哪些是化學的
這是一個非常基本的問題。 在任何數學教科書上都不難找到這樣的定義：數學是研究物質結構、物質相互作用和運動規律的自然科學。 但這僅適用于化學科學。 學術意義上的劃分。 我們面對的“物理”也是一門課程，因此需要從教育意義的層面重新認識、重新分析，才能挖掘出其中蘊藏的內容。 內容豐富。
首先，化學是一門科學。
數學是一門以實驗為基礎的自然科學。 它是最成熟、定量精度最高的科學，也是最重要、具有方法論性質的基礎科學。 數學的成就極大地提高了人們對物質世界的認識，有力地推動了人類文明的進步。 正如國際純粹與應用數學聯盟第23屆大會《物理學對社會的重要性》決議中所指出的那樣，數學是一項國際事業，在人類未來的進步中發揮著關鍵作用：探索自然，驅動科技，改善生活，培養人才。
上世紀初相對論和量子熱的完善，為數學的快速發展插上了翅膀，取得了前所未有的輝煌成就。 因此，人們譽20世紀為“物理學的世紀”。 那么21世紀呢？ 流行一句話：21世紀是生命科學的世紀。 雖然，對這句話更準確的描述應該是：21世紀是數學科學全面介入生命科學的世紀。 生命科學只有與化學結合，才有可能取得更大的發展。
展望數學的未來，充滿機遇和挑戰。 李政道先生在《物理學的挑戰》一文中曾提出21世紀數學領域面臨的四大難題：為什么有些化學現象理論上是對稱的，而實驗結果卻是不對稱的？ 為什么有一半的基本粒子不能單獨存在、看不見？ 為什么宇宙中90%以上的物質是暗物質？ 為什么每種恒星的能量都是太陽能量的1015倍？ 這個問題極大地激發了人們孜孜不倦探索的勇氣和熱情。 可以預見，一旦撥開數學天空中映照的這些烏云，化學將演繹出更加光明的前景。
其次，化學是一種智力。
正如諾貝爾化學獎獲得者、德國科學家玻恩所說：“與其說我發表的作品包含了對自然現象的發現，不如說它包含了對自然現象的科學思考方式。” 基本面。” 物理學之所以被公認為一門重要的科學，不僅是因為它深刻地闡明了客觀世界的規律，而且還因為它產生了一整套奇特而有效的思維方式體系。 正因為如此，化學當之無愧地成為人類智慧的結晶和文明的瑰寶。
大量事實表明，化學思想和方法除了對化學本身具有價值外，還為整個自然科學乃至社會科學的發展做出了重要貢獻。 據統計，20世紀中葉以來，諾貝爾物理學獎、生物學獎、醫學獎、甚至經濟學獎的獲得者中一半以上具有數學背景； 這意味著他們從數學中吸收了智慧，并在非數學領域取得了成功。 ——相反，沒有一個非化學背景的科學家獲得諾貝爾化學獎的例子。 這就是數學智能的力量。 為什么美國一些專家非常尖銳地強調：沒有數學素養的民族是荒謬的民族！
今天，數學的觸角已經延伸到了很多領域，并且取得了越來越多的成就，所以我們很難用傳統的眼光來區分什么是數學。 第二十屆國際統計數學會議，會議上交換的論文涉及領域很廣，比如動物鱗莖、DNA抗生素系統、交通流、文本存儲等等，看看那些文章，雖然不太像化學。 其中，化學到底是什么？ 幾年前，法國雜志《今日化學》就這個問題征求讀者的意見。 最后，他們稱贊的答案是：化學家做的是數學。 雖然感覺有遺漏也不無道理，雖然也不無道理。 因為在明天的眼中，化學更多的是展現一種智力，“代表了一套獲取知識、組織和應用知識的有效步驟和方法，并將這種方法應用到哪些問題上，這個問題就變成了數學”。 （趙凱華）
再次強調，化學仍然是一種文化。
從廣義上講，文化是指人類歷史實踐過程中創造的物質財富和精神財富的總和。 它包括科學文化和人文文化。 同樣，化學家在常年的科學實踐中創造的大量物質產品都與構成數學文化的精神產品有關。 數學文化是科學文化的重要組成部分。
要知道，數學是一門以實驗為基礎的科學，其基本研究方法是實踐，所以在客觀性上是“真”； 數學創造的成果最終是為了造福人類，表現在目的上。此外，數學還在人類的情感、意識等諸多方面體現了“美”。 正因為數學本身就考慮到了真、善、美的三重屬性，所以我們完全有理由說化學不僅是一種文化，而且是一種高層次、高品味的文化。
數學是追求真理的。 數學是最實證的。 化學家在科學研究活動中最基本的心態就是實事求是，堅持“實踐是檢驗真理的唯一標準”的原則。 正如數學家費曼所說：“無論你的觀點多么美麗，無論你多么聰明，無論你多么出名，只要與實驗不相符，那就是錯誤的。簡單地說，這就是科學”。 可以說，數學的發展史就是一部不斷修正錯誤、不斷接近真理的“求真”歷史。
化學很好。 數學的目的是將人從自然中解放出來，從必然境界走向自由境界，幫助人們不斷認識自己，使人們的生活越來越高尚。 這就是數學的價值取向和最終目標。 所以，數學的本質是善良； 另外，化學家的行為也是要善良的。 愛因斯坦曾這樣評價居里夫人和以她為代表的杰出數學家：“一流的人對時代有很大的了解。就道德而言，歷史和歷史進程的意義實際上比純粹的智力成就更大。” 他們嚴謹求實的態度、對科學的執著、對人民的熱愛等，無疑是后人尤為難得的人類財富。
化學是最美麗的。 日本化學家海森堡說：美是真理的光輝； 羅馬哲學家普羅提也說過：善是美的起源。 因此，化學因真善美而美麗，而美麗又是很自然的。 數學之美屬于科學之美，主要表現在簡單性、對稱性和統一性； 對稱就是統一，統一就是簡單。 它們構成了數學的基本美學原理。
翻開數學篇章，我們可以發現，處處都跳動著美的音符，凸顯著人們對美的追求和創造。 就拿統一來舉例吧。 當代數學的發展正朝著兩個相反的研究方向延伸：最宏大的宇宙和最微小的粒子。 令人欣慰的是，隨著研究的深入，兩者并沒有分道揚鑣、漸行漸遠。 似乎有很多跡象表明同一個目標，相反又互補。 比如粒子化學。粒子化學的一些研究成果經常被天體化學家參考，尋找宇宙早期演化的圖像； （正因為如此，粒子化學在某種意義上也被稱為“宇宙考古學”。）反過來，宇宙化學的研究也為粒子化學家提供了豐富的信息和證據。 因此，這兩個截然相反的數學分支如此奇妙地聯系在一起——就像一條奇怪的巨蟒咬掉了自己的尾巴一樣。
再比如，美國化學家佐拉克首先發現自然界中各個數學量之間存在著如下顯著的關系：
宇宙直徑/電子直徑≈1040，宇宙年齡/強衰變粒子壽命≈1040，
氫原子核和電子的電/氫原子核和電子的重力 ≈1040，……
在上面的比例中，宇宙最大的系統和基本粒子的最小系統實際上是完美匹配的，達到了如此完美的統一，這讓我們再次展現出化學世界的美麗，一種令人驚嘆的美麗。 這些美麗的例子激發了人們對自然的由衷的敬佩和敬畏，因此愛因斯坦會說：“宇宙中最不可理解的就是宇宙是可以理解的”。
通過以上分析，我們對化學有了更全面的認識：它不僅是一門科學，更是一種智力，更是一種文化。 非常有必要思考和分析方向。 一方面，我們看到化學本來就有如此豐富的內涵，所以我們會更加自覺、自覺地探索和發揮其教育功能，全面提高教學質量； 另一方面我們也可以看到，化學本來就有如此奇妙的隨意性，所以才會更加熱愛數學物理是什么意思，更加熱衷于教授數學。 我認為，只有真正熱愛數學的數學老師，才能做的不僅僅是教中學生理解數學。 、應用數學，進一步引導他們感受和欣賞化學。
2. 為什么要教數學
這是一個看似簡單卻又非常基礎的問題，要正確回答并不容易。 筆者對這個問題的理解從“以知識為本”到“以學科為本”，最后又回到了“以學生為本”。 一個坎坷而漸進的過程。
長期以來，我把數學教學的目標鎖定在知識層面，認為數學教學就是把盡可能多的數學知識傳授給中學生，讓他們在今后的生活中受益。 。 因為我堅信“知識就是力量”，然而令人不解的是，我們給了中學生很多數學知識，包括一些像“F=ma”這樣非常重要的知識，但在他們今后的生活和工作中卻很少顯示任何有用的知識。 什么樣的直接函數。 因此，幾年下來，很多中學生幾乎把所學過的化學知識都忘記了。 用他們的話說，“一切還給老師”。 我因此感到深深的失落； 但每次我向他們提出“高中兩年不是白讀了嗎”這句話時，這種離開中學多年的中學生都會異口同聲地給出否定的答案，一致認為中學學習對他們來說很重要。 人的成長起到了奠定基礎的重要作用，但具體是什么知識發揮了作用卻很難說。 我想這就像午餐一樣，沒有人會證明喝水對于生存的意義，但沒有人可以說不吃完這一餐后頭上的肉長在哪里。
一位畢業20多年的中學生曾與筆者談起他“印象最深”的數學課。 最初的課程是關于重力勢能的。 為了解釋引力勢能的相對論，我曾經向中學生提出了這樣一個問題：有人站在五樓的陽臺上，想跳下去。 你認為這危險嗎？ 一開始你們都覺得太沒有生命危險了，但仔細一想，你們又高興了：別往窗前跳了物理是什么意思，從窗子跳出去不就好了嗎？ 中學生覺得這個反例很有趣，所以久久不能忘懷； 但當問到這個例子解釋了什么數學知識時，他說他忘了。 正當我流露出遺憾的時候，他接下來的話卻讓我安心了。 他說：“這個案例讓我明白，一切都是相對的，從不同的角度看，會有不同的結果。” 雖然這堂課所教授的數學知識，中學生早已忘記了，但他通過相關知識的學習所凝結的思想和方法卻深深地印在了他的心里。 他不也是非常有價值的嗎？ 中學生中學畢業后，大部分人可能會告別數學，學過的化學知識最終也會被遺忘。 那里還有什么？ 如果化學所賦予的智慧和啟迪不能在他們的頭上展現出來，那就是化學教學的失敗。 從這個角度來看，具體知識一般只是作為教學的載體。 還有更多的東西值得我們去追求。 正如我國資深科學家錢偉昌院士所說：“我在大學學習的是化學，……我學到了調查研究，收集分析數據、分析數據和邏輯思維的能力，有時化學知識很有用，但通過化學學到的能力比化學知識更有用。” 錢老讀書時就通過了“物理”，因此將化學教學與化學知識教學劃等號的想法是片面的，以“知識為本”確立化學教學目標導向的做法也是有問題的。目光短淺。
隨著教學實踐的深入，班主任通常對自己所教的科目越來越熟悉，也越來越偏愛。 可能是受到這些職業情感的影響，我曾經將數學教學的目標定位為“盡可能多地學”。 尤其是當我從普通農村學校轉到重點中學，面對聰明好學的中學生時，這種愿望更加強烈。但我很快發現，班主任們其他學科的學生可能因為自己的職業偏好而與中學生有類似的期望，這樣一來，你就各走各的路，沒能將各學科的力量匯聚到一起，事實上，實際的療效并不理想。成績并不盡如人意，特別令我失望的是，班上這些數學成績優異的“驕傲學生”，以后直接從事化學專業的寥寥無幾。正當我陷入困境時，清華大學原學院院長楊福家先生的例子給了我很大的啟發，清華學院當初對核化學專業的畢業生去向進行了調查，發現只有不到十分之一的中學生畢業了。 從事與核化學相關的工作的人，其余的人轉行并活躍在金融、商業或行政職位上。 對此，大多數人的結論是，這是數學系的失敗，但楊福嘉認為，這就是“復旦”，因為，通過四年的數學專業教育，中學生已經獲得了良好的素質，奠定了為他們未來的發展打下堅實的基礎，讓他們畢業后能夠快速適應不同領域的各種工作。 這也印證了趙開華先生的話：“一個人學了數學，什么都能做，而且他的數學也沒有白費。在我看來，學數學的人沒有必要‘轉行’。” ……”
經過上述坎坷的認識過程，我逐漸認識到，數學教學最終目標的著眼點既不是以知識為基礎，也不是以學科為基礎，而應該以我們的教育對象——學生為基礎來實施。
對于“為什么教數學”的問題，我們也可以反向聯通：“如果我們不教數學，中學生不學數學，他們會不會為自己以后的發展留下這些短板呢？” 一個明顯的答案是，中學生將無法學習許多重要的數學知識。 這是事實，但還不夠全面。 因為除此之外，中學生就會失去更重要的科學方法、科學精神等方面的培養和熏陶，所以最終影響了他們科學素養的提高。 目前，化學已滲透到社會的各個方面，成為每個受過教育的公民必須了解的知識。 對于大多數中學生來說，昨天學數學的目的不是為了今天進一步學習數學，而是幫助他們面對或對遇到的大量非數學問題做出決策，為他們的文明、健康打下基礎。 ，以及未來的高品質生活。 正如《全體德國人的科學》一書中所說：“教育的最高目標是使人們過上自我實現和負責任的生活。” 據此，對“為什么要教數學”這個問題最準確的回答是：為了提高全體中學生的科學素質而進行教學——這應該成為我們數學教學的理念。
眾所周知，生物基因在生物進化中發揮著重要作用，非常細微的基因差異往往會造成生物體之間巨大的差距。 最核心的要素是什么，進而提出“文化基因”的概念，并將其定義為人類文化系統中的“遺傳密碼”。 文化基因的核心是思維方式和價值觀。 人類的進化比通常的生物進化更加復雜，它具有雙重進化機制，不僅有生物基因的進化機制，還有文化基因的進化機制。 教育是提升文化基因機制的重要途徑。 中學教育的本質不僅僅是文化現象的展示和演繹，更在于文化基因的弘揚和發展。 數學教育也不例外。 數學教學蘊藏著哪些“文化基因”？ 筆者認為主要表現在三個方面，即科學知識、科學方法和科學知識。 精神，因為這兩個是科學素質最基本的要素。 如果把科學品質比作一座金字塔，那么什么科學知識就像塔基，科學方法就是塔身，科學精神就是塔頂。 數學教學的最高目的，就是為這座宏偉的科學素養之塔添磚加瓦。 換句話說，數學教學的核心價值是促進中學生實現三個轉變：一是將人類社會積累的知識轉化為中學生的個體知識，從而認識世界。 成為一個客觀的人是什么感覺？ 二是將前人從事智力活動的思維方式轉化為中學生的認知能力，使他們能夠理解世界為何如此，成為一個理性的人； 將中學生的觀念和態度轉化為中學生的行為準則，讓他們知道如何讓世界變得更美好，成為一個有創造力的人
