耗散結(jié)構(gòu)理論對化學(xué)教學(xué)的啟發(fā)

楊正帆

化學(xué)教學(xué)過程也遵循著耗散結(jié)構(gòu)理論所提出的“低級有序——混沌無序——高級有序”的規(guī)律，體現(xiàn)開放系統(tǒng)、創(chuàng)設(shè)非平衡態(tài)、引入漲落等特征，為優(yōu)化化學(xué)教學(xué)提供了一個新的視域。

建立開放性的教學(xué)系統(tǒng)。教師對教材的把握不僅需要扣得準(zhǔn)，而且需要放得開。如，制取氯氣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師在介紹教材中內(nèi)容的基礎(chǔ)上，可通過研究性學(xué)習(xí)的指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生思考能否用其他的物質(zhì)代替二氧化錳，如何除去氯氣中的氯化氫，如何干燥氯氣，如何減少氯氣的污染，能否設(shè)計(jì)更簡約化的制氯氣的裝置等。通過開放教學(xué)內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生思維向更深處漫朔。

教學(xué)手段的開放，就是要注意多種教學(xué)手段的合理運(yùn)用，充分調(diào)動學(xué)生的多重積極性。教師在教學(xué)中不僅可以整合傳統(tǒng)直觀的、演示的、講述的、討論等教學(xué)手段，而且更應(yīng)該充分發(fā)揮多媒體計(jì)算機(jī)傳播大信息量、提供直觀形象的化學(xué)畫面、模擬不易操作的實(shí)驗(yàn)、快速正確地處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行知識的多元表征等優(yōu)點(diǎn)。

建構(gòu)思維系統(tǒng)的非平衡態(tài)。實(shí)踐表明，化學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中所展示的一些新穎奇特、趣味盎然的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以有效地將學(xué)生引人一種急欲解決問題的“憤悱”狀態(tài)。

創(chuàng)設(shè)新奇性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程所再現(xiàn)的一些新異奇特的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象常會在給學(xué)生的感觀造成強(qiáng)烈刺激的同時(shí)，使學(xué)生的思維處于非平衡態(tài)。如，學(xué)習(xí)硫的氧化物時(shí)，課前將一束鮮艷奪目的鮮花插在集氣瓶中，學(xué)生的注意力全部集中在花上，情緒高漲。教師說，美麗的鮮花在—定條件下也會被腐蝕。請學(xué)生注意觀察將H2SO3溶液噴灑在花朵上，花朵就變得暗淡、蒼白。接著，教師提問“為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢”，由此引入新課。奇特的現(xiàn)象誘發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，給學(xué)生帶來心靈震撼的同時(shí)，也導(dǎo)致了思維非平衡態(tài)的出現(xiàn)，從而使教學(xué)獲得最佳效果。

借助疑惑性實(shí)驗(yàn)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，借助于疑惑性實(shí)驗(yàn)給學(xué)生造成的強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，可以有效地創(chuàng)設(shè)思維的非平衡態(tài)。如，為了了解電池性狀，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景。鐵是比較活潑的金屬，銅是不活潑金屬。鐵能與稀硫酸反應(yīng)，銅則不能，這是學(xué)生已經(jīng)知道的事實(shí)，如果把這兩種金屬連接在一起，同時(shí)放到稀硫酸中會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，左邊的燒杯里，鐵絲上有氣泡放出；在右邊的燒杯里，銅絲上也有氣泡放出，為什么呢？實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的各種問題不斷引發(fā)學(xué)生思考，誘使他們進(jìn)入認(rèn)知的非平衡態(tài)。

設(shè)置矛盾性實(shí)驗(yàn)。化學(xué)實(shí)驗(yàn)中所出現(xiàn)的一些或與學(xué)生的先前認(rèn)識相悖，或與所預(yù)測的現(xiàn)象有違，以及在不同情況下所出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果“自相矛盾”的情況，常常可以置學(xué)生的思維于“進(jìn)退維谷”的窘境，促使學(xué)生的思維系統(tǒng)遠(yuǎn)離非平衡狀態(tài)之后達(dá)到更高的有序狀態(tài)。如，為了鞏固AI（OH）3是兩性氫氧化物等有關(guān)知識，教師可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：向AlCl3溶液中加入適量的NaOH溶液，出現(xiàn)絮狀沉淀后，繼續(xù)滴入NaOH溶液。絮狀沉淀便消失了。為什么絮狀沉淀AI（OH）3能與NaOH溶液反應(yīng)呢，從而產(chǎn)生矛盾情境，誘導(dǎo)學(xué)生思索。

引入漲落的觸發(fā)機(jī)制。在教學(xué)過程中，教師若能積極創(chuàng)設(shè)良好的思維環(huán)境，則可有效地誘發(fā)學(xué)生思維“巨漲落”的產(chǎn)生。因此，教師應(yīng)及時(shí)注意和把握教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)外的各種“漲落”現(xiàn)象，促成系統(tǒng)向有利于分支形成和發(fā)展的方向演化，避免教學(xué)系統(tǒng)混沌狀態(tài)的出現(xiàn)。

如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)溶液pH的計(jì)算時(shí)，先讓學(xué)生思考pH=5的鹽酸稀釋10倍后，pH=？通過分析，學(xué)生很容易得出pH=6。接著，再讓他們練習(xí)：稀釋100倍、1000倍后溶液的pH為多少？若將題目改成pH=9的NaOH溶液分別稀釋10倍、100倍、1000倍又如何呢？學(xué)生緊張地練習(xí)著，教師也在尋找突破難點(diǎn)的時(shí)機(jī)。突然一位“機(jī)靈鬼”一拍桌子，大聲說：“老母雞怎能變成鴨？”教師抓住時(shí)機(jī)，馬上請這位學(xué)生說說他想到了什么。聽這位學(xué)生一解釋，大家恍然大悟，酸經(jīng)過稀釋不可能變成堿，堿也不可能經(jīng)過稀釋變成酸。那問題出在哪呢？學(xué)生思維的積極性被極大地調(diào)動起來，經(jīng)過討論很快得出“都是水的電離惹的禍”。因此，教師要抓住教學(xué)系統(tǒng)中的小漲落或采取一些適當(dāng)變革措施和手段創(chuàng)造小漲落，從而促進(jìn)系統(tǒng)躍遷到新的有序狀態(tài)。

（作者單位：崇陽縣城關(guān)中學(xué)）

責(zé)任編輯 嚴(yán) 芳