简述生态平衡的概念精选(十四篇)

篇1

【关键词】准静态过程可逆过程

【中图分类号】O414.1【文献标识码】A【文章编号】1006-9682(2009)12-0069-02

准静态过程和可逆过程是热力学中的两个很重要的概念。目前国内很多教材对这两个概念并不加以明显的区分,很多文献直接冠以准静态过程的功、热量的说法。对这两个热力学过程,笔者有一些自己的看法,在这里和同行们进行共同的探讨。

一、准静态过程的定义

就热力系本身而言,热力学仅对平衡状态进行描述,“平衡”就意味着宏观是静止的;而要实现能量的转换,热力系又必须通过状态的变化即过程来完成,“过程”就意味着变化,意味着平衡被破坏。“平衡”和“过程”这两个矛盾的概念怎样统一起来呢?这就需要引入准平衡过程。[1]

《中国大百科全书》(物理卷)中这样定义准静态过程:[2]准静态过程是“热力学系统在变化时经历的一种理想过程,准静态过程的每一个中间状态都处于平衡态”。或者可以更明确的定义:热力学系统状态发生变化时,经历的每一中间状态都无穷接近于平衡态的热力过程称为准静态过程。

尽管实际的热力过程都是在有限的温差和压差下进行的,都是不平衡过程。但如果和弛豫时间相比,热力过程进行的足够缓慢的话,那么系统在实际过程中所经历的状态都十分接近于平衡态,以至我们可用无穷多个势差为无穷小,前后相继的平衡态来描述系统实际经过的热力过程。显然,这是一种理想化了的过程,但是这种与实际偏离、被理想化了的方法,为经典热力学描述系统经历的实际变化过程提供了可能,使得状态变化能够在热力性质图上用热力过程曲线来描述。因此,准静态过程是经典热力中一类极为重要的过程。[3]

二、可逆过程的定义

可逆过程是热力学中从另一个角度定义的一类理想过程。《中国大百科全书》(物理卷)对其这样定义:“一个系统由某个状态出发经过某一过程达到另一状态,如果存在另一过程,能使系统回到原来的状态,同时消除了原来的过程对外界所引起的一切影响,则原来的过程就称为可逆过程”。

上述定义实际上包含了两方面的意义。因为定义中的初态和终态是任意的,所以定义的第一个意义是系统经历一个可逆过程后,可以严格地按照原来的途径返回到最初的状态,因此可逆过程必然是准静态过程。该定义的另外一个意义是,可逆过程中不存在任何的耗散损失,因此,在按其反过程返回初态后,没有给外界留下任何的痕迹。

引入可逆过程这个概念后,系统与外界功量和热量的交换能用系统的参数来计算,而无需考虑不知道情况的外界参数,从而使问题简化,而只需要把注意力放在系统,即系统内工质的状态及状态的变化描述上,这正是可逆过程的突出优点;可逆过程进行的结果不会产生任何能量损失,因而可逆过程可以作为实际过程中能量转换效果比较的标准和极限;实际过程或多或少地存在着各种不可逆因素,所以实际过程都是不可逆的,为简便起见常把实际过程当作可逆过程进行分析计算,然后再用一些经验系数加以修正,这是可逆过程引入的实际意义所在。

三、准静态过程和可逆过程联系和区别

准静态过程和可逆过程既有区别又有联系,这要从两者的实现条件谈起。我们说,准静态过程中,物系要随时具有力、热和化学的平衡,即处于完全平衡中,这样才能保证准静态过程的实现。而可逆过程的实现则要求过程没有任何不可逆损失。不可逆损失可分为非平衡损失和耗散损失两大类,非平衡损失是由物系的非平衡态所引起的,其中包括力、热的和化学的不平衡损失。从这里可以看出,准静态过程没有不平衡损失。而耗散损失是因为机械摩擦阻力、流体粘性阻力以及电阻、磁阻等的作用产生的不可逆损失。对于不涉及电磁等其它现象的热功转换而言,最重要的不可逆损失是物系做宏观运动时产生的粘性摩擦生热。就热力学而言,耗散损失是一种和物质性质有关的不可逆损失。有无非平衡损失取决于系统的状态是否平衡,而有无耗散损失,损失的大小则视物性而定。

综上所述,如既无非平衡损失又无耗散损失,过程就是可逆的。准静态过程没有非平衡损失,因此是实现可逆过程的前提条件,但准静态过程并不一定就是可逆过程。比如化学纯气体在喷管内做绝热稳定流动时,垂直于流动方向的各截面上气体的压力和温度均匀一致,过程中气体状态随时处于平衡,此时流动是准静态过程,不会有非平衡损失出现。但同一截面上气体的流速并不相等,流束中心的流速大于临近管壁处的流速,因而会有流体的宏观相对运动。由于流体的粘性作用,将使气体的宏观动能一部分转化为热能而产生粘性摩擦生热的损失。这时这个流动过程是准静态过程,而不是可逆过程。反过来说,可逆过程则一定是准静态过程。

准静态过程和可逆过程的区别还在于,准静态过程的引入只是为了对系统的热力过程进行描述,并没有涉及到系统与外界功量和热量的交换。也就是说,尽管所有准静态过程都可以在热力图上表示出来,但准静态过程在p-v上过程曲线下的面积∫pdv并不代表功,把它称之为准静态过程的功是没有意义的。[4]那么,可以从理想气体的两种绝热膨胀过程进行分析。一是理想气体经过绝热的准静态的膨胀,但存在耗散损失;另外一种是理想气体经过绝热可逆膨胀。在这两个过程中,理想气体初态相同,在前一个过程中因为存在耗散,因此将有部分的机械能转化为理想气体的内能,因此其终态温度要高于第二种情况,表现在图上则如图1所示,2′点的温度要高于2点的温度。如果准静态过程曲线下面的面积代表功的话,在这样的情况下,准静态过程的功要大于可逆过程的功(图1中12′3′′31的面积大于123′31的面积),我们说,这是不符合热力学的规律的,因此,准静态过程曲线下面的面积∫pdv并不恒代表功,只有可逆过程曲线下面的面积∫pdv才代表功。这是因为准静态概念的提出侧重于描述过程,并没有涉及功热转换,而可逆过程用于分析外部条件对能量转换的影响。

图1准静态过程和可逆过程绝热过程线

四、结束语

准静态过程和可逆过程是经典热力中两个重要的概念,搞清楚两者之间的真正关系,不仅有助于对热力中两个基本概念的准确理解,澄清涉及这两个概念的一些不正确的习惯观点,而且能明确揭示不平衡自发趋于平衡现象与熵增现象之间的必然联系,对我们用热力学理论解决实际问题有很大的帮助。

参考文献

1 苏长荪.高等工程热力学[M].高等教育出版社,1996:32

2 杨本洛.经典热力学中若干基本概念的探讨[M].科学出版社,1996:104～105

篇2

关键词：太极图；阴阳五行；混沌；循环运动；宇宙演化

中图分类号：R161.7 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)01-0000-02

Circular Motion and Taiji Diagram Chaos Cycle Map Study

Qiu Shuisheng

(South China University of Technology School of Electronic and Information Engineering,Guangzhou510640,China)

Abstract:In China,high-level overview of the circular movement of yin and yang fish Taiji Diagram of cosmic evolution model crystallization of Chinese traditional culture.This paper presents a preliminary study of yin and yang fish Diagram of chaotic mode of operation that yin and yang,"fish eyes" were the equilibrium point (cathode) and the laws governing the operation of the balance ring (anode) Diagram of a chaotic mode.The paper presents the simplest statement of this model, and describes some of the concepts and literature help to understand the mode. At the same time,this chaotic mode schemata five Diagram of a preliminary comparison.

Keywords:Taiji diagram;Yin and yang;Chaos;Circular motion;Evolution of the universe

一、循环运动与螺旋运动的普遍性

东西方哲学研究，都离不开循环运动。亚里士多德把移动分为直线运动和圆周运动两大类，并认为圆周运动可以在有限区域内做永恒的、连续不断的运动[3]。后来，黑格尔形象地把逻辑论证的过程比喻为圆圈，而黑格尔圆圈成为他自己的哲学体系中的核心概念之一[3，4]。他说：“哲学本身却无所谓起点”，“哲学就俨然是一个自己返回到自己的圆圈，因而哲学便没有与别的科学同样意义的起点。”可以说，这种没有起点和终点的圆圈是特殊的闭合圈，是一种平衡状态。恩格斯在论述自然辨证法时指出[5]：“整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动着。”对于循环运动来说，螺旋运动是其典型的一种形式。唯物辩证法的否定之否定规律认为，事物的发展表现为一个螺旋式上升的过程。哲学著作[6]指出：“通过实践与认识的不断的反复循环，人类的认识就像螺旋曲线一样无限地发展和上升。”另外，在自然科学中，已有大量的循环运动和螺旋运动的相关研究成果[7]。

二、系统论的基本概念与混沌循环运动规律

20世纪以来，系统科学对自然哲学和科学哲学的发展起了非常重要的作用。文献[5]指出：“自然辩证法在当代的发展是全面的，在以下三个方面尤应重视，这就是系统科学对自然观的丰富问题…”，“系统科学的发展，使人们的思维方式发生了变化”，“系统思维方式与还原论、形而上学的思维方式不同”。另外，文献[5]关于“自然界的演化发展”的论述中，充分利用了“新三论”（耗散结构理论、协同学、突变论）和混沌理论的基本概念和结论。同样的道理，“新三论”和混沌理论中的概念和规律，对于阐述和理解阴阳鱼太极图的混沌模式具有重要意义。

普里戈金在深入研究热力学和混沌现象的基础上，进一步阐述了他的自然哲学思想[1]，讨论了自然界的平衡与非平衡，连续与分叉，涨落与平稳，决定性与随机性，稳定与不稳定，可逆与不可逆，有序与无序，周期与非周期，稳态与瞬态，以及吸引子，极限环和相空间，等等。该书中指出：“每当我们达到一个分叉点，决定论的描述被破坏了。系统中存在的涨落的类型影响着对于将遵循的分支选择。跨越分叉是个随机过程。

本文讨论的混沌是一种自然现象[8~10]。在国际上，混沌理论被称为20世纪继相对论、量子力学之后物理学的伟大学术成就。混沌研究成果不仅出现在所有的自然科学领域，而且对自然哲学产生了很重要的影响[1,5,8]。文献[5]指出：“混沌可能是具有根本意义的积极因素…；对人脑电波研究表明，正常思维活动的脑电波是混沌的，而病态人脑发病时脑电波则呈明显的周期性。”利用系统学的概念，可将混沌吸引子的循环演化规律和随机性质概括如下：

（一）半稳定平衡态的性质。系统状态是由运动点（相点）形成的动态轨道（相轨）来表示的。静止点和闭合轨道都是平衡态。简单的混沌吸引子有一个平衡点和一个主极限环（周期最短的闭合轨道），后者是动态平衡态。（二）分叉点和极化作用。由于具有吸引和排斥相点的作用，在半稳定平衡态的邻域内必有运动相轨的最近点。就远―近―远的过程而论，这种情形与慧星“访问地球”的近地点是类似的。相点受平衡态吸引时趋于平衡态而走向最近点，而相点受排斥时则离开平衡态。如果最近点两边的相轨段属于两种不同类型的运动，则此最近点就叫做分叉点[9]。众多分叉点形成分叉区。半稳平衡态的分叉点转换相轨类型的作用，称为该平衡态的极化作用。（三）随机扰动引发随机过程。运动相点受极限环吸引时必然是周期性的螺旋运动。经过最近点后的相轨走向平衡点的吸引区，因而必定是单向运动（非旋转的曲线运动）。在此情况下，最近点就是分叉点。应该特别强调，在物理学和自然哲学上都确认系统中随机扰动（起伏）的存在[1]。（四）混沌循环及相对平衡态的产生。综上所述，如果一个系统没有稳定的周期运动，而其相空间中有一个平衡点和一个主极限环，且两者都是半稳定的，则该系统出现混沌循环运动。由于极化作用，运动相轨经过分叉点时将随机地选择走向某一个极限环的路径，并且可能以极小距离接衡态而处于相对平衡态。（五）混沌具有无穷多个半稳定周期轨道。一段螺旋运动及其随后的一段单向运动的过程，称为一个循环。若经过n个循环时相轨闭合，则形成一个极限环（闭合轨道）。n可取任意整数，因此这种闭轨道有无穷多个[9]。实际上，就n=1情况来说，由于螺旋圈数不同，闭合轨道也有很多种。因此，在理论上混沌吸引子有无限多个平衡态，它们是实际运动相轨可能任意接近的目标。

三、阴阳鱼太极图的混沌模式

阴阳鱼太极图已有大量的研究文献，例如[11~13]。本文认为，太极图所研究的是复杂的循环运动，其中不存在稳定的周期运动。另外，由于太极图的思想来源于古天文，因而平面太极图所表示的实质上是三维阴阳循环运动。

本文研究的阴阳鱼图混沌模式的图式，如图1所示。图中，外圈为太极，所附文字表示了一个阴阳循环中阴阳五行的变化规律。“阳鱼眼”为平衡圈（周期轨道），称为阳极（阳中阳）；“阴鱼眼”为平衡点（静止点），称为阴极（阴中阴）。阳气经过阳极后转变为阴气；阴气经过阴极后转变为阳气。于是，阴、阳两极均是半稳定平衡态，而它们各自邻域内的最近点都是分叉点。因此，阴阳两极均有极化作用，而阴阳变化过程是随机性的混沌循环运动。在这循环气流中，包含无限多个闭合轨道（平衡态），因而可能产生无限多相对平衡态（和态）。于是，五气顺布，四时变通，和态迭现，而万物生生不已。以上所说，就是阴阳鱼太极图混沌模式的最简陈述。在这种循环运动模式中，阳气趋向阳极（周期轨道），因而是螺旋运动；阴气趋向阴极（静止点），属于单向运动。一般意义上的螺旋运动与唯物辩证法中“螺旋式上升”运动相对应，两者的含义相同，而平衡圈（阳极）则与“黑格尔圆圈”相对应。在这种情况下，阳极邻域内的运动和极化的规律可以和黑格尔圆圈及其正、反题的演化过程进行对比。在黑格尔哲学中，后起的哲学体系把以前的体系作为自身的环节，而每一个环节被看成一个圆圈。其圆圈是闭合的，这就可能导致把“绝对平衡态”与“相对平衡态”混同起来的问题。从上面的相关叙述来看，对于阴阳鱼太极图混沌模式是不存在这种问题的。

阴阳鱼图混沌模式中经过分叉点的运动的随机性质可利用图2来说明。图中的三叉管是对称的，小球在管内自上而下运动。假定小球进入下面的两个叉管之一后又回到上头而再次下落，如此循环不已，则小球在随机扰动作用下将在下面两个叉管中随机选择路径。这种由分叉点产生随机性的原理，显然具有一般性意义。但要特别强调，混沌程度微弱的混沌循环运动和周期运动往往是很难区分的，而其随机性不容易检测出来。这就是人们把许多常见的循环运动都称为周期运动的缘故。

周敦颐的“五层太极图说” [11]没有涉及阴阳鱼图的“鱼眼”，也未提到随机性，因而不能直接用来说明阴阳鱼图的混沌模式。但是，为了进行比较研究，可以引入混沌概念而将周氏“五层太极图说”加以修改。现将稍作修改的周氏太极图说（仅采用其第一部分）叙述如下：

“自无极而为太极”。太极生两极。阴极者，平衡点也。阳极者，平衡圈也。“太极动而生阳”，“静而生阴”。阳动旋转而临阳极，极化而生阴；阴静直行而临阴极，极化复生阳。“一动一静，互为其根。分阴分阳，两仪立焉”。一循环也，阳气阴气一前一后者也。夫极化，分叉时刻难于逆料。是故，循环复循环，前后相异而变化莫测。故不成周期，而混沌生矣。“阳变阴合，而生水火木金土。五气顺布，四时行焉。五行一阴阳也，阴阳一太极也，太极本无极也。五行之生也，各其一性。无极之真，二五之精，妙合而凝”。太极复生太极，乃至无穷。生成可期，当生之时方能生，能成之时方能成。“乾道成男，坤道成女。二气交感，化生万物。万物生生而变化无穷焉”。

上一段文字，包含了周氏“五层太极图说”第一部分中除“动极而静”和“静极复动”之外的所有句子（双引号之内的），因而可用以比较阴阳鱼图混沌模式和五层太极图。由对比可以看出，阴阳鱼图混沌模式的循环规律和随机性容易叙述清楚，而五层太极图的循环规律则难于说得明白。至于对这种图式的深入理解，尚需进一步研究。

在本文定稿过程中，得到了晋建秀博士、丘嵘硕士、李志忠副教授和涂用军教授的帮助，在此表示感谢。

参考文献：

[1]伊.普里戈金,伊.斯唐热.从混沌到有序[M].曾庆宏、沈小峰译.上海:上海译文出版社,1987

[2]吾敬东,刘云卿,郭美华等.对话:东西方哲学[M].上海:上海三联书店,2010

[3]赵敦华.西方哲学简史[M].北京:北京大学出版社,2001.第十九章

篇3

【关键词】化学概念 纠正 讲解 理解 剖析 联系比较 融会贯通 应用

“概念是人们用于认识和掌握自然现象之网的纽结，是认识过程中的阶段。”化学概念是关于物质组成、结构、变化的理性知识，是剥离了具体现象的一种高级的思维形态。它是化学学科知识的基础，在高中化学教材中，基本概念几乎每个单元都有。它是教学的重点，因为化学概念是基本理论、定律、公式等内容学习的基础，也是发展学生智力特别是逻辑思维能力的必要条件，学生对化学概念的学习理解情况直接制约着学生对其它内容的学习，也决定了化学成绩的好坏。但它又是教学的难点，不好教，因为化学概念往往抽象、难懂、不易记牢、难理解。所以，教师在教学中如果能够施展较为理想的化学概念教学策略，无疑会使我们的课堂教学更具有效性。反思自己以往的教学行为，就怎样正确引导学生学好化学基本概念，总结出以下六点有效的教学策略：

一、准确用词，及时纠正

为了让学生深刻领会概念的含义，教师要注意对概念论述时用词的严密性和准确性，例如一些教师常把“化学方程式”讲成“反应方程式”，学生当然会跟着这样念，不仅犯了科学性错误，而且在学习到“离子方程式”这一概念时，会更加容易混淆，因为“离子方程式”也是表示一种特定反应的方程式。另外，教师还要及时纠正某些用词不当及概念认识上的错误，这样做有利于培养学生严密的逻辑思维习惯。例如，在讲“物质的量”这个概念时要强调一个字也不能少，而且不能记成 “物质量”、“物质的质量”或“物质的数量”，更不能说成“摩尔质量”。

二、多种手段，讲解概念

有的化学概念很抽象、不具体，而通过演示教材中的实验，用多媒体展示化学世界，用模型、挂图等方式辅助讲解，则能给学生丰富、直观的感性认识，是我们教授化学概念的重要方式。如讲解“原电池”、“电解池”，做好演示实验，既能激发学生兴趣，又能使他们通过观察实验在头脑中形成这两个概念。

三、抓住关键，理解概念

理科的概念不比文科少，而且不是通过背得就能在考试中拿分，关键是靠理解，才能有较好的运用。而化学概念是用简练的语言高度概括出来的，常包括定义、原理、反应规律等。其中每一个字、词、每一句话、每一个注释都是经过认真推敲并且有其特定的意义，以保证概念的完整性和科学性。

四、掘地三尺，剖析概念

有时，教师在教学过程中仅抓好关键词是不够的，对有些概念还要“掘地三尺”，进行逐字逐词地剖析、讲解，以帮助学生加深对概念的理解和掌握，其实，也就是更好地理解和掌握概念的内涵与外延。如讲解“化学平衡”概念时，教师要引导学生理解好更深层次的含义：1.讨论对象为可逆反应；2.这个平衡状态不是静止的，而是动态平衡；3.正反应速率和逆反应速率相等但不等于零，如不相等，则其中一个方向的反应更为来势汹汹，就不是化学平衡；4.反应物和生成物的浓度不再随时间而改变；5.条件改变则平衡状态改变；6.条条大路通罗马，不同途径可以达到相同的化学平衡。并且最终浓缩成六个字――逆、动、等、定、变、同，方便学生记忆。

五、联系比较，讲清概念

有些概念，或对立统一的，或与其他概念有密切的联系，教师讲解的时候就应该联系对比讲解，就会事半功倍。如“氧化还原反应”这一节里概念很多，但不是杂乱无章的，教师可以把这些概念串成两条主线和指出概念描述的对象：

简化为：升失氧，降得还，若说剂，反一反。并强调记准其中一条线就相当于记完全部，因为这些概念正好两两相对相反。

六、融会贯通、应用概念

学以致用，学生理解了概念还要学会运用概念。化学概念的教学，也要注意激发学生思维的灵活性，引导学生在学习生活和劳动中应用学过的概念，以便不断提高学生运用化学知识解决实际问题的能力，真正执行有效教学。例如：学完了“离子反应”和“离子反应方程式”的概念，教师可以教会学生脱离化学方程式而直接写出离子方程式。

篇4

关键词：纳什均衡；进化稳定策略；随机稳定状态

中图分类号：C93―03　文献标识码：A　文章编号：1003―7217(2007)04―0087―05

影响因素的不断变化使得经济系统可能长期无法达到均衡，但均衡作为一种参照，无论对理论研究还是实践探索都具有十分重要意义。以互动为基础的博弈理论(包括非合作博弈理论与进化博弈理论)较传统经济理论在研究方法上更进了一步，均衡思想贯穿于整个体系。为了更好地描述真实生活中参与人的行为，从纳什均衡到进化稳定策略再到随机稳定状态等博弈理论的基本均衡概念也在发展中不断完善，纳什均衡只能描述均衡点的局部静态性质，进化稳定策略可以描述系统的局部动态性质，随机稳定状态能描述系统的全局性质。本文在系统论述纳什均衡、进化稳定策略的基础上，重点研究了随机稳定状态及其所隐含的演化思想，同时运用Ellison(2000)的吸引域半径法与Freidlin，M.AndWentzell，A.D.1984)的方向树法分别给出了两状态与多状态情形下的算法。

一、非合作博弈与进化博弈中的均衡思想

非合作博弈理论研究有利益冲突个体在互动时的策略反应，给定利益冲突的每一个体都有既定的选择集，且对选择集中的各个策略都有既定偏好，所有参与人的选择决定博弈结果。该理论关心的问题之一是面对特定博弈，其解是什么?核心概念是Nash在研究非合作博弈问题时提出来的纳什均衡。纳什均衡是指在其他参与人选择一定的条件下，每一个参与人都选择获得最大支付的策略，换句话说，纳什均衡是任何参与人都不会单独偏离的一种状态。纳什运用角谷静夫不动点定理证明了“任何有限博弈都存在纳什均衡”，解决了博弈论发展的核心问题，为非合作博弈理论的快速发展奠定了理论基础。纳什均衡是一个局部最优而非全局最优均衡概念，并不关注均衡效率。非合作博弈理论关心的问题之二就是参与人如何进行策略选择，为什么会选择纳什均衡策略?非合作博弈理论假定参与人是完全理性的，在处理动态博弈时，还要求参与人满足序贯理性这一更强要求。在完全理性假定下，参与人对世界任何变化都会作出最优反应，如果存在均衡，那么他们总会选择均衡策略。但在处理多重均衡时，由于参与人难以推测对方的行为预期，因此，难以在多重均衡特别是多重严格纳什均衡之间作出选择。

非合作博弈理论存在着两大致命缺陷：一是完全理性假定，二是多重均衡问题。完全理性要求使得研究对象脱离现实，多重均衡问题使得理论预测效果大打折扣。与传统方法不同，进化博弈理论以参与人群体为研究对象，因为，参与人都是处于一定社会网络之中，且基于经济关系与其周围的亲戚朋友发生直接互动，参与人的直接互动被限制在一个小的群体范围内，随着时间演化，参与人可能在同一个商店购买物品、同一个企业工作、同一个旅馆休息。进化博弈理论包含了一大类模型，这些模型的核心思想就是强调信念形成过程，并运用动态过程来描述参与人是如何在重复博弈中形成适应的。动态过程可以描述年复一年的文化形成过程、可以描述参与人一代一代的学习过程、可以描述一轮一轮的试验过程，能够较好地解释信念与行动之间的关系。进化模型主要基于两个假设，一是假定每个参与人都通过与其他人行为互动的学习过程来改变其策略的，通过特定的方法来修正对其他参与人行为的预期，在细节上虽然此过程与适应性过程不完全相同，但是大量的结果表明博弈会收敛到纳什均衡的；二是假定参与人进行随机匹配博弈且没有固定博弈对手。进化博弈理论的核心概念――进化稳定策略描述的是这样一种状态：假设存在一个全部选择某一特定策略的大群体和一个选择不同策略的突变小群体，突变小群体进入到大群体而形成一个混合群体。如果突变小群体在混合群体中博弈所得到的支付大于原群体中个体在混合群体中博弈所得到的支付，那么小群体就能够侵入大群体，反之就不能够侵入大群体而在演化过程中消失。如果一个群体能够消除任何小突变群体的侵入，那么该群体达到了进化稳定状态，此时该群体所选择的策略就是进化稳定策略。

二、随机因素影响下系统长期行为的稳定性

进化稳定策略概念要求突变因素不连续且不重叠，只能描述单个随机因素影响下任何偏离均衡状态的行为都会随着时间的演化自动回复到原来的进化稳定状态。进化稳定策略描述了局部动态性质，但没有把更为现实的随机因素影响纳入到模型之中，难以准确地给出系统的全局性质。

(一)直面现实的随机系统

现实中经济系统常常会受到来自突变和其他偶然事件的随机冲击，这些随机冲击产生的原因是多方面的：第一，参与人随机匹配的互动过程本身会对系统带来随机性影响；第二，参与人如果是采取混合策略，那么就会有意识地对系统产生随机性影响；第三，博弈支付所受到的未被预期冲击会对系统产生无意识的影响；第四，突变过程本身会对系统产生随机性影响；第五，群体中个体的进入与退出会对系统产生随机影响；第六，系统本身会被累积的随机因素影响。当然，这些因素不是绝对的，但它的确能够说明产生随机影响的主要原因。早期有关进化博弈理论文献表明，由于群体模型足够大，基于个体水平上的随机影响在群体中平均而变得可以忽略，不会对系统的选择行为产生任何影响。这种考虑问题的思想对短期、中长期是有说服力的，但如果考虑一个很长时期，那么即使随机冲击的概率非常少，其累积效果也会对系统长期行为产生不可忽略的影响。Young and Foster首次把影响系统的随机因素纳入到进化模型之中，并提出了既不同于传统ESS也不同于吸引子的随机稳定性概念，使多重均衡问题转变成不同均衡吸引域宽度的比较。随机稳定状态与系统所定义的动态有关，是一个全局动态概念。如果是支付单调动态并且有不变突变率，那么它直接由博弈常返状态的吸引域宽度决定，计算方法源于“方向树法”，其实质是通过比较不同状态的吸引域半径来确定系统的随机稳定状态。

(二)经济系统的随机稳定性

一般的进化模型中参与人都是选择那些相对于群体分布的最优反应策略，群体分布随着时间的演化而不断变化，这是一种奈特不确定性，在支付单调动态下，系统一定会收敛到严格纳什均衡，偶尔也可能出现极限环的情况，但从长期来看，运用进化稳定策略概念是无法在严格纳什均衡之间作出选择。下面以猎鹿博弈为例说明随机稳定状态的求法，支付

矩阵表1。

考察由n个参与人组成的群体，用zt∈Z={0，1，2，∧，n}表示群体在时刻t所处的状态，其中zt为时刻t群体中选择猎鹿策略的人数，时间是离散的。假定群体共有10个人，如果系统有超过6个人选择猎鹿策略，那么最优反应策略就是猎鹿；如果系统少于6个人选择策略猎鹿，那么最优反应策略就是猎兔。如果系统恰好有6个人选择猎鹿，那么系统达到内点均衡状态，但此状态是不稳定的鞍点均衡。

利用Ellison2000的吸引域半径法求随机稳定状态的实质就是比较系统中两个常返状态吸引域的宽度，并由较宽吸引域来决定系统随机稳定状态。在上面例子中，猎鹿状态吸引域就是6，7，8，9，10；而猎兔状态吸引域是0，1，2，3，4，5，6；在不变突变率的条件下，由于猎兔状态的吸引域比猎鹿状态的吸引域宽，所以从长期来看，当突变率趋向于零时，系统将花费大部分时间于吸引域宽的猎兔状态，因此，猎兔状态是随机稳定的，系统存在多个常返状态时，就不能简单地套用上述方法，而需要通过比较不同常返状态所有路径的最小阻抗来确定系统的随机稳定状态。

随机稳定状态是通过概率来度量系统长期行为的。如果系统是连续情形，那么可通过求随机潜力的方法来确定系统的随机稳定状态，并且，有最小随机潜力的状态就是随机稳定状态。现实中，多数情况是离散的，需要根据“方向树法”来计算有多个常返状态的随机潜力。如果每个参与人在任何状态、任何时候都以相同且不为零的突变率选择其他任何策略，就可以保证马尔可夫链的遍历性而使系统存在平稳分布。下面用一个例子来给予说明，假定系统有五个状态，每两个状态之间的阻抗如图2。

显然：该系统有四个常返状态。C1={x1}，C2={x2}，C3={x3}，C4={x4，x5}，由常返状态之间的最短路径所确定的最小阻抗如图3。

四个常返状态对应的随机潜力分别为φ(C1)=1，φ(C2)=5，φ(C4)=3，φ(C4)=6。经过计算可以得到具有最小随机潜力的状态{X1}就是随机稳定状态。

三、严格劣策略对随机稳定性的影响

非合作博弈理论认为，理性人是不会选择严格劣策略的，因此，在作均衡分析时可以优先剔除。然而，有关重复囚徒困境博弈实验研究表明，参与人常常会选择严格劣的合作策略。实验经济学研究表明，在协调博弈中，支付优势并不是均衡选择的唯一标准，劣策略影响博弈的均衡结果，也就是说在博弈中参与人肯定以正的概率相信对手会选择严格劣策略。因此，由博弈支付定义的劣策略可能对均衡选择产生较大的影响，在某些情况下，优先剔除劣策略的分析方法是值得商榷的。

在现实经济系统中，参与人行为受到确定的、随机的等更复杂因素影响，因而，要更真实地描述参与人行为长期演化的合适概念就是随机稳定状态。根据前述定义，动态系统的随机稳定状态是由吸引域宽度或者最小随机潜力来确定的，而吸引域宽度是由博弈支付确定的，在这里的支付不仅包括均衡支付也包括非均衡支付，因而，严格劣策略自然会影响吸引域的宽度，进而影响到系统的随机稳定状态。从理论上证明严格劣策略影响吸引域宽度比较复杂，下面将通过一个具体例子来给予论证，如表2所示的支付矩阵。

首先看支付矩阵左上方的协调博弈。从静态来看，该博弈有两个严格纳什均衡与一个混合策略纳什均衡。从动态来看，如果引入确定性动态或者单次、不重叠影响因素，该博弈两个纯策略严格纳什均衡是进化稳定的，混合策略纳什均衡是不稳定的鞍点均衡，因而，进化稳定策略是对纳什均衡的精炼；如果引入不随系统时间与状态变化而变化的变突变率，则该博弈只有纳什均衡B是随机稳定的，因此，随机稳定状态是进化稳定策略的再次精炼。

在引入不变突变率的随机动态下，加入第三个策略C，要使动态系统随机稳定于状态A，则参数需要满足什么条件，根据Ellison的算法，只要计算状态A的吸引域半径与共轭半径，再比较即可以得到相应的结论。由计算，状态A的吸引域半径为R(A)=5/11；而共轭半径为CR(A)=6/(a+5)，再由Ellison(2000)的定理1可知，仅当R(A)>CR(A)时才可使状态A满足随机稳定性条件，满足。

6/(a+5)41/5

计算表明，只要支付a>41/5>4，那么状态A是随机稳定的，如图4。

可以看出，使A为随机稳定状态的条件是a>41/5>5，也就是说策略C是严格劣策略的。本例说明，虽然严格劣策略C不会成为均衡策略，但它却可以影响参与人的选择，通过改变常返状态的吸引域宽度而改变长期均衡。

从以上例证可以看出，论证严格劣策略影响系统随机稳定状态时，我们在系统中引入了随机影响因素，那么为何要引入呢?下面给予解释：考察表3的协调博弈，因为，1+8>6+2，因此，均衡B是风险占优的，由不变突变率模型结论可知，它就是系统的随机稳定状态。现在加入严格劣策略C。如果列参与人选择策略B，那么行参与人的最优反应策略也是策略B；如果列参与人选择策略A，那么行参与人的最优反应策略也是策略A；但如果列参与人由于错误地选择了严格劣策略C，那么行参与人的最优反应策略又变成了A，同样，如果行参与人错误地选择了策略C，那么列参与人的最优反应策略就变成了A。在这里所说的错误就是随机影响因素，在理性框架下，如果不引入错误，那么就不需要考察随机稳定性，只用纳什均衡即可以表示博弈结果；在模型中引入随机因素使得系统在不同状态之间跳跃，也就是说，系统不会被锁定。结合上述例子，加入严格劣策略C与随机因素以后就增加了行、列参与人选择策略A的可能性，从而拓展了吸引域A的宽度，使得均衡A变成了系统的随机稳定状态。严格劣策略影响系统的随机稳定性这一结论能够解释传统理论下许多难以用数学模型来解释的社会现象，如“迂回战役”、“曲线救国”等等，因为正面攻击无法使得博弈均衡发生改变，而通过非正面攻击却可以使得系统常返状态的吸引域发生变化，进而改变博弈的随机稳定性。

四、纳什均衡、进化稳定策略与随机稳定状态的区别与联系

纳什均衡是指在其他参与人选择不变时，每个人都选择了最大化自己期望支付的策略组合。显然，它是一个点的概念，因此，纳什在证明“任何有限博弈至少有一个纳什均衡”用到了不动点定理，它并不考虑均衡的稳定性，没有把影响因素纳入到模型当中。强调均衡点的不动性而不考虑稳定性，不需要引入外在冲击。进化稳定策略是一种邻域概念，要求对在突变边界内一次性、不连续冲击保持稳健性。引入了孤立的随机冲击，强调局部回复性与被粘性即路径依赖，但它只考察系统进入到吸引域后的情况而把系统进入到吸引域归结到突变。

随机稳定状态是描述系统长期行为的概念，它是指在随机因素影响下，随着影响趋向于零，系统几乎一定回复到相应吸引域的任意少邻域，即系统在该状态出现的概率几乎为1，它不仅是一个邻域概念而且考虑到了邻域的宽度。由于定义，随机稳定状态取决于系统回复到吸引状态的次数，而次数与吸引域的宽度正相关，因此，随机稳定状态就是有最宽吸引域状态。随机稳定状态纳入了连续随机冲击，要求系统不被粘住，强调全局稳定性。为了更直观地比较它们之间的区别与联系，下面运用一个图来给予描述。

显然，从直观上看图中各个点都是纳什均衡点，但只有B、D、F为进化稳定状态点，又因为D的吸引域最宽，只有状态D才是随机稳定状态，博弈支付完全确定的吸引域宽度决定了长期随机稳定状态。

篇5

疲劳和未病都是疾病发展中一个必然层次，是疾病发展中的低级或初级阶段，他们的重要意义就在于，在此阶段进行适当的干预，阻止其发展，步入健康的方向。所以说对疲劳与未病的认识就显的尤为重要了。

“疲劳”、“未病”在现代“中介”理论中的不谋而合

作为科学辨证法的“中介”范畴，实际是指居于或介于矛盾运动过程“中间”和“之间”的、充当矛盾双方自身转化和相互转化的桥梁、纽带和媒介[2]。自然科学中的“中性”，在科学辨证法的哲学中，便是“中介”。“未病”是人们曾经历过的体验，他们是人体健康与疾病过程中某种特定的中间环节或阶段，它的发生、发展、演变过程就是“中介理论”、所说的“中间阶段”和“中间环节”。疲劳在正常人的生活、工作、运动以及人类疾病中都起到了它的中介作用。也就是说，疲劳作为一种警戒信号，在人类正常生活活动、运动与休息恢复之间，以及在疾病的减轻、康复与加重、甚至死亡之间，起到了它的中介作用。作为疲劳和未病都是健康和疾病的中间过渡阶段，向何方向演变、如何使这一演变有利于人体健康，这也就是我们要考虑的问题。

疲劳是未病、已病最抽象的简单性原则概念

简单性原则是科学和哲学的一种重要思维方法[3]，是将复杂笼统、庞大、深奥的事物变为高度抽象，一语全括为简单化概念。目的是透过诸多现象，获取本质和规律。是把复杂纷繁的事物与材料加以“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的改进，制作出能高度概括的概念和理论系统。通过研究我们发现“疲劳”确实普遍存在于是末病、前病、微病、不显病、潛病和已病之中。疲劳作为一种病证表象，客观存在于人的生命过程，做为一个高度概括符合于简单性原则的人类自身所感受到的症候，是现存各种医疗仪器，计量所规定的标准中，最敏感、最精微、最易于计算其量数的金标准。是揭示各种失去非平衡稳态过程中，人体所呈现出来的各种复杂而模糊，难以一时说清楚的精髓概念和开匙锁点。疲劳作为概述人体一种既特殊性又普遍的疾病名称，是符合简单性原则的。是符合人类科学发展史所呈现的事实的。疲劳是表象人类与大自然，社会及其自身所经历各种致人体功能衰减过程所表现出匮乏信号的警示，是历史的真实。是对人体处于疲劳疾病状态所映现的复杂性、模糊性，经过科学抽象所获得的最精髓、最简单性概念的真和美的体现，是未病、前病、微病、不显病、潜病和已病的最简单性概念的根本原因。

“疲劳”、“未病”在耗散结构理论中的不谋而合

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《普通高中物理课程标准》在课程目标中强调，要让学生“通过物理概念和规律的学习过程，了解物理学的研究方法，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的作用”等。然而从新课程的视角来审视目前物理概念和规律的教学我们不难发现存在诸多不足。其中，忽视概念的构建过程，忽视学生归纳分析能力的培养是比较突出的问题。《普通高中物理课程标准》同时又指出：“教师教学中充分调动学生的学习积极性，让学生感到学习物理不仅仅是解题、记忆，而是对大自然规律的探索。”因此，让物理课堂教学体现物理学科的特点，既是物理新课程的呼唤，也是物理教师反思和实践的一个重要问题。本人以“简谐运动”一节为例，采用问题探究式的教学模式，力求体现新课程的教学理念。

2 教学过程

2.1 建立物理模型

先给出如下系列实验：

实验1：钢片的上下振动；实验2：竖直方向的弹簧挂一重球并使其上下振动；实验3：单摆；实验4：放在气垫导轨上的滑片在左右两根弹簧的作用下振动。

提问：上述实验现象有何共同特点？

引导学生得出一是往复运动，二是有一个平衡位置，给出机械振动概念。

学生举例在自然界中还哪些现象是振动？

再进一步引导学生思考：上述实验现象中，你认为哪一个最简单？为什么？

学生讨论、分析（此过程中，学生会从动力学、能量等不同角度分析上述实验现象，最终认为实验4是最简单的）

然后再追问：还有比实验4更简单的吗？它忽略了哪些因素？引导学生自己建立水平方向弹簧振子的这一理想化模型（如图1所示）。

2.2 构建物理概念

提问：水平方向的弹簧振子在永不停息地运动着，我们该如何研究它的运动规律？

学生：弹簧振子的运动具有周期性，我们可以取它的一个周期进行研究。

在肯定学生取一个周期进行研究的同时进一步提问：但这一个周期内的运动也挺复杂的，我们还能否再继续对它进行分段研究？

让学生掌握对周期性运动的分析方法后，引导学生分析AO、OA′、A′O、OA各段的运动性质分别是加速度变小的加速运动、加速度变大的减速运动、加速度变小的加速运动、加速度变大的减速运动。

提出：对运动性质的描述除了速度、加速度，还涉及位移用来描述位置的变化，那么在这个运动中，如果我们用初位置到末位置的有向线段来表示位置的变化，你觉得它能确定物理在某一时刻的位置吗？

学生讨论后会提出如果初位置没有固定的话，上述的表示方法是无法物体在某一时刻位置的。于是追问：如果初位置固定，哪可以确定某一时刻的位置吗？如果能，以哪个位置作为固定的初始位置比较好呢？由此得到在振动中所说的位移，都是指偏离平衡位置的位移。是指在某一时刻的位置。

讨论：位移、速度和加速度都是矢量，除了大小还有方向，那么在水平方向的弹簧振子中，振子做直线运动，我们用什么方法来比较简单的表示方向的变化？

引导学生可用正负号表示直线运动中方向后，提出如果我们规定向右为正方向，请学生分析下表中前三个物理量（位移x、速度v、加速度a）的变化。

提问：振子为什么做周期性的往复运动？

学生讨论分析后得到是因为在这个运动中，弹簧的弹力方向始终指向平衡位置O。给出回复力的概念。强调回复力是按力的作用效果命名的。

学生分析上表中回复力F的变化。

2.3 探究物理规律

提问：前面我们已经分析了水平方向弹簧振子的运动性质及其为何会这样运动，现在请同学思考，在上述描述运动性质的三个物理量位移、速度、加速度中，选择哪个物理量与描述运动原因的物理量回复力之间的关系来表示这个运动的规律比较合适？

学生讨论：

F与a：方向始终相同，大小同增同减。（只有共性，F=ma）

F与v：方向时同时反，大小此增彼减。（关系复杂，无法用简单的数学公式表示）

F与x：方向始终相反，大小同增同减。（关系独具个性，F= -kx，k为常数）

由此得到这里F与x的关系能够表示弹簧振子独特的运动规律。

从而得到简谐运动的定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。

2.4 应用物理规律

分析前面系列四个实验是否属于简谐运动？

篇7

课堂教学，实施教学的重要过程、形式和组成部分。教学效率的提高，离不开课堂教学效率的提高。没有高效的课堂教学，教学效率的提高是无从谈起的。如何提高教学效率，也是多方面因素的整体表现。比如：教学语言的运用、教学思维的合理体现、习题的精选、实验的明确表述等。在课堂教学中，如果能够准确把握各种因素，会使学生感觉到易于理解，产生兴趣。

1 准确灵活地运用语言

准确灵活地运用语言，是一个教师的最基本素质。对讲述课程清楚明白的表述，对概念准确的剖析，对实验现象完整的描述，能让课堂变得有声有色、丰富多彩。

1.1 准确表述不拖泥带水。在具体授课过程中，教师表述应清楚明白，干脆利索。不拖泥带水，拖沓冗长。应有意识地避免一些口语，比如：“啊、呀、吧、是吧、说”等。不是关键词尽量少重复，以给人一种掺杂不清的感觉。

1.2 分析概念明确到位。对概念的讲解，要明确到位。关键词要重读，予以强调，提示学生注意。例如：相邻的两个或多个原子间强烈的相互作用叫化学键，加点字重读。其结果强调了必须是相邻的原子间必须是强烈的作用；且两个或多个原子间都可成键。这样化学键这一概念，就很清楚了。

1.3 恰当举例避开抽象内容。有些内容抽象难懂，这时教师要举一些恰当的例子，使教学内容变得明了。比如教材中讲解化学平衡时举例：一池水，同时打开进水口、出水口，使进水速度等于出水速度。从而建立了动态平衡的模型，使动态平衡这一抽象概念具体化，明了化了。

2 掌握认知规律，排除学生心理障碍

认识事物，可以不同角度观察。选择角度得当，认识过程简单。选择角度不当，会增加认知过程的难度。因此在教学过程中，引导学生学会选择适当角度，把认知过程难度降下来，从而提高学习效率。

2.1 将各学科联系起来教学。任何一个学科都不可能是孤立的，都是与其它学科联系着的。 授课过程中教师注重这一点，会使本学科的教学显得轻松易懂，生动活泼。例如在氧化-还原反应方程式配平中运用数学知识：氧化-还原反应中存在两个等量关系，可设定未知数，用代数法求解。

2.2 联系生活实际，形象化教学。在教学过程中，联系生活实际，有时会起到意想不到的效果。教学过程，也会变得简单明了。例如同分异构体的写法，这是刚接触有机化学时的一个难点。呆板的化学式显得枯燥乏味，但如果把“-C”看成一根火柴棍，它的思维类似摆火柴棍的游戏，而给几根火柴棍摆不同图形的思维是小学生的功课，高一学生自不在话下。

又如，勒沙特列原理这样叙述：“如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向减弱这种改变的方向移动。”联系生活实际：一年四季，气候更迭，气候变暖，江河解冻，水分蒸发，要吸热。三九严寒，江河大地封冻，要放热都符合这一规律。这样联系，使学生觉得这一原理看得见摸得着。在理解和记忆时，就容易了许多。

3 精选习题，精而勿滥

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课程名称：生理学

教师姓名：

本次课标题：第1章 绪论

学时：2

授课对象：

授课日期：

授课地点：

教学目标

知识目标：掌握兴奋性的概念及其衡量指标，阈值的概念，内环境的概念及内环境稳态的意义，正反馈和负反馈的生理意义；熟悉生命的基本特征，人体功能的调节方式，；了解人体机能学的研究内容和方法，刺激的种类及三要素，可兴奋组织的概念，人体与外环境的关系，能力目标：清楚本课程所授知识的范畴，能根据需要选取适当的参考资料；能分析刺激与反应的关系；能理解人体与内外环境适应的关系；能初步辨别机体活动调节的类型

教学重点难点及处理方法

重点：

兴奋性的概念及其衡量指标，阈值的概念，内环境的概念及内环境稳态的意义，正反馈和负反馈的生理意义。

难点：

内环境稳态、正反馈和负反馈的概念及意义。

处理方法：

举例说明概念后，引导学生讨论分析内环境稳态及正反馈、负反馈的意义。

训练任务及案例

内环境稳态

教学资源

教材：生理学

习题：云课堂生理学习题

多媒体课件：云课堂

作业

云课堂生理学习题第一章

名词解释：内环境、兴奋性、阈值

简答题：何为负反馈？举例说明负反馈的调节过程及意义。

课后记

本学期的第一次课，介绍了该课程相关信息，如课时、章节内容、考试分值分配等。了解学生之前的学习基础，相当多学生强调是文科生，对生物等自然科学不甚了解。本章重点内容较多，需要理解。讲解过程中联系实际、深入浅出引导同学们去理解。利用云课堂的随堂测验检验本次课的学习效果，对错题率高的题型集中讲解。介绍云课堂,指导下载并学会使用.

教学内容

教学活动

教学方法

教学手段

时间分配

第1章 绪论

第一节概述

一、生理学研究的内容和任务

二、生理学的研究方法

（一）动物实验

1、急性动物实验

2、慢性动物试验

（二）人体实验

三、生理学研究的三个水平

第二节生命的基本特征

一、新陈代谢

二、兴奋性

（一）概念

（二）衡量指标——阈强度（阈值）

（三）刺激引起兴奋的三要素

三、适应性

四、生殖

第三节人体与环境

一、人体与外环境

二、内环境与稳态

第四节人体机能的调节

一、人体机能的调节方式

（一）神经调节

1、反射与反射弧

2、反射的种类

（二）体液调节

1、全身性体液调节

2、局部性体液调节

3、神经-体液调节

（三）自身调节

二、人体机能的调控模式

（一）反馈控制系统

1、正反馈

例子：血液凝固、排尿、排便、分娩反射

2、负反馈

减压反射

（二）前馈控制系统

（三）非自动控制系统

简述生理学的概念与内容，引导学生认识学习的重要性

从高中生物知识引出生命基本特征，详细解释兴奋性、阈值的概念，举例分析刺激的三要素

引导学生讨论人体的内环境，利用案例说明内环境稳态的意义

举例说明神经调节、体液调节及其特点，分析神经调节和体液调节的关系

举例说明负反馈、正反馈，引导学生讨论两者的区别

课堂小结、布置作业

讲授

举例

讨论

讲授

举例

讨论

讲述

举例

讲述

演示

讨论

讲授

案例讨论

比较

举例

多媒体课件

多媒体课件

多媒体课件

多媒体课件

多媒体课件

15分钟

15分钟

15分钟

15分钟

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一、源自初中物理知识和思维的局限性

第一，初高中物理教材差异的局限。

在内容方面，现行高中物理课本（必修本），与初中物理相比，有许多显著差异。例如，单就知识层面看，一是从直观到抽象的差异：如初中认识“物体”，高中认识“质点”。二是从单一到复杂的差异：如初中掌握“二力平衡”，高中掌握“多力平衡”；初中认识掌握“匀速运动”，高中提升为认识掌握“变速运动”、“圆周运动”、“简谐运动”等。三是从标量到矢量的差异：初中使用“算术运算”（加减法），高中使用“几何运算”（平行四边形法则）。再就是从浅显变严谨、从定性变定量的差异，等等。

在篇幅和语言及思维层面，初中物理教材的文字叙述明显通俗易懂，语法结构简单。而高中物理每节的内容较多，篇幅较长，语言叙述自然较为严谨、简练，叙述方式较为抽象、概括、理论性较强。高中物理的描述的方式也较多：有文字法、公式法、图像法，它们互相补充，互相完善。

第二，学生学习方法上的不适应。

初中物理，由于涉及的问题简单，现象直观、生动、具体、形象，容易理解，篇幅少，概念、公式少，容易记住。题型简单，转弯少，数字小，易计算。因此，初中生的学习方法比较机械、简单。习惯于背，不习惯于推理、归纳、论证；习惯于简单计算，不习惯于复杂计算（如万有引力、人造卫星等题目）；习惯于仿，不习惯于创；习惯于课堂“合唱”，不习惯于独立思考；用学生的话说，那就是对于初中物理习题，“只要记住了物理公式，把题中已知条件代进去就可得答案。”但进入高中后，由于定义、概念、规律、现象、公式多，叙述多，进度快，方法灵活，题型花样多，加之科目多，如果仍靠初中那种以机械记忆为主的学习方法，显然就无能为力了。由于理解能力差，即使背得到定义、公式，因不解其意，不注意适用条件，便往往乱代公式，乱用数据，而对万花筒式的题型变化更是束手无策，望而生畏，失去了信心。而对一些形同质异、形异质同的问题，由于遇到一些两个似乎看起来一样的问题，但要用两个不同的物理规律来解；而两个看起来完全不同的问题，却可以用同一规律来解的情况，因而认为物理真是无章可循。

二、针对高一新生学习物理的局限性的对策

第一，注意新旧知识的同化和顺应。

同化是把新学习的物理概念和物理规律整合到原有认知结构的模式之中，认知结构得到丰富和扩展，但总的模式不发生根本变化。顺应是认知结构的更新或重建，新学习的物理概念和规律已不能为原有认知结构的模式所容纳，需要改变原有模式或另建新模式。一是帮助学生以旧知识同化新知识，使学生掌握新知识，达到知识的迁移。高中教师应了解学生在初中已经掌握了哪些知识，并认真分析学生已有的知识。二是把高中教材研究的问题与初中教材研究的问题在文字表述、研究方法、思维特点等方面进行对比，明确新旧知识之间的联系与差异。三是选择恰当的教学方法，使学生顺利地利用旧知识来同化新知识。

第二，加强直观性教学，提高物理学习兴趣。

高中物理很少建立物理现象的模型，而使物理概念变得抽象化。对此，教师应尽量采用直观形象的教学方法，多做一些实验，多举一些实例，使学生能够通过具体的物理现象来建立物理概念，掌握物理概念，设法使他们尝到“成功的喜悦”。例如，实物演示的直观教学使抽象的物理概念与生活实例联系起来，变抽象为形象，变枯燥为生动，可以提高学生的物理学习兴趣，使学生更好更快地适应高中物理的教学特点。

第三，加强解题和复习方法和技巧的指导。

要引导学生有效解决一个具体的物理问题，就必须指导学生掌握一些特殊的解决问题的方法和技巧。例如：解决力学中连接体的问题时，常用到“隔离法”；对于不涉及系统内力，系统内各部分运动状态相同的物理问题，用“整体法”解答比用“隔离法”简便。这是与初中物理的解题技巧明显不同的。刚从初中升上高中的学生，常常是上课听得懂，课本看得明，但一解题就错，这主要是因为学生对物理知识理解不深，综合运用知识解决问题的能力较弱。针对这种情况，教师理应加强解题方法和技巧的指导。再如解决力学题，要认真审题、明确对象、联想图景、启动思维。认真审题就是要实现几个转换：一是由个别向一般转换。如力学解题开始应对研究对象进行受力分析，代入运算时统一用力学的国际单位制（SI制），解题结束应对结果的合理性做出判断。二是研究对象的实体向物理图景转换。宏观物体（大到天体）；有做匀速运动的，也有做变速运动的；有个体，也否相关联的群体。对题目给定的研究对象进行抽象思维，形成一定条件下的清晰的物理图景。有趣的物理图景促进学生的注意转移，情感与图景贴近，达到情景结合，有助于学生思维的正常启动。三是由物理过程向物体的状态转化。如在力学范畴内物体的运动状态有平衡状态（静止、匀速直线运动、匀速转动）和非平衡状态。物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。学生对物理过程和物体所处状态的了解，减少了解题的盲目性。四是由已知条件向解题目标转换。如力学解题目标一般包括：画出研究对象的示意图。在图上进行受力分析（不能遗漏所受到的每一个力，也不能凭空增加力），物体在各个时刻的状态、位置、运用的物理规律、公式、要求的物理量等。五是由文字叙述向示意图形转换。在根据题意画出的图上标明受力情况（按重力、弹力、摩擦力顺序思考）。对某一时刻或某一位置的运动状态，也用符号标出。学生通过画图对物理图景有了直观了解，触景生情，增强了解题的信心。

第四，降低台阶帮助过渡。

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【关键词】心理健康；心理状态；心理平衡；心理障碍；自觉平衡统一说

何谓心理健康？这是心理学、精神病学、心理卫生学等许多学科共同关心的重大理论问题，其说甚多，先选有代表性的理论供借鉴。“心理健康”就个体的心理状态而言，心理健康是指个体在一般适应能力，自我满足能力，人际间各种角色的扮演，智慧能力，对他人的积极态度，情绪与动机的自我控制等方面达到正常或者良好水平。关于心理健康的正常状态，一般有四种意义：

1）正常即健康状态，以有无心理疾病为判断标准。

2）正常即平均状态，从统计学角度强调正常和异常之间的程度变化，处于正态分布中间范围的属于正常。

3）正常即理想状态，正常是用来评价行为而非描叙行为。

4）正常即适应过程，将正常看作是不断发展进步的过程，心理健康的人能不断学习有效的技巧以应付紧张状态。

心理健康的人多能符合下列各点：

1）乐于工作，能将本身的知识能力，在工作中表现出来，并能在工作中获得满足感。

2）能与他人建立和谐的关系，且乐于与人交往，其对人的态度是正面态度（如喜悦、尊敬）等多于反面态度（如敌视、怀疑等）。

3）对本身有适当的了解，并能有悦纳的态度，愿意努力发展其身心潜能，但对于无法补救的缺陷，也能安然接受，而不以为羞。

4）和现实环境有良好接触，并能作健全的适应，对生活中各项问题能用有效的方法谋求解决，而不企图摆脱。心理健康观：称之为心理健康的自觉平衡统一说，心理健康是自觉平衡统一的心理状态，这个定义包含如下四方面相互联系的内容：

第一， 心理健康是心理的一种状态。心理健康的对立概念是心理障碍或心理疾病，这两个概念共同的最邻近概念是心理状态。明确了这三个概念的种属关系就可以和我们前面讨论的心理状态的理论联系起来了。心理健康状态的最重要的规定在于健康，这是由定义包含着的三点内容来揭示的。心理健康的独特规定性在于自觉平衡统一，这个是从不同维度上进行慨括的结果；心理健康的另一个最重要因素是自觉，自觉是意识形态形成的综合功能，所谓自觉即在人整体统一的意识相对独立的整合对人自己的意识、肢体和整体的生活行为自控、自知、自正的作用规律。上面分几个方面论述了心理健康的自觉平衡统一，具有自觉平衡统一状态的心理，是为健康的心理，为进一步理解心理健康，还是把它与心理障碍相对照。

心理障碍状态：当明确了心理健康后，就可进而讨论心理障碍状态或心理疾病了。什么是心理疾病？

首先看我国学术界代表性看法。心理障碍是在人心理、社会、文化、生物等原因作用下形成的昏乱失衡统一的心理状态。这个定义包含如下6方面相互关联的内容：

其一，心理障碍是一种昏乱失衡的心理状态。

其二，意识的失衡，意识是由多系列的意志过程和多种观念统一而成的，从意识全局来看，意识的平衡统一表现在许多方面。

其三，认识的失衡，认识有直接认识和间接认识之分，认识失衡分为三种：1.直接认识（感知）的失衡，2.思维的失衡，这种失衡的统一形成种种幻觉或者病理错觉，3.直接认知与间接认知关系上的失衡。

其四，意向的失衡，意向的失衡首先是间接追求与直接控制的平衡。

其五，认识与意向的失衡。

其六，情感与诱因的失衡。在病理状态下，诱因与情感失去平衡。因引起否定的感情，否定的诱因引起肯定的感情等二者的失衡统一为一系列悖谬的情感。

其七，记忆的失衡。在健康状态下，记忆、回忆、认知等记忆环节是平衡统一的。由此，我们简述了心理失衡的主要情况，心理失衡形成相互关系态势上的昏乱，是心理障碍的规定因素。心理障碍状态一般由心理健康状态转化来的，低下的挫折耐受力使人经不起挫折，不良的心理习惯积累着障碍的诱因，易受暗示性导致自我扰乱等，这些心理原因不见得导致心理疾病，但心理障碍往往离不开这些心理原因。此外，导致心理障碍的还有一系列社会文化原因。人生活在一定的社会关系体系中，按照社会文化要求组织自己的生活，来建利种种社会关系。总之，社会关系上的失衡，社会压力得超量，是导致心理障碍的一个重要原因。

上面分几个方面论述了心理疾病的昏乱失调说，次说与心理健康的自觉平衡统一互相参照，便会有更深刻的理解。

【参考文献】

[1]张述祖、沈德立.基础心理学[M].教育科学出版社.

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关键词：坐的思考 倾斜 坐姿改变 概念范式

检 索：.cn

家具设计，尤其是椅子设计是许多设计师喜爱和热衷的项目。有人戏言产品设计中除了“天上飞的，地下跑的”外，就属“屁股坐的”最有创意了。但针对此类产品，并不是所有人都能抓住问题核心――“坐的思考”常被一些设计师忽视，因而需要一些研究来加强认识和理解。

一、Niels Diffrient谈“坐的思考”

（一）坐的习惯与简化操作

Niels Diffrient指出椅子设计，尤其是办公椅设计应该尽量人性化，或尽可能的易于使用，以使人们不会为它所困扰。办公场所人们每天都坐在电脑跟前，他们并非习惯一坐下就去把弄控制机关，也没有耐心通过查询厚厚的产品手册来学习各种功能。好的设计（图1）应该是简单明确的，当人们进行各种活动时，不需复杂调节就能满足功用才是最好的。

Niels Diffrient举了一些例子来加以描述：比如他观察到很多人并不去调节椅子，他们就喜欢一直那么坐着。又如在公汽上碰到过一个熟人，他告诉Niels他姐姐有一把很好的新座椅，喜欢的不得了，但觉得它太高。于是他去帮忙查验。当他俯下身拉了拉操作杆之后，座面就降下去了。姐姐很惊奇问他是如何做到的？直到他把操作杆指给她看，她才恍然大悟。

（二）倾斜因素

一把好的椅子能够自动平衡人的体重，因而会产生对抗使人倾斜的力。Niels指出实际上倾斜是非常重要的因素，这有助于伸展腿部和上身之间的关节，以便得到更好的呼吸和拥有更顺畅的血液循环，而且倾斜的越多，胸腹部和大腿间的角度就会变得越大，在某种程度上人就会越舒服。

此外，坐姿倾斜还与尾椎骨紧密相关。人坐着的时候，尾椎承受身体的大部分重量。为了平衡和卸掉这部分重量，人们常会变更坐姿，斜靠在椅背上有助于从身体底部释放掉许多负荷，并将其转移到背上。这样就缓解了尾椎负担，并且还使得臀部和坐面间不至过长时间的挤压和接触。

（三）扶手、靠头及坐面

倾斜因素不可避免的牵涉到扶手等的设计优化。Niels 指出扶手的作用不光在于舒缓人的手臂，而且坐靠倾斜时它有助于同步减少百分之二十左右的尾椎受力。因而扶手并非可有可无的因素，需要合适高度、角度和简单有效的改动，如易于上下移动，具有弹性及方便调节等。

接着，在人体斜靠的同时，头部需要一个支点，如果没有这个支点，悬空时需要用肌肉力量来支撑头部，颈部便会受力而酸痛，因此靠头变得十分必要。靠头设计是个挑战，为了适应不同人的需要（人的身高不同使得靠头位置产生差异），靠头必须预留一定的调节空间，以便能将头枕到合适的位置。此外，通过调查Niels发现没人愿意把手伸到脑后去拧把手来控制高度角度。因而靠头调节最好是自动的并且与人体倾斜运动相对应。如果人体倾斜时，靠头能升起来迎合脖子，特别是贴合颅骨部位的话，这种改进就会既易用又合宜。

还有就是坐面优化也很重要，改善硬质坐面有助于分散尾椎负荷――坐面硬点造成的压迫常使坐骨感觉不适，Niels把凝胶放入椅垫来作出改进，这种从自行车座学来的经验能达成很好的效果。

二、Peter Opsvik的“坐的思考”

如果说Niels Diffrient设计是一种针对问题描述作出直接解决的“妥协”概念的话，Peter Opsvik“坐的思考”及其设计则更宽泛、动态、灵活及多样。

（一）倾斜思考

Peter指出家具设计尤其是椅子设计应该给用户提供简单、基本的实际益处。大体上讲，椅子要让人们在坐卧时感觉到一种健康、幸福感。坐这一行为成为享受的首要条件就是让人们在频繁的姿势交替中尽可能的自由、随意和毫不费力。坐在椅子上最常见的事就是由于倾角不同而造成的人体坐姿改变，尤其是从斜倚位置到积极前倾位置间的坐靠角度变化。他在总结自己设计的产品后提出了四种概念范式：这四种范式椅子能积极地激发用户从一种坐姿向另一种坐姿进行移动和改变，同时不需要任何思考和调节。同时这些直觉性设计的秘密在于利用了这一事实：即人体具有自动平衡能力，借助这一能力进行设计可无需借助任何复杂的止动机构。

（二）四种概念范式

Opsvik设计提出了很多动态坐姿解决方案，它们主要遵循以下四大范式。

1.平衡倾仰

什么是运动的最佳出发点？答案是人体必须平衡，或虽然失去了平衡，但身体仍受到支撑。例如一些动态会议椅设计，在人体重心作用下通过一个转折点或座位轴心，能使椅子前后倾仰，同时坐面前端也会由于倾仰而上下移动――即利用双脚的位移来控制坐姿，并影响随附的椅子的倾斜角度，同时不断地改变姿势。这种频繁的动态调节，有助于腿部血液流向大脑，还能减轻人体脊柱等的负担，并使大脑及其它身体部位感觉舒适，这一观念与Niels D是相一致的。

2.滚轮

带滚轮、转轮或者曲轨的椅子，转轮等与地板的接触构成倾点（支点）。想象把人置于一个车轮或球体里，当人体改变位置时，车轮等具有的特性也使得整个机构保持动态平衡。这种特性即，车轮等在平面滚动时，结果总是倾向于达成平衡，同时没有任何形态能比轮子滚动更不费力和更有效率。当然，我们并不需要一个完整闭合的圆形轮子，取其局部而得的曲轨就是一种兼具有稳定性和移动性的形制，这也是在椅子上创造动态平衡的人体倾斜运动的最简单方式。

3.弹簧

弹簧概念的椅子设计中倾斜点是四个弹簧体和地面间形成的接触点。弹簧能给坐具提供一种独特的运动形式，除了前后来回移动，也可以横向移动。它让椅子具有浮动般的自如感――这种借助弹簧弹力而让人感觉解放重力束缚的概念源于沙发设计，但又明显不同。

4.悬挂

秋千上的自在是许多人的甜蜜回忆，而将其应用到座椅上（用绳索悬挂）就成为吊篮椅。悬浮机构使得人体坐姿运动变得柔软而富有节奏，这种坐具精致轻巧，给人身心自由的感受。

小结

篇12

高中教学进度明显加快，课堂教学密度大大提高，概念多，公式多，物理规律复杂，物理规律表达方法灵活，对数学能力和思维能力要求比较高，常常要用到分析、比较、抽象、概括、类比、等效等思维方法，要求学生对感性材料进行思维加工，抓住主要因素，忽略次要因素，抽象概括出事物的本质属性和基本规律，建立科学的物理概念。高中物理在研究复杂的物理现象时，为使问题简化，常只考虑其主要因素，忽略次要因素，建立物理模型，使物理问题抽象化。

刚刚进入高中的学生很难进入高中物理的学习状态，原因是多方面的，做好初高中物理教学的衔接是当务之急。初高中物理教学的衔接包括教育观念的衔接、物理知识的衔接、物理方法的衔接、物理实验的衔接、物理语言的衔接、教法学法的衔接以及数学工具的衔接等。通过对初高中物理的学习对象、学习策略、学习过程、教学方法、教材等方面的比较，笔者结合在初、高中物理教学中的实践，就提出一些具体做法。

1.研究教材，知识的衔接要注意新旧知识的同化和顺应。同化是把新学习的知识整合到原有的认知结构中，从原有的认知结构中提升、扩展，通过对比分析使学生的认知结构变得更加丰富，但认知结构的本质没有发生根本变化。顺应是认知结构的更新或重建，当新学习的知识不能为原有的认知结构所容纳时，就需要改变原有的认知结构或重建新的认知结构。

从知识层面上对比，高中物理要求上明显加深加宽，有以下显著特点：从直观到抽象，初中讲物体的运动，高中讲质点的运动；从单一到复杂，二力平衡到多力平衡，从初中的匀速直线运动到高中变速运动和圆周运动；从标量到矢量，初中的代数运算到高中的矢量运算；在语言上从浅显表达到比较严谨的表达，物理量从定性讨论到定量的计算。

2.必须注意下面的初中教学要求和高中教学衔接七个方面：

（1）机械运动。

初中教学要求：能根据日常经验或自然现象粗略估计时间。能通过日常经验或物品粗略估测长度。会使用适当的工具测量时间、长度。了解测量误差、误差和错误的区别。能用实例解释机械运动及其相对性。了解匀速直线运动、变速运动、平均速度。能用速度描述物体的运动，能用速度公式进行简单的计算。 能从相关的图表获取信息。

高中教学衔接： 学生对刻度尺的使用已基本掌握，知道有估读位，初步学会根据参照物进行估测。能判断简单的相对运动问题。由于初中描述物体运动状态的物理量是速度（实际指速率）、路程和时间；高中描述物体运动状态的物理量是速度、位移、时间和加速度，其中速度、位移和加速度是矢量。教师应及时指导学生顺应新知识的特点，通过引导学生对比分析，使学生能正确辨析速度和速率、位移和路程的区别，掌握建立坐标系和选取正方向，再列运动学方程的研究方法，用新知识和新方法来调整、替代原有的认知结构。

（2）质量和密度。

初中教学要求：一是初步认识质量的概念。会用托盘天平测量固体和液体的质量，了解其他测量质量的常用工具；二是理解密度的概念，能用密度知识解释、说明、计算，解决简单的问题，能解释生活中的一些与密度有关的物理现象，会用天平、量筒测量固体、液体的密度。

高中教学衔接：学生已初步认识质量的概念和测量方法，知道如何测定物体的密度，在高中阶段不再重复学习这一部分内容，需要时可以直接加以应用。

（3）力。

初中教学要求：了解力的概念、力的作用效果、力的三要素；会画力的示意图；了解重力、弹力和摩擦力及影响因素；会正确使用弹簧测力计。

高中教学衔接：学生已知道力的作用效果。但在多个力作用而平衡时，学生因看不到效果而影响对力的作用效果的理解。已基本掌握G=mg 的关系、重力的方向及重心的概念，高中阶段通过这些知识来同化重力随地理位置及高度的变化等。初中已通过自制弹簧测力计了解弹簧测力计的结构和原理，高中应以此同化胡克定律。初中只是通过实验探究影响摩擦力大小的因素，没有深入认识摩擦力。高中应当顺应新知识，调整对摩擦力的认知结构，理解静摩擦和动摩擦，并会计算它们的大小，会判定它们的方向。

（4）力和运动。

初中教学要求：了解物体运动状态变化的原因，理解物体的惯性，能表述牛顿第一定律；了解合力与分力的概念，知道什么是平衡状态，知道二力平衡的条件。

高中教学衔接：对力与运动的关系，初中从亚里士多德的观点到伽利略理想实验再到牛顿第一定律已有较深刻的认识，理解了物体的惯性，并能以此解释有关生活与自然现象。高中应以此同化有关力与运动的新知识。初中虽然没有引入矢量的概念，但已会处理同一直线上二力的合成。对于力的平衡，实际上不仅掌握了二力平衡的条件，还会处理同一直线上三力平衡、合成的问题。

（5）简单机械。

初中教学要求：学会使用简单机械改变力的大小和方向；了解杠杆，会用杠杆平衡条件进行简单计算，会画杠杆的示意图；学会使用定滑轮、动滑轮、滑轮组，并能计算拉力的大小。

高中教学衔接： 这部分内容高中不再单独学习，在高中力学中可以将滑轮和杠杆运用到静力学和动力学习题中。

（6）压强与浮力。

初中教学要求：学习了压强的概念后，能用P =F/S 和P =ρgh 公式进行简单计算；知道增减压强的方法，初步了解流体压强与流速的关系，了解测量大气压强的方法；认识浮力，知道物体的浮沉条件，知道阿基米德原理。能用浮力知识简单解释有关问题，会用弹簧测力计测量浮力，会用F浮=G-F 拉及其相关知识进行简单计算。

高中教学衔接：压强与浮力在高中不再学习，在高中力学中可以进行适当的联系，但要明白初中新教材对浮力的要求比以前有较大的降低，有阿基米德原理“浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力”，但没有给出F浮=ρ液gV排公式。

（7）功和能。

初中教学要求：理解功的概念，会用W=FS计算功的大小；理解功率的概念，会用P=W/t进行简单计算；理解机械效率，了解提高机械效率的途径和意义；知道动能和势能，了解动能和势能的转化；知道机械能和其他形式的能的转化；知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。

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现代教育理论认为，新的知识建构应该建立在学生原有知识基础上，加强学生体验，尊重学生原有知识结构，使学生在亲身体验中不断从旧知识中生成新知识，才是实现有效教学的正确途径.因此在实施每一次的教学活动之前，明确学情，了解学生知识储备现状，实现课堂教学过程中旧知和新知的自然衔接，是教师要做的必不可少的功课.通过对《杠杆》这一章节学情分析发现，学生在学习本节内容时之所以出现上述现象，与下列学情现状的存在有很大关系，针对这两点现状，笔者在教学实践中不断摸索尝试，试图提出相应的教学策略，以便实现《杠杆》的有效课堂教学.

学情现状一：学生缺乏相关生活经验，无法正确找到杠杆支点

在“会画杠杆的力臂”这一知识点的教学过程中，引导学生找到“固定点”即支点是解决问题的关键.羊角锤、螺丝刀、钢丝钳、钓鱼竿、独轮车、杆秤…，教科书上所列举的这些日常生活中的常用杠杆，对于曾经使用过，熟悉使用方法的成年人来说，很容易理解并将其简化成“在力的作用下可绕一固定点转动的硬棒”这样的物理模型，并且能够很快找到支点.但是对于缺乏生活经验，没有使用过，甚至没有见过这些简单机械的九年级学生来说，正确找到支点是教学难题.在学生活动“拔图钉”中，全班只有少数同学会使用羊角锤；学生活动“观察图11-2，指出图中的工具在工作时有哪些共同的特点”中，当教师要求“用过图a开瓶扳手这种工具的同学请举手”，全班只有两三个学生表示使用过，而图b中的钓鱼竿，大多数学生表示见过，但是没有亲身体验过.这种现象直接导致学生作图时，乱标支点，无法作出力臂.

教学策略：巧妙利用身边物体，模拟体验简单机械使用

羊角锤、螺丝刀、钢丝钳、镊子等生活中常用工具，教师可以实际演示使用方法，要求学生回家体验使用过程，而对于钓鱼竿、撬棒、杆秤、船桨等不常用杠杆，因地制宜，利用手边的现有文具完全可以模拟其使用方法.例如，撬棒在使用时有两种撬法，这两种撬法所对应的支点完全不同，很多学生没有亲身体验之前不能找到这两种使用方法时对应的支点.为加强学生体验，可以利用书、笔、橡皮模拟使用撬棒.使用方法一：书作为重物，笔作为撬棒，动力方向向上，如图1.

使用方法二：书作为重物，橡皮作为固定点，笔作为撬棒，动力方向向下，如图2.通过这两次模拟撬棒使用活动，学生正确找到了相应的支点.再如，在处理杠杆平衡条件的应用问题时，杠杆的自重作为阻力的情况下，很多学生不能正确找到支点并画出阻力臂.利用细线、刻度尺、小挂件可以模拟展示杠杆自重作为阻力现象，如图3.而利用刻度尺、细线、橡皮、文具袋可以模拟制作杆秤.刻度尺作为秤杆，橡皮作为秤砣，文具袋作为要称量的物体，如图4.在课堂教学实践中，通过鼓励学生巧妙利用身边物体，模拟制作各种杠杆类机械，有效激发了学生学习兴趣，不仅不再使学生觉得九年级物理课程晦涩难懂，反而对下一章节的课程学习充满期待.除此以外，加强了学生自身体验，激发学生的创新意识，加深了对物理概念的理解.

学情现状二：学生知识储备不足，构建新知存在盲点

《杠杆》这一章节中，要求学生从生活实践的角度初步认识杠杆后，能够有效将生活机械转化为物理模型，并构建科学的概念体系.但是通过教学实践总结发现，该章节中有三个物理概念与八年级学生头脑中已经形成的相关概念内容有差异，知识点衔接不够自然.如果在实施新课教学之前，未能将这三个相关概念阐述清楚，容易使学生原有的知识储备与现有新知出现混淆，不利于展开《杠杆》的有效教学.这三个物理概念是：力的作用线、杠杆的平衡和影响力的作用效果的要素.

八年级《物理》教学过程中，与力的作用线相关知识有两点：一是“用力的图示法表示力”，需要知道力的三要素，即力的大小、方向、作用点；其中并未涉及到力的作用线知识.二是二力平衡的条件之一为“作用在同一物体上的两个力作用在同一直线上”，与力的作用线相关，但是很多教师在实施这一部分内容教学时，也只是做直观上的展示，并未拓展延伸至画力的作用线.而在杠杆五要素教学过程中，力臂的概念直接定义为“支点到力的作用线的距离.”此处“力的作用线”成为学生构建新知存在的第一个盲点.关于物体的平衡状态，八年级《物理》中，将物体保持静止或匀速直线运动状态定义为平衡状态，这种平衡状态的物体处于同一平面，对于八年级学生来说，容易理解并印象深刻.但是在《杠杆》这一章节中，以信息快递的方式指出“杠杆静止或匀速转动，我们就说此时杠杆处于平衡状态”.其中匀速转动是一种动态立体的平衡状态，受头脑中原有知识储备的影响，很多学生不能很快接受并理解这样一种状态，仍然错误地将杠杆的平衡状态定义为“静止或匀速直线运动状态”，此为构建新知存在的第二个盲点.八年级《物理》第九章第三节《力与运动的关系》中指出：力是改变物体运动状态的原因，影响力的作用效果与力的三要素有关，即力的大小、方向、作用点.其中某一个要素的变化将会导致物体的运动状态发生改变，这一原有的知识储备使许多学生观察杠杆的平衡状态被改变时，错误地以为只是力的某一个要素发生变化而导致杠杆的平衡条件被破坏.而杠杆的平衡实质上是力矩的平衡，由单一的某一个物理量影响物体运动状态转化为两个物理量的乘积影响物体运动状态，该处为构建新知的第三个盲点.

教学策略：补充完善知识结构，强化升华新知.

“力的作用线”教学策略：在讲解力臂的画法之前，以信息快递的方式补充力的作用线知识，在“会用力的图示法表示力”知识基础上，阐述力的作用线为“通过力的作用点沿力的方向的直线”，并演示其画法，为正确画力臂奠定基础.“杠杆的平衡状态”的教学策略：直观展示，加深认知.杠杆的平衡状态是一个新的概念，学生不能从原有的知识中演绎推理出来，只有通过感知的发现来生成新知识.除了静止状态以外，教师需要直观展示杠杆的另外一种平衡状态，即匀速转动状态.使杠杆匀速转动，明确指出此时的杠杆仍然处于平衡状态，通过实际现象的演示给学生留下直观感受，使学生在原有知识储备的基础上，进一步完善新知.

通过实验探究总结“杠杆的平衡条件”是教学中的难点.许多教师在教学实践中要求学生测出几次实验中的拉力与力臂的数据后，帮助学生分析数据，指出不同单位的物理量不能相加减，直接引导学生总结两个物理量相乘除后的结果，这样的教学实施过程固然简单，但是不利于学生经历杠杆平衡条件的发现情景与概念生成的过程，无法体验发现的惊奇与乐趣.如果能够循序渐进分析每一组数据，使学生的认识不断升华，最终学生自主发现数据之间的联系，将会实现学生知识结构上的突破与新生.

例如：学生实验与记录1：保持钩码和弹簧测力计的位置不变，改变钩码的数量.学生得到的数据如表1：

发现：阻力臂和动力臂的大小不变，阻力变大，动力变大，阻力变小，动力变小.动力和阻力共同“配合”才能使杠杆保持平衡.

学生实验与记录2：保持弹簧测力计的位置和钩码的数量不变，改变钩码的位置.

发现：阻力和动力大小不变，阻力臂变大，动力臂变大，阻力臂变小，动力臂变小，类似于实验数据一的结论，动力臂和阻力臂也需共同“配合”才能实现杠杆的平衡，由此可见，影响杠杆的平衡条件有两个，即力与力臂.

学生实验与记录3：保持钩码的数量和位置不变，改变弹簧测力计的位置.

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关键词： 平衡化 皮亚杰 综述

一、引言

平衡化是著名心理学家皮亚杰提出的一个重要概念。皮亚杰认为平衡化是个体认识发生发展的基本因素，在认知结构的发展变化中有着头等重要的地位。因此，近年来关于平衡化的研究逐年增多，获得了许多有意义的成果。为了清楚地了解这些研究和成果，我们在认真阅读原始文献的基础上，对有关平衡化的研究进行了综述，藉此希望能进一步促进关于平衡化的研究。

二、平衡化概念的提出

关于平衡化概念的提出，皮亚杰说：“发展的三个古典性因素是：成熟、物理环境的经验和社会环境的作用。最后两个因素不能解说发展的连续性的性质，第一个因素本身也不是发展的充分条件，因为智慧的发展不包含一种遗传程序的因素，如同本能依据的因素一样。因此，为了协调以上三个因素，我们将要增加第四个因素，这就是平衡化或自动调节。”［1］关于这段说明，我国学者丁芳、熊哲宏、王锡伟、石向实、寇德婷等认为皮亚杰在这里不仅提出了平衡化的概念，而且给出了提出理由，即皮亚杰是在驳斥和批评传统认识论关于影响认识形成的三种因素时提出的。［2―5］

三、平衡化的本质

关于平衡化的本质，我国学者陈英和、张向葵、刘秀丽、谢小良、邹黎华等认为平衡化是：个体保持认知结构处于一种稳定状态的内在倾向性，这种倾向性是潜藏于个体发展背后的一种动力因素，当主体的认知结构或图式不能够与环境适应时就是认知不平衡，当主体的认知结构或认知图式与环境相适应时就达到认知的平衡；另外平衡还是一种动态过程，包含着同化和顺应两个方面。［6―9］美国学者约翰・桑切克和阿特金森认为平衡化是为一种机制，用于解释儿童如何从一个思维阶段向下一个思维阶段进行转换。［10―11］我国学者张景焕和美国学者Anita Woolfolk、Jeanne Ellis Ormrod等认为平衡化是认知结构（认知图式）与环境需要之间达成的平衡，当主体的认知结构或认知图式与环境相适应时就达到认知平衡，当主体的认知结构或图式不能够与环境适应时就是不平衡。［13―14］我国学者唐卫海、刘希萍、孔凡哲、曾峥、吕世荣、周伟群、王志元、陈晓西，美国学者M.P.德里斯科尔、理查德・D.帕森斯，新加坡学者陈允成等认为所谓平衡化即同化和顺应之间的平衡，正是同化顺应之间的不断失衡、再平衡促使认知结构的不断发展。［15―20］王之璋则认为平衡化有三个方面的含义：（1）平衡化是认知建构过程中主体与客体的一种协调或适应的状态和关系；（2）平衡化又是主客体相互适应的过程，其中，同化和顺应是个体适应环境的两种机能，主体客体协调适应了，那就达到了认知平衡化，反之，就是不平衡；（3）平衡化是一种调节机制。皮亚杰把平衡化作为建构主义的内部机制……皮亚杰的平衡化概念除了稳定性与变动性以外，还具有补偿性和主动性的特点。这种补偿性和主动性的特点，就是上面他所说的自我调节的机制，可见，皮亚杰把平衡化作为主体自我调节活动的同义语。［21］

四、平衡化的特征

皮亚杰非常重视对平衡化特征的研究，他在著作《儿童的心理发展》中说：“首先，稳定性是平衡化所具有的一个特征……其次，每一个系统都是受到外界干扰的，而这种干扰往往会改变这个系统……最后，我们要强调的平衡化的第三个特征是，我们的所谓平衡化并不是一个被动的过程，而实质上是一个主动的过程。”［22］

我国学者王之璋研究了皮亚杰提出的平衡化之后提出了自己的观点，他说：“第一个特点是平衡化的建构性吸取了康德的合理思想，在实验的基础上，提出了别具一格的认识建构理论。……皮亚杰的平衡观十分强调结构的平衡化。……第二个特点是平衡化的矛盾性。……第三个特点是平衡化的主体调节性。”［21］

五、平衡化的模式

关于平衡化的模式，皮亚杰指出：“平衡化的模式可以在动力学、热力学、物理学、生物学、经济测验学方面有不同的术语，我们只讨论三种曾经应用于和可以应用于心理学的模式：第一种是关于场力的模式，这种平衡化模式的定义是力的全部均衡（失力代数和是零）……第二种是盖率论的模式，……在神经上对较小的补偿的适应和对较复杂刺激的新适应所显现出来的平衡化过程。……这种心理模式应为心理学所保持而转变成为一种分化的活动。第三种模式是在外部干扰和主体活动之间的补偿作用所达到的那种平衡化的模式。”［22］美国学者阿特金森认为：“从根本上讲，处于平衡化状态的系统，就作用于这个系统的力或在系统之内的力来说，是具有某种均衡或稳定的系统。平衡化过程涉及到采用由主体所做出的连续的策略，以至采用一种策略的结果增加了他采用下一种策略的可能性，直到他达到最后的策略，成功的建立起比先前的任何一种策略所取得的平衡化都更稳定和更持久的认知的平衡化。”［11］

六、平衡化的水平

前苏联学者奥布霍娃认为平衡化有六种水平：“1.平衡化起初只把遗传和运动结合起来，这是第一种水平，即反射水平；2.把习得的知觉和技能结合起来，这是第二种水平，即知觉水平的平衡化；3.是在能重新找到消失的客体连续运动之间建立平衡化，这是第三种水平，即感知运动水平；4.在运动之间建立平衡化，不过这些运动是可预见性的运动，这是第四种水平，即直觉水平；5.进一步的平衡化是控制预见本身，这是第五种水平，即具体运演水平；6.平衡化控制过去所做的或能够做到的全部可能有的动作，这是最后的第六种水平，即形式运演水平。”［23］

七、平衡化的阶段

关于平衡化的过程可分为几个阶段皮亚杰在其著作中没有明确指出，皮亚杰只是给出了有关平衡化阶段的一点看法，他说：“当我提到平衡化，一点都不意味着认识机能能够达到一种固定的状态。获得平衡化是受限的和受约束的，并且有一个超过已获得的平衡化去达到更好平衡化的倾向。……简单的说，这就是持续的追求更好的平衡化。”［1］

我国学者陈英和、张向葵、刘秀丽、谢小良、邹黎华、孔凡哲、曾峥等认为平衡化的阶段主要有三个：（1）童满足自己现有的认知模式，处于暂时的平衡化状态；（2）儿童意识到自己现存的认知模式具有不足的地方，因此而产生了不满足感，平衡化状态被打破；（3）克服了原有认知模式中的不足，发展起了一种更有效的、更成熟的新的认知模式，又达到了一种新的平衡化状态。［6―10］

八、皮亚杰平衡化概念研究现状的评述

从最一般的意义上来讲，皮亚杰的理论就是主客体平衡化的理论，平衡化是他解释心理发展的重要过程。目前关于皮亚杰的研究有很多，但关于他的平衡化的研究却相对较少。由上可以看出，在关于平衡化的研究中，当前学者们涉及的方面主要有平衡化概念的提出、平衡化的性质、平衡化的特征、平衡化的模式、平衡化的水平及平衡化的阶段划分六个方面。而其他的一些方面没人涉及，比如平衡化的方法、平衡化的机制、平衡化的调控、平衡化的内部过程等。

从上述几个方面的研究中可以看出，多数方面的研究都比较少和简单，只有关于平衡化的本质的研究相对较多和相对较为深入，很多学者从不同的方面提出了自己的观点。但是，很明显这些观点又是不统一的，这不能不说是一个遗憾，但这也说明在平衡化的本质方面还有进一步研究的空间。另外，纵观当前研究，现有的研究都比较注重思辨，缺少实证研究，因此，当前这些研究结论的准确性还值得进一步研究。

还有，将平衡化与具体知识内容（比如数学）或具体个体（比如中学生）结合起来的研究当前还没有。其实这应当是最值得研究的一个方面，因为这方面的研究更为细致和深入，无疑是对皮亚杰平衡化问题研究的深入探讨。更有意义的是，这方面的研究将对学校教学有着直接的指导作用，有着巨大的价值和深远的影响。

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