混沌理論指導下的化學教學策略及實施方案

董春華 席改卿 王勝利 郭洪英 邯鄲學院化學系 056005

混沌理論指導下的化學教學策略及實施方案

董春華 席改卿 王勝利 郭洪英 邯鄲學院化學系 056005

介紹了混沌理論指導下的化學教學策略及實施方案。結合實際情況，提出了實施關鍵。

混沌；化學；教學策略；實施方案

Chaos; Chemistry; Teaching strategy; Implementing scheme

1 引言

混沌理論作為二十世紀三大科學革命之一，主要包括三大基本原理:蝴蝶效應、分形自相似性、奇異吸引子。1993年美國學者尤(Y o u)[1]首先將混沌理論由自然科學領域引入到教育科學領域，提出了混沌理論支持的教學設計模型。之后，國內外學者相繼對其展開了研究[2]，混沌理論得到了不斷發(fā)展。其中，徐曉雄[3]對線性系統(tǒng)與混沌系統(tǒng)的教學設計主要特征進行了比較。袁德明[4]提出了混沌式教學模式的基本框架以及教學設計多鏈路結構。混沌理論提醒我們:教育領域應盡量降低教育成本，提高教育收益。課題組根據(jù)我系實際情況，結合化學學科特點進行了混沌理論指導下的化學教學探索。

2 混沌理論為指導的化學教學策略

2.1 焦距可調

課程教師應有全局觀。既要清楚知識點的內容，又要清楚該知識點在課程體系以及專業(yè)培養(yǎng)中的位置。課程教師還要訓練學生自己進行學習總結，各章后安排知識網(wǎng)絡圖。通過師生共同的視角焦距的調節(jié)，使師生既能看到“樹木”，又能看到“森林”，避免單一知識點的孤島效應。

2.2 “時空穿梭”

課程教師在熟悉掌握經(jīng)典科學的同時，應密切留意科技新進展，避免知識老化。由于教材存在一定的滯后現(xiàn)象，有些相關信息需要從科技文獻、媒體新聞中獲知。教師應及時跟蹤、儲備、整理、充實到教學素材庫中。如果教師對科學前沿閉塞視聽，勢必會造成教學資源的浪費。

2.3 善辯優(yōu)劣

課程教師應當善于比較，理性分析各種教學方案下的教學效果。通過數(shù)理統(tǒng)計分析，選擇恰當?shù)慕虒W方案，使教學質量提高。目前普遍存在的問題是一線教師的定量分析水平亟待改進。

2.4 明察秋毫

課程教師應注意觀察學生的動態(tài)發(fā)展。特別是學困生，應有一定的預警機制。對待學生的一些有益的思想火花，鼓勵嘗試，促進蝴蝶效應的產(chǎn)生。

2.5 天人合一

化學課程教師雖然在教授自然科學，但不能只做真空下的科學傳播者。在課堂教學中要及時滲透S TS（科學技術社會）的理念，讓環(huán)保綠色成為化學的主打色,不要讓社會為化學不當使用的惡果埋單。

3 混沌理論為指導的化學教學實施方案

3.1 實施目的

堅持以人為本的思想，著力提高全體教師的業(yè)務素質，使教師在教學科研上與時俱進，學習混沌理論的先進理念，積極進行教學改革，推動教學質量的不斷提高。

3.2 實施內容

圖1 混沌理論指導下的化學教學實施方案

為了使實施方案具有指導性，需要厘清教育系統(tǒng)中各要素的關系。圖1 為混沌理論指導下的化學教學實施方案示意圖。

3.2.1 根據(jù)各專業(yè)的培養(yǎng)方案，結合用人單位的專業(yè)要求，制定本學科的課程計劃、章節(jié)目標，使專業(yè)學習與職業(yè)崗位需求匹配。再由章節(jié)目標出發(fā)，逆向備課，精選教學內容，追溯到要求掌握的知識點以及學生的“最近發(fā)展區(qū)”。最終目的是縮短課堂教學與職業(yè)崗位需求的距離。此外，教師應根據(jù)畢業(yè)生用人單位評價、專業(yè)評估、課程評價的反饋，適時調整教學方案。

例如:化學制藥技術專業(yè)的學生畢業(yè)后可以考取執(zhí)業(yè)藥師資格證書。教師可在無機化學的日常教學中，滲透無機藥物的知識。教師備課時通過查詢藥典，找到適合的材料，充實到課堂教學中。例如:在講硼砂時，介紹其藥物作用，并結合其結構決定性質而性質又決定應用的線索講解原理。為了增加趣味性，還引入了湯歌:“硼砂又名西月石，塊粒結晶可透明；體輕質脆味咸苦，解毒防腐痰熱清。”課程最后安排專題活動，每位同學介紹一味藥。通過這項活動，鍛煉學生檢索文獻、整理資料、組織語言、有效表達的能力，另外也密切了學業(yè)與職業(yè)的關系。

3.2.2 加強本學科前沿知識和教學理論的學習。研究表明，教師的專業(yè)知識容量對教學水平會產(chǎn)生很大的影響。而教師的教育理念又影響著其教學行為。

3.2.3 將教學系統(tǒng)中的各個要素（教材、教學內容、教學方法、教學手段）進行優(yōu)化，尋求最佳條件，形成整體最優(yōu)。

3.2.4 在不同學科體系間建立無障礙鏈接，使學生的學習匯成流暢的信息流。

3.3 實施要求

堅持理論學習與行動研究相結合；教學與科研相結合。要求教師在工作中善于發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，做到理論聯(lián)系實際，切實提高自身素質。教師平時作實地筆記，教研活動時進行相互交流，介紹心得。要求注意典型事例的挖掘和提煉。

3.4 工作分配

課題組負責對整個教學改革過程的策劃、組織、協(xié)調及撰寫有關文字材料。各教研室負責相關課程的具體實施。有條件的教研室可開展系統(tǒng)深入的研究。科研任務重的教研室可采取漸進式改革。

4 混沌理論指導的化學教學實施關鍵

4.1 處理好專業(yè)與職業(yè)的關系

我系應用化學專業(yè)的學生畢業(yè)后許多是面向企業(yè)的研發(fā)崗位。如何在日常教學中既培養(yǎng)其專業(yè)素養(yǎng)又能滿足職業(yè)崗位需求，是教師不斷思考的問題。由于我校是由原師范專科學校升格而來，在教學中不可避免地帶有強烈的師范色彩。教師一般會面面俱到，講解細致入微。但即便這樣，還是有個別同學實驗失敗。我們分析了其中原因，對實驗教學進行了改革。例如:在三草酸合鐵酸鉀的實驗中，由原先的教師從頭至尾的平鋪直敘、波瀾不興，到步步設疑，特別介紹無機配合物逆向合成的思路。從物質的組成、性質推測其用途、儲存、制備以及合成時如何把握原料的選擇、條件的控制、氧化劑的考量。通過這種新的教學方法由授人以魚變?yōu)槭谌艘詽O。合成部分:教師將教材中文字描述轉化成了制備流程圖，形象直觀。另外重點講解實驗的注意事項，這樣學生在經(jīng)過預習的基礎上自然就能領悟實驗的關鍵點。組成鑒定部分:教師明確提出三方面要求:即元素種類、存在形式、具體位置要清楚。性質實驗部分:利用目標產(chǎn)物對光敏感的特性，寫詩作畫，呈交作品。作業(yè)部分:除了實驗報告外，還布置學生查詢綠色優(yōu)化工藝的資料。通過課后與學生的交流，學生普遍反映收獲很大。

總之，教學應當本著職業(yè)為導向，專業(yè)為基礎的原則。教師授課時注意以專業(yè)課程為主，兼顧職業(yè)需求。適當補充，不可喧賓奪主。否則課程教學的效果將會被沖淡。

4.2 處理好課程與課程的關系

我系目前正積極申報實驗教學示范中心，打破原有實驗教學依附于理論教學的尷尬局面。實行三層次一拓展的模式，即基礎實驗、綜合實驗、設計實驗和創(chuàng)新實驗。原有的各學科實驗教學各自為政，分工不明確。有些技能都在教，形成簡單水平的重復。實行改革后，實驗教學打破學科間的藩籬，在同一平臺下有計劃、有分工的協(xié)作教學，實驗課的教師成了上下游的伙伴。混沌理論要求基礎課學科教師與后續(xù)課教師之間順利轉移接力棒，不窩工，也不斷路。

4.3 處理好課程內各要素的關系

優(yōu)化局部，整體最優(yōu)。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，實驗教學有一個共性的問題。即使教師非常細致周到的講解，還是會有學生犯錯誤。我們分析，這可能與實驗室傳統(tǒng)教學的局限性有關。據(jù)文獻報道，仿真實驗室的干預會有效促進教學，減少學生的差錯率。我系在條件許可的情況下，將嘗試該項改革，使實驗教學由單純的師傅帶徒弟型，向現(xiàn)代電化教育邁進。

4.4 處理好師生成本承擔比例的關系

研究發(fā)現(xiàn)，學生有種普遍的心理，不愿意承擔額外的時間成本。有時更愿意吃現(xiàn)成的，造成懶惰、依賴的心理。短期內他認為以最小的成本換得最大的收益。但實際上學生的元認知能力未能改善，帶著問題流入下一個環(huán)節(jié)，終有一天會顯現(xiàn)。只有征得學生理解和支持的教學改革才能順暢進行，學生也才能真正體會教師的良苦用心。課程教師在教學改革中，需要和教學對象進行有效溝通，使之理解、配合，共同尋找最適宜的教學方案。

4.5 處理好實驗課和理論課的關系

化學教學涉及理論及實驗，如同鳥之兩翼。目前理論與實驗教師分離教學模式不利于對學生的全面了解。教學計劃需要共同商討確定，比較理論實驗時序先后的利弊，真正做到相輔相成，達到雙贏的目的。

5 結語

我們在化學教學中進行了混沌理論為指導的教學實踐，取得了一定的成果和經(jīng)驗。在今后的工作中，還需要不斷提煉，升華。

[1] You, Y. What can we learn from chaos theory? An alternative approach to instructional systems design [J]. ETR&D,Vol.41,1993(3):17-32.

[2] 朱云東,鐘玉琢.混沌基本理論與教學設計發(fā)展的新方向[J].電化教育研究.1999 年第5 期:13-18

[3] 徐曉雄.混沌理論視野中的教學系統(tǒng)設計[J].電化教育研究.2002 年第12期:55-57.

[4] 袁德明.混沌式教學設計與實踐[J].中國教育信息化.2007年第8期:66-68.

On Teaching Strategy and Implementing Scheme of Chemistry In the Guidance of Chaos Theory

DONG Chun-hua XI Gai-qing WANG Sheng-li GUO Hong-ying
(Department of Chemistry, Handan College, Handan, 056005, P. R. China.)

Teaching strategy and implementing scheme of chemistry in the guidance of chaos theory were introduced. Some key factors were proposed according to practical situation.

10.3969/j.issn.1001-8972.2010.12.119

河北省教育科學“十一五”規(guī)劃課題“混沌理論在化學教學中的應用”（項目編號:08110024）