應用非線性控制技術進行課堂教學設計

【摘要】教學活動是最復雜的人類活動之一，現行的課堂教學設計顯示了強烈的線性特征，教學雙向交互也呈現出“輸入——輸出”的必然因果關系。然而，教學結果卻往往達不到預期的目標，也無益于培養學生的創造思維。本文試圖引用非線性控制理論解決教學中的“輸入”和“輸出”的不確定性問題。

【關鍵詞】非線性控制，課堂教學設計，教學模式

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009—8097（2006）05—0057—03

在課堂教學中，存在著大量的不確定性問題。教學設計中的“教學條件”^[1]往往是靠教師的經驗而進行的假設，它的“輸入”能否導致“教學結果”是值得懷疑的；教學中的變量由教師的素質和經驗直接決定，“啟而不發”的教學普遍存在；對于“教學結果”，我們更是無法精確計算的，如果問及教師“你所教的學生有幾個能力相同？”你一定不會得到滿意的答案。認真分析，不難得出結論：教學問題是非線性的，而教學設計是線性的。教學活動總是按一定的程序進行，盡管有很多教學理論和教學模式可供教師參考，但是我們還是經常發現教學設計中的各種不確定性因素，我們的教學是基于各種假設的。非線性控制理論是由數學領域提出并發展起來的，非線性問題的復雜性與教育教學問題的復雜性相似，尤其教學設計的流程源自數學中的算法，非線性控制技術為解決教學中的不確定性問題提供了一種思路。

一、引入非線性控制技術的目的

在操作計算機時，經常會出現“重打”現象，如“教師教師”。我的修改方式自然是刪去后者，而我的學生則因光標在中間把“教師教師”刪去，并且給我講了其它一些技巧。我問他什么時候學會了這些技巧，他的回答是：“你上課的時候呀！”其實，我根本沒有講這些，因為這些不是教學內容，我也不知道這些技巧。這些技巧是學生在操作過程中的“創造”，通過同學間的交流而習得的。

可見，教師所設計的教學是不可能精確的，學生的學習結果也是不確定的。教師開發教學設計，制定教學目標，選擇教學方法，進行教學活動，目的在于開發學生的智力，傳授給學生知識。然而，學生通過學習未必達到預期的目標。那么，通過教學學生是否沒有收獲呢？答案是否定的，只要他們積極參與了教學活動就會有所收獲，只不過教師并沒有發現他們的所得。原因是：（1）評價學生的項目（如練習題、實驗操作）沒有“真實的情境”為基礎，學生或不熟練新知識，沒有達到知識的遷移；或不熟悉“情境”，沒有感性認識。（2）評價的內容是有限的，不可能囊括每個學生的能力發展，教師也不可能運用統一的方法考查不同個性的學生能力發展的傾向和水平。

在教學過程中，教師的經驗和素質起著十分重要的作用。那么，是否通過選聘高素質有經驗的教師就能根本解決問題呢？作者認為這不是改革的精神，因為傳統的教學設計思想和評價機制決定了我們的教學是以“教師為中心”、“課本為中心”、“知識為中心”的，學生的能力培養過程實質成為教師頭腦的復制過程。學生缺乏創新意識，即便學生進行了“創新”，也可能因沒有得到及時的肯定而感到失望。

一位成功的教師曾講：所謂好的教法，就是把簡單的知識講復雜，把復雜的知識講簡單，提高學生的興趣就是成功的教法。關于這種思想的得失暫且不論，這種思想對教學控制技術會有一些啟發。現在，教師把教學活動和學習活動設計得十分復雜，在教學評比活動中一味強調“高密度教學”、“學生活動越多越好”的現象越來越嚴重。表面上學生學習了知識，提高了能力，而實質是學生們統一步調，疲于應付，不求甚解。上課時學會了，下課后忘得干干凈凈；上課時緊張參與，下課后厭煩學習。

非線性控制技術是針對以上這些問題而引入教學設計的，目的在于讓學生選擇有興趣的學習活動，進行深入的思考和知識建構；通過交流合作進行探究和發現規律，提高學生的能力；通過及時積極地評價，鼓勵學生進行創新。

非線性控制技術應用于教學交互，實質是借助某一知識問題的解決過程，為學生提供盡可能豐富的相關學習材料和有效的幫助。學生在問題解決過程中對知識進行深入的理解，并運用多種方法創造性地解決問題。教師以及時鼓勵和學習表現檔案袋的方式促進學生發展“求異”思維，培養創新意識。運用非線性控制技術進行教學時，學生對“問題的解決”活動是主控“元件”，學習資料、學習環境、教師的鼓勵、組織形式及評價方式等是“輸入變量”，學生不同的解決方案、解釋方法和創造性的思維是“輸出結果”。

二、非線性控制技術的課堂運用

非線性控制絕不是失控的課堂，而是為學生提供多元化的學習材料，讓學生根據自己的興趣進行選擇，從而進行沉浸式學習，掌握探究學習、合作學習的一般方法，發展學生多元智力，培養學生的創造精神。運用非線性控制技術時，應遵照如下原則：

1．堅持“少就是多”^[2]

過多的目標只能使學生淺嘗輒止，沒有時間對問題進行深入研究，更談不上提高能力。較少的目標有利于教師為學生設計寬松的學習環境，提供必要的學習材料和有效地幫助。所以，在一節課中，設計一兩個學習主題既可。

2．學習主題是來源于生活中的爭議問題

抽象的學術性問題或例題往往與學生沒有親和力，學生會對“主題”失去興趣，課堂教學可能失控；沒有爭議的學習問題只能鼓勵學生的怠惰，一些學生可能很快發現答案，大部分學生便停止探究，達不到開發智能的效果。

3． 放棄學科本位^[3]

學生的思維是多維的和全面的，解釋問題方式是多角度的，一門課程的問題可能用不同學科的知識來解釋，若以發展學生的智力為目標，教師必須放棄學科本位思想，否則會落入“知識中心”之中。

4．教師只能提供必要的服務，而不能代替學生分析

教師的幫助和引導（如提供輔導書或實驗材料）會增強學生的信心，而教師的分析會誤導學生的思路，學生會失去進行創造的積極性。

5．及時鼓勵

鼓勵和評價是不同的，評價是帶有價值傾向性的，而教師的鼓勵在于促進學生參與教學的積極性和學生的活動表現。

6．歸納性總結評價

只對學生的參與性和學生的創造性思維成果進行總結，陳述學生的哪方面的智能得到了體現并進行鼓勵或獎勵。

三、非線性控制技術的操作模式

非線性控制技術并非放任學生的行為，而是為不同智能結構和知識背景的學生提供寬松的學習環境，在這個環境中，學生可以按自己的方式學習，認識“知識”和“事物”的復雜性和綜合性，尤其對于規律性很強的學科，學生可以從多種角度理解規律，學生在多種思維的環境中可以得到有效的幫助，有助于發展弱勢智能。對教師而言，非線性的控制教學既避免了被學生“問倒”的尷尬局面，又縮短了設計教學的時間。

所謂非線性控制教學的操作模式是指課堂教學活動的設計方法，是教學設計的一個環節，應屬于教學交互范疇。在課堂教學中，作者提出了如下的非線性控制教學的操作模式：

在運用非線性控制時，應注意如下問題：

1．制定規則應由師生共同制定。教師獨立制定的規則不利于學生的參與性，制定規則的時間，既可以在課堂中也可以在上課前。

2．學習材料應考慮廣泛性和相關性。不應局限于本學科的材料，既要與所學知識相關，也要與培養學生的能力相關。

3．學生的活動盡量采用小組合作方式。教師的幫助和鼓勵不可能對每一個學生都是及時的，而小組成員間的合作、協作能達到及時相互鼓勵的效果。

4．總結與評價過程是在收集學生活動過程中的表現基礎上進行的。教師應在教學過程中做好學生活動記錄，以便在總結時供學生對不同觀點（或方法）進行分析、比較，并且將學生的表現放入“課堂學習表現檔案袋”中。

四、非線性控制技術的課堂教學設計模式

按照上述思想，作者開發了如下的課堂教學設計模式：（如下圖）

這一模式是基于分組課堂教學設計的，以主題教學為知識教學的核心，以分組合作的課堂學習為主要教學組織形式，以課堂學習檔案袋和測試為評價形式，以問題解決過程貫穿整個教學過程。

對于這一模式需要說明以下幾點：

1．教學目標不是教學活動的必然目標，而是預期目標。因此，在進行評價時，不應將“達成目標的程度”作為判斷教學成敗的標準。

2．問題的提出要有針對性，值得學生解決，不能“無感而發”。“問題的解決”不是教學的目的，而是教學的手段。所以，學生即便進行了錯誤的解釋，其創造性思維也應得到鼓勵。當然，教師和同學應幫助他（或她）更正錯誤。因為教學的真正目的是學習知識、培養能力、開發學生的潛能，在教學目標中應有具體描述。

3．從整體上看，這一模式仍有線性特征，作者無意改變教學設計的程序性和結構化。

4．非線性控制技術的應用（虛線框部分）不適合起始基本概念的教學，更適合于概念、原理的應用，以創新能力和創新意識為主要目標的教學內容。

5．學習材料的充足、教師創設的寬松的教學環境和教師及時有效的鼓勵是非線性控制成敗的關鍵。否則，課堂將失去控制。

6．計算機、網絡等技術的應用會在提供學習材料、記錄學習表現、及時提供幫助和創設情境等方面有所作為。

7．對學生的創造性思維或采用相關學科知識解決問題的方案，教師要運用板書等醒目的手段進行記錄，以示鼓勵。

作者在教學中引入非線性控制技術旨在對現行課堂教學模式進行改進，尤其要改變傳統的“三個中心”的課堂教學，并非放棄系統教學設計方法，更不是抹煞傳統教學設計中的貢獻。而是本著改革的精神，努力推動“創新教學”實踐，開發學生的智力，挖掘學生的潛力，培養學生的創新精神，全面提高學生的素質。

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參考文獻

[1]盛群力 李志強.現代教學設計論[M]. 杭州：浙江教育出版社，2001年，第2-4頁

[2]戴維·拉齊爾著 繆胤譯.智慧的課程——利用多元智力發掘學生的全部潛力[M].北京：科學出版社，2003年第1版，第10頁

[3]朱慕菊.走進新課程[M].北京：北京師范大學出版社，2002年，第121頁

Apply the Non-linear Control Technology to Improving the Class Instructional Design

Wang Yajing

Hebei University， Baoding Hebei， 071002

Abstract: Instructional activity is one of the most complicated activities for human. Strong line is the characteristic of current classroom instruction design. The two-way mutual interaction also displays the subsequent relationship of “input—output”. But， the instructional result can not reach the anticipated goals sometimes. Also， this instructional design is not avail of cultivating students’ creativity. In this article， we attempt to quote Non-linear Control Theory to solve the uncertain problems about “input” and “output” in the process of teaching.

Key words: Non-linear control， The class instruction design， Instructional model

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