混沌理論在高校教學(xué)模式優(yōu)化中應(yīng)用的探索

張志穎+王思涵+劉春宇

摘要：混沌理論為確定性和隨機(jī)性之間提供了由此及彼的橋梁，它是非線性系統(tǒng)的共同屬性。教學(xué)系統(tǒng)作為一個(gè)典型的動(dòng)態(tài)的、開放的非線性系統(tǒng)，將混沌理論應(yīng)用于教學(xué)系統(tǒng)必將為推動(dòng)教學(xué)改革提供一個(gè)嶄新的思維視角和方向。它將改變傳統(tǒng)的可預(yù)測(cè)的、線性的、可操作的教學(xué)路線，重新詮釋了一種全新的教學(xué)思維模式，以適應(yīng)信息時(shí)代以人為本、能力培養(yǎng)的教學(xué)要求，對(duì)教育教學(xué)研究產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：混沌理論；非線性系統(tǒng)；蝴蝶效應(yīng)；教學(xué)系統(tǒng)；素質(zhì)教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）22-0153-02

混沌理論是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o序狀態(tài)的一種演化理論，是對(duì)確定性系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)在隨機(jī)性的研究。它是非線性系統(tǒng)的共同屬性，而世界上非線性系統(tǒng)，小到原子世界，大到宇宙，從自然科學(xué)到社會(huì)科學(xué)，乃至人際關(guān)系，各種各樣的非線性系統(tǒng)無不例外都存在著混沌特性，混沌理論在其中起到重要的引導(dǎo)作用。近年來，對(duì)教學(xué)領(lǐng)域的混沌現(xiàn)象研究備受教育工作者重視，它給傳統(tǒng)的、線性的、封閉的、模式化的教學(xué)模式帶來極大沖擊。實(shí)際上，教學(xué)過程恰恰是一個(gè)非線性的混沌過程，所以混沌理論必然對(duì)其會(huì)產(chǎn)生影響。從混沌的角度重新思考傳統(tǒng)高校教學(xué)模式，對(duì)于我們實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革和創(chuàng)新，大力增強(qiáng)新時(shí)期教學(xué)工作方法的針對(duì)性和創(chuàng)造性，具有較強(qiáng)的借鑒和指導(dǎo)作用。

一、混沌理論及基本特征

混沌理論被稱為與相對(duì)論、量子力學(xué)相提并論的20世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。混沌理論打破了人們對(duì)于確定論式可預(yù)測(cè)性的傳統(tǒng)觀念，揭示了非線性系統(tǒng)演化的復(fù)雜過程。混沌學(xué)將確定的與隨機(jī)的、必然的與偶然的、有序的與無序的對(duì)立的方法論統(tǒng)一了起來[1]。混沌學(xué)的任務(wù)就是對(duì)混沌現(xiàn)象中蘊(yùn)含的“無序之中的有序性”的研究。混沌理論已逐漸被視為一種嶄新的、人們深入認(rèn)識(shí)客觀世界和改造世界的方法論。

混沌運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)明顯的特征是內(nèi)隨機(jī)性、非周期性、遍歷性、普適性、初值敏感性等[2]。其中對(duì)初值的敏感性這一特點(diǎn)也被稱為“蝴蝶效應(yīng)”，它是混沌學(xué)理論中的一個(gè)重要概念。“蝴蝶效應(yīng)”表現(xiàn)在非線性系統(tǒng)的長(zhǎng)期演化行為對(duì)初始條件的極端敏感的性質(zhì)，初值極小的變化將會(huì)引起系統(tǒng)演化的巨大差異，系統(tǒng)的將來不可預(yù)測(cè)。所謂“差之毫厘，失以千里”正是這一現(xiàn)象。所有的混沌系統(tǒng)的發(fā)展必然受到混沌理論的指導(dǎo)。

二、混沌理論對(duì)傳統(tǒng)線性教學(xué)模式的影響

傳統(tǒng)的教學(xué)過程常被認(rèn)為是線性的一維封閉過程。教學(xué)單位往往事先預(yù)定一個(gè)或多個(gè)固定不變的目標(biāo)，并以此制定教學(xué)方法。教師扮演的是教學(xué)程序的主動(dòng)施教者，學(xué)生成為被強(qiáng)迫式的受教者，施教與受教兩者發(fā)展著目標(biāo)確定的因果線性關(guān)系，學(xué)習(xí)的最終結(jié)果是可預(yù)測(cè)的，一切教學(xué)過程和結(jié)果都能被精確地把握[3]。這樣的觀念導(dǎo)致了教學(xué)的教條化、刻板化，學(xué)生的學(xué)習(xí)被看為簡(jiǎn)單地知識(shí)累積，扼殺了學(xué)生的主體性，這與現(xiàn)代以人為本的素質(zhì)教育要求極為不符。實(shí)際上教學(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的非線性過程，教師和學(xué)生的狀態(tài)具有復(fù)雜性，教學(xué)環(huán)境具有多樣性。這些不確定因素微小的變化，在教學(xué)過程的長(zhǎng)期發(fā)展中，將會(huì)導(dǎo)致實(shí)際教學(xué)效果的巨大變化。教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)難以預(yù)測(cè)的、非封閉的、非線性系統(tǒng)，而學(xué)生的學(xué)習(xí)形式也必定是開放式的。

三、混沌理論對(duì)高校教學(xué)模式改革的啟示

既然混沌普遍存在于非線性系統(tǒng)中，所有非線性系統(tǒng)都或多或少的存在混沌現(xiàn)象，那么也可以用混沌理論來研究教育問題[4]。混沌理論對(duì)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教育觀念提供了富有價(jià)值、可借鑒的新思維，為現(xiàn)代高校教育改革提供了重要啟示。應(yīng)用混沌理論促進(jìn)高校教育改革可以從以下幾方面著手：

1.強(qiáng)化初始條件，制定合理教學(xué)目標(biāo)，為開展教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。混沌理論強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)或事物對(duì)初始條件的敏感的依賴性。眾所周知，人的行為受觀念指導(dǎo)。因此，實(shí)施教育教學(xué)，首先必須從如何加強(qiáng)正確學(xué)習(xí)觀念引導(dǎo)這一基礎(chǔ)性工作入手。對(duì)于剛邁入大學(xué)校園的新生而言，他們還缺乏明辨是非、區(qū)分界限以及給自身制定發(fā)展目標(biāo)的能力。教師若在這個(gè)時(shí)期給學(xué)生定位不好，不能及時(shí)給以正確的引導(dǎo)，那么對(duì)大學(xué)生今后的學(xué)習(xí)生活會(huì)產(chǎn)生極大影響。正如一句古話：“良好的開端是成功的一半。”[5]。教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)初期行為的規(guī)范指導(dǎo)，合理而有效地為學(xué)生制定多維性教學(xué)目標(biāo)，為教學(xué)過程向著好的方向發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為學(xué)生全面發(fā)展做好準(zhǔn)備。

2.運(yùn)用敏感性分析方法，充分利用正負(fù)反饋的激勵(lì)作用，實(shí)時(shí)對(duì)教學(xué)工作進(jìn)行修正。當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)從初級(jí)進(jìn)入新的階段時(shí)，學(xué)生在思想上、行為上產(chǎn)生細(xì)微的變化，致使預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)難以實(shí)現(xiàn)。此時(shí)教師必須采取敏感性分析法，針對(duì)不同時(shí)期學(xué)生學(xué)習(xí)的特殊性，充分關(guān)注混沌事件的影響，利用反饋機(jī)制及時(shí)靈活地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，按照混沌理論的需要對(duì)非線性系統(tǒng)的各個(gè)控制變量進(jìn)行微調(diào)，制定有效的對(duì)策，要做到“教學(xué)有法，教無定法”。教師要重視教育細(xì)節(jié)，有時(shí)候細(xì)節(jié)決定成敗。對(duì)于一些壞的因素，即學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的混亂，教師應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，妥善處理，引導(dǎo)學(xué)生朝著正確的方向前行，使混沌區(qū)域有序和穩(wěn)定。一些有益的現(xiàn)象，教師要適當(dāng)?shù)乩貌⒓右苑糯螅蛊浒l(fā)揮更大的促進(jìn)作用[6]。對(duì)微小變化的敏感性既能發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，又能發(fā)揮學(xué)生思維的主觀能動(dòng)性。總之，教師應(yīng)能熟練掌握敏感性分析手段，找到調(diào)節(jié)某種因素，使混沌收斂，達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。

3.彈性靈活的教學(xué)設(shè)計(jì)，給學(xué)生一定的混沌空間，建立更高層次的規(guī)律。傳統(tǒng)教學(xué)要求課堂紀(jì)律嚴(yán)格，學(xué)生嚴(yán)格按照老師定制的學(xué)習(xí)模式進(jìn)行學(xué)習(xí)，容不得一點(diǎn)混亂。然而，教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部各要素是相互影響的，處于混亂狀態(tài)的。學(xué)者多爾曾說過，正是有了混亂，才有了有序，嚴(yán)格的控制和復(fù)雜的規(guī)則，制造的只能是一片死寂[7]。教師應(yīng)在總體教學(xué)目標(biāo)指導(dǎo)允許一定混亂存在，掌握一定的駕馭混沌的能力，通過某些恰當(dāng)?shù)氖侄螌?duì)混亂加以有效引導(dǎo)，有序便可自覺形成。而混沌可以給學(xué)生一定的活動(dòng)空間，使學(xué)生找到適合自己的人生目標(biāo)，這樣才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情，實(shí)現(xiàn)其發(fā)展的可能性。所以，高校必須要設(shè)定多角度、多方面的教學(xué)目標(biāo)，并允許在實(shí)際教學(xué)過程中偶爾對(duì)教學(xué)目標(biāo)有合理的偏離，而這些偏差很可能將會(huì)激發(fā)教師的教學(xué)靈感和學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)課堂教學(xué)的創(chuàng)造性和主動(dòng)性[8]。

四、結(jié)束語

混沌是一種關(guān)于過程和演化的科學(xué)，它使人們看到了運(yùn)動(dòng)演化中的生機(jī)和動(dòng)力[9]。HenryAdams曾經(jīng)說過：“有序培養(yǎng)習(xí)慣，混沌塑造生命。”教育工作者必須重視混沌理論的靈活應(yīng)用，這有助于我們從傳統(tǒng)教學(xué)模的桎梏中解放出來，真正進(jìn)入到創(chuàng)造性的非線性教學(xué)中。混沌理論在教學(xué)過程中的合理應(yīng)用對(duì)學(xué)生發(fā)散思維、創(chuàng)新意識(shí)、學(xué)習(xí)熱情等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)具有重要的作用。然而目前在各種教學(xué)活動(dòng)中混沌理論的應(yīng)用還比較少。在我國(guó)教育改革日益深化的今天，教育工作者應(yīng)該進(jìn)一步充分認(rèn)識(shí)混沌理論在教育過程中的指導(dǎo)作用，運(yùn)用混沌理論研究的視角來重新詮釋高校教學(xué)，創(chuàng)設(shè)適應(yīng)新形勢(shì)的教學(xué)模式，從而為社會(huì)培養(yǎng)具有創(chuàng)造力和實(shí)踐能力的高素質(zhì)人才。

參考文獻(xiàn)：

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Exploration on the Application of Chaos theory in Optimizing the Teaching Mode of University

ZHANG Zhi-ying，WANG Si-han，LIU Chun-yu

（School of Science，Changchun University of Science and Technology，Changchun，Jilin 130022，China）

Abstract：Chaos theory provides a bridge between certainty and randomness. It is the common properties in nonlinear systems. Teaching system is a typical，dynamic and open nonlinear system. Chaos theory is applied to the teaching system，which will provide a new perspective and direction for promoting the reform of teaching. It will change the traditional predictable，linear and operable teaching course，and reinterpret a new teaching mode of thinking in order to adapt to people oriented teaching requirements in an information age. So chaos theory will have a far-reaching influence on the education teaching research.

Key words：chaos theory；nonlinear system；the butterfly effect；teaching system；quality education