的化學元素及化合物的知識加以整理和綜合,從而發現了化學元素周期律。

門捷列夫既強調在觀察和實驗的基礎上,通過全面的比較和自然的分類,從質和量(即元素性質和原子量)的關系上去對化學元素的自然體系進行理論概括,又主張只有把歸納與演繹、分析與綜合結合起來,才能發現元素性質周期性變化的規律并據此作出科學的預測。他對某些公認原子量的校正和對類鋁(鎵)、類硼(鋁)、類硅(鍺)的預測就是有力的例證。

3.2.5 化學直覺

隨著科學原子論、分子假說、原子分子學說的建立和元素周期律的發現及周期系理論的形成,在整個19世紀,理論方法已在化學方法中居于主導地位。但是也應當看到在理論方法發展的同時,經驗方法也在進一步發展,而且構成了理論方法發展的堅實基礎。尤其在有機化學領域,基于發展了的經驗方法派生出了一種非邏輯推理——化學直覺,它極大地推動了有機分子結構理論的建立與建立與發展,并賦予化學理論方法特有的個性化色彩。

所謂“直覺”是一種在感知過程中未經嚴格邏輯證明,但能迅速而準確填補知識空白的能力,廣義的直覺包括靈感(頓悟)及直感、直觀等不同層次的一類非邏輯思維形式。科學史表明,化學家尤其有機化學家,他們擅長于憑籍化學經驗取得對化學事實的直觀的理解,并能卓有成效地運用那種不注重邏輯推理,而直接得到基本正確的結果。例如,在制備某一染料之前,對于它的顏色他也會有一定的設想,在試圖合成一種具有某種藥性的藥物時也往往有一種預見,而結果往往跟預想取得一致。這也就是說,化學家有了豐富的化學經驗,就會有一種油然而生的對某些結果的“預感”或“直感”——這也許是化學家,尤其是有機化學家所具有的一種特有的科學素養,稱之為“化學直覺”,這是一種認識上的飛躍,屬于直覺思維范疇。

盡管這種直覺思維并未以突發性的形式出現,即不表現為“靈感”或“頓悟”,但基于豐富的化學經驗并通過長時間的沉思和積累,化學家會有更多的機會獲得這種靈感或頓悟的。應該承認,依靠“化學直覺”,有機化學家用化學變化的邏輯就能想象或預感原子在空間中的復雜構型,并通過富有成效的實驗合成手段制成具有這種構型的有機化合物,進而在理論與實踐的結合上把握住了有機物性質與結構的關系,建立起了有機分子結構理論。可見化學直覺是有機化學家富有創造潛力的一種標志。眾所周知,德國有機化學家凱庫勒就是一個杰出的代表。正是他,把個人的才智和對碳原子相互結合關系的理論研究相聯系,最終完成了一種天賦般的直覺判斷——苯的碳原子之間成環狀結構。在這里,凱庫勒的個人才智主要表現在他早期學習建筑所獲得的對事物“空間結構美”的認識和對事物形象化的孜孜追求。一旦這種才智和他的化學經驗積累相結合,就會產生一種閃耀智慧火花的化學直覺。

參考文獻:

[1]王德勝主編.化學方法論[M].杭州:浙江教育出版社,2007.