“循環(huán)”的不僅僅是物質(zhì)綜述
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論文導(dǎo)讀:：碳循環(huán)中的“碳”是指碳元素。即從STS的觀點(diǎn)看。碳循環(huán)指的是含碳物質(zhì)間的循環(huán)。
關(guān)鍵詞：碳循環(huán)，STS，物質(zhì)及轉(zhuǎn)化，含碳物質(zhì)，二氧化碳
不久前，H老師開設(shè)了一堂題為《自然界中氧和碳的循環(huán)》的公開課，課上得很成功，例行的課后評價也不錯。就在教研組會議即將結(jié)束時，A老師提出：是否可在“小結(jié)”時強(qiáng)調(diào)一下，碳循環(huán)中的“碳”是指碳元素。一石激起千層浪，這時組內(nèi)的老師明顯地分成兩部分而激烈爭論起來，K老師等五人明顯地反對此結(jié)論，而Y老師等五人明顯支持這個結(jié)論。爭論的雙方引經(jīng)據(jù)典，爭論得不可開交。碳循環(huán)中的“碳”到底指什么呢？筆者從以下幾個角度認(rèn)定：參加碳循環(huán)的是含碳物質(zhì)，碳循環(huán)中的“碳”是指CO2。
1、從科學(xué)、技術(shù)、社會的關(guān)系（STS）的觀點(diǎn)看，科學(xué)知識源于人類需要而產(chǎn)生，是人們艱苦探究的結(jié)果。人類社會的生存與發(fā)展離不開吃飯與穿衣，而糧食、棉布等離不開光合作用，光合作用離不開CO2。倘若大氣中沒有CO2，人類就將無法生存，更談不上發(fā)展。當(dāng)然，大氣中CO2的含量也不是越多越好。大氣中CO2含量太高，會使地表不易散熱，引發(fā)溫室效應(yīng)與氣候異常STS，影響人們的生活和生產(chǎn)，甚至直接影響人類生存。因此，研究碳循環(huán)的目的之一就是研究CO2的含量與變化原因及應(yīng)對辦法。盡管其它物質(zhì)（如CO、C）中也含有碳元素，但它們不能直接轉(zhuǎn)化成有機(jī)物。即從STS的觀點(diǎn)看，對人類生存最密切相關(guān)的是CO2這種物質(zhì)。
2、本課的教學(xué)目的決定了碳循環(huán)是含碳物質(zhì)間的循環(huán)。八年級下冊第二章“空氣與生命”是從空氣與生命的關(guān)系引入的，也是從空氣和生命的角度整合教學(xué)內(nèi)容（包括光合作用，呼吸作用與碳循環(huán)的關(guān)系）的。因此，這一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)確定為“了解自然界中的氧循環(huán)和碳循環(huán)，從而認(rèn)識自然界中的物質(zhì)是循環(huán)與轉(zhuǎn)化”的。由此可見，從本節(jié)課的教學(xué)目的來看，碳循環(huán)指的是含碳物質(zhì)間的循環(huán)，而不是組成物質(zhì)的碳元素的循環(huán)。
3、從實(shí)現(xiàn)“低碳化”的方法看，碳循環(huán)是含碳物質(zhì)間的循環(huán)。
人類以碳水化合物為食，人類身體本身也含有碳元素，它們不存在“低碳化”的問題。所謂“低碳化”并不是指降低某物體中碳元素的含量而是指降低大氣中過高的CO2含量。解決大氣中CO2含量過高的主要辦法是：（1）植樹造林。（2）減少含碳礦石燃料燃燒。方法（1）的原理是利用光合作用吸收CO2，從而降低空氣中CO2的含量論文格式范文。按質(zhì)量守恒定律，在CO2轉(zhuǎn)換成有機(jī)物的過程中，碳元素的種類及質(zhì)量 不發(fā)生任何變化，不存在碳元素循環(huán)問題。方法（2）的原理是通過減少含碳物質(zhì)的燃燒,降低 大氣中的CO2含量。因?yàn)樵谌紵^程中，單質(zhì)碳或化合態(tài)的碳會變成CO2�？梢姡谶@些變化中改變的是含碳物質(zhì)，而不是碳元素。因此，從實(shí)現(xiàn)“低碳化”的主要方法來看，碳循環(huán)是指含碳物質(zhì)（主要是CO2）的循環(huán)而非碳元素的循環(huán)。
4、碳循環(huán)本身決定的是含碳物質(zhì)間的循環(huán)。
循環(huán)是一種周而復(fù)始的運(yùn)動。它是指從起點(diǎn)出發(fā)，經(jīng)過一系列復(fù)雜的變化，又重新回原來的原點(diǎn)的過程。碳循環(huán)是指以CO2為原料，經(jīng)過一系列的變化再變成CO2的一種過程。實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)三條主要途徑是：
可見，在碳循環(huán)的三條主要途徑中，無論發(fā)生什么變化，碳元素始終不變；而從起點(diǎn)經(jīng)變化再回到原點(diǎn)的是含碳物質(zhì)CO2。因此，碳循環(huán)本身告訴我們：參加碳循環(huán)的主要是含碳物質(zhì)CO2，碳元素是恒定而不是循環(huán)。
綜上所述，碳循環(huán)是含碳物質(zhì)間的循環(huán)。從碳循環(huán)的途徑看，只有CO2 才能參與碳循環(huán)，其它含碳物質(zhì)幾乎不能參與碳循環(huán)。因此， 碳循環(huán)中的“碳”不是指碳元素而是指含碳物質(zhì)CO2。教研組內(nèi)面紅耳赤的爭論也就劃上了句號。歸納起來，碳循環(huán)就是含碳物質(zhì)CO2在一定條件下發(fā)生的物質(zhì)間的轉(zhuǎn)換。正是這種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)換和變化，實(shí)現(xiàn)了能量的固定、轉(zhuǎn)化及利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間的動態(tài)平衡。也正是這種物質(zhì)間的轉(zhuǎn)換和變化，使得我們知道了節(jié)約水電的意義不僅僅是省下幾個銅板，而是“節(jié)能減排”與“低碳生活”的具體要求。碳循環(huán)是物質(zhì)的運(yùn)動形式之一STS，是對“運(yùn)動是物質(zhì)的性質(zhì)之一”的哲學(xué)觀點(diǎn)的一種詮釋。
反思A老師等人的錯誤原因是既與教材編排有關(guān)，也與他們太過相信書本有關(guān)�！犊茖W(xué)》（八下）確實(shí)沒有明確的碳循環(huán)的概念，更沒有指出碳循環(huán)中的“碳”是指什么。教材作出這樣的編排可能是“留白”藝術(shù)的體現(xiàn)，誘導(dǎo)教師在思考與探究過程中理解概念的本質(zhì)，而不是照本宣科。雖然《科學(xué)》教學(xué)參考書（八下）第55頁第二段有：“碳元素的循環(huán)雖然簡單，但很重要。”這句話，雖然《科學(xué)》教科書第六冊第51頁提到“組成生物體的一些基本化學(xué)元素，如碳------等，在生物與無機(jī)環(huán)境之間可以地出現(xiàn)和循環(huán)”。但我們更相信事實(shí)與邏輯思考。
現(xiàn)代科技已測定：大氣中CO2的含量約占0.03%。如果沒有補(bǔ)充，CO2將在25~30年的時間內(nèi)被植物消耗殆盡。然而空氣中的CO2始終沒有明顯的減少，這就是碳循環(huán)的作用。隨著工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，人們對含碳能源物質(zhì)的需求日益增多，大量燃燒含碳礦物燃料的結(jié)果是使大氣中CO2的含量明顯升高。利用碳循環(huán)降低CO2含量是人們最好的選擇。于是，植樹造林、利用太陽能及開發(fā)新能源、節(jié)約衣物等行動就成為“低碳生活”的必然選擇。
在生物圈中，碳循環(huán)與氧循環(huán)有著密切的聯(lián)系。空氣中的氧可以滲透到生物圈是各個角落，動植物的呼吸作用、地殼表面物質(zhì)腐敗氧化等過程不斷消耗大氣中的氧。但與此同時，綠色植物的光合作用卻大量吸收著大氣中的二氧化碳，并將生成的氧氣釋放到大氣中。如此生生不息，構(gòu)成了生物圈的氧循環(huán)，并保持了大氣中氧含量的恒定，維持了整個生物圈中的碳——氧平衡，人類才得以生存。
含碳物質(zhì)CO2是循環(huán)的，其它物質(zhì)也有許多是循環(huán)的�！犊茖W(xué)》八上教材中提到：水是循環(huán)的。水循環(huán)的形式有：海——陸循環(huán)、陸——陸循環(huán)及海——海循環(huán)等三種基本類型。由于水循環(huán)的存在，江河中、海洋中的水每隔一定周期就“煥然一新”。另外，大氣也是循環(huán)的，大氣環(huán)流就是大氣循環(huán)的最好證明。正因?yàn)榇髿猸h(huán)流的存在，身處北緯30°的我們就感到夏天特別熱而濕潤、冬天特別冷而干燥。正因?yàn)樯锶Φ脑S多物質(zhì)是循環(huán)的，地球上的人類就應(yīng)聯(lián)合起來，抵制破壞環(huán)境的行為。否則地球上將找不出一方凈土，人類也將無法生存。
唯物主義者認(rèn)為：世界是由物質(zhì)組成的，物質(zhì)是真實(shí)存在的，由物質(zhì)組成的生命也是循環(huán)的。植物春天發(fā)芽、秋冬蕭殺，經(jīng)歷著生與死的循環(huán)。人類與其它動物一樣，歷經(jīng)出生、生長和發(fā)育、生殖、衰老和死亡，經(jīng)歷著生與死的循環(huán)論文格式范文。所不同的是，生物體的循環(huán)總是伴隨著生命現(xiàn)象，它比非生物體的物質(zhì)循環(huán)更復(fù)雜。生物體的循環(huán)總能使下一代更適應(yīng)環(huán)境，是螺旋式上升的循環(huán)。社會是由人類構(gòu)成的，人類社會也有許多現(xiàn)象是循環(huán)的。據(jù)說，當(dāng)節(jié)儉的錢鐘書（北大學(xué)者）穿著幾十年前的服飾在路上迎客時，回頭率超過60%。作為社會的一部分的教育STS，其課程設(shè)置也頗有循環(huán)的味道。中國古代孔夫子的“禮”、“樂”、“射”、“御”“書”、“數(shù)”等六藝教育是大綜合。一百多年前，科學(xué)的進(jìn)步將綜合理科分為理、化、生等分科教育。哪曾想社會的發(fā)展，又將分科的理、化、生教學(xué)合并為現(xiàn)在的綜合理科（科學(xué)）教育。合—分—合，走的也不是一條循環(huán)之路嗎？其實(shí)，社會形態(tài)也是循環(huán)的。社會已經(jīng)過了生產(chǎn)力極低的原始社會，又歷經(jīng)了奴隸社會、封建社會、資本主義社會，最終又將走向生產(chǎn)力極高的共產(chǎn)主義社會。當(dāng)然，這種循環(huán)不是簡單的回歸，而是螺旋式上升到更高層次。
學(xué)生的學(xué)習(xí)也頗有循環(huán)的味道。通過課堂教學(xué)，學(xué)生可掌握乃至生成一些知識。但遺忘規(guī)律告訴我們，一周左右的時間就會使許多學(xué)生掌握 的知識趨于零。經(jīng)過及時的“溫故”，既 能使學(xué)生重新掌握這些知識，又能使學(xué)生“知新”。這就提醒我們教育工作者，在課堂教學(xué)中有適量的“循環(huán)”，才能使學(xué)生避免遺忘。只有不斷的“循環(huán)”，才能使學(xué)生不斷的糾錯中學(xué)得更深刻、更有效。當(dāng)然，教學(xué)中的“循環(huán)”應(yīng)避免“炒冷飯”，否則很難“知新”。
關(guān)于《自然界中氧和碳的循環(huán)》這節(jié)公開課的討論已經(jīng)結(jié)束，對于碳循環(huán)中“碳”是什么的爭論也已塵埃落定。碳循環(huán)證明了含碳物質(zhì)是運(yùn)動的，碳循環(huán)中的“碳”是指CO2而非碳元素。水循環(huán)等證明了還有許多物質(zhì)是運(yùn)動的，生命 的循環(huán)證明生命也是運(yùn)動的。學(xué)習(xí)過程的循環(huán)，證明了人的認(rèn)識是螺旋式上升的�？傊�，物質(zhì)與認(rèn)識在運(yùn)動和變化過程中都會出現(xiàn)循環(huán)，循環(huán)的不僅僅是物質(zhì)。
俞百炎
