月考的紧张气氛尚未完全散去,成绩公布前的短暂缓冲期,凌凡并没有让自己彻底放松。他保持着日常的学习节奏,只是强度稍减,更像是一种巩固和自由探索。
这天晚自习,他按照计划进行化学的“保温”练习,翻到一章关于化学反应速率的内容。课本上展示了几种典型条件下,反应物浓度随时间变化的曲线图。其中一幅图,描述的是反应物浓度随反应进行而逐渐降低,曲线的斜率(即瞬时反应速率)也随之逐渐变小的过程。
凌凡盯着那条平滑下降的曲线,手指无意识地在纸上沿着曲线的轨迹滑动。忽然,一个熟悉的图形猛地闯入他的脑海——这形状,这变化趋势,怎么那么像数学函数里那个……那个什么来着?
他立刻放下化学书,从桌肚里抽出数学笔记本,快速翻到导数与应用那一部分。目光扫过那些函数图像,最终定格在幂函数y=x^n (0<n<1) 在第一象限的图像上——一条从原点出发,开始时上升较快,随后上升速度逐渐减缓,变得越来越平缓的曲线。
再看看化学书上那条浓度-时间曲线,一条从初始浓度开始,开始时下降较快,随后下降速度逐渐减缓的曲线。
两条曲线,一条是“上升速度减缓”,一条是“下降速度减缓”,但本质上,描述的都是“变化率(导数)在不断减小”的过程!
这个发现让凌凡瞬间坐直了身体,心跳都加快了几分。他像是发现了一个连接两个孤立岛屿的秘密桥梁!
他尝试着将两者对应起来:
· 数学中,函数图像上某一点的切线斜率,表示函数在该点的瞬时变化率。
· 化学中,浓度-时间曲线上某一点的切线斜率,表示化学反应在该时刻的瞬时反应速率。
那么,这条浓度-时间曲线,不正可以看作一个特殊的“函数”图像吗?横坐标是时间,纵坐标是浓度,每一个时间点对应一个浓度值!
而这个“函数”的“导数”(即曲线的切线斜率),就是反应速率!
这样一来,很多关于反应速率的抽象描述,瞬间变得直观起来。
为什么随着反应进行,反应速率会减小?因为反应物浓度在降低,相当于这个“浓度函数”的“自变量”在变化,导致其“导数”(斜率)在减小!这不就和数学中,某些特定函数随着x增大,其导数值减小是一个道理吗?
他甚至想到了更复杂的情况,比如那种先加速后减速的反应,其浓度-时间曲线会不会像一个“S”形?那岂不是类似于某个具有拐点的复杂函数图像?
这个偶然的、跨学科的联想,让凌凡兴奋不已。他感觉自己不是在学两门孤立的学科,而是在从不同的角度观察和理解同一个世界——一个充满变化与规律的世界。
他立刻拿出笔记本,不是化学笔记本,也不是数学笔记本,而是一个他新开辟的 “学科融合探索笔记” 。他在第一页郑重地写下这个发现,左边画上数学的幂函数图像,右边画上化学的浓度-时间曲线,用不同颜色的笔标注出横纵坐标、切线斜率(导数/反应速率),并在旁边写下自己的思考和对应关系。
“原来,数学不只是计算的工具,它更是描述世界变化规律的语言!”凌凡心中涌起一股难以言喻的激动。这种将不同学科知识打通后带来的通透感,比解出一道难题更让人沉醉。
他意识到,陈景老先生所说的“面的掌控”,或许不仅仅是指对单一学科知识网络的构建,更包含着这种打破学科壁垒,实现知识融会贯通的更高层次追求。
这次偶然的发现,为他打开了一扇新的窗户。他开始有意识地在学习其他知识时,思考是否能用数学的工具、物理的模型去理解和阐释。
全面强化,不仅是知识量的积累,更是知识结构的优化与融合能力的提升!
不服就干!而且,要干出知识联通的畅快,干出跨界思维的火花!
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逆袭心得:
学科之间并非孤岛,尝试打破界限,进行知识联想与融合,常能收获意想不到的透彻理解。如用数学函数图像与导数概念理解化学反应的速率变化,能将抽象过程直观化、模型化。保持跨学科思考的习惯,建立知识间的广泛联系,不仅能加深对各科知识的理解,更能提升综合运用知识解决复杂问题的能力,这是迈向高阶学习的重要标志。
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