導(dǎo)語：如何才能寫好一篇自然界中的科學(xué)現(xiàn)象，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：自然哲學(xué)；科學(xué)；科學(xué)事實；經(jīng)驗；解釋；嚴格檢驗；實驗方法

中圖分類號：B82-058；N031-文獻標識碼：A 文章編號：1671-6604（2013）04-0069-04

“科學(xué)”一詞在西方直到18世紀初才逐漸被普遍使用，科學(xué)在古代屬于自然哲學(xué)?？茖W(xué)能夠從自然哲學(xué)體系中脫離出來，走上獨立發(fā)展的道路，這無疑應(yīng)當(dāng)歸功于實驗方法的誕生，因為實驗方法不僅能使人們獲得系統(tǒng)的、精確的、全面的、定向的經(jīng)驗，這種經(jīng)驗可以對科學(xué)解釋進行嚴格檢驗，使之成為名副其實的“實證知識”，從而把它與屬于“形而上學(xué)知識”的哲學(xué)區(qū)分開來，而且實驗方法還能使人類獲得科學(xué)研究所需的典型的、純粹的、系統(tǒng)的、專業(yè)的“科學(xué)事實”，為科學(xué)研究提供更豐富、更可靠、更具體精確的感性材料。這充分說明，科學(xué)方法在科學(xué)研究中起著決定性作用，是推動科學(xué)進步的重要動力。

一、科學(xué)和自然哲學(xué)都是人類對自然界的認識和解釋體系

在古代，人類對自然界中一系列紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象總感到十分驚異，人類在好奇心和驅(qū)除愚昧無知的欲望驅(qū)使下，運用天生的邏輯推理能力和想象力對這些自然現(xiàn)象進行試探性解釋，這些試探性解釋就是早期的自然哲學(xué)。正如亞里士多德所說，“古往今來人們開始哲理探索，都應(yīng)起于對自然萬物的驚異；他們先是驚異于種種迷惑的現(xiàn)象，逐漸一點一滴的解釋，對一些較重大的問題，例如日月與星的運行以及宇宙之創(chuàng)生，作成說明”。

從本質(zhì)上看，這種自然哲學(xué)其實就是宇宙觀、自然觀，即人們對自然界或宇宙的看法。人們對自然界或宇宙的看法或解釋分兩種類型：一類是對整個自然界總體的、抽象的、籠統(tǒng)的解釋，一類是對自然界中具體現(xiàn)象的分門別類的、精確的解釋。比如，自然界中幾乎無限多樣性的物質(zhì)形態(tài)是從何而來的呢？有人認為，宇宙萬物都是由水演化而來的，一切都來源于水；有人認為是由火演化而來的，一切來源于火又復(fù)歸于火；也有人認為宇宙萬物是由原子演化而來，不同的原子通過不同的排列組合而構(gòu)成多種多樣的物質(zhì)形態(tài)；甚至還有人認為整個宇宙都是由氣衍生而來的等等。很顯然，像這些對整個自然界的構(gòu)成的解釋就屬于總體的、抽象的、思辨的、籠統(tǒng)的解釋，這樣的解釋在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)不可能得到檢驗。原因是，人類的經(jīng)驗是在人與自然界的相互作用中，并在各種特定條件下獲得的，因而經(jīng)驗的性質(zhì)是具體的、個別的、特定的，用人類具體的、個別的、特定的經(jīng)驗去驗證總體的、抽象的、思辨的、籠統(tǒng)的知識當(dāng)然是不可能的：具體的事實不能最終證明抽象的、思辨的觀念，個別的經(jīng)驗最終不能證明總體的、籠統(tǒng)的理論。事實上，我們永遠不可能通過觀察或舉例說明來論證宇宙萬物是由水或火或氣或原子構(gòu)成的，我們不可能通過觀察或舉例說明來論證世界是簡單的、有序的，或是復(fù)雜的、無序的，等等。所以，我們把人類對自然界總體的、抽象的、思辨的、籠統(tǒng)的看法或解釋或知識叫做“自然哲學(xué)”，它們在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)永遠不可能得到檢驗，因而完全屬于“形而上學(xué)”（metaphysics）。作為所謂本體論學(xué)說，形而上學(xué)是哲學(xué)的核心。

然而，另一類對自然界中具體現(xiàn)象的分門別類的、精確的解釋或看法完全可以在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)得到檢驗，甚至嚴格檢驗。比如，太陽為什么每天從東方升起至西方落下，而且還有白天和黑夜之分呢？有人提出，因為地球是宇宙的中心，是不動的，而其他所有天體，包括太陽、月亮、火星、金星等，都圍繞地球轉(zhuǎn)，太陽圍繞地球轉(zhuǎn)一圈就是一天，當(dāng)太陽處于我們的正面時就是白天，處于背面時就是黑夜。又如，為什么木頭會浮在水面上，而石頭沉到水底下呢？阿基米德認為，因為水對浸沒在其中的物體都會產(chǎn)生向上的浮力，他通過推理認為浮力的大小恰好等于排開水的重量，由于木頭密度小，體積相對大，所以排開水的重量大于其重量，因而上浮；而石頭由于密度大，體積相對小，所以排開水的重量小于其重量，因而下沉。不用說，像這些對自然界某種或某類現(xiàn)象為何如此產(chǎn)生的具體看法或解釋，人們完全可以通過邏輯分析和經(jīng)驗對照相結(jié)合的方法對之進行嚴格檢驗。事實上，關(guān)于地心說、阿基米德的浮力假說等等，都經(jīng)歷了邏輯分析和經(jīng)驗對照相結(jié)合的多次嚴格檢驗，其中有些被證明是“正確的”，有些則被證偽。

不過在古代，人類只能通過觀察獲得經(jīng)驗，而且也沒有精密的儀器發(fā)現(xiàn)更多、更系統(tǒng)、更精確、更典型的自然現(xiàn)象，因此人類獲得的經(jīng)驗在絕大多數(shù)情況下是零散的、不精確的、不定向的、片面的，要靠這些經(jīng)驗去嚴格檢驗人們對自然界的解釋（即“科學(xué)假說”），在絕大多數(shù)情況下都是不可能的。典型的例子是，亞里士多德認為“物體下落的速度與其重量成正比”，“力是物體運動的原因”，如果僅憑觀察獲得的經(jīng)驗對它們進行嚴格檢驗，是無論如何也做不到的。實際上，在很大程度上也正是由于人類僅憑直接觀察或僅憑感覺器官所獲得的關(guān)于自然界的信息是不全面、不系統(tǒng)、不精確的，甚至是錯誤的，因而既不可能為人類更廣泛、更深入地探索自然界的奧秘，解釋自然界提供系統(tǒng)、精確的感性材料，也不可能對具體的、分門別類的“科學(xué)假說”做出嚴格檢驗。

既然古代人無論是對自然界總體的、抽象的、籠統(tǒng)的解釋或認識（自然哲學(xué)），還是對自然界具體的、分門別類的、精確的解釋或認識（自然科學(xué)），都不可能在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)得到嚴格檢驗，那么對它們當(dāng)然也就無法做出明確區(qū)分。這就是古代自然哲學(xué)和自然科學(xué)同為一家的最主要、最直接的原因。因此在古代，科學(xué)一般是以一種潛在的形式存在于自然哲學(xué)母體中。

二、實驗方法的誕生和科學(xué)儀器的使用使科學(xué)與自然哲學(xué)徹底分離

盡管在古代，科學(xué)與自然哲學(xué)由于人類認識世界的水平和方法所限，它們無法區(qū)分開，但畢竟科學(xué)與自然哲學(xué)之間存在本質(zhì)不同：自然哲學(xué)其本身的性質(zhì)決定了它在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)永遠不可能得到嚴格檢驗，而科學(xué)的性質(zhì)決定了它完全可以在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)得到嚴格檢驗。在古代，科學(xué)之所以在絕大多數(shù)情況下不可能在人類經(jīng)驗范圍內(nèi)得到嚴格檢驗，僅僅是由于古代人只通過觀察無法獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向的經(jīng)驗事實（或科學(xué)事實）。這當(dāng)然就意味著，當(dāng)人類通過某種方法能夠獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向的經(jīng)驗事實時，那么科學(xué)與自然哲學(xué)就可以區(qū)分開。

不言而喻，當(dāng)伽利略發(fā)明用實驗方法研究自然界時，人們就可以獲得廣泛的、系統(tǒng)的、全面的、精確的、專業(yè)的、定向的經(jīng)驗事實，因而就可以把科學(xué)與自然哲學(xué)徹底區(qū)分開來。需要指出的是，實驗方法的誕生和科學(xué)儀器的使用是緊密結(jié)合在一起的。從本質(zhì)上看，實驗方法作為獲得科學(xué)研究和嚴格檢驗科學(xué)知識所需的經(jīng)驗事實或科學(xué)事實的手段，就是根據(jù)研究目的的需要，運用科學(xué)儀器和實驗設(shè)備這樣的人工方法，創(chuàng)造自然現(xiàn)象的過程。實驗方法之所以能夠幫助人們獲得科學(xué)所需的系統(tǒng)、全面、精確、專業(yè)的科學(xué)事實，科學(xué)儀器和實驗設(shè)備的使用是其中的重要原因。

人類僅憑感覺器官通過觀察獲得的自然界信息是十分有限的，而且這些信息一般而言也不系統(tǒng)、不全面、不精確、不專業(yè)。比如，僅憑肉眼，人類看不到很遠的東西，看不到像病毒、細菌這樣小的東西，而且只能看到可見光，紫外線、紅外線都看不到；僅憑耳朵，只能聽到20～20000赫茲的聲音，低于20赫茲的次聲波和超過20000赫茲的超聲波人類都聽不到；僅憑身體，溫度很低的物體和溫度很高的物體都不能觸摸；諸如此類，不一而足。因此，人類僅憑感官，自然界中的絕大部分信息都不可能接收到。這樣，人類認識研究自然界就不可能得到足夠多的感性材料，也無法對有關(guān)科學(xué)假說進行精確判斷。而在科學(xué)儀器和實驗設(shè)備的幫助下，人類可以從自然界中獲得系統(tǒng)得多、全面得多、精確得多的信息。比如說，人類使用顯微鏡可以輕而易舉地看到細菌、病毒、細胞等微小事物；使用望遠鏡可以看到更遙遠的天體，可以看到太陽黑子的活動，看到月亮上的山脈；使用聲納系統(tǒng)可以聽到次聲波和超聲波；使用溫度計可以精確測出微小的溫度差異等等。很顯然，這些系統(tǒng)、全面、精確的信息既可以作為人類認識研究自然界的重要科學(xué)事實或感性材料，也可以對有關(guān)科學(xué)假說進行嚴格檢驗。

實驗方法除使用儀器幫助人們獲得數(shù)量多、質(zhì)量高的自然界信息外，它還有以下優(yōu)點：

第一，實驗方法可以使人類獲得精確的、純粹的經(jīng)驗事實或科學(xué)事實。馬克思曾指出：“物理學(xué)家是在自然過程表現(xiàn)得最確實，最少受干擾的地方考察自然過程的，或者，如有可能，是在保證過程以其純粹形態(tài)進行的條件下從事實驗的?！痹诳茖W(xué)研究中科學(xué)家通過科學(xué)儀器和實驗設(shè)備所創(chuàng)造的條件，使人類需要認識的事物的某種屬性或相互關(guān)系在簡化、純化、典型、精確的狀態(tài)下顯現(xiàn)出來，從而使人類獲得純粹的、精確的科學(xué)事實。這樣的科學(xué)事實不僅是科學(xué)研究所需的“高質(zhì)量”感性材料，也可以對科學(xué)假說做出嚴格檢驗。

第二，實驗方法可以使自然界中的事物或現(xiàn)象處于特定的極端狀態(tài)，從而使人類獲得在這種極端條件下所出現(xiàn)的極端的科學(xué)事實。比如，科學(xué)家根據(jù)科學(xué)研究的需要在實驗室中制造出各種極端狀態(tài)，如超高溫、超低溫、超高壓、超強電磁場、超純度物質(zhì)等，以研究事物在這些極端狀態(tài)下的性質(zhì)、特征等，這無疑大大拓展了人類研究自然界的范圍，并促進科學(xué)研究的不斷深入。

第三，實驗方法可以使人類獲得“人造的”科學(xué)事實。天然自然中的許多現(xiàn)象對科學(xué)研究而言，其演化過程不是太慢，就是太快，有些現(xiàn)象甚至只出現(xiàn)一次就再也不會重復(fù)出現(xiàn)，這樣，就給人類研究自然界和檢驗有關(guān)科學(xué)假說帶來極大困難。如，要證明自由落體運動的速度與時間的關(guān)系u=gt和下落高度與時間的關(guān)系h=1/2gt2，那么光憑觀察來進行驗證是根本不可能的，因為物體下落速度太快，人類憑感官根本無法獲得下落速度或下落高度與下落時間的精確值。但通過實驗方法人類可以輕而易舉地人為控制自然現(xiàn)象演化過程，使演化太慢的過程得到加快，使演化太快的過程變慢，使不能重復(fù)的自然過程再現(xiàn)。這樣，就可以使人類獲得經(jīng)過精心改造過的“人造的”科學(xué)事實。很顯然，這樣的科學(xué)事實作為科學(xué)研究的感性材料或作為檢驗科學(xué)假說的“經(jīng)驗”，既具有系統(tǒng)性、定向性，又具有精確性、可靠性。

總之，以科學(xué)儀器和實驗設(shè)備的運用為特征的實驗方法由于能使人類完全擺脫時間、空間和其他客觀自然條件的限制，根據(jù)科學(xué)研究目的的需要，“創(chuàng)造出”比天然自然中更多、更全面、更精確、更系統(tǒng)、更典型、更專業(yè)的科學(xué)事實，利用這些科學(xué)事實或經(jīng)驗事實不僅可為人類對自然界進行具體的、分門別類的研究提供更廣泛的感性材料，而且還可以對有關(guān)科學(xué)假說進行精確、嚴格檢驗。這樣，自然科學(xué)就作為“實證科學(xué)”徹底地從作為“形而上學(xué)”的自然哲學(xué)母體中獨立、分化出來。

三、啟示

從科學(xué)儀器的使用和實驗方法的誕生最終促進了近代科學(xué)從自然哲學(xué)體系中獨立出來這一事實，我們可以得到如下啟示：

第一，科學(xué)方法對科學(xué)研究或推動科學(xué)的發(fā)展具有決定性作用。中國有句古話，“工欲善其事，必先利其器”，這里的“器”，就是做事的工具、手段或方法。我們做任何事都要借助某種方法，進行科學(xué)研究更不例外。方法使用不當(dāng)，事倍功半，甚至根本無法完成任務(wù)；方法使用得當(dāng)，事半功倍。因此我們可以毫不夸張地說，科研人員能否順利完成科研任務(wù)，獲得成功，在很大程度上就取決于能否巧妙、靈活、適當(dāng)?shù)剡\用各種科學(xué)方法。

第二，科學(xué)方法對科學(xué)創(chuàng)新具有重要意義?？茖W(xué)方法不僅可以使科研人員順利完成事先設(shè)定好的科研課題，而且還可以促進科研人員開辟新的科研領(lǐng)域，明確新的研究方向，促進新學(xué)科的創(chuàng)立。科學(xué)史上，施萊登、施旺正是由于利用顯微鏡進行觀察，才發(fā)現(xiàn)了細胞，并建立了細胞學(xué)說；麥克斯韋正是由于運用了數(shù)學(xué)方法，把法拉第的電磁場理論轉(zhuǎn)譯成數(shù)學(xué)語言，才預(yù)言了電磁波的存在，從而為電動力學(xué)奠定了堅實的基礎(chǔ)；德布羅依正是運用了類比方法，才提出了物質(zhì)波假說等等。

第三，科學(xué)方法是哲學(xué)影響科學(xué)發(fā)展的中介。認為，有什么樣的世界觀就有什么樣的方法論，這就是說，人們的方法論與其哲學(xué)思想是一致的。而科學(xué)方法作為人們哲學(xué)思想或世界觀的延伸，對科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)新具有重要作用，這充分說明了哲學(xué)思想對科學(xué)研究和科學(xué)創(chuàng)新具有決定性影響。正如恩格斯所說：“不管自然科學(xué)家采取什么樣的態(tài)度，他們還得受哲學(xué)的支配?！倍袊茖W(xué)工作者的科學(xué)創(chuàng)新能力差的重要原因之一，就是缺乏必要的哲學(xué)修養(yǎng)，缺乏獨特的哲學(xué)思想。

篇2

Physics, Etvs University, Hungary

Dezs Varjú, University Tübingen,

Germany

Polarized light in

Animal Vision

Polarization Patterns in Nature

2004, 447pp.

Hardcover EUR 189.95

ISBN 3-540-40457-0

Gabor Horvath, Dezso Varju著

人眼只能分辨出光線的亮度和顏色，可是許多動物可以利用偏振光獲得更多的視覺信息。本書介紹了圖像偏振測定方法、測量光偏振的具體技術(shù)，以及存在于自然界中不同類型的偏振模式，比較令人感興趣的內(nèi)容有：動物如何利用偏振功能？基于生理學(xué)感光性原理給出了一些研究案例，例如：蜜蜂或者螞蟻如何利用偏振光識別方向，水生動物如何憑借水下偏振來確定方向，解釋了人造物質(zhì)如何影響動物對自然光的識別。

全書共33章，可分為三個部分。第一部分介紹了圖像偏振測定的基本方法，這些方法已被高效地使用，例如在大氣光學(xué)、遙感和生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域。第二部分介紹了自然界中光學(xué)環(huán)境的偏振模式，例如：日出日落、晴天陰天、月光夜、全日食；在這些不同的環(huán)境條件下，表現(xiàn)出不同的空中偏振強度；給出天空中不同環(huán)境下的非偏振點，例如在日光下、月光下、晴朗的天空、多云以及全日食情況下等；介紹了彩虹的偏震模式，日全食期間的日冕偏振光，水面、霧氣和水下光的偏振特征；解釋了水生昆蟲為什么不受霧氣的影響；討論了自然界中存在的環(huán)狀偏振光。第三部分簡述了動物如何察覺和利用自然界的偏振光，描述了視覺和行為機理。首先介紹了人類和動物感覺器官的敏感度，并給出了一些受偏振敏感度影響的例證，例如空中的、地面的和水中的動物，如何利用偏振現(xiàn)象確定方向；自然環(huán)境或多或少受人類文明的影響，例如人造物質(zhì)、原油、廢油表面、瀝青路、玻璃狀物表面、用于農(nóng)業(yè)的塑料薄膜；解釋了為什么蜉蝣或蜻蜓將卵全部產(chǎn)到瀝青路面甚至車身上，介紹了開放式油箱對一些昆蟲的危害，以及其外表如何成為昆蟲的陷阱；討論了常見的方法誤差，其常常與實驗研究偏振敏感度相關(guān)。

本書的出版得益于圖像偏振測定法在近十年來的發(fā)展，書中有線狀偏振的高清晰度直觀圖127幅，其中16幅為彩色圖片；書后含有32頁的參考文獻，8頁主題索引，以及一些與偏振相關(guān)的著作。本書試圖在物理學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域架起一座橋梁，通過許多動物身上存在的偏振測定察覺出相應(yīng)的信息，解釋光學(xué)生活環(huán)境中隱藏的偏振模式，這是人類視覺系統(tǒng)無法直接理解的。本書的讀者可以是生物學(xué)工作者、自然科學(xué)家和氣象工作者，特別適合從事大氣光學(xué)和動物視覺方面研究的專家閱讀參考。

常春，副研究員

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所)

篇3

【關(guān)鍵詞】感性體驗;理性思維

理想的科學(xué)課堂，我認為應(yīng)該是在老師的引領(lǐng)下，孩子們進行的一段發(fā)現(xiàn)之旅。在這個旅程中，孩子們不僅能體驗學(xué)習(xí)科學(xué)的樂趣，增長科學(xué)探究能力，獲取科學(xué)知識，還會形成尊重事實、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度。為了達到這一目的，科學(xué)老師應(yīng)該精心設(shè)計教學(xué)活動，巧妙引導(dǎo)學(xué)生思考，幫助學(xué)生在獲得感性體驗的基礎(chǔ)上發(fā)展理性思維的能力。在《巖石會改變模樣嗎》一課的教學(xué)中，筆者就注重將學(xué)生的感性體驗和理性思維有機結(jié)合起來，以達到情理相融的課堂效果。

背景分析：

《巖石會改變模樣嗎》一課是教科版小學(xué)科學(xué)五年級上冊“地球表面及其變化”單元第三課。在現(xiàn)行的《小學(xué)科學(xué)課程標準》中，對于這一內(nèi)容提出了明確要求：通過觀看鵝卵石、鐘乳石等圖片，猜測其形成原因;進行模擬巖石風(fēng)化的實驗，認識各種自然力量對地表改變的作用?；谶@樣的要求，在設(shè)計本節(jié)課教學(xué)時，從學(xué)生主體出發(fā)，設(shè)計了“思考各種巖石的內(nèi)在聯(lián)系”、“探究模樣改變的自然因素”、“欣賞風(fēng)化帶來的自然之美”三個主要環(huán)節(jié)，結(jié)合生活現(xiàn)象，以兩個模擬實驗為主線，經(jīng)歷巖石變化原因的探究過程，多角度尋找支持自己解釋的證據(jù)，培養(yǎng)學(xué)生的推理、求證意識。同時在探索巖石變化的過程中，激發(fā)學(xué)生熱愛自然、探索自然的興趣。

一、激發(fā)興趣，開啟思維之門

有效的科學(xué)學(xué)習(xí)應(yīng)該是建立在興趣和已有經(jīng)驗基礎(chǔ)之上，在老師和同伴的幫助下，通過孩子自己的努力來提出問題和解決問題?？茖W(xué)探究的起點是從問題開始的，而問題的產(chǎn)生源自于對事物或現(xiàn)象的興趣。因此我們在課堂教學(xué)的每一個環(huán)節(jié)設(shè)計，要從引起學(xué)生產(chǎn)生疑問開始，打開學(xué)生的思路。

教學(xué)片段一：思考各種巖石的內(nèi)在聯(lián)系

1.（講臺上擺放著幾塊比較大的巖石）這節(jié)課我們要來研究――（板書：巖石）

2.巖石都見過吧？都有哪些模樣呢？一起來看看?。ㄕn件：各種典型的巖石）

3.好看嗎？這些都是從著名的風(fēng)景區(qū)拍攝到的。在平時的生活中，能不能見到巖石？

今天，老師也帶來了幾塊巖石（主要是小石子、鵝卵石、沙子），在大家的課桌里，拿出來觀察一下！

4.觀察好了嗎？誰來說說你的發(fā)現(xiàn)？

交流：（1）這些巖石跟屏幕上展示的有哪些不同？（2）這些巖石之間有哪些不一樣？（3）沙子也是巖石嗎？它具有巖石的哪些特征？

5.自然界中的巖石真是千姿百態(tài)。這些不同模樣、大大小小的巖石之間有什么關(guān)系嗎？請小組內(nèi)開展討論，并把你們的想法記錄下來。

只有找準學(xué)生的原有認知，才能設(shè)計出符合學(xué)生感性需求的活動?；趯W(xué)生的生活經(jīng)驗看，他們對巖石是不會陌生的，因為玩石頭是孩子們天生的興趣，他們會關(guān)注到自然界中形形的巖石。但從認知和技能上說，他們對“巖石會不會變化、探索巖石變化的原因”幾乎沒有感性體驗，在學(xué)生眼中，巖石都是很堅硬的，是不容易發(fā)生變化的。因此，喚起學(xué)生對巖石的興趣，為建立“堅硬的巖石也會發(fā)生變化”的概念服務(wù)，是本課一開始就急需解決的、來源于學(xué)生內(nèi)心深處的“感性”呼喚。因此，在教學(xué)的第一環(huán)節(jié)，我就為學(xué)生們提供了拍攝于著名風(fēng)景區(qū)的各種漂亮的巖石圖片，以及生活中常見的小石子、鵝卵石和細沙子的實物，在引發(fā)學(xué)生贊嘆的同時引導(dǎo)學(xué)生觀察和思考：這些巖石之間有哪些不同？它們之間是否存在著聯(lián)系？引導(dǎo)學(xué)生把關(guān)注的目光放在“巖石會不會改變模樣”、“巖石怎樣改變模樣”上來。當(dāng)學(xué)生被現(xiàn)象所吸引，思維在這里綻放，我們就擁有了一個良好的開端。

二、巧妙引導(dǎo)，推動思維發(fā)展

熟讀科學(xué)課程標準，縱觀小學(xué)科學(xué)教材后可以發(fā)現(xiàn)，對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，有著明顯的階段性要求，而且這種要求是逐級遞進、螺旋上升的。在課堂的實施過程中，教師必須通過一些行之有效的外部指導(dǎo)，有目的地組織學(xué)生進行探究，從學(xué)生的活動中去引導(dǎo)他們思考，并且要能識別學(xué)生是否在進行有效思考，從而推動思維的不斷發(fā)展。

教學(xué)片段二：探究模樣改變的自然因素

1.巖石可是很堅硬的，要讓它碎裂、變小需要力量。講臺上的這塊巖石，誰有辦法來改變它？（錘子用力敲打、往地上砸、磨……）

2.這些都是靠誰的力量在讓它發(fā)生改變？（人的力量）大自然中誰來敲它？它可能怎么碎裂？（板書：冷熱、風(fēng)、流水、動物、植物……）

3.巖石在自然條件下的變化我們很難觀察，但可以通過模擬自然環(huán)境的某些條件進行實驗，這樣的實驗叫模擬實驗，它的優(yōu)點是可以在較短的時間內(nèi)解決一些難以用直接方法解決的問題。

4.（出示模擬“冷熱變化對巖石作用”的材料）這里，有酒精燈、火柴，還有一杯冷水，可以用它們來模擬自然界中什么樣的環(huán)境？這個實驗怎么做？實驗中有什么要提醒大家注意的地方？

學(xué)生實驗，教師巡視指導(dǎo)。

交流匯報：實驗中我們看到了什么，說明了什么？

觀看視頻：溫差對巖石的作用。

在探究過程中，學(xué)生為了證實假設(shè)、回答問題而設(shè)法收集證據(jù)時，教師需要給予指導(dǎo)。模擬實驗?zāi)軉l(fā)學(xué)生的思維，實驗前要幫助學(xué)生明確實驗?zāi)康?、步驟、方法;收集證據(jù)時，要引導(dǎo)學(xué)生思考哪些信息是解決問題所需要的，要求學(xué)生實事求是，對收集到的數(shù)據(jù)或觀察到的現(xiàn)象進行分析和推理，形成一定的解釋。

5.在冷熱的作用下，巖石裂開了，可是裂開的巖石棱角都很尖銳，它們又是怎樣變光滑的呢？

出示實驗材料、交流實驗步驟，提醒：留樣對比。

學(xué)生實驗，教師巡視指導(dǎo)，搖晃完就停止。

都搖晃好了？接下來，我們的任務(wù)就是要仔細觀察了。

（1）把瓶子中的水和磚塊倒在這個裝置里（下發(fā)），請你們仔細觀察、比較磚塊的變化。（學(xué)生匯報）

（2）拿掉上面的濾杯，小心地拎起紗布的四個角，把它放在盤子里，看看紗布上有什么？哪來的？這個就是黑板上三個中的什么？（顆粒較粗的沙粒）

（3）再來觀察一下水的情況，什么樣的？

放置一段時間以后又是什么樣的？說明了什么？

自然界中是誰在晃動巖石，讓巖石的模樣發(fā)生了改變？（河流、洪水、雨水）

6.小結(jié)：巖石在冷熱變化、流水的作用下會改變模樣，我們把這種現(xiàn)象叫做風(fēng)化。（板書：風(fēng)化）

“巖石在空氣、水、生物等的作用下會發(fā)生風(fēng)化作用?！被蛟S不用上這一節(jié)課，學(xué)生就能解答“引起巖石變化的原因有哪些？”這一問題。但這種認識往往來自課外的閱讀，至于這些環(huán)境因素是如何產(chǎn)生作用，以及變化的過程中會出現(xiàn)哪些情態(tài)，學(xué)生并無感知。從這一點講，學(xué)生并沒有形成或沒有完全形成真正的風(fēng)化作用概念。這種認識還在學(xué)生的認識結(jié)構(gòu)外游離，且極不穩(wěn)定，因為它缺乏根基。課堂上通過兩個模擬實驗，用事實作為依據(jù)，來幫助孩子建立相關(guān)的科學(xué)概念。

在研究流水的作用時，我把觀察的要點細分為三層：第一層是與留樣磚塊比較，觀察磚塊的變化，第二層是觀察紗布上的情況，與生活中的什么一致？第三層是觀察水的情況，能說明什么？處理這些問題的時候，不要急于誘導(dǎo)學(xué)生解答，急于給出答案，而是給學(xué)生足夠的時間進行觀察和比較，開展思考和討論，充分展開討論和交流，傾聽別人的意見，接納不同的觀點從中得到啟發(fā)和幫助。隨著思維的不斷交流、碰撞和激發(fā)，同學(xué)們真切地感受到了流水對巖石風(fēng)化起的作用，有了事實和情感的依據(jù)，這樣的科學(xué)概念才有了根，學(xué)生的思維才能得到長足的發(fā)展。

三、關(guān)注發(fā)展，拓寬思維廣度

當(dāng)學(xué)生通過探究活動，感受、學(xué)習(xí)到了縝密的科學(xué)探究的思維過程后，給學(xué)生一個仿效這種思維方式的實踐過程，是必不可少的。聯(lián)系生活實際、舉一反三，這是思維發(fā)展的必然，也是檢驗思維科學(xué)性的有效途徑。

教學(xué)片片段三：欣賞風(fēng)化帶來的自然之美

1.自然界中，還有許多現(xiàn)象也會讓巖石產(chǎn)生變化，一起來看看?。ㄒ曨l）

2.從視頻中，你了解到，還有那些現(xiàn)象會讓巖石發(fā)生變化？（動物、植物、冰川、風(fēng)……）

3.風(fēng)化作用會改變地球上的地形地貌，形成許多美麗的景觀。課后，讓我們走進大自然，去感受自然界的神奇力量吧！

除了冷熱和流水的作用，自然界中，還有許多現(xiàn)象也會讓巖石產(chǎn)生變化，這些風(fēng)化作用改變了地球上的地形地貌，形成許多美麗的景觀，這就是大自然的神奇所在！當(dāng)學(xué)生意識到這些問題的時候，他們的思維已經(jīng)發(fā)展到了一定高度。雖然沒有機會帶領(lǐng)學(xué)生們走進大自然去尋找?guī)r石風(fēng)化的痕跡和形成的地形地貌，相信當(dāng)家長們帶他們出去旅游的時候，他們一定會關(guān)注到巖石縫中扎根生長的參天大樹、巖石上大大小小的裂痕、山腳下崩落的石塊、河灘邊被流水磨圓的石塊……他們的感受肯定和過去不同，當(dāng)他們帶著理性的目光來看待生活中的這些現(xiàn)象時，學(xué)生的思維向更深更廣處發(fā)展，我們科學(xué)課的目的也就達到了。

篇4

關(guān)鍵詞：自發(fā)反應(yīng)；焓變；熵變

一、教學(xué)設(shè)計思路

生活是智慧的源泉，生活是連接學(xué)生情感和科學(xué)未知的紐帶，生活中的鮮活現(xiàn)象牽動著學(xué)生的每一根神經(jīng)末梢，也催生著學(xué)生的智慧、情感和諧有序地發(fā)展，為學(xué)生的現(xiàn)實發(fā)展和終生發(fā)展提供不竭的動力，因此新課程倡導(dǎo)“從生活走向化學(xué)，從化學(xué)走向社會”。本節(jié)課在設(shè)計上采用大量的生活現(xiàn)象，讓學(xué)生從已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，通過問題的精心設(shè)計和探討，提煉出化學(xué)知識及科學(xué)規(guī)律。本堂課首先通過自然界中常見的自發(fā)現(xiàn)象幫助學(xué)生建立自發(fā)反應(yīng)的概念，其次通過自然界中的熱傳遞過程使學(xué)生認識到化學(xué)反應(yīng)能向能量降低的方向自發(fā)進行，同時通過實驗探究讓學(xué)生認識到焓變并不是影響化學(xué)反應(yīng)的唯一因素，再通過火柴散落、整齊的房間變亂等現(xiàn)象說明混亂度增加是自然界中的普遍規(guī)律，也是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的一種傾向，并通過實例分析，說明若要正確判斷化學(xué)反應(yīng)的方向，必須將焓變、熵變綜合起來考慮，最后通過汽車尾氣處理反應(yīng)的分析引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注化學(xué)與人類、化學(xué)與社會發(fā)展的密切關(guān)系，使學(xué)生體會到“化學(xué)是人類進步的關(guān)鍵”，最終完成本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。

二、教學(xué)目標

1.知識與技能

（1）了解自發(fā)反應(yīng)的概念，了解熵變與焓變對化學(xué)反應(yīng)的影響。

（2）能用化學(xué)反應(yīng)焓變、熵變說明化學(xué)反應(yīng)的方向。

2.過程與方法

（1）通過學(xué)生已有知識及日常生活中的實例，使學(xué)生構(gòu)建化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)；學(xué)會運用比較、歸納、概括等方法對信息進行加工。

（2）讓學(xué)生體會科學(xué)探究方法中的重要手段――“證偽”和“證明”，從而進一步認識科學(xué)的本質(zhì)特征。

3.情感態(tài)度與價值觀

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體會事物的發(fā)展、變化常常受多種因素的制約，要學(xué)會客觀地、全面地分析問題。

三、教學(xué)重點和難點

焓減和熵增與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系。

四、教學(xué)過程

[情境導(dǎo)入]投影自然界美麗的瀑布、室溫下冰的融化圖片。

[提問]自然界中有許多自然而然發(fā)生的現(xiàn)象，其逆過程不能自發(fā)，舉例說明在化學(xué)中我們所知道的常見的自發(fā)過程。

[學(xué)生討論并回答]鋼鐵腐蝕、食品腐爛、活潑金屬與酸的置換反應(yīng)、酸堿中和反應(yīng)等能自發(fā)進行。

[教師]像這類在一定溫度和壓強下，無需外界幫助（光、電能等）就能自動進行的反應(yīng)，稱為自發(fā)反應(yīng)。

設(shè)計意圖：通過室溫下冰的融化、瀑布中水的流向等圖片，吸引學(xué)生的眼球，使學(xué)生認識到自發(fā)過程是自然界中常見的現(xiàn)象，并通過化學(xué)變化中的自發(fā)過程的討論，幫助學(xué)生理解自發(fā)反應(yīng)的概念。

[情境過渡]金屬具有良好的導(dǎo)熱性，那金屬在導(dǎo)熱時能量是如何傳遞的？

[學(xué)生回答]從溫度較高的地方向溫度較低的地方傳遞熱量。

[教師]對，也就是能量從高到低傳遞。

[投影]觀察與思考：下列反應(yīng)在一定條件下都能自發(fā)進行，你知道這些反應(yīng)能自發(fā)進行的主要原因嗎？

[學(xué)生思考并回答]這些反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，即反應(yīng)后體系的能量較低，焓變（ΔH

[教師]回答很好，研究表明，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進行。

設(shè)計意圖：從學(xué)生已有的生活經(jīng)驗出發(fā)，先分析金屬導(dǎo)熱的過程，讓學(xué)生體會到自然界中的體系是從高能量到低能量轉(zhuǎn)變的趨勢，再通過具體的化學(xué)反應(yīng)實例分析得出絕大多數(shù)放熱反應(yīng)是屬于自發(fā)反應(yīng)，通過金屬導(dǎo)熱的“承上啟下”，讓學(xué)生帶著自己的興趣、知識、經(jīng)驗、思考和靈感參與課堂活動，成為課堂教學(xué)主體部分，不僅活躍課堂氣氛，還使新知在學(xué)習(xí)中自然生成。

[設(shè)問]焓變是不是制約反應(yīng)進行的唯一因素呢？

[學(xué)生探究實驗]

（1）向干燥的燒杯中加入一定量的NH4NO3晶體，并加入適量的水，用手觸摸燒杯外壁。

（2）向干燥的錐形瓶中加入約20 g NH4Cl晶體。在一小木板上灑少量水，將錐形瓶放在木塊上。再向其中加入約40 g氫氧化鋇晶體[Ba（OH）2?8H2O]，用玻璃棒將固體充分混合均勻，片刻后拿起錐形瓶，觀察實驗現(xiàn)象。

[學(xué)生分組實驗]實驗（1）燒杯外壁溫度明顯降低，實驗（2）錐形瓶與木板連接在一起。

[師生交流]上述兩個變化都屬于吸熱反應(yīng)，但在常溫下也能自發(fā)進行，因此并不是所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，由此可見焓變是制約化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的重要因素，而不是唯一因素。

設(shè)計意圖：通過兩個吸熱反應(yīng)的實驗探究讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)并非所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的，從而得出焓判據(jù)的不全面性，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，為提出熵判據(jù)做好鋪墊。

[情境過渡]投影混亂度不同的房間的變化及火柴的散落圖片

[教師提問]這些圖片告訴我們體系有從有序變無序的傾向，那么硝酸銨溶于水、氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體為什么能夠自發(fā)進行呢？

[學(xué)生討論并回答]硝酸銨溶于水的過程體系從晶體有規(guī)則的排列變化為溶液中自由移動的離子，體系的混亂度增大，而氫氧化鋇晶體與氯化銨晶體是反應(yīng)生成了氣體，使體系的混亂度增大。

[設(shè)問]如何來衡量體系的有序和無序呢？

[教師]德國科學(xué)家克勞修斯引入一個新的物理量――熵：描述體系混亂度大小的一個物理量。符號：S，單位：J?mol-1?K-1

[投影]水的不同狀態(tài)的混亂程度圖片（學(xué)生觀察）

[提問]如何比較同一物質(zhì)的不同狀態(tài)熵值？

[學(xué)生]同一物質(zhì)不同的聚集狀態(tài)熵值大小為：S（g）>S（l）>S（s）

[教師提問]常見的熵增過程有哪些呢？

[學(xué)生討論、回答]

常見的物理過程有：（1）固體的溶解；（2）氣體的擴散；（3）物質(zhì)（如水）的汽化。

常見的化學(xué)變化有：（1）有氣體生成的反應(yīng)；（2）氣體的物質(zhì)的量增加的反應(yīng)。

設(shè)計意圖：通過混亂度不同的房間和火柴散落圖片，啟發(fā)學(xué)生有氣體生成、構(gòu)成物質(zhì)的粒子無序分散等過程猶如整齊的房間及火柴變凌亂是自發(fā)產(chǎn)生的，從而引出熵的概念，并得出體系的混亂度是判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行的另一個重要因素。

（1）能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是熵增反應(yīng)嗎？

（2）熵增反應(yīng)一定能自發(fā)進行嗎？

（3）熵變對反應(yīng)的方向有什么影響？

[學(xué)生]小組討論，然后選出代表來回答。

[交流共享]能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定是熵增反應(yīng)，如反應(yīng)⑤，熵增反應(yīng)能否自發(fā)進行還與溫度有關(guān)，如反應(yīng)③和④常溫下不能自發(fā)進行，但在高溫下可以自發(fā)進行。

[教師]根據(jù)同學(xué)們的討論結(jié)果，我們可以知道：

（1）體系能量降低和混亂度增大都有促使反應(yīng)自發(fā)進行的傾向。

（2）在一定條件下，一個化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行，既與反應(yīng)焓變有關(guān)，又與反應(yīng)熵變有關(guān)，但都不是唯一因素，必須綜合起來判斷。

設(shè)計意圖：通過具體的化學(xué)反應(yīng)實例分析，讓學(xué)生更好的理解熵增是影響化學(xué)反應(yīng)方向的一個重要因素，為下文引出綜合判斷做好鋪墊。

[過渡]那如何來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行呢？

[投影]拓展視野：ΔH和ΔS與反應(yīng)的方向

美國科學(xué)家吉布斯提出了把焓變和熵變綜合起來，建立了一個公式，依次判斷反應(yīng)能否自發(fā)進行。

ΔG=ΔH-TΔSΔG

ΔG>O 非自發(fā)反應(yīng)

[教師]什么情況下反應(yīng)可以自發(fā)進行呢？

[學(xué)生交流]

（1）ΔH0 反應(yīng)一定自發(fā)

（2）ΔH>0，ΔS

（3）ΔH

（4）ΔH>0，ΔS>0 高溫自發(fā)

[學(xué)以致用]生活中汽車尾氣主要的污染物是一氧化氮和燃料不完全燃燒所產(chǎn)生的一氧化碳，它們是現(xiàn)代城市中的主要污染物，為了減少城市污染，人們通過提出以下反應(yīng)來處理汽車尾氣：2NO（g）+2CO（g）=N2（g）+2CO2（g），并成功地減少了氮氧化物的污染，你認為該反應(yīng)可以發(fā)生的理論依據(jù)是什么？

[學(xué)生活動]該反應(yīng)的 ，反應(yīng)仍能自發(fā)進行說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)即 。

設(shè)計意圖：通過汽車尾氣處理化學(xué)反應(yīng)方程式的研究，讓學(xué)生能把知識應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去，體會化學(xué)與社會的聯(lián)系，感受學(xué)科魅力。

[課堂練習(xí)]學(xué)以致用

1.常溫常壓下，2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）ΔH=+56.76 KJ/mol，該反應(yīng)能自發(fā)進行的原因是（ ）

A.是吸熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng)

C.是熵減少的反應(yīng) D.熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)

2.下列反應(yīng)中，在高溫下不能自發(fā)進行的是（ ）

A.（NH4）2CO3（s）=NH4HCO3（s）+NH3（g）

B.2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）

C.MgCO3（s）=MgO（s）+CO2（s）

D.CO（g）=C（s）+O2

五、教學(xué)反思

1.從教學(xué)設(shè)計角度反思教學(xué)效果

常言道：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！苯虒W(xué)設(shè)計要在“好之”“樂之”上多下工夫，收到以情促智和以智生情的教學(xué)效果。本節(jié)課以學(xué)生熟悉的自然現(xiàn)象和已有的生活經(jīng)驗引入，將其中所蘊含的哲理應(yīng)用到化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進行的探討中，以此激起學(xué)生內(nèi)心的層層漣漪，幻化出無盡的想象，讓學(xué)生每一個思維細胞都沉浸在化學(xué)的海洋里，在快樂和享受中，汲取化學(xué)學(xué)科思想和方法，創(chuàng)設(shè)出令學(xué)生終身難忘的智慧課堂、活力課堂。在整堂課的學(xué)習(xí)中學(xué)生始終體會著“生活中的化學(xué)”，感知到化學(xué)即生活，生活即化學(xué)，體味到一堂化學(xué)課就是一種鮮活的、流動的生命，打造出令學(xué)生流連忘返、回味無窮的生命課堂，收到“潤物細無聲”的教學(xué)境界。

2.從學(xué)生的角度反思教學(xué)效果

學(xué)生對本節(jié)的反映是，那些自己平時熟視無睹的生活現(xiàn)象，經(jīng)老師一分析，都賦予了新的色彩，更加生動了，并且與深奧的化學(xué)知識有著千絲萬縷的聯(lián)系；本節(jié)課他們不僅學(xué)會了相關(guān)的化學(xué)知識，更掌握了以化學(xué)的視角去審視身邊的生活現(xiàn)象，使他們的生活更加化學(xué)化了，真正達到了“以生活活化化學(xué)，以化學(xué)催化生活”的崇高境界。

參考文獻：

篇5

關(guān)鍵詞：光的反射，折射及光的偏振應(yīng)用。

一、海市蜃樓

    在語文課上同學(xué)們學(xué)習(xí)過《海市蜃樓》這篇文章，“海市蜃樓”是怎樣形成的呢？原來，當(dāng)大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。我們可以粗略地把空中的大氣分成許多水平的空氣層，如圖1所示，下層的折射率較大。遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象，光線就會從高空的空氣層中通過空氣的折射逐漸返回折射率較低的下一層。在地面附近的觀察者就可以觀察到由“空中”射來的光線形成的虛像，這就是海市蜃樓的景象，如圖2。同學(xué)們可以照此分析一下沙漠上的“海市蜃樓”的形成。

二、湖面上的炫光

    在湖面上常常遇到耀眼的炫光，它使人的視覺疲勞。這些大自然的炫光往往是光滑表面反射而來的鏡面反射光和從表面反射的漫反射光重疊的結(jié)果，漫反射光是非偏振光，而鏡面反射光一般是部分偏振光，由于它們是從水平面上反射的，光線的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振動在水平方向的直線偏振光。要想消除這種炫光，只要將光線中的水平振動成分減弱些就可以了。

    偏振太陽鏡就是根據(jù)這種要求而設(shè)計的，它的外形跟普通眼鏡一樣，不過鏡片是用人造偏振片做的，把偏振軸裝在豎直方向，它能將水平方向的振動“吸收”掉，教師戴上這種眼鏡后，就可以免受水平方向振動所引起的炫光的刺激，同時所見景物的色彩也顯得柔和濃重。

 三、雨后天空中的彩虹

美麗的彩虹是如何產(chǎn)生的?是由于雨后有大量小水滴懸浮在空中，太陽光投射到小水滴上，產(chǎn)生了色散現(xiàn)象。我們來考察其中一條光線，如圖3所示，陽光射入小水滴，即從空氣這種媒質(zhì)進入水這種媒質(zhì)，發(fā)生一次折射，由于構(gòu)成白光的各種單色光的折射率不同，紫光波長最短，其折射率最大，紅光波長較長，其折射率最小，其余各色光則介乎其間。因此，光線在小水滴內(nèi)產(chǎn)生分光現(xiàn)象，各色光同時在小水滴繼續(xù)傳播，遇到水滴的另一界面時被反射回來，重新經(jīng)過小水滴內(nèi)部，出來時再一次發(fā)生折射回到空氣中。這樣，陽光在小水滴中進行了兩次折射和一次全反射就被分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種單色光。當(dāng)空氣中的小水滴數(shù)量很多時，陽光通過這些小水滴，經(jīng)過反射和折射作用，射出來的光集中在一起，天空中美麗的彩虹就形成了，如圖4所示。

四、黑色花為什么稀少

    在龐大的植物界中，有各種奇花異草．每到春、夏季，各種顏色的花朵盛開，爭芳斗妍?？墒?，在這些花中很少見到黑花，那么，自然界中黑色花為什么稀少呢?

篇6

Abstract: Construction and utilization of public space plays a more and more important role in the plan and construction of modern city. It embodies the characteristics of city, and is the ties of human and nature. The use of bionics riches the designing method of city public space, and is the headspring of design innovation. It promotes the use of ecological idea in landscape design, which is significant and has vast potential for future development.

關(guān)鍵詞： 仿生設(shè)計；城市開放空間；生態(tài)設(shè)計；可持續(xù)發(fā)展

Key words: bionic design；city public space；eco-design；sustainable development

中圖分類號：TU984.11+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）03-0083-01

0 引言

城市公共空間是城市環(huán)境的重要組成部分。隨著城市文明的不斷發(fā)展和城市居民生活質(zhì)量的提高，人們對城市建設(shè)有了越來越高的要求，而囊括了所有供城市居民日常生活和社會生活公共使用的城市公共空間的設(shè)計則是城市設(shè)計的重中之重。設(shè)計師們從自然界中汲取靈感，以求通過模仿大自然的設(shè)計過程來解決環(huán)境所面臨的問題。

1 仿生設(shè)計

自然界是人類科技進步的源泉。自然界的生物在漫長的進化過程中，為了自身的生存與發(fā)展，逐漸進化出適應(yīng)自然界變化的各種本領(lǐng)。為了使人類更優(yōu)雅地生存在地球上，設(shè)計師們開始嘗試向自然界中的其他物種學(xué)習(xí)，聽取他們設(shè)計上的建議。仿生設(shè)計便由此應(yīng)運而生。仿生設(shè)計是以自然界萬物為設(shè)計源，以其“形”、“色”、“音”、“功能”、“結(jié)構(gòu)”等為研究對象，有選擇地在設(shè)計過程中對這些特征原理進行綜合、利用及改進，為設(shè)計提供新的思想、新的原理、新的方法及途徑，以實現(xiàn)人類社會和自然的和諧統(tǒng)一。

2 仿生設(shè)計在城市開放空間中的應(yīng)用形式

我國早在原始社會就有了仿生學(xué)的雛形，如古人們模仿飛禽學(xué)會了筑巢，由此躲避野獸的襲擊；模仿魚類學(xué)會了造船，由此取得水上運輸?shù)淖杂桑鹊?。仿生設(shè)計發(fā)展到今天，更是在多個領(lǐng)域都有了突飛猛進的發(fā)展。仿生設(shè)計的源物體為自然界中的一切物種，包括人類自身。而涉及景觀領(lǐng)域的仿生設(shè)計，主要有以下幾種形式：

2.1 形態(tài)仿生 形態(tài)仿生是對具有美感的生物體的線條、形態(tài)、色彩等的直觀模仿或?qū)σ饩车奶釤捄蜕A。它用一種直白的方式蘊含自然哲理，表達出對自然的向往。由于具象形態(tài)容易表現(xiàn)情趣性、親和性、自然性，直觀地對自然對象的外觀進行再現(xiàn)和模仿，可以傳達出濃厚的情趣感和親和力。故多應(yīng)用于一些景觀小品中來營造活動的氛圍。如居住小區(qū)中用苗木修剪造型而成的鳥類、動物形象， 用石材等制作的人物塑像，以動植物形態(tài)塑造的園林小品等。

2.2 材料仿生 材料的仿生，就是通過對生物組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)的研究和分析，研制出具有一定功能的人工材料，使之與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。城市環(huán)境中最簡單也最常見的一種就是仿木、仿竹、仿石材料的運用，能給人樸實、自然的感覺，可緩解人們因工作而引起的疲勞與壓力，還能達到良好的視覺效果。

2.3 結(jié)構(gòu)仿生 結(jié)構(gòu)仿生是建筑仿生學(xué)中一個成熟的分支學(xué)科， 也是運用最為廣泛的。結(jié)構(gòu)仿生通過研究生物整體或部分的構(gòu)造組織方式，對其力學(xué)結(jié)構(gòu)和組織原則進行模仿，以解決問題。例如城市廣場中常用的張拉膜結(jié)構(gòu)，其靈感便是來自于昆蟲輕盈的翅膀通過張拉產(chǎn)生力學(xué)美這一自然現(xiàn)象。

2.4 功能仿生 功能仿生是從功能出發(fā)，對生物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)、群落的生理機能或自然力的作用規(guī)律進行模仿。生物模擬學(xué)家Benyus認為“我們必須具備一種與這些生物體更相近的能力，那就是找到一個方法，減少材料用量，那種我們所用的材料，然后加上設(shè)計?！崩?，人們模仿螢火蟲的發(fā)光原理制成的冷光源可將發(fā)光效率提高十幾倍，大大節(jié)約了能量；模擬自然界水體自凈的過程來實現(xiàn)景觀中水生系統(tǒng)的自我凈化等等。

2.5 布局空間仿生 對空間布局的仿生常融合了形態(tài)、材料、結(jié)構(gòu)和功能等多項仿生設(shè)計，使空間布局具有優(yōu)美的構(gòu)圖、強烈的邏輯、完整的結(jié)構(gòu)，并能夠表達一個明確的主題。例如成都活水公園利用“魚水一家”這一自然生態(tài)原理，在外形上采用了仿魚形設(shè)計，為世人展示了模擬與再現(xiàn)自然環(huán)境對污水凈化處理的全過程。

3 仿生設(shè)計運用于城市公共空間設(shè)計的意義

“想象要設(shè)計一個春天，想象一切和諧編排，想象那些時機、那些巧合，完全沒有上對下的法則規(guī)律，或政策，或氣候變遷草案，每年都這樣發(fā)生。有很多爭奇斗艷……空氣里充滿愛，有很多盛大的開場。而這些生物體，他們?nèi)季挥行颉！边@是Benyus在TED演講中描述的自然界，在這一描述中我們看到了人類所追求的和諧。大自然給我們的靈感是不會枯竭的，我們要向自然界中的生物學(xué)習(xí)如何與我們的生活環(huán)境和諧相處。仿生學(xué)的發(fā)展為我們提供了這一契機，它豐富了設(shè)計的形式語言，成為設(shè)計創(chuàng)新的源泉，促使生態(tài)理念運用于景觀設(shè)計的更深層次。

4 仿生設(shè)計在城市公共空間設(shè)計中的發(fā)展前景

生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，使綠色未來、節(jié)能經(jīng)濟成為大勢所趨。隨著時代的變遷，環(huán)境的變化，人類逐漸發(fā)現(xiàn)生物界能夠教給我們很多東西，僅僅認識這些生靈是不夠的，與它們共處一室，不僅是為了研究，而是要從它們那里學(xué)到東西，以能夠應(yīng)用到人類的生活中，這可能幫助全球能源問題，減少浪費，提高能源的可持續(xù)性利用。德國著名設(shè)計大師路易吉·科拉尼說：“設(shè)計的基礎(chǔ)應(yīng)來自誕生于大自然的生命所呈現(xiàn)的真理之中?！弊匀唤o設(shè)計的啟示不應(yīng)僅僅只是視覺上的，環(huán)境系統(tǒng)中的仿生更重要的是研究自然生態(tài)系統(tǒng)如何維持自己，使人造環(huán)境具有與自然環(huán)境一樣出色的功能。城市公共空間設(shè)計應(yīng)將這些自然造物法則穿插運用，最大化的為人們營造接近自然的戶外環(huán)境。當(dāng)前人們都在追求低碳生活，但我國的城市共空間設(shè)計中還存在著許多關(guān)于環(huán)保節(jié)能方面的阻礙，但這可能是短暫的，隨著材料、技術(shù)和設(shè)計水平的不斷發(fā)展與提高，隨著仿生設(shè)計的不斷滲透，相信未來的城市公共空間一定會為人們追求低碳生活開辟更加廣闊的道路。

5 結(jié)語

社會是不斷發(fā)展進步的，環(huán)境的好壞可以做為衡量發(fā)展的標尺。通過向大自然學(xué)習(xí)，設(shè)計師可以模仿自然系統(tǒng)，不斷設(shè)計出更高效的社會環(huán)境。

參考文獻：

[1]申益春.論仿生形態(tài)設(shè)計在景觀設(shè)計中的應(yīng)用[J].規(guī)劃師,2007,6：95-97.

篇7

自然科學(xué)美的主體成分是理性美，是自然界的固有結(jié)構(gòu)與人的認識、人類心靈深處的渴望在本質(zhì)上的吻合。它是通過科學(xué)的理想化、抽象化，以概念、定理、公式、理論的方式顯示出來的。由歷代物理學(xué)家所精心雕琢的物理學(xué)大廈，可謂一座輝煌壯麗的科學(xué)殿堂。它集諸種基本形式美與內(nèi)容美于一體，不僅向人們提供了對物質(zhì)世界規(guī)律性的認識，同時也把一種令人心曠神怡的美景奉獻給了人類。只要步入這個“和諧的宇宙”，就一定能使具有一定科學(xué)素養(yǎng)的人領(lǐng)略和體味到這種理性美。

物理學(xué)所描述的對象是非常廣泛的，因而它的美也在多方面有所體現(xiàn)。從浩瀚無邊的宇宙到微觀世界的基本粒子，無不是物理學(xué)家的研究對象；從星系到夸克，全都遵循著基本的物理規(guī)律。結(jié)合美學(xué)的基本原則以及科學(xué)美的評價和判斷標準，我們可以從以下幾方面來欣賞物理世界的美：

物理學(xué)中的邏輯簡單性

物理定律的內(nèi)在對稱性

物理規(guī)律的復(fù)雜整體性

物理理論的普遍性

物理學(xué)中的延伸性

物理學(xué)中的和諧美

……

篇8

課例名稱：追尋守恒量

教材版本：普通高中課程標準實驗教科書 物理必修2

教學(xué)設(shè)計：

一、教學(xué)設(shè)計理念

利用課堂教學(xué)，學(xué)生體驗到科學(xué)探究過程，了解科學(xué)研究的方法；增強學(xué)生創(chuàng)新意識和實驗的能力，激發(fā)探索自然、理解自然的興趣與熱情；讓學(xué)生進一步形成守恒思想，讓學(xué)生了解守恒思想的重要性。認識到能量守恒思想對社會發(fā)展的重要性，為形成科學(xué)的世界觀和科學(xué)的價值觀打好基礎(chǔ)。

二、教學(xué)重點和難點

教學(xué)重點：領(lǐng)會守恒思想，體驗科學(xué)研究過程，理解能量、動能、勢能等概念。

教學(xué)難點：經(jīng)歷科學(xué)家的研究過程，體會從實際情景中抽象出某些關(guān)鍵的因素，并利用已有的知識和方法，產(chǎn)生靈感，從而進行新的聯(lián)系及產(chǎn)生得出新的概念。

三、教學(xué)目標

1.知識與技能

（1）理解能量及動能、勢能的概念與意義；

（2）了解守恒思想的重要性，守恒關(guān)系是自然界中十分重要的關(guān)系；

（3）通過具體的事例使學(xué)生對守恒觀念有初步的認識。

2.過程與方法

（1）重溫一次伽利略的斜面實驗，啟發(fā)大家對守恒思想的認識；

（2）利用單擺演示，幫助同學(xué)們建立能量守恒的觀念。

3.情感、態(tài)度與價值觀

通過動能、勢能間的相互轉(zhuǎn)化來研究生活中的物體的運動，培養(yǎng)熱愛生活的情趣。

四、教學(xué)方法

課堂中通過教師引導(dǎo)、啟發(fā)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的效率，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作精神。

教學(xué)實錄：

一、引入課題

師：在生活中很多變化過程中有守恒的現(xiàn)象，抓住守恒，對我們解決問題很有幫助，下面讓同學(xué)們體驗以下幾個事情。

學(xué)生活動：【事例1】 “兩個杯子間倒水 ”：一個杯子水少了，另一個杯子中水增加了，但倒水這個變化過程，不會使兩個杯子里水的總量發(fā)生變化?！臼吕?】“讓科代表在20張紙中數(shù)去15張”：在數(shù)紙的過程中，一邊的紙增加了，一邊的紙減少了，但數(shù)紙這個變化過程，不會使兩邊紙張的總數(shù)發(fā)生變化。

二、追尋守恒量

課件展示：伽利略的斜面（曲面）理想實驗的動畫

三、應(yīng)用守恒量

師：能量的轉(zhuǎn)化與守恒是自然界普遍存在的現(xiàn)象，由此你想到了什么？或說你意識到什么？

（出示頁面）提醒：（赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，很快有人發(fā)明了電報）氣象預(yù)報說：“近年夏天會持續(xù)高溫，而且干旱……”國美的老板聽了會想到什么：空調(diào)會熱銷，發(fā)財?shù)臋C會來了。使用價值，如果我掌握了守恒的規(guī)律，就可以用它來解決問題，看到了新技術(shù)，就要琢磨怎樣應(yīng)用它，就是創(chuàng)新。如果你對它無動于衷，就總是落后于人家。

課后反思：

這節(jié)課的內(nèi)容是比較簡單的，無非就是感受到自然界中存在著機械能守恒，或更廣泛的能量守恒。關(guān)鍵在于學(xué)生的去體驗追尋的過程。在追尋的過程中體會科學(xué)的方法，首先是從一些生活的事例入手讓學(xué)生了解變中存在的不變量即守恒量，能比較輕松地接受這個觀念，學(xué)生有了初步體會后再進入這節(jié)課的主題，從伽利略的理想實驗出發(fā)，一步步引導(dǎo)學(xué)生不斷去探索、不斷去思考其中的守恒量―能量。最后通過生活的實例進一步加深學(xué)生對能量守恒的體會。

但是本節(jié)課也存在不足之處，由于學(xué)生初中已經(jīng)知道了動能和勢能，或者課前做了預(yù)習(xí)，對于伽利略的理想實驗，大部分同學(xué)已經(jīng)知道了結(jié)果，所以對于這節(jié)課他們?nèi)狈σ蛭粗プ鲆恍┎孪氲臎_動。這樣就不能很好的調(diào)動學(xué)生的積極性，不能很好探究體驗科學(xué)的方法，達不到理想的效果。關(guān)于這一點，教學(xué)中應(yīng)該注意到。

課例點評：

篇9

隨著仿生學(xué)與設(shè)計學(xué)在當(dāng)代的不斷發(fā)展，也隨著人們對于景觀要求的不斷提升，使得仿生材料不斷出現(xiàn)在園林規(guī)劃與設(shè)計活動中，并且仿生材料逐漸成為現(xiàn)代園林設(shè)計中的主要發(fā)展趨勢。仿生材料的出現(xiàn)，不僅推動了我國園林設(shè)計的發(fā)展，還為人與自然的和諧統(tǒng)一發(fā)展提供了推動力。所以，本文主要從仿生材料的概念，以及仿生材料在現(xiàn)代園林設(shè)計中的應(yīng)用進行了詳細的探討。

關(guān)鍵詞：仿生材料；現(xiàn)代園林設(shè)計；應(yīng)用

1引言

生物經(jīng)過億萬年的進化過程，為了適應(yīng)環(huán)境的變化而不斷完善自身的結(jié)構(gòu)組織與機能，從而得到了性能高超、組織結(jié)構(gòu)完善，身體機能良好的保障系統(tǒng)，從而在大自然中生存下來。生活在自然界的人類與其他生物是好朋友，人類看著自然界形形的生物具有這樣或那樣的本領(lǐng)，就開始想象和模仿他們，從而出現(xiàn)了仿生學(xué)，進而出現(xiàn)了仿生材料。人們研究仿生學(xué)是為了從生物本身出發(fā)，借助由自然界生物引發(fā)的靈感進行模仿和創(chuàng)新，以便于自然和諧相處，共同發(fā)展。從自然中尋找仿生材料和設(shè)計理念也是現(xiàn)代園林設(shè)計中的重點內(nèi)容，其主要包括兩方面的內(nèi)容：①園林建筑仿生，它是通過研究生物界許許多多生物體的組織結(jié)構(gòu)和性能，并將研究成果用于仿生材料創(chuàng)作，從而解決現(xiàn)代園林設(shè)計中仿生材料的問題。②環(huán)境的仿生，它是人與自然相聯(lián)系的場所。

2仿生材料的概念

仿生材料是指根據(jù)生物本身的組織結(jié)構(gòu)和性能研制的材料。在仿生學(xué)上，常常把根據(jù)生命系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)和性能而設(shè)計制造的人工材料稱為仿生材料。仿生材料學(xué)是仿生學(xué)的一個分支，它是從微觀世界的角度研究生物材料的組織結(jié)構(gòu)和性能關(guān)系，從而研究出和原生物材料一樣或者超出原生物材料的的一門學(xué)科，他是眾多學(xué)科的的交叉部分。仿生設(shè)計不但要模仿生物的結(jié)構(gòu)而且要模仿生物的功能。把材料學(xué)、生物學(xué)、仿生學(xué)結(jié)合起來，對于促進仿生材料的發(fā)展具有重要意義。生物自然進化讓生物材料具有最合理的結(jié)構(gòu)，并且具有自我適應(yīng)的能力。

3仿生材料在現(xiàn)代園林設(shè)計中的應(yīng)用

在現(xiàn)代園林設(shè)計中，設(shè)計者通過對自然界中各種生物的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、性能等方面的不斷研究，讓一種新的材料開始出現(xiàn)在當(dāng)今社會中———仿生材料。設(shè)計師在進行現(xiàn)代園林設(shè)計過程中，常常通過一些模仿竹子、石頭、木頭等仿生材料的應(yīng)用，不但使得材料所具備的功能性被有效利用，而且使園林風(fēng)格的整體性與多樣性被全面地體現(xiàn)出來，比如，在中國的傳統(tǒng)園林中，常常在水泥中加入一些瓷瓦碎石，從而使他們組成不同風(fēng)格的花紋圖案來呼應(yīng)園林景觀，并豐富園林景觀的文化內(nèi)涵，有些動植物的形象被賦予各種喻意：鯉魚跳龍門象征著仕途通暢，桂花象征和平友好，被人看作堅忍不拔的化身，荷花出淤泥而不染象征了純潔高尚，竹子以其中空有節(jié)的特性常被用來比喻虛心好學(xué)和高風(fēng)亮節(jié)的優(yōu)秀品質(zhì)，梧桐象征了高潔，亦有高士隱居之意等。近現(xiàn)代隨著材料工藝的發(fā)展，常會通過對動植物形態(tài)的模仿而設(shè)計出馬賽克等園林裝飾。

3.1功能仿生材料

同人體一樣，自然界中的生物也需要通過對肌體的調(diào)動來完成自身整個系統(tǒng)的新陳代謝工作和各項運動，當(dāng)生物具有的這種功能被設(shè)計師參考應(yīng)用到仿生設(shè)計中時，便創(chuàng)造出功能方面的仿生設(shè)計。與其他方面的仿生設(shè)計相比，功能仿生屬于一種相對來講比較高級的新型仿生形式，由于該形式涉及到的仿生學(xué)與設(shè)計學(xué)方面的內(nèi)容比較多，所以，設(shè)計師在對此項功能進行實際應(yīng)用時，一定要全面且深刻地了解認識生命的活動原理。此外，設(shè)計師還需要對自然界中各類型的生物作用進行了解，從規(guī)律的條件和本質(zhì)兩個方面進行仿生設(shè)計，從而使一些復(fù)雜的活動過程能夠在有限的園林區(qū)域內(nèi)被實現(xiàn)。譬如，對自然界水體進行自我凈化的活動過程仿生，從而達到凈化園林中的廢水，使被破壞的水生系統(tǒng)可以被重建的目的；對自然界中某些由植被形成的群落進行仿生，從而使園林中的生態(tài)系統(tǒng)具有快速的自我恢復(fù)功能等。

3.2結(jié)構(gòu)仿生材料

結(jié)構(gòu)仿生材料是根據(jù)生物肌體的性能，模仿生物體或者其中一部分的材料。設(shè)計者從蜂巢上得到啟發(fā)，根據(jù)蜂巢發(fā)明了蜂窩泡沫磚，這些蜂窩狀材料，不僅隔熱保溫，而且結(jié)構(gòu)輕質(zhì)美觀，在現(xiàn)代園林建筑設(shè)計中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。下雨的時候，荷花的葉子比較干爽，這是由于在荷葉上有一層光滑且柔軟的絨毛，它讓荷葉雖然經(jīng)過雨水打擊但不會被打濕，與此同時，絨毛上承載著的水滴，可以迅速吸收荷葉上的灰塵顆粒，然后帶著灰塵從荷葉上滾落下來，從而荷葉變得非常潔凈。此種現(xiàn)象已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到一種帶有自我清潔功能的涂料上。在園林建筑設(shè)計中，最常使用的結(jié)構(gòu)仿生是拉模結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)主要是人類受到了昆蟲的翅膀在拉張的過程中產(chǎn)生的力學(xué)美的啟發(fā)而創(chuàng)造出來的。而由德國當(dāng)代著名景觀設(shè)計師彼得•拉茨設(shè)計的并以其名字命名的花園，更是將仿生結(jié)構(gòu)及空間設(shè)計理念注入其中：用“可俯瞰的恐龍”“龍骨”形式作為花園的路，作為設(shè)計亮點的恐龍脊骨則是努力做到與真實的恐龍脊骨相像，并且恐龍脊骨內(nèi)更是挖了圓形凹槽，既增加了空間，又增加了層次，使“龍骨”對于游人來說既可近處賞玩，又可遠觀其形。

3.3色彩和質(zhì)感、圖案仿生

在園林中對仿木、仿竹、仿石材料的運用，能給人樸實、自然的感覺，可緩解人們因工作而引起的疲勞與壓力，如圖1人造沙礫模擬沙灘。

3.4化學(xué)成分仿生

園林設(shè)計中常用的材料貝殼，抗張強度高，它的成分很簡單，95％是石灰石，5％是蛋白質(zhì)，兩者粘結(jié)成堅不可摧的整體，不需要高溫?zé)Y(jié)。

3.5仿生材料在形態(tài)方面的應(yīng)用

在此方面，我國的園林設(shè)計師主要從兩個方面對形態(tài)仿生進行了有效的應(yīng)用：①抽象式的形態(tài)仿生。園林規(guī)劃設(shè)計中的此種仿生設(shè)計，是以自然界的生態(tài)環(huán)境為依據(jù)而逐漸的發(fā)展和衍生出來的仿生設(shè)計；正常情況下，此種仿生設(shè)計主要就是通過反應(yīng)一些簡單形體具有的本質(zhì)特征來表現(xiàn)形態(tài)方式。此種仿生技術(shù)的應(yīng)用，可以使園林的設(shè)計更加豐富，使得園林的景觀更加優(yōu)美。②具象式的形態(tài)仿生。此種仿生設(shè)計主要是通過將自然界中各類型生物具有的形態(tài)結(jié)構(gòu)、顏色的搭配、以及生長的環(huán)境為基礎(chǔ)進行設(shè)計。此種仿生技術(shù)的應(yīng)用，可以將自然界中具有的和諧美有效地融入到當(dāng)前我國園林的規(guī)劃設(shè)計中。

4總結(jié)

仿生材料在現(xiàn)代園林設(shè)計中的應(yīng)用處處可見。園林的設(shè)計是人們與自然對話和融合的重要紐帶，是實現(xiàn)人與自然環(huán)境的和諧相處的重要媒介。仿生材料作為園林設(shè)計的一種新手段、新方法、新思維在現(xiàn)代園林設(shè)計中扮演著越來越重要的作用，設(shè)計師通過仿生材料來表達自己對園林設(shè)計的理解，為人們解決人與自然和諧共處這一重要話題提供了有價值的思考?？偠灾?，在自然界中，生物的種類、造型是多種多樣的，顏色也是五彩斑斕的、各種生物結(jié)構(gòu)也是千奇百怪的；大自然中的生物具有的此種特色，使其為負責(zé)園林規(guī)劃設(shè)計的設(shè)計師們提供了十分豐富的靈感資源。將仿生材料設(shè)計技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前我國園林的規(guī)劃和設(shè)計的工作中，不僅可以使建設(shè)完成的園林景觀帶有極高的親切感，還能夠?qū)崿F(xiàn)人類與園林建筑同自然環(huán)境之間的和諧統(tǒng)一，使園林規(guī)劃中返璞歸真的設(shè)計理念可以真正被實現(xiàn)。

參考文獻

[1]徐珊珊.仿生設(shè)計在園林規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用探討[J]．現(xiàn)代園藝，2014，20：87~88．

[2]周鵬．仿生設(shè)計原理在園林規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用[J]．熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（5）：66~69．

[3]劉玉寒．從形態(tài)仿生設(shè)計談產(chǎn)品創(chuàng)新[J]．廣西輕工業(yè)，2010（1）：59~60．

篇10

【關(guān)鍵詞】整合;信息技術(shù);科學(xué)教學(xué)

【中圖分類號】G434 【文獻標識碼】A

【論文編號】1671-7384（2015）03-0047-02

自然界中的水通過發(fā)生形態(tài)變化形成水循環(huán)，使淡水自然不斷地得到補充。但隨著人類社會的發(fā)展，水資源出現(xiàn)很大的危機，愛護環(huán)境、合理利用水資源已成為社會的熱點問題。通過讓學(xué)生了解水的各種形態(tài)，理解自然界中水循環(huán)的過程，讓學(xué)生養(yǎng)成關(guān)心社會合理發(fā)展的習(xí)慣，形成科學(xué)的世界觀。

筆者將信息技術(shù)與科學(xué)課教學(xué)進行融合，講授了小學(xué)科學(xué)三年級下冊第三章第七節(jié)《水的三態(tài)變化》。這一課的講授，主要完成三個教學(xué)目標：（1）讓學(xué)生了解水在自然界中是同時以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)存在的，并不斷經(jīng)歷著三種狀態(tài)的變化;（2）理解水在自然界中的各種形態(tài)之間變化的原因、條件、過程及規(guī)律;（3）嘗試用水的三態(tài)循環(huán)這一現(xiàn)象對自然界水的相關(guān)問題做出解釋，牢固樹立合理利用和保護水資源的思想。

提供多樣化的外部刺激，創(chuàng)設(shè)具體的教學(xué)情境

在導(dǎo)入《水的三態(tài)變化》一課時，為了引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題，筆者首先用計算機出示圖片：冰天雪地北國風(fēng)光圖，一片茫茫大海圖，黃山、廬山云霧飄渺圖。目的是提供外部刺激，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具體的情境，使其發(fā)現(xiàn)問題。

“請同學(xué)們看，這些都是自然界的美麗風(fēng)光圖，從中你發(fā)現(xiàn)了什么呢？”這樣做，一方面是引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，把學(xué)生的注意力引入對課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)中來;另一方面是引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，為下面課程的進一步講授做好鋪墊。

果然，學(xué)生的情緒立刻高漲，很多學(xué)生舉手踴躍回答問題，課堂氣氛也活躍起來。有的學(xué)生回答：“水沒有形狀，或方或長” ;“冰有一定的形狀”;有的學(xué)生回答：“陽光照射下霧氣會消散，變成水流入海洋”……學(xué)生的回答五花八門，多種多樣。通過一步步的對比、引導(dǎo)，學(xué)生最后終于得出結(jié)論：在一定的溫度下，冰會變成水，水會變成霧氣。

這樣，就成功地引出了本次教學(xué)的主題?！拔覀兯幼〉牡厍颍砻嫠姆种秊樗采w，是一顆‘水的行星’，我們這一課將要學(xué)習(xí)的就是《水的三態(tài)變化》?！?/p>

那么，地球上的水都發(fā)生了哪些變化呢？提出問題以后，先讓學(xué)生自己思考，也可以通過網(wǎng)絡(luò)搜索，尋找答案。幾分鐘以后，學(xué)生們就開始踴躍發(fā)言了。學(xué)生有的回答冰是固體，有的回答水是液體，等等。在學(xué)生回答的過程中，教師展示相對應(yīng)的實物，這樣就給學(xué)生一個直觀的印象，比較適合三年級學(xué)生的年齡特點。等到學(xué)生基本回答完的時候，通過多媒體向?qū)W生講述自然界中水的不同形態(tài)，并同時把書上露、霧、霜、雪的圖片，投影到屏幕上，讓學(xué)生觀看水的各種不同形態(tài)。

然后繼續(xù)提問：“水發(fā)生變化的條件及過程是怎樣的？”在學(xué)生回答以后，教師把水的變化過程及發(fā)生變化的條件按固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的順序投影到屏幕上，而后指名試答書上57頁圖表。等學(xué)生完成后，教師幫助學(xué)生總結(jié)出：促進水的三態(tài)變化的原因是溫度，以0℃為分界，即溫度的變化引起水的三態(tài)變化。

通過上面的學(xué)習(xí)學(xué)生發(fā)現(xiàn)“霜、雪、露、霧”有共同的部分，都有“雨”字頭，可能和“雨水”有關(guān)。那么地球上“水”的三態(tài)循環(huán)又是怎樣的呢？講授同時，將固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)循環(huán)圖投影到屏幕上，加深學(xué)生的記憶與理解。對相互聯(lián)系的水體這一知識點講述完成以后，自然過渡到水的形態(tài)轉(zhuǎn)化的原因及怎樣相互轉(zhuǎn)化這一知識點。

“地球上可利用的淡水資源這么有限，那么，隨著人類對淡水的利用越來越多，地球上的淡水資源豈不是很快就枯竭了嗎？淡水是不是越來越少了呢？”問題提出以后，學(xué)生接著討論，有的學(xué)生擔(dān)心有一天會，有的學(xué)生認為不會。大部分學(xué)生都得出了否定的結(jié)論。把學(xué)生的情緒調(diào)動起來以后，教師接著點題：自然界的水資源是不會枯竭的。因為，水在地球上是循環(huán)運動的，在這種循環(huán)運動中，水資源得以不斷更新。“下面，我們就來分析分析自然界中水的循環(huán)運動?！?/p>

創(chuàng)設(shè)模擬實驗，促進學(xué)生知識建構(gòu)

“水在不同條件下也會發(fā)生不同的變化：一方面，在重力的作用下，陸地上的水通過地表徑流和地下徑流，不斷地注入海洋中。另一方面，海洋上大量蒸發(fā)的水汽也會克服重力的束縛，隨大氣的運動被輸送到陸地上，在適當(dāng)條件下形成降水，從而補充到陸地表面、下滲到地下、被植物吸收。這樣，在海洋和陸地之間就形成了一個大的循環(huán)?！碑?dāng)然，海洋上蒸發(fā)的水汽大部分還是降回到海洋中……在講授過程中，教師首先出示“水的循環(huán)圖”，給學(xué)生一個總體的、直觀的印象，而后結(jié)合利用Flash軟件制作的水循環(huán)的動態(tài)圖，根據(jù)其運動變化的過程，教師結(jié)合以上講解，幫助學(xué)生分析、理解、掌握重要的知識點。

在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，只能通過掛圖的方法來靜態(tài)講授水循環(huán)的過程。這樣學(xué)生就沒有一個動態(tài)的概念，無法觀察水循環(huán)的具體過程，在實際的教學(xué)中很難取得良好的教學(xué)效果。利用多媒體課件，以動畫演示的方式，把水循環(huán)的過程動態(tài)地展現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生觀察得更仔細、更清楚，可以更好地揭示事物的本質(zhì)特征，促進學(xué)生知識的建構(gòu)。

突破課堂教學(xué)局限，延伸教學(xué)內(nèi)容，拓寬學(xué)生知識面

課程講授完畢，傳統(tǒng)的教學(xué)課程就應(yīng)該到此結(jié)束，但在信息技術(shù)與科學(xué)課程融合的環(huán)境下，學(xué)生可以從更多方面獲取信息。在學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固新學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加了人類對水循環(huán)和水平衡的影響的討論，進一步拓展學(xué)生的知識面，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。討論過程相當(dāng)熱烈，同學(xué)們紛紛發(fā)表自己的看法，一致認為，人類在利用水資源時一定要注意合理和適度，否則會給人類自身帶來極為不利的影響。在此基礎(chǔ)上，教師進一步深入，提出問題：那如何合理利用水資源呢？利用多媒體進行教學(xué)，學(xué)生的學(xué)習(xí)擺脫了以往教學(xué)中以教師、教材、課堂為主要渠道接受知識的模式。他們可以通過計算機搜索網(wǎng)絡(luò)，學(xué)到傳統(tǒng)課堂里學(xué)不到的知識。課后，教師布置了讓學(xué)生在網(wǎng)上、圖書室或者利用其他資源進行信息檢索的任務(wù)，進一步獲得有關(guān)水的三態(tài)變化的資料。教師不但完成了本節(jié)課程的教學(xué)目標，更重要的是培養(yǎng)了學(xué)生思考問題、解決問題的意識以及信息素養(yǎng)。