初中化学物质构成的奥秘专题教学设计

第一篇：初中化学物质构成的奥秘专题教学设计

初中化学“物质构成的奥秘”专题教学设计

——以化合价教学为例

一、课标分析

义务教育化学课程标准》（2011年版）对化合价教学的明确要求为“能说出几种常见元素的化合价”、“根据化合价写出常见化合物的化学式”。

立足新课程改革的实施理念，学生在学习中对过程的经历与方法的体会不仅不可忽视，甚至在一定范围内比结果性的知识和技能更值得我们追求。那么，实现“根据化合价写出常见化合物的化学式”的过程可以是、应该是什么？这应当是我们进行这节课程的教学之前应该首先考虑的重要问题。

二、教材分析

教材对化合价内容的阐述略显简单和生硬，难以帮助教师让学生建立起对化合价的有效理解。如果完全依照教材，仅仅是让学生机械地甚至是被迫地记住常见元素的化合价，既增加了学生的记忆负荷又很有可能降低学生学习化学的兴趣。从学生学科体系建构的角度来看，这也不利于学生对化学学科思想的理解与自身学科思维的训练与养成。

三、学情分析

学生在学习本节知识之前，已经学习过两种重要的化学用语：元素符号及化学式，明确了化学式的主要含义。并且此前的学习已经帮助学生初步建立了原子、分子、离子的概念，尤其是对原子的结构以及氯离子与钠离子的形成有了基本认识。

然而，学生对物质化学式的认识还仅仅停留在逐个识别的层面上，随着化学学习的深入，学生将认识更多物质，不仅需要记忆更多的化学式，更需要了解元素形成化合物时所应遵循的一般规律。因此，我们有必要帮助学生认识这种规律，这将有助于学生在对物质组成与构成的学习中实现提纲挈领、化繁为简。化合价学习的必要性正是在这样的情形下产生的。

四、教学目标分析

1.知识与技能：认识化合价的正负以及绝对值所代表的真正含义，了解元素化合时的一般规律。

2.过程与方法：经历对化合价的认识过程，体会立足“宏观-微观-符号”的化学认识方法。3.情感态度价值观：保持和增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲望，发展学习化学的兴趣。

五、教学重难点分析

立足学生对化合价的理解式学习，从宏观—微观—符号的化学学习理念出发，化合价的教学重难点就一定是立足学生对化合价符号的基本理解和对一些化合价现象的认识。据此，该节课的教学重难点就可以表述如下：

在重点突破上，即概念认识的设计中，结合学生已有化学知识，采取了概念分层教学方式，创造性地将化合价的正负和数值（绝对值）分开教学，让学生充分理解化合价正负和绝对值代表的含义。

在难点突破上，元素多价现象的认识中，结合学生对化合价正负和数值的已有认识，适当联系学生的生活经验，运用类比的方法帮助学生理解元素表现多价现象的原因。

六、教学模式

根据上述认识，我们立足现阶段学生已有化学知识与能力水平，通过对化合价概念发展史的研究，在设计理念上，采取了探究式教学模式，同时相应设置了“复习——概念引入——概念认识1:化合价的正负——概念认识2：化合价的绝对值——小结”等五个主要学习环节，充分体现了概念性知识探究型学习的特征。

设计中，我们首先强调了概念的引入。任何概念学习的第一步也是最重要的一步即是让学习者明白：为什么要学习这个概念。在难点突破上，尤其是在关键环节——概念认识的设计中，笔者结合学生已有化学知识，针对化合价概念的认识采取了分层次教学模式，创造性地将化合价的正负和数值（绝对值）分开教学，让学生充分理解化合价正负和绝对值代表的含义。根据化合价概念本身抽象难懂的特征，笔者利用多媒体课件的优势将抽象的微观世界用生动形象的图形模拟出来，在一定程度上减轻了学生的认知负荷。

七、教学过程

复习环节

【投影】给出一组常见物质的化学式。【教师】（引导学生通过比较和分析发现）：化学式作为一种符号工具，其最基本的属性之一即是：符号和物质（指代对象）的一一对应！

概念引入环节

【教师】自从有化学研究以来，人类已经发现了成千上万种物质，每种物质都有一个表示其构成的化学式。化学式这种符号自然也就成了我们认识物质的一个有效的“窗口”。可是人类迄今发现的元素种类不过100多种，100多种元素如何形成如此多的物质？元素和元素化合时会有什么规律呢？下面我们就来探究这其中的规律。

【投影】同时给出三种物质的化学式：氯化氢HCl、水H2O、氨NH3。

【教师】请大家观察这三种物质在元素组成上有什么共性？

【学生】均含有氢元素。

【教师】其构成一致吗？有什么区别？

【学生】氢原子的个数分别是1、2、3个。

【教师】为什么会出现这种现象？为了更好地理解这一现象，我们不妨做一下类比猜想：

【投影】依次出现4组画面：元素交朋友！

画面1：一个3D小人氢与一个3D小人氯交朋友。

画面2：两个3D小人氢与一个3D小人氧交朋友。

画面3：三个3D小人氢与一个3D小人氮交朋友。

画面4：一个3D小人钠与一个3D小人镁交友失败。

【教师】可以想象元素化合时就像3D小人之间的交往一样。我们看到：有些元素之间不能化合，而有些元素之间不仅可以化合而且化合所需的原子个数比也不尽相同。这其中究竟有什么原因呢？学习了下面这个概念，将会为你揭开谜底。【投影】化合价

概念认识1：化合价的正负

【教师】下面请同学们观察这张常见元素化合价表，看看你能发现什么规律或问题。

【投影】给出常见元素化合价表。

【学生】认真观察，相互交流。

【教师】请同学们以小组为单位提出你们的问题。

【学生】积极发表各自的看法。

【教师】好，同学们都很有自己的想法，我将大家最关心的问题进行归纳如下：

1、元素的化合价为什么有正负之分？

2、元素化合价的数值是怎么规定的？接下来，我们将就着2个主要问题展开学习。

【投影】化合价的正负：画面中左右两侧分别呈现A、B两种原子的示意图。

【教师】请同学们回忆咱们前面学习过的原子的结构，原子由哪两个主要部分构成呢？

【学生】原子核和核外电子。

【教师】很好，那么整个原子的带电情况如何？

【学生】电中性。

【教师】为什么呢？

【学生】核内正电荷总数等于核外负电荷总数。

【教师】很好。那么大家想一想，元素化合时从微观来看，A、B两种原子之间肯定要靠近并产生一定的“结合力”。当A、B两种原子靠近时会发生什么现象呢？大家猜一猜。

【学生】充分发挥自己的想象。

【投影】动画形式描述：A、B两原子靠近时，B原子将电子更多地吸引到自己的一方（假设B得电子能力比A强），表现为：B侧“肥胖”，A侧“瘦小”。

【教师】（引导学生分析）现在我们采取分析的方法，仍然从A原子的局部看，与化合前相比A现在外围电子减少，大家想它还会呈现电中性吗？

【学生】不会，可能带正电？

【教师】大家的判断是正确的，因为化合后，A核内的正电荷明显比核外的负电荷多了，所以会在局部呈现正电性。同理，大家判断一下B的电性如何？

【学生】带负电。

【归纳】现在我们一起来归纳一下：两种不同元素化合时，因得失电子能力不一样，两种元素会分别带上正电或负电，因此，我们就将带正电的元素的化合价规定为正价，相应地，带负电的元素的化合价规定为负价。概念认识2：化合价的绝对值

【教师】刚才我们了解了元素化合时会呈现正电性或负电性。仅仅如此还无法形成稳定的化合物，那么，要形成稳定的化合物还需要满足什么条件？下面我将以实例来为大家说明。

【投影】给出氯化钠中钠和氯的化合价；并在屏幕中依次给出钠和氯的原子及结构示意图。

【教师】要回答刚才老师提出的问题，我们不妨先来看Na和Cl的原子结构示意图。请同学们回想一下，我们在前面课程中学习过的原子结构的知识，大家想一想，那一类元素最“懒惰“呢？

【学生】稀有气体元素。

【教师】那么，有没有同学还记得稀有气体元素的原子结构特征呢？

【学生】„„

【教师】大家想一想，它们最外层电子数有什么共性? 【学生】多为8电子态。【教师】对了，稀有气体元素最外层多为8电子态，所以它们最”懒惰“。正如，我们每个人都有惰性一样，其他的原子也有”惰性“，总是期望能达到类似稀有气体元素的这种8电子结构。既然如此，请同学们想一想：钠和氯如何才能变为这种8电子状态呢？

【学生】作出各种猜想„„

【教师】有的同学可能已经想到了，钠如果去掉最外层这个电子就可以实现类似Ne的外层电子结构，而氯如果最外层能得到一个电子也就可以实现类似Ar的外层电子结构。这样的话，Na和Cl相遇时，就一拍即合：Na将最外层的一个电子给Cl刚好就满足了双方的需求。

【投影】动画演示电子得失过程。

【教师】现在两种元素都实现了“8电子稳定态”，因而能形成稳定的化合物。现在，我们仍然采取分析的方法，分别比较一下Na和Cl元素化合前后的变化。大家想一想，两种元素的原子结构的最大变化在哪里呢？

【学生】电子数。

【教师】很好。我们发现，Na和Cl的电子数变化值均是1。据此，我们就将钠的化合价定为1价，氯的化合价也定为1价。大家与事先给出的化合价比较，发现Na为+1价。Cl为-1价，有谁能解释一下呢？

【学生1】钠显正价氯显负价是因为钠失去电子显示正电性，氯得到电子后显示负电性。

【教师】这位同学回答的很好。我们看待化合价时就应该将正负和绝对数值一分为二地看。

【教师】有了对氯化钠中元素化合价绝对值的认识，下面我们再来看一个氯化镁的例子。

【投影】给出氯化镁中镁和氯的化合价；并在屏幕中依次给出镁和氯的原子及结构示意图。

【教师】同学们现在可以根据我们对氯化钠的认识过程来类比分析氯化镁，看看会有什么问题出现？可以分小组讨论一下。

【学生】分组展开讨论。

【教师】大家讨论中，发现什么问题了呢？我们不妨与氯化钠对比，此刻的镁和氯化合时能”一拍即合“吗？差距在哪？

【学生】不能。镁需要失去2个，而氯只需得到1个。

【教师】如何解决这个问题呢？大家观察化学式的组成看能否给你启示？

【学生2】可以再来1个氯原子。

【教师】很好！就是这样。我们看一下氯化镁的形成过程。

【投影】屏幕中再出现一个氯原子，镁将最外层的两个电子一分为二，分别给一个氯原子。这样两种元素的三个原子都实现了8电子态。

【教师】化合完毕。现在我们可以如法炮制，来确定氯化镁中元素的化合价。哪位同学可以帮大家分析一下镁的化合价数值。

【学生3】镁化合前后电子数变化值为2，所以化合价是2价。

【教师】很好，完全正确。谁可以解释一下氯的化合价数值呢？

【学生4】氯化合前后电子数变化值为1，所以化合价是1价。

【教师】这位同学也解释的很好。小结：

【教师】现在来总结一下，化合价到底是什么？

【投影】对于化合价的认识以四个层次出现：1化合时的能力2既有正负又有数值（绝对值）3易得为负，易失为正4绝对值取决于化合前后的电子数的变化值。

【教师】以上是我们关于化合价的认识，至于化合价的表示和应用我们将在下节课进行学习。

第二篇：《物质构成的奥秘》的教学反思

好不容易结束了《物质构成的奥秘》和《化学方程式》的新课教学，总体感觉好难，好累！老师累，学生也累！这些既抽象又容易混淆的知识让学生的大脑象灌了糨糊一样的理不清头绪！

不过，虽然离期末已经很近了，虽然剩下的时间有点紧张，但从现在的新课来看，前面花大量的时间来学习和梳理这些微观知识，还是很有必要的，事实证明，也是很有效的。因为现在上新课时，提到化学式、化学方程式等化学术语，班上大部分同学不需要老师的任何提示就可以自己动手去写，这充分说明夯实了基础，学生不仅会用这些知识解决新问题，而且能长期保持学生学习化学的兴趣！所以，不要为了赶进度不顾学生的掌握情况而抢着上新课！

在学习分子、原子、离子等微观知识的过程中，我一直注重知识的落实。无论是新课还是作业，我都引导学生按照知识的系统性进行学习，让学生反复的运用这些知识解决实际问题。经过多次反复的练习，学生温故而知新，进而掌握了这些微观而抽象的知识！

第三篇：初中化学物质俗称

1、食盐：主要成分：氯化钠，化学式NaCl2、二氧化碳固体 ：化学式CO2，俗称干冰

3、氧化钙：化学式CaO，俗称生石灰

4、氢氧化钙：化学式Ca(OH)2，俗称熟石灰、消石灰

氢氧化钙溶液：俗称石灰水，主要成分Ca(OH)25、甲烷 ：化学式CH4，俗称天然气，瓦斯气、沼气的主要成分

6、乙醇 ：化学式C2H5OH ,俗称酒精

7、汞：化学式Hg，俗称水银

8、过氧化氢：化学式H2O2，俗称双氧水

9、硫酸铜晶体：化学式CuSO4·5H2O，俗称胆矾、蓝矾

10、氢氧化钠：化学式NaOH，俗称火碱、烧碱、苛性钠

11、大理石、石灰石的主要成分：CaCO312、氢氯酸(HCl)：盐酸（氯化氢气体溶于水所得的溶液），学名：氢氯酸

13、天然气、沼气、瓦斯气的主要成分：甲烷(CH4)

14、碳酸钠：化学式：Na2CO3，俗称纯碱、苏打

15、碳酸氢钠：化学式：NaHCO3，俗称小苏打

第四篇：协同学——大自然构成的奥秘

协同学

——大自然构成的奥秘

《系统科学哲学》课程论文 09科学技术哲学

陈良坚、林秀芬、林凯雯

一、协同学理论的产生

1、协同学理论的提出

耗散结构理论指出了新结构诞生的条件。但是未回答新结构是一种怎样的结构，以及这种新结构究竟是如何产生的。于是，德国科学家哈肯（H.Haken）接过了系统科学的这一接力棒。他创立了协同学，回答了在系统演化的突变点上，各子系统是如何通过自组织而形成新的有序结构的。

2、协同学的产生过程

哈肯在20世纪60年代致力于激光研究，由于受到激光现象的启发，他于1969年开始转向协同学理论的创思和构建。他首先发现，热力学不能提供任何关于结构产生的原理和机制，同时他证明了统计物理学的结构有错误——即当一个远离平衡系统从无序走向有序时，熵不一定减少，甚至可能增加！因此，用熵描述自组织想象太粗糙了。所以，为了能够在原则上解释有序结构乃至生命结构的形成，协同学这个新理论就建立起来了。

哈肯在20世纪60年代致力于激光研究，由于受到激光现象的启发，他于1969年开始转向协同学理论的创思和构建。他首先发现，热力学不能提供任何关于结构产生的原理和机制，同时他证明了统计物理学的结构有错误——即当一个远离平衡系统从无序走向有序时，熵不一定减少，甚至可能增加！因此，用熵描述自组织想象太粗糙了。所以，为了能够在原则上解释有序结构乃至生命结构的形成，协同学这个新理论就建立起来了。

哈肯在1971年首次提出“协同”概念，1976年发表了《协同学导论》，1988年出版《高等协同学》，这标志着协同学作为一门新兴横断学科的诞生。

哈肯所著《协同学：大自然构成的奥秘》一书，通俗而又生动地阐述了协同学的要义，说明协同学与仿生学不同，协同学不是简单的分析、模仿生物器官的功能，而是从更普遍和一般的角度，探讨有序结构形成的奥秘，不仅探索无生命世界，而且更关心生命世界。在19年中，他主编了近20本有关协同学的专著，推动协同学由孕育、诞生走向成熟。

3、通往协同学的“御道” 哈肯认为在输入的功率较小时，激光器激活的原子彼此独立地错杂混乱发生电子的跃迁和光子的发射，此时的激光器就像是普通的电灯。当输入的能量超过某一个阈值时，各个激活原子在相干作用下变成同相震荡，消除了干扰和衰减，而形成了位移相等、运动方向相同的、同一个震荡剧烈的波源，发出了相位和方向统一的节律（频率）一致的单一脉冲单色光――激光。

4、协同学的理论来源

激光在转变中表现出通常相变的全部性质。因此哈肯吸取了平衡相不中的序参量概念和绝热消去的原理，并采用概率论和随机理论来建立关于序参量的主方程。激光是一种典型的自组织现象。因此哈肯是在控制论、信息论和耗散结构理论研究成果的基础上，进一步解决有关自组织的问题。激光是一种突变现象。哈肯利用突变论的原理和方法，对有序—无序的各种转变情况进行分析和归类。

二、协同学的主要理论观点

1、几个重要概念（1）协同：“协同”概念有着更深的含义，不仅包括人与人之间的协作，也包括不同应用系统之间、不同数据资源之间、不同终端设备之间、不同应用情景之间、人与机器之间、科技与传统之间等全方位的协同。协同是指元素对元素的相干能力，表现了元素在整体发展运行过程中协调与合作的性质。

（2）协同学（Synergetics）是“一门关于协作的科学”，研究那些全然不同学科的极不相同类型的系统之间所普遍存在着的共同特点，即一个由大量子系统所组成的系统，在一定条件下，子系统之间如何通过非线性相互作用产生协同现象和相干效应，使系统形成有一定功能的自组织结构，出现新的有序状态。所以协同学是关于多组分系统如何通过子系统的协同行为而导致结构有序演化的一门自组织理论。

（3）序参量：是一种宏观参量，是描述系统宏观有序度或宏观模式的参量。它是处理自组织问题的一般判据，是系统相变前后所发生的质的变化的突出标志。它表示着系统有序结构的类型，是所有子系统介入系统运动程度的集中体现。

（4）序参量分析：序参量确定后，便可进行序参量分析。系统的演化关键是研究序参量，因为序参量高度集中了整个系统演化的主要信息，代表了系统演化的主流和方向。系统中每个序参量都对应着一种微观组态和宏观结构。而序参量的数目将决定系统处于稳定、振荡抑或无序的状态。如果系统只剩下一个序参量，那就是“一统天下”的格局，如果是几个序参量，那么几个序参量之间的合作、竞争将决定系统的演化过程和结局。

（5）组织系统：指一个系统如果其子系统之间的相互作用关系是在外界力量的控制下被动形成的，而它们向着有序化方向的集体行为也是由外界力量操纵的，它就是一个组织系统。

（6）自组织系统：就是通过低层次客体的局域的相互作用而形成的高层次的结构、功能有序模式的不由外部特定干预和内部控制者指令的自发过程，由此而形成的有序的较复杂的系统称为自组织系统。

（7）相：指系统宏观上具有一定特性的状态。（8）相变：指系统从一种相到另一种相的转变。

2、协同学理论的三个“硬核”（1）不稳定性原理

不稳定性是相对于稳定性而言的。以往的许多科学，如控制论，都是侧重于对稳定性问题的研究，而协同学以探寻系统结构有序演化为出发点，从一个全新的角度来考察不稳定性问题。它认为任何一种新结构的形成都意味着原先状态不再能够维持，即变成不稳定的。这样，不稳定性在结构有序演化中具有积极的建设性作用。当一种陈旧的框架或模式已经变得不利于系统存续和发展时，就需要出现一种激进的、力图变革的力量，把系统推向失稳点，才可能创建有利于系统存续发展的新框架、新模式。这就是协同学的不稳定性原理的基本含义。

（2）支配原理

协同学认为，在临界点系统内部的各子系统或诸参量中，存在两种变量，即快变量和慢变量。所谓支配原理，就是慢变量支配快变量而决定着系统的演化进程。慢变量和快变量各自都不能独立存在，慢变量使系统脱离旧结构，趋向新结构；而快变量又使系统在新结构上稳定下来。伴随着系统结构的有序演化，两种变量相互联系、相互制约，表现出一种协同运动。这种协同运动在宏观上则表现 为系统的自组织运动。

（3）序参量原理

序参量原本是平衡相变理论提出的概念，哈肯把它推广到激光形成之类的非平衡相变，成为协同学的基本概念。不论什么系统，如果某个参量在系统演化过程中从无到有地产生和变化，系统处于无序状态时它的取值为0，系统出现有序结构时它取非0值，因而具有指示或显示有序结构形成的作用，就称为序参量。序参量是系统内部自组织地产生出来的，而它一旦产生出来就取得支配地位，成为系统内部的他组织者，去支配其他组分、子系统、模式，因而转化为一种他组织力量，多少有些类似于控制中心的作用。

三、协同学理论的意义

1、协同学完全从相对的意义上重新定义宏观和微观的概念,宏观是指一个系统, 微观乃指构成系统的大量子系统,这种微观子系统可以是一个工厂、一个人, 也可以是动物、植物, 乃至分子、原子, 完全以选择的系统的性质而定。这样,就使宏观和微观这对哲学范畴就具有了更加普遍的意义。

2、协同学提出的协同、有序度和序参量、慢变量和快变量等概念,对有序和无序矛盾转化的分析, 以及采用的类比研究方法,不仅具有重要的哲学意义, 而且对自然科学和社会科学学都有指导作用。

3、不同学科(物理学、化学、生物学、社会学、经济学等)都在不同的角度研究协同现象,研究从混沌中产生有序现象的机制和规律。协同学则抓住了不同系统中存在的共性, 用共同的数学模型去研究各个学科的不同现象, 寻求普遍原理。因此, 协同学成了连接不同学科的桥梁和纽带,具有明显的方法论意义。

如今，协同学正广泛应用于各种不同系统的自组织现象的分析、建模乃至预测和决策过程中。其适用或应用的范围和问题大致有：

（1）物理学：如激光的相干振荡以及固体物理学中的多重稳定性、脉动等问题，流动动力学模型的形成，包括气象学中的大气流等问题。

（2）化学：各种化学波和螺线的形成，化学钟的振荡以及其他化学宏观模式。

（3）生物学和生态学：生物的形态形成、细胞构造、生物分子基础上的宏观模型，以及群体动力学和生物进化与生态平衡等问题。

（4）计算机科学：计算机网的自组织、并行就算，机器的模式识别以及如何由不可靠元件构成可靠系统等问题

（5）工程学：在建筑、机械、电子以及航天工程中广泛应用，如对各种无线电波中的相干电磁振荡、飞机机翼的颤动等问题的研究。

（6）经济学：经济中的各种协同效应问题，如城市发展。经济的繁荣与衰退，技术革新和经济事态的发展，等等。

（7）脑科学：大脑的功能，大脑的兴奋模式，大脑的“整块思维”等问题。（8）社会学：关于舆论形成，大众传播媒介的作用，社会体制等问题，以及社会演变，包括社会革命和科学革命等问题。

四、对协同学的评价

1、国内学者对协同学的评价

钱学森认为“协同学实际上就是系统学”。并且从系统学的角度对哈肯的观点作了进一步的概括：„„在给定的环境中，系统只有在目的的点或目的的环上才是稳定的，离开了就不稳定，系统自己要拖到点或环上才罢休。这就是系统的自组织。

2、国外学者对协同学的评价

恩格斯指出: “ 随着科学领域中的每一划时代的发现, 唯物主义要改变自己的形式。”在科学技术革命的今天, 马克思主义哲学尤其要从现代科学中吸取营养丰富自己。而协同学确实能够给我们以哲学的启迪：（1）协同学的自组织理论丰富了辩证唯物主义的物质运动观；（2）协同学丰富了矛盾的同一性原理；（3）协同学提供了一种解决矛盾的基本方式——协合。

3、我们对协同学的评价 从协同学的角度看，系统科学在西方科学的大背景中，正是从零而逐渐成长为一种序参量的，它正试图超越西方科学的传统，建立科学世界的新的有序。简言之，就是超越构成论的自然观和经典分析方法。以往，在近代科学传统的基础上，物理学家习惯于把晶体分解为原子、基本粒子、夸克，以求找到构成物质的最基本的构件。生物学家则将机体分解成细胞、细胞核、生物分子，以求找到最基本的组织单元。甚至科学本身也被分解成越来越细的分支科学科。

哈肯批判了西方科学这种“拆零”然后再“构成”的传统，他批评道：这种方法就像小孩将玩具汽车拆成零件，结果既搞不清汽车为什么会奔跑，又不能把零件重新完整地组装起来，只好坐在一堆拆散的零件钱哭泣一样。他强调协同学是从系统整体的角度研究“组件”，并从总体上说明结构是怎样建成的。

但是哈肯在协同学研究中，使用的基本数学方法却仍然是微分方程，因此作为其核心的微观方法，对生命领域的巨系统，以及社会巨系统并不适用。此外，序参量从零开始增长，说明序参量的出现是从无到有的生成，自组织过程更像生成过程，而非构成过程，然而哈肯却仍以“构成”作为他的专著的书名。这样，一切“新结构”都只能是在“旧结构”基础上的突现与飞跃。

从根本上说，西方科学的分析方法，不完全适合于探讨整体与生成问题。而中国古代文化与科学传统恰恰是一种彻底的生成论和整体论。在系统科学未来的发展中，西方的原子论、构成论与中国的整体论、生成论应成为两个重要的序参量，通过它们的竞争协作，交流互补，可能推动科学走向生命与无生命真正统一的新的有序。

五、协同学发展趋势

协同学的建立和发展虽只有二十多年的历史, 但它在建立与发展过程中不断渗透和融人新的领域和学科, 使其研究的领域越来越广.它已被推广应用于理化、生地及社会科学领域, 斯普林格的协同学丛书也已逾四十卷。至今, 已系统地用协同学的观点对复杂系统作了实验和理论的研究.近年, 协同学的重要进展是研究自组织系统从有序到混沌的演化系列, 研究混沌现象, 使协同学深人到了更为广阔和复杂的领域.参考文献：

[1]颜泽贤，范东平，张华夏.系统科学导论——复杂性探索[M].北京：人民出版社，2006.[2]H·哈肯.协同学——大自然构成的奥秘[M].凌复华译.上海：上海译文出版社，2005.[3]H·哈肯.高等协同学[M].郭治安译.科学出版社，1989.[4]李曙华.从系统论到混沌学[M].桂林：广西师范大学出版社，2002.[5]汪希成，王钟健等编.系统原理与方法[M].乌鲁木齐：新疆科学技术出版社，2003.[6]苗东升.系统科学大学讲稿[M].北京：中国人民大学出版社，2007.[7]沈小峰.混沌初开：自组织理论的哲学探索[M].北京：北京师范大学出版社，2008.[8]韦德里,希哈格原著.定量社会学[M].郭治安等译.四川人民出版社，1986.[9]王贵友编著.从混沌到有序——协同学简介[M].湖北人民出版社，1987.[10]孟昭华.协同学的哲学依据与社会功能[J].内蒙古工业大学学报（社会科学版），1994,（2）.[11]王珍.协同学的哲学意义[J].贵州民族学院学报(哲学社会科学版)，1989,（3）.[12]H.Haken，“Future Trends in Synergetics”，Nonlinear Physics of Complex Systems, 1996,179---193.[13]Hermann Haken and Helena Knyazeva，“Arbitrariness in nature: synergetics and evolutionary laws of prohibition”，Journal for General Philosophy of Science 31: 57–73, 2000.[14]H.Haken，“Basic Concepts of Synergetics”，Appl.Phys.A57, 1993，111-115.[15]Helena Knyazeva，Synergetics and the Images of Future，Futures，1999

第五篇：美的奥秘教学设计

美的奥秘教学设计 ——黄金比的应用

教学内容：青岛版小学数学教材六年级上册《美的奥秘》 教学目标：

1.让学生初步了解黄金比，体验黄金比产生的过程，感受黄金比带来的美感。

2.在运用黄金比解释生活现象的过程中，提高学生用数学的眼光发现美的意识和能力，体会数学的价值。

教学重点：

经历探索黄金比的过程，感受黄金比带来的美感。教学难点：

提高学生运用黄金比解释生活现象的能力。教学准备：

多媒体课件（PPT），卷尺一个、自制卡片两个；学生每人一个计算器、信封（名片和资料卡）、直尺、练习本。教学过程：

一、谈话引入

师：上课之前我们先来相互认识一下，谁先来介绍一下自己。（学生自我介绍）师：同学们认识我吗？想认识我吗？信封里就藏着我的秘密。（学生了解名片上的信息）师：你现在认识我了吗？。（学生交流发现的信息）

师：信封中的材料不仅让大家认识了我，而且还可以帮助我们研究数学问题，请大家把它整理好。

（教具——名片的选择费尽心机）

二、欣赏图片，引发问题

（一）出示蝴蝶图片

师：你觉得这只蝴蝶怎么样？

如果从数学的角度欣赏，这只蝴蝶美在哪里呢？（引导学生体验对称美）你们能感觉到蝴蝶的对称美吗？

（二）出示东方明珠图

师：在这座建筑设计中，你能用数学的眼光发现美吗？

数学中除了对称美，还蕴藏着哪些美的奥秘呢？今天我们就从一个新的视角探讨美的奥秘。（板书：美的奥秘）

三、探究奥秘，发现黄金比

（一）演示操作，提出质疑

1.出示长方形卡纸

师：老师这里有一张卡纸，如果用这它制作几张名片，名片的尺寸多大才合适呢？谁愿意亲自来剪一剪？（宽度确定，长度不定）

2.学生上台演示。（两名学生上台演示）3.提出质疑 师：为什么这两个同学和名片设计师都觉得这个尺寸合适？再长一些不行吗？再短一些呢？

（在比较中引导学生体验名片既要方便携带，又要看上去舒服）师：这种尺寸的名片不仅实用，看上去也比较舒服。出示资料卡

师：资料卡的尺寸同样给人以美观、舒服的感觉。

师：一个长方形看上去是否美观，主要跟它的什么有关系？ 师：长方形的长与宽存在什么关系时，搭配在一起比较美？请大家利用手中的两张长方形卡片，研究一下它们各自的长宽关系，看看能否发现其中的奥秘？

（二）自主探究，发现黄金比

1.借助计算器，独立研究长与宽的关系 学生可能出现的情况： 1)长与宽的和 2)长与宽的差 3)长与宽的积 4)长与宽的商

……

2.小组交流，发现规律

宽与长的比值都是0.6多一点。

（板书：长：宽=

宽：长=）3.介绍费希纳实验

师：早在100年多前，德国心理学家费希纳也做过类似的研究，他精心制作了各种长方形，召开了一次“长方形展览会”，要求参观者投票选出自己认为最美的长方形，结果评选出以下四种长方形最受欢迎。1）课件展示评选结果

2）计算宽与长的比，发现规律

3）小结：这些长方形宽与长的比值也是0.6多一点。4.介绍黄金比的发展史

师：同学们真了不起，你们刚才的发现已经很接近一条重要的审美规律。课件出示黄金比的发展史

师：你现在能解释这种长方形看起来比较舒服的原因吗？ 根据学生解释板书：黄金比 0.618：1

四、应用拓展，提升认识

（一）生活中的黄金长方形

师：宽与长的比接近黄金比的长方形，也叫黄金长方形。生活中你见过哪些物体的面接近黄金长方形呢？

1.学生举例。2.测量验证。（结合学生举例，引导学生验证课本、练习本或B5纸的封面是否接近黄金比。

3.课件展示，拓展举例。

（二）建筑设计中的黄金比

1.估测发现黄金比。

师：刚才大家用数学的眼光欣赏电视塔时遇到了困难，现在你能从数学的角度发现它美的奥秘吗？

（如果学生不能发现，教师提示：在这座建筑设计中，你能发现黄金比吗？）

2.提供数据验证黄金比（部分与部分之间的黄金比）3.课件演示黄金分割点

4.拓展黄金比（引导学生发现部分与整体之间的黄金比）师：在这座建筑中，你还能发现其它黄金比关系吗？

（三）人体上的黄金比

师：既然黄金比能给人带来美感，那么我们人体上有黄金比吗？

下面我们推选一个体型匀称的同学到前面来，在她的身上找找黄金比。1.引导学生测量肚脐以上和肚脐以下的长度。2.计算验证。

3.课件小结：当肚脐的位置接近身长的黄金分割点时，体型最完美。4.讨论：怎样才能使这位同学的体型接近完美体型呢？

学生交流。

5.小结“生活中多数人都达不到完美体型，就连模特和芭蕾舞演员也要通过穿高跟鞋、掂起脚尖等方法增加体型的美感。

（四）音乐中黄金分割

师：刚才我们从建筑设计到人体都感受到了黄金比的魅力。其实，在艺术创作中也有黄金比的身影。

1.课件出示：据调查研究表明，在乐曲创作中，多数乐曲的高潮部分都开始于整段乐曲的黄金分割处。2.欣赏乐曲 3.课件演示。

（五）舞台设计中的黄金分割

1.提出问题

师：今天我们一起认识了黄金比，如果要召开一次“黄金比主题演讲会”，你觉得主持人站在那个位置最合适？（课件出示演讲台长度10米）2.讨论交流

可能出现的问题：（课件演示）

1）站在中间：对称美

2）站在黄金分割处（距演讲台左侧约4米处）

既美观又方便。

五、课堂小结

师：通过这节课的学习，我发现咱们班的同学已经学会从多个角度去发现美，关于今天的黄金比，你还想说点什么？（你觉得黄金比怎么样？）师：自古至今，黄金比被人们成为“美的密码”，像这种“美的密码”还有许多许多，需要大家在今后的学习和生活中去探索发现……

六、课外拓展

师：同学们可以参考一下提示，课外继续研究。课件出示：

1.你的体型符合黄金比吗？人体还有哪些有趣的黄金分割现象？ 2.摄影艺术中是否用到黄金分割？

3.走进大自然，你能否发现神奇的黄金分割现象？

4.利用黄金比的知识，进行一次有创意的设计，美化自己的生活。

教学设计意图与反思

《美的奥秘》是青岛版六年级上册，学习完“比的认识”以后的一节综合实践活动课。类似这节内容，不同版本的小学数学教材有不同的处理，相比较而言，青岛版教材加大了对这部分内容的处理力度，力求通过实践应用引领学生体会“比在日常生活中的应用价值“，为以后学习”黄金分割“奠定基础。

笔者结合新课程标准的要求，在自己理解的基础上尝试了从以下几个方面寻求突破：

一、经验

要想引导学生体验黄金分割美，寻找“切入点”是关键，这个“切入点”只有尊重学生的经验才会引起学生的共鸣，才能激发学生思考。

首先，是尊重学生认知经验。“对称美、形状美”是学生已经具备的数学审美经验，通过蝴蝶和电视塔唤醒学生已有的认知经验，激发学生尝试从新的视角探讨美的奥秘的欲望。

其次是尊重学生的生活经验。黄金分割美分布在生活的各个领域，但小学生而言接触最多、最熟悉的应该是黄金长方形。因此，以“探究名片尺寸的奥秘”为学习切入点，把探索活动安排在学生的最近发展区，更符合学生的生活经验和认知规律。

二、探究

引导学生探究、发现黄金比是本节课教学的重点。教学中试图通过引导学生尝试研究“长方形长与宽存在什么关系时，搭配在一起比较美观”，从而经历探究发现黄金比的过程，突破教学重点、难点。从课堂教学来看有1/3学生知道从“比入手”研究问题，有1/3学生从相差、周长、面积的角度研究问题，有1/3学生暂时没确定的思路。正是这种研究思路的对比，突出学生的研究过程，体现黄金比分析问题的价值。

三、多样

美是不唯一的，所以美的奥秘应该是多样的。我在教学中力求引导学生养成从多角度发现美的意识，只有“跳出黄金分割”才能真正发现美的奥秘，避免在美的世界里“黄金分割”一统江湖，以次提高学生的思维、开阔学生的审美视野。

四、拓展

1． 由精确向近似的拓展

数学学习的过程也是一个建模的过程，因此研究中要力求精确，但数学在生活中的应用又是“模糊”的，黄金分割也是如此。因此教学中由名片、代表证作为研究材料，然后通过寻找、验证身边的黄金长方形。2． 由部分向整体的拓展

黄金比分“部分与部分的比”“部分与整体的比”两个层面，能反映学生不同的认知水平，只有体验到这个层面才会揭示黄金比的奥秘 3． 领域的拓展

黄金长方形—建筑设计——人体——艺等领域 4． 课堂向课外的拓展

黄金比的研究有悠久的历史，仅凭一节课不可能有深刻的体验，所以必须引导学生拓展到开外。这也是实践综合应用教学应该突出的一点。

5． 学习方式的拓展“动手操作、自主探究、合作交流”很难真正落到实处。

学生能生成的教师不提供 学生有困惑的课堂一定要暴露 学生彼此能解决的教师不包办

学生能发现的教师不告之