灰理論在化學教育研究中的運用初探

楊季冬

灰色系統理論（簡稱灰理論Grey Theory）由鄧聚龍教授于20世紀70年代末、80年代初提出，已廣泛應用于社會、經濟、科技、農業、生態、生物等各個領域，但是通過在中國知網查閱文獻發現，該理論在教育領域的運用并不多見，在中小學教育研究領域方面的文獻則更少。本文將對影響高中生化學學習的幾個因素進行調查，并運用灰理論進行數據處理，旨在讓廣大教師了解影響高中生化學學習因素的現狀，并為廣大化學教育研究者提供一種數據處理的思路，以便得到合理可靠的結論。

影響高中生化學學習的因素紛繁復雜，包括學習環境、教師、學生本身、學習內容等。本次研究選取了幾個較常規的因素對學生進行調查并做出合理評估，包括化學學習興趣、化學學習觀、化學課堂教學、化學課外輔導、化學課外活動五個方面。

一、灰理論簡介

1.小樣本不確定

不確定性的問題在自然界中普遍存在，可以用概率論解決大樣本多數據的不確定性問題，可以用模糊數學解決認識不確定性問題，而灰色理論則是處理少數據、小樣本、信息不完全、經驗缺乏的不確定性問題。少數據不確定性亦稱灰性?；疑到y：具有灰性的系統;白色系統：信息完全;黑色系統：信息缺乏。

2.灰理論基本內容

社會、經濟、農業、生態等本征性灰色系統的分析、建模、預測、決策和控制是灰色系統理論的主要研究任務。系統分析主要包括灰色關聯分析、灰色統計和灰色聚類等方面的內容。系統建模主要通過數的生成或序列算子作用，尋找其規律，然后根據灰色理論的五步建模思想完成系統建模?；疑A測是基于GM（1，1）進行的定量預測?；疑珱Q策包括灰靶決策、灰關聯決策、灰色統計、聚類決策、灰色局勢決策、灰色層次決策和灰色規劃等?；疑刂频闹饕獌热莅ū菊餍曰蚁到y的控制問題和以灰色系統方法為主構成的控制。灰評估主要是指灰統計和灰類聚。

高中生化學學習的影響因素眾多，在調查過程中信息是否收集完備難以判斷，且獲得的數據量較小，因此，所得數據中存在灰色信息。后文將采用灰統計對所調查的因素進行數據分析，以期獲得較為客觀的評估結果。

二、研究方法

1.研究對象

本次研究，選擇了武漢市的六所高中的學生作為調查對象。每所學校隨機發放60份問卷，共計360份，回收有效問卷354份，有效回收率為98.3%。

2.研究工具

本研究主要采用了調查問卷法和訪談法，問卷主要由化學學習興趣、化學學習觀，化學課堂教學、化學課外輔導、化學課外活動五個方面組成。對化學學習興趣調查包括學生自我評價、化學課堂上積極程度、化學家庭作業認真程度;對化學學習觀調查包括化學學習對人生理想的作用、對綜合素質提高的作用;對化學課堂教學調查包括對教師課堂教學的總體評價、對教學方式的評價、對教學質量的評價;對化學課外輔導的調查主要是教師利用課余時間對學生進行指導的頻率;對化學課外活動的調查主要是教師組織化學課外活動的頻率。該問卷共15個題，采用李克特四級計分，A、B、C、D選項分別為3分、2分、1分、0分。為了驗證問卷的可靠性，在開展問卷之前，計算了問卷各項目及總問卷的α值，結果顯示問卷各項目的一致性信度較好，總量表α一致性信度很高達到了0.868說明該問卷基本達到了作為本研究的一個測量工具的要求，具有一定的可靠性。

3.數據統計與分析

本研究使用SPSS19.0進行數據的錄入、管理，使用灰色理論對數據進行處理分析。

三、研究結果

1.灰色統計分析

為了使計算方便，將六所學校學生問卷的各項平均得分轉化百分制，結果見表1。

由max（化學學習興趣）=σ11知：學生的化學學習興趣為“優秀”

由max（化學學習觀）=σ23知：學生的化學學習觀為“合格”

由max（化學課堂教學）=σ32知：學生認為化學課堂教學為“良好”

由max（化學課后輔導）=σ44知：學生認為化學課堂教學為“不合格”

由max（化學課外活動）=σ54知：學生認為化學課堂教學為“不合格”

從上述數據處理可看出，利用灰色統計的方法可以使所有數據具有整體性，從整體上對某一統計指標進行了合理評估。若直接用平均值來衡量，六所學校的五個指標的平均分為：78.0，59.5，70.2，30.2，38.2。依據通常的分類標準（90以上為“優秀”，80以上為“良好”，60以上為“合格”，60以下為“不合格”），僅有兩項合格，其余均為不合格，這不符合客觀規律，出現定量與定性不符。因此，在此調查中利用灰色統計處理數據得出的結論更為合理。

2.結果分析

針對上述分析結果，筆者對部分學生和教師進行了訪談，主要結論如下。

（1）學生對化學學科有著濃厚的興趣，化學中有眾多有趣的實驗現象、與生活貼近等特點是他們對化學感興趣的重要原因。

（2）化學課堂教學獲得“良好”，雄厚的師資力量是其保障。就武漢而言，該地區有著豐富的高校資源，絕大多數的高中教師都畢業于重點高校，并且有著豐富經驗的教師比例也很大。以本次調查的學校之一武鋼三中為例，高二化學組共8位教師，他們絕大多數來自于華中師范大學和湖北大學，其中7位有著十多年的教學經驗。優質的師資為課堂教學的質量打下堅實的基礎，但是從學生的選項來看，教師還需從教學方式的適切性入手進一步提高學生對課堂教學的滿意度。因此，化學課堂教學良好值得肯定的同時也還存在可改進之處。

（3）學生的化學學習觀雖為“合格”，但不可過于樂觀而掉以輕心。絕大多數學生還是值得肯定的，他們知道學習化學并不只是為了考試，而是可以提高自己的科學素養，提高自己的綜合素質。但也有相當一部分學生認為化學學習對人生成長和理想的實現只是可能有用甚至沒有用;認為化學學習對你的綜合素養提高僅有一點點幫助或者一點幫助也沒有。可見，一部分學生對于“為什么要學習化學”之類的問題的認識依然存在偏差，教師在平時的教學活動中應注重引導這類學生建立正確的化學學習觀。

（4）對化學課外輔導方面的評價為不合格，造成該結果的原因可歸為以下三點：

①學生對課外輔導有誤解。覺得一定要在課余花整塊的時間輔導才算課外輔導，其實課后向教師詢問不懂的問題、就某個問題與教師探討都是教師利用課余時間在對學生進行輔導。

②學生本身不夠主動。幾乎所有教師均表示非常歡迎學生課下對不懂的問題進行詢問，比如許多教師在下課后會在教室逗留一會兒，等待學生問問題。但一部分學生由于種種原因（過于靦腆，礙于面子，成績較差對教師畏懼，由于教師多次強調而不敢再問等），將問題給放下，因此也就沒有利用教師課外時間輔導的資源。

③學生不知問題所在。對于有些基礎薄弱的學生，他們對于一些較難知識只有應付之力，一般教師講什么就記什么，他們認為強行記下某些東西就行了，而看不到問題的根本所在，因此他們反而自認為沒有問題，當然也就會很少用上教師課外輔導的資源。

（5）化學課外活動方面為不合格，課外活動較少，許多教師是出于以下考慮：在高考的指揮棒下，講究課堂效率、提高考試分數才是王道，在化學課外活動中，由于約束力較弱，而難以高效的學習;學校條件有限，很多活動開展不了;另外，安全因素也是一個重要因素。

（收稿日期：2018-12-15）