混沌理论指导下的化学教学策略及实施方案

董春华 席改卿 王胜利 郭洪英 邯郸学院化学系 056005

混沌理论指导下的化学教学策略及实施方案

董春华 席改卿 王胜利 郭洪英 邯郸学院化学系 056005

介绍了混沌理论指导下的化学教学策略及实施方案。结合实际情况，提出了实施关键。

混沌；化学；教学策略；实施方案

Chaos; Chemistry; Teaching strategy; Implementing scheme

1 引言

混沌理论作为二十世纪三大科学革命之一，主要包括三大基本原理:蝴蝶效应、分形自相似性、奇异吸引子。1993年美国学者尤(Y o u)[1]首先将混沌理论由自然科学领域引入到教育科学领域，提出了混沌理论支持的教学设计模型。之后，国内外学者相继对其展开了研究[2]，混沌理论得到了不断发展。其中，徐晓雄[3]对线性系统与混沌系统的教学设计主要特征进行了比较。袁德明[4]提出了混沌式教学模式的基本框架以及教学设计多链路结构。混沌理论提醒我们:教育领域应尽量降低教育成本，提高教育收益。课题组根据我系实际情况，结合化学学科特点进行了混沌理论指导下的化学教学探索。

2 混沌理论为指导的化学教学策略

2.1 焦距可调

课程教师应有全局观。既要清楚知识点的内容，又要清楚该知识点在课程体系以及专业培养中的位置。课程教师还要训练学生自己进行学习总结，各章后安排知识网络图。通过师生共同的视角焦距的调节，使师生既能看到“树木”，又能看到“森林”，避免单一知识点的孤岛效应。

2.2 “时空穿梭”

课程教师在熟悉掌握经典科学的同时，应密切留意科技新进展，避免知识老化。由于教材存在一定的滞后现象，有些相关信息需要从科技文献、媒体新闻中获知。教师应及时跟踪、储备、整理、充实到教学素材库中。如果教师对科学前沿闭塞视听，势必会造成教学资源的浪费。

2.3 善辩优劣

课程教师应当善于比较，理性分析各种教学方案下的教学效果。通过数理统计分析，选择恰当的教学方案，使教学质量提高。目前普遍存在的问题是一线教师的定量分析水平亟待改进。

2.4 明察秋毫

课程教师应注意观察学生的动态发展。特别是学困生，应有一定的预警机制。对待学生的一些有益的思想火花，鼓励尝试，促进蝴蝶效应的产生。

2.5 天人合一

化学课程教师虽然在教授自然科学，但不能只做真空下的科学传播者。在课堂教学中要及时渗透S TS（科学技术社会）的理念，让环保绿色成为化学的主打色,不要让社会为化学不当使用的恶果埋单。

3 混沌理论为指导的化学教学实施方案

3.1 实施目的

坚持以人为本的思想，着力提高全体教师的业务素质，使教师在教学科研上与时俱进，学习混沌理论的先进理念，积极进行教学改革，推动教学质量的不断提高。

3.2 实施内容

图1 混沌理论指导下的化学教学实施方案

为了使实施方案具有指导性，需要厘清教育系统中各要素的关系。图1 为混沌理论指导下的化学教学实施方案示意图。

3.2.1 根据各专业的培养方案，结合用人单位的专业要求，制定本学科的课程计划、章节目标，使专业学习与职业岗位需求匹配。再由章节目标出发，逆向备课，精选教学内容，追溯到要求掌握的知识点以及学生的“最近发展区”。最终目的是缩短课堂教学与职业岗位需求的距离。此外，教师应根据毕业生用人单位评价、专业评估、课程评价的反馈，适时调整教学方案。

例如:化学制药技术专业的学生毕业后可以考取执业药师资格证书。教师可在无机化学的日常教学中，渗透无机药物的知识。教师备课时通过查询药典，找到适合的材料，充实到课堂教学中。例如:在讲硼砂时，介绍其药物作用，并结合其结构决定性质而性质又决定应用的线索讲解原理。为了增加趣味性，还引入了汤歌:“硼砂又名西月石，块粒结晶可透明；体轻质脆味咸苦，解毒防腐痰热清。”课程最后安排专题活动，每位同学介绍一味药。通过这项活动，锻炼学生检索文献、整理资料、组织语言、有效表达的能力，另外也密切了学业与职业的关系。

3.2.2 加强本学科前沿知识和教学理论的学习。研究表明，教师的专业知识容量对教学水平会产生很大的影响。而教师的教育理念又影响着其教学行为。

3.2.3 将教学系统中的各个要素（教材、教学内容、教学方法、教学手段）进行优化，寻求最佳条件，形成整体最优。

3.2.4 在不同学科体系间建立无障碍链接，使学生的学习汇成流畅的信息流。

3.3 实施要求

坚持理论学习与行动研究相结合；教学与科研相结合。要求教师在工作中善于发现问题，解决问题，做到理论联系实际，切实提高自身素质。教师平时作实地笔记，教研活动时进行相互交流，介绍心得。要求注意典型事例的挖掘和提炼。

3.4 工作分配

课题组负责对整个教学改革过程的策划、组织、协调及撰写有关文字材料。各教研室负责相关课程的具体实施。有条件的教研室可开展系统深入的研究。科研任务重的教研室可采取渐进式改革。

4 混沌理论指导的化学教学实施关键

4.1 处理好专业与职业的关系

我系应用化学专业的学生毕业后许多是面向企业的研发岗位。如何在日常教学中既培养其专业素养又能满足职业岗位需求，是教师不断思考的问题。由于我校是由原师范专科学校升格而来，在教学中不可避免地带有强烈的师范色彩。教师一般会面面俱到，讲解细致入微。但即便这样，还是有个别同学实验失败。我们分析了其中原因，对实验教学进行了改革。例如:在三草酸合铁酸钾的实验中，由原先的教师从头至尾的平铺直叙、波澜不兴，到步步设疑，特别介绍无机配合物逆向合成的思路。从物质的组成、性质推测其用途、储存、制备以及合成时如何把握原料的选择、条件的控制、氧化剂的考量。通过这种新的教学方法由授人以鱼变为授人以渔。合成部分:教师将教材中文字描述转化成了制备流程图，形象直观。另外重点讲解实验的注意事项，这样学生在经过预习的基础上自然就能领悟实验的关键点。组成鉴定部分:教师明确提出三方面要求:即元素种类、存在形式、具体位置要清楚。性质实验部分:利用目标产物对光敏感的特性，写诗作画，呈交作品。作业部分:除了实验报告外，还布置学生查询绿色优化工艺的资料。通过课后与学生的交流，学生普遍反映收获很大。

总之，教学应当本着职业为导向，专业为基础的原则。教师授课时注意以专业课程为主，兼顾职业需求。适当补充，不可喧宾夺主。否则课程教学的效果将会被冲淡。

4.2 处理好课程与课程的关系

我系目前正积极申报实验教学示范中心，打破原有实验教学依附于理论教学的尴尬局面。实行三层次一拓展的模式，即基础实验、综合实验、设计实验和创新实验。原有的各学科实验教学各自为政，分工不明确。有些技能都在教，形成简单水平的重复。实行改革后，实验教学打破学科间的藩篱，在同一平台下有计划、有分工的协作教学，实验课的教师成了上下游的伙伴。混沌理论要求基础课学科教师与后续课教师之间顺利转移接力棒，不窝工，也不断路。

4.3 处理好课程内各要素的关系

优化局部，整体最优。在教学实践中发现，实验教学有一个共性的问题。即使教师非常细致周到的讲解，还是会有学生犯错误。我们分析，这可能与实验室传统教学的局限性有关。据文献报道，仿真实验室的干预会有效促进教学，减少学生的差错率。我系在条件许可的情况下，将尝试该项改革，使实验教学由单纯的师傅带徒弟型，向现代电化教育迈进。

4.4 处理好师生成本承担比例的关系

研究发现，学生有种普遍的心理，不愿意承担额外的时间成本。有时更愿意吃现成的，造成懒惰、依赖的心理。短期内他认为以最小的成本换得最大的收益。但实际上学生的元认知能力未能改善，带着问题流入下一个环节，终有一天会显现。只有征得学生理解和支持的教学改革才能顺畅进行，学生也才能真正体会教师的良苦用心。课程教师在教学改革中，需要和教学对象进行有效沟通，使之理解、配合，共同寻找最适宜的教学方案。

4.5 处理好实验课和理论课的关系

化学教学涉及理论及实验，如同鸟之两翼。目前理论与实验教师分离教学模式不利于对学生的全面了解。教学计划需要共同商讨确定，比较理论实验时序先后的利弊，真正做到相辅相成，达到双赢的目的。

5 结语

我们在化学教学中进行了混沌理论为指导的教学实践，取得了一定的成果和经验。在今后的工作中，还需要不断提炼，升华。

[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] 朱云东,钟玉琢.混沌基本理论与教学设计发展的新方向[J].电化教育研究.1999 年第5 期:13-18

[3] 徐晓雄.混沌理论视野中的教学系统设计[J].电化教育研究.2002 年第12期:55-57.

[4] 袁德明.混沌式教学设计与实践[J].中国教育信息化.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

河北省教育科学“十一五”规划课题“混沌理论在化学教学中的应用”（项目编号:08110024）