“開放性特征”在初中化學教學中的應用

[摘要] 傳統的初中化學課教學中，以“教室中心、書本中心、課文中心、知識中心、班級中心、教師中心”的封閉型教學模式已日益凸顯出弊端。該文依托耗散結構理論，分析化學教學系統的“開放性特征”，探討了“開放性特征”在初中化學教學中的應用。

[關鍵詞] 耗散結構 開放性 化學教學

著名的比利時科學家伊里亞#8226;普利高津在1969年提出了耗散結構理論，并因此榮獲1977年度諾貝爾化學獎。耗散結構理論可以概括為：一個開放系統在到達遠離平衡態的非線性區時，當系統的某個參數變化一旦達到一定臨界值時，通過漲落，系統發生突變(即非平衡相變)，由原來的無序混亂狀態轉變為一種時間、空間或功能有序的新狀態。這種在遠離平衡區形成的、新的宏觀有序結構，需要不斷與外界交換物質與能量才能維持，并保持一定的穩定性，且不因外界微小擾動而消失，因此稱之為“耗散結構”[1]。他指出：任何系統只有開放，通過與外界環境不斷地進行物質、能量和信息的交換，才可能走向有序。或者說，沒有開放，處于平衡態的系統要走向有序是不可能的。

教學系統是與政治、經濟、文化、科技等活動相互作用，相互影響的，具有顯著的開放性特征[2]。初中化學課堂教學系統也不例外。初中化學課堂教學系統只有開放，才能使化學課堂教學系統內四要素（教師、學生、學科內容、環境）之間產生超出“整體是局部線性疊加”的教學效果，使初中化學課堂教學系統從非平庸的無序走向有序。把握“開放性特征”進行初中化學課堂教學，其中最關鍵的要素體現在：

1 學生獲得信息渠道的開放性

耗散結構理論認為，提高系統有序度的關鍵是系統的開放。因此，在整個化學教學中必須促進學生思維系統的全方位開放，更加廣泛而有效地獲得更多的化學信息[3]。

教師應引導學生擺脫“教材中心、課文中心”的束縛，重視讓學生從多渠道獲取信息資源。首先可以引導學生在生活中獲得信息。如在廣東教育出版社化學第六章《珍惜和保護金屬資源》這節內容中，學生通過鐵的生銹原理可以想到生活中存在的各種防銹方法。其次可以引導學生在媒介中獲取信息。如讓學生通過各種媒介（如報紙、廣播、電視、雜志、網絡等），了解化學領域的最新進展，查找和所學化學知識有關的相關內容。如在《古生物的“遺產”——化石燃料》這節內容中，筆者先請學生在媒介中分組查找煤、石油、天然氣的形成、目前化石燃料的使用、儲量和使用年限的計算、以節能減排為目標的新能源的開發和利用、車用乙醇汽油和沼氣池的使用等信息，然后再增加一些相關的圖片、錄像資料、動畫，將其匯編成一個網頁，最后由學生自主學習和交流。再者可以引導學生在調查實踐中獲得信息。如在《飲用水》這節內容中，我們帶領部分學生參觀福州東區自來水廠，使學生對凈水的方法、水資源的利用和保護有進一步的認識，并將該實踐活動拍成錄像，供全體同學上課觀看，最后布置學生以小組為單位制作簡易凈水器進行交流。

在獲得信息的方法上，教師可以通過閱讀、講述、討論、觀察、實驗等多種教學組織形式以及運用掛圖、實物展示、影像等多媒體，讓信息通過聽、看、動手等多渠道輸出給學生。

2 問題設置的開放性

問題是生長新思想、新方法、新知識的種子。學習過程實質是提出問題、分析問題、解決問題的思維過程。問題既是教學活動的起點和歸宿，也是貫穿于整個教學過程的主線。因此，有價值的開放性的問題，能有效地引發學生的思考，真正參與到學習活動之中，使學生的認識結構隨著問題的解決進入更高的有序狀態。開放性問題包括：

2.1 問題的探索性。問題和結論間有多種思維途徑或循序漸進的思維環節，或同一問題因思維途徑不同而產生多種不同的結論。如要判斷鐵和銅的金屬活動性強弱的問題，可以通過與氧氣反應、鐵與銅的鹽溶液反應、與稀鹽酸（或稀硫酸）反應等知識來解決。

2.2 問題的寬廣性。不僅僅指開放性問題所涉及的知識面的寬廣，而且還涉及思維方法、方式的多樣性。

2.3 問題的多樣性。指把同一知識點從不同角度不同方式設計成問題——即轉換設問角度，如涉及溶質質量分數概念的化學方程式計算可以設計成這樣的問題：

問題1：若有40g 36.5%的濃鹽酸完全反應，可制得氯氣的質量是多少克？問題2：要制得7.1 g氯氣，需要溶質質量分數36.5%的濃鹽酸的質量是多少克？問題3：若有40g的濃鹽酸完全反應，制得7.1 g氯氣，則該濃鹽酸的溶質質量分數為多少？

3 教學方法的開放性

教學系統是教師、學生和教學內容在一定教學環境中的有序組合。教學應該并且可以有科學的方法。選擇開放的教學方法，并使之與教師、學生和教學內容之間形成有機整體，才能使教學過程符合學生的認識規律，循序漸進地發展學生智力、培養學生能力。開放性的教學方法主要有兩種：

3.1 討論法的開放。開放的討論法鼓勵學生運用已有知識和經驗進行自我提問，提出自己的問題供同學一起討論。水平較差的學生提出的問題簡單便于討論，有利于增強他們學好化學的信心；水平較高的學生提出的問題具有爭議，有利于促進他們思維能力的提高。例如：一瓶氫氧化鈉因密封不好而有可能變質，請回答：如何檢驗它已經明顯變質？對于這個討論題，層次較低的同學可以提出使用酸堿指示劑或稀鹽酸的檢驗方法。層次較高的同學還會提出使用氫氧化鈣、氫氧化鋇溶液的檢驗方法，甚至還會進一步指出該方法可以除去氫氧化鈉變質后生成的雜質——碳酸鈉，引發全體學生對于除雜和鑒定這一初中學習的難點問題的深入思考。開放的討論法充分發揮學生的主體作用，能使學生在教師的指導下展開積極的思維活動，使教與學在開放的環境中交互作用并進一步自主化，突破由教師壟斷的封閉式教學方法[4]。

3.2 實驗法的開放。化學家戴安邦說過，“化學實驗教學是實施全面化學教育的一種最有效的形式”。化學實驗教學在發展學生智力、培養學生能力方面的重要性不言而喻。教師可以做這樣的化學實驗法的開放嘗試：在進行學生實驗前，除按課本準備好必需的藥品儀器供學生實驗外，還給學生準備一些與本實驗相關的額外藥品和儀器。學生在做完本實驗后，可根據自己的理解需要對其進行適當的挑選和組合，繼而做相同類型的實驗。當然，也可以鼓勵學生設計出與課本方案不同的實驗方案，比較哪個方案更佳。比如：在做學生實驗“二氧化碳的實驗室制法”時，可以增加長頸漏斗、酒精燈、普通漏斗、試管、圓底燒瓶、鐵架臺、水槽、鋅、稀硫酸、碳酸鈉、高錳酸鉀、過氧化氫等“額外”藥品和儀器，加深學生對實驗室制取氣體的發生和收集裝置選擇依據的理解，初步學會評價實驗設計方案，收到良好的實驗教學效果。

4 學生學習結果評價的開放性

開放性的教學評價，打破“教師中心、知識中心、書本中心、應試中心”的片面評價體系，使評價觀念、內容、主體、方法、標準相互聯系、協調發展、有機統一。它不僅評價學生對化學知識的掌握程度，而且評價學生在探究能力、方法技能、情感態度與價值觀等方面的發展狀況，充分發揮評價促進學生發展的教育功能，提高和激發學生的主體意識和自我教育能力，有利于學生形成獨立自主、開拓創新的人格特征。

4.1 開發情景性和開放性的試題，優化紙筆測驗考試內容。一個好的問題情景往往能夠激發起學生強烈的問題意識和探究動機，從而讓學生在情景化的學習中提高探究能力；而開放性試題由于試題本身條件、內容、結論甚至思維過程的開放性，可以有效地提供給學生自由發展個人才能的空間，進而能夠提高學生利用化學知識解決實際問題的能力[5]。例如考查學生利用題目提供的新信息書寫化學方程式的能力時，可以命制這樣的試題：2007年度諾貝爾化學獎授予德國科學家格哈德#8226;埃特爾，他對鉑催化劑條件下一氧化碳氧化反應進行研究，使汽車尾氣中的一氧化碳和一氧化氮發生反應，生成二氧化碳和空氣中含量最多的氣體，以過濾汽車產生的廢氣。充分利用化學實驗、教學模型、科學史實、新聞報道、實物圖片與影像資料等多種化學課程資源創設問題情景，通過設立情景性和開放性試題的形式達到考核學生掌握化學知識和解決實際問題的雙重目的。

4.2 嘗試多種考試方式。開放性的評價重視對學生學習化學的知識、能力、情感的全面考核和評估。將開卷與閉卷考試相結合、筆試和提問、作業、書面檢驗和口頭答辯相結合、化學實驗操作和筆試、研究性學習成果展示相結合等方式靈活運用。

4.3 開展活動表現評價[5]，促進學生全面發展。貫穿于化學學習全過程的“科學探究”不僅成為一種重要而有效的學習方式，而且成為義務教育階段化學課程的重要內容。在這種新的課程理念下，化學教學要求對學生化學學習的評價必須改變過去單一的知識價值取向，提倡通過活動表現評價的方法評定新課程所提出的學生在探究能力、情感態度與價值觀等方面的發展。對學生科學探究學習的評價，要側重于考察學生在探究活動中的實際表現。如學生探究活動中參與意識、合作精神、實驗操作技能、探究能力、分析問題的思路、知識的理解和認知水平以及表達交流技能等進行全方位的評價[6]。

把握化學課堂教學系統的“開放性特征”進行教學，通過開放學生獲得信息的渠道，開放問題的設置方式，開放教學方法和開放學生學習結果的評價方法，其目的是通過全方位地開放教師和學生的思維系統，積極引導學生自主參與教學的全過程，使化學教學系統與外界環境不斷地進行物質、能量和信息的交換，提高化學教學系統的有序度，為初中新課程教學改革注入新的活力。

參考文獻

[1] 葉兆舉. 熵理論在中學化學新課程中的融合運用[D]. 福州: 福建師范大學學士學位論文， 2006.

[2] 黃凌燕，胡志剛，周曉藝.從熵理論的視角看化學課程改革[J]. 福建教育學院學報， 2008， (3): 31-33.

[3] 汪嶸.淺談耗散結構理論在化學教學中的應用[J]. 中學化學教學參考， 2008， (3): 14-16.

[4] 王梅家，王勇家.實驗教學的開放與優化.中學化學教學參考，2006， (10):22.

[5] 張政，林長春.新課程理念下的初中化學學習評價方法[M]. 西南師范大學出版社，2007.

[6] 孫建民，孔繁升.初中化學課堂教學藝術[M]. 北京: 中國林業出版社，2005.