耗散结构理论对化学教学的启发

杨正帆

化学教学过程也遵循着耗散结构理论所提出的“低级有序——混沌无序——高级有序”的规律，体现开放系统、创设非平衡态、引入涨落等特征，为优化化学教学提供了一个新的视域。

建立开放性的教学系统。教师对教材的把握不仅需要扣得准，而且需要放得开。如，制取氯气的实验教学中，教师在介绍教材中内容的基础上，可通过研究性学习的指导，引导学生思考能否用其他的物质代替二氧化锰，如何除去氯气中的氯化氢，如何干燥氯气，如何减少氯气的污染，能否设计更简约化的制氯气的装置等。通过开放教学内容，引领学生思维向更深处漫朔。

教学手段的开放，就是要注意多种教学手段的合理运用，充分调动学生的多重积极性。教师在教学中不仅可以整合传统直观的、演示的、讲述的、讨论等教学手段，而且更应该充分发挥多媒体计算机传播大信息量、提供直观形象的化学画面、模拟不易操作的实验、快速正确地处理实验数据、进行知识的多元表征等优点。

建构思维系统的非平衡态。实践表明，化学实验过程中所展示的一些新颖奇特、趣味盎然的实验现象可以有效地将学生引人一种急欲解决问题的“愤悱”状态。

创设新奇性实验。实验教学过程所再现的一些新异奇特的实验现象常会在给学生的感观造成强烈刺激的同时，使学生的思维处于非平衡态。如，学习硫的氧化物时，课前将一束鲜艳夺目的鲜花插在集气瓶中，学生的注意力全部集中在花上，情绪高涨。教师说，美丽的鲜花在—定条件下也会被腐蚀。请学生注意观察将H2SO3溶液喷洒在花朵上，花朵就变得暗淡、苍白。接着，教师提问“为什么会产生这种现象呢”，由此引入新课。奇特的现象诱发了学生的学习动机，给学生带来心灵震撼的同时，也导致了思维非平衡态的出现，从而使教学获得最佳效果。

借助疑惑性实验。在化学实验教学中，借助于疑惑性实验给学生造成的强烈的认知冲突，可以有效地创设思维的非平衡态。如，为了了解电池性状，运用实验手段来创设教学情景。铁是比较活泼的金属，铜是不活泼金属。铁能与稀硫酸反应，铜则不能，这是学生已经知道的事实，如果把这两种金属连接在一起，同时放到稀硫酸中会发生什么现象呢？在实验中，学生会发现，左边的烧杯里，铁丝上有气泡放出；在右边的烧杯里，铜丝上也有气泡放出，为什么呢？实验中产生的各种问题不断引发学生思考，诱使他们进入认知的非平衡态。

设置矛盾性实验。化学实验中所出现的一些或与学生的先前认识相悖，或与所预测的现象有违，以及在不同情况下所出现的实验结果“自相矛盾”的情况，常常可以置学生的思维于“进退维谷”的窘境，促使学生的思维系统远离非平衡状态之后达到更高的有序状态。如，为了巩固AI（OH）3是两性氢氧化物等有关知识，教师可设计实验：向AlCl3溶液中加入适量的NaOH溶液，出现絮状沉淀后，继续滴入NaOH溶液。絮状沉淀便消失了。为什么絮状沉淀AI（OH）3能与NaOH溶液反应呢，从而产生矛盾情境，诱导学生思索。

引入涨落的触发机制。在教学过程中，教师若能积极创设良好的思维环境，则可有效地诱发学生思维“巨涨落”的产生。因此，教师应及时注意和把握教学系统内外的各种“涨落”现象，促成系统向有利于分支形成和发展的方向演化，避免教学系统混沌状态的出现。

如，在指导学生学习溶液pH的计算时，先让学生思考pH=5的盐酸稀释10倍后，pH=？通过分析，学生很容易得出pH=6。接着，再让他们练习：稀释100倍、1000倍后溶液的pH为多少？若将题目改成pH=9的NaOH溶液分别稀释10倍、100倍、1000倍又如何呢？学生紧张地练习着，教师也在寻找突破难点的时机。突然一位“机灵鬼”一拍桌子，大声说：“老母鸡怎能变成鸭？”教师抓住时机，马上请这位学生说说他想到了什么。听这位学生一解释，大家恍然大悟，酸经过稀释不可能变成碱，碱也不可能经过稀释变成酸。那问题出在哪呢？学生思维的积极性被极大地调动起来，经过讨论很快得出“都是水的电离惹的祸”。因此，教师要抓住教学系统中的小涨落或采取一些适当变革措施和手段创造小涨落，从而促进系统跃迁到新的有序状态。

（作者单位：崇阳县城关中学）

责任编辑 严 芳