学生认知的耗散结构形成与教学有效性策略

杨柳君

摘 要 学生是学习的主体，教师的教应是为了让学生更好的学。学生作为主观能动的个体，其学习过程是一个复杂性的自组织过程，耗散结构理论是自组织理论群中的一个，从学生认知的耗散结构形成来探讨课堂教学的有效性符合培养学生自主性学习，发展学生思维能力的新课标理念。

关键词 课堂教学 有效性 耗散结构

中图分类号：G444 文献标识码：A

课堂教学的有效性并不取决于教师在课堂上向学生灌输了多少或传递了多少的知识，而是取决于学生对知识的内化以及将知识的灵活应用。美国后现代主义课程论学家多尔（Doll）认为：教学应该跳出教所以学的因果框架，从而回归教学附属学习的正确关系。根据皮亚杰的生物世界观，人的大脑是一个复杂的开放系统，在这个系统支配下，存在着与外部环境的非线性作用，学生的认知结构其实就是一个耗散结构。

1耗散結构理论

比利时的物理学家普利高津在1969年的国际“理论生物学会议”上以《结构，耗散和生命》一文正式提出了耗散结构理论。这个理论指出：一个开放系统，无论是力学的、物理的、经济的还是生物的系统，在达到远离平衡态的非线性区时，一旦系统的某个参量的变化达到一定的阈值，通过涨落，系统可能发生突变，即非平衡相变，由原来的无序的混纯状态转变到一种时间、空间或功能有序的新的状态。这种在远离平衡的非线性区形成的宏观有序结构。因为维持这类新的有序结构必须不断的“耗散”物质，能量或信息，故称之为耗散结构。形成耗散结构需要满足一下四个条件：系统的开放性、远离平衡状态、非线性作用以及存在涨落。

2学生认知的耗散结构形成

从耗散结构形成的条件看，学生的认知结构就是一个耗散结构。

2.1学生的认知系统是一个开放的系统

热力学第二定律指出：孤立系统中会因为不断的熵增而产生无序的状态，而开放的系统因为不断通过与外界进行物质、能量、信息的互换来获得负熵来抵消系统本身的熵增，系统的总熵减少，从而使得系统进入相对有序的状态，形成耗散结构。因此，系统开放是耗散结构得以形成、维持和发展的首要条件。学生认知结构是大脑不断从外界吸收大量的新知识，并进行处理加工而逐渐建立起来的体系，是一个开放的系统。

2.2学生的认知结构在“非平衡态”不断推进

普利高津认为：非平衡是有序之源。学生的认知结构来自与外部环境的信息交换，在产生认知冲突的情况下，原有认识图式的平衡状态会被打破，而发生了“同化”或更深刻的“顺应”作用，促使主体调整和改变原有的认识结构。因此学生认知结构的转变是在当平衡态的认知结构遭遇某种新的信息时，由于这种新的信息与原有认知结构存在差距，出现不平衡状态，学生试图克服这种不平衡状态的过程中出现的。

2.3学生的认知建构存在非线性作用

学生的认知结构不仅是一个开放的系统，同时也是一个复杂的系统。其构成要素本身是复杂多变的，并且内部要素之间随着时间与空间的不同，其相互作用机制与方式也各不相同，我们把这种作用规律称之为非线性作用。

斯腾伯格认为，组成认知结构有三种成分：元成分、操作成分和知识获得成分从某种意义上说，个体的认知发展史这三种成分反复相互激活的结果。操作成分及知识获得成分得到元成分的不断激活和作用，并给元成分提供反馈性信息，元成分据此对它们工作的有效性进行评价，进而使整个加工程序获得调整。由此可见，学生的认知建构中存在着非线性的相互作用。

2.4学生的认知建构需要涨落的干扰

涨落是指一些微小的扰动。在系统的演化中，涨落起着非常重要的作用，它是对系统出现新的结构的一种诱导、触发、启动和推动。涨落的出现引发了非线性作用的产生，使系统发生质的改变，跃升到新的有序状态。学生的认知建构或心理结构会受到来自内部与外部的涨落而产生认知冲突，比如说教师的提问，群体中的提问等。认知冲突会将学生的认知水平从原来的平衡状态推向非平衡态，在课堂教学诸多元素的非线性作用下，促使学生的认知结构达到一个新的有序状态，并使得学生的认识水平从低级向高级发展。

3基于认知耗散结构的教学有效性策略

实现教学的有效性，其前提就是要充分体现出学生的学习主体地位，打破封闭静态的课堂，从学生认知结构的耗散结构形成来探索出能够帮助学生构建完善知识体系，促进学生知识内化的自组织过程的教学策略。

3.1开放的教学体系是教学有效性的前提

一个系统朝有序方向发展的过程，就是不同外界进行物质、能量和信息的交换，控制系统的参量达到新临界，使系统发生突变的过程。

3.1.1开放的教学目标

传统的课堂过分强调教学目标的预设和封闭，过分地注重知识的传授，使得课堂变得机械、沉闷和程式化、教学评价标准化。而教学的有效性应落足于学习的“过程性”。学生不是仅以理性的躯壳进入知识的获取中，而是带着个体的内心体验，认知模式、情感态度展开理解、沟通，以期达到超越事实材料、拓展自己视野的目的。所以，教学目标不应只局限于学生对知识和技能的掌握，同时还应注重学习的过程和方法，预设的教学目标在实施过程中需要开放地纳入直接经验，弹性灵活的成分以及始料未及的感悟，要鼓励师生在互动中的即兴创造，超越目标预定的要求。

3.1.2让学生的思维系统开放

学生对学过的知识难以掌握或太快地被遗忘，表明大脑系统并没有开放。而大脑系统的开放与学生原有认识结构的失衡是同一过程，所以教师在教学过程中应设法让学生的大脑系统开放。比如：（1）利用提问的启发式教学，根据最近发展区原理引发学生的认知冲突，使得学生的学习过程处于一个动态的思考过程，而不是静态的知识接受。（2）开设实践性课堂，把学生从课堂带到生动的实践中去，通过参观、调查、讨论等形式，让丰富多彩的实践课堂刺激学生大脑与外部环境的信息交换。

3.2設计涨落，创造学生认知建构的非平衡态

关键的涨落能驱动学生认知结构的失衡。在教学中，教师应首先认清学生原有的认知结构，即原有平衡状态的条件，包括运用设计调查表格的方法，掌握学生学生认知结构系统内的子系统和要素；或者是运用交谈的方式，了解学生个体学习的经历、环境等问题。

涨落的设计是要引起学生有效的认知冲突，当学生的思维都处于较高的不平衡状态，那么学生、教师、教材三者之间就能产生较大的共鸣，课堂教学的有效性就会得到提高。这里提出几点方法：（1）课堂的开始引入富有启发式的引入，创设良好的课堂教学情境。（2）知识点的讲授要善于运用多种方法激发学生的学习情感，培养学生的创造性思维。（3）善于设计问题，并且对同一问题能够变换多个角度，帮助学生客服旧的思维框架，打开思路。（4）放下教师的权威地位，教学应该是双向的。教师故意的“犯错”让学生去发现，可培养学生的批判思维，有助于提高学生的学习能力。（5）引导学生不断的反思，从而回归自身的认知特点，并主动的发现自身原有认知结构的破缺，将其调整完善，向更高级的水平发展。

3.3开展小组合作学习，最大程度发挥教学系统中的非线性作用

所有的学习过程都必须是开放的交互过程，而不是“注入式”的信息单向传输的封闭过程。没有协作，就没有有效的意义建构；没有有效的意义建构，学习就没有自组织过程。在学生中开展小组合作的方式，是学生之间的相互协作过程，在这样的学习环境中，每个学生都能受到组员的考察和评论，同时自己也在考察着其它的组员。这是一个不断发生思维碰撞的过程，对同一个问题的分析，却有着几种的不同观点的阐述。学生在这种模式下，一边辨析着不同的观点，一边对失衡的认知结构进行更高层次的重新建构，这不仅培养了学生的合作、交流能力，更是发展了学生的高级思维，同时也充分地发挥了学生的主体地位。学生与学生之间，学生与教材之间交织成了非线性作用的网络，并相互影响着。

学生的合作学习并不意味教师的“无所事事”，有深度的问题才能激发学生的深刻思考与激烈的讨论，所以教师要在备课环节中充分设计好足够深度的问题，而且问题应围绕着核心概念而展开深挖。

总之，教学的有效性是教育研究的亘古话题，遵循学生的认知规律，从学生的主体性出发，培养学生的自主学习能力，为学生的终身学习发展良好的思维能力，为学生更好地适应当今社会对人才的需求，是教学有效性的最重目的。

参考文献

[1] 伊·普利高津.耗散结构理论[M].沈小峰等译.上海：上海人民出版社，1987.

[2] 栾冰山.耗散结构理论与生物教学[J].生物学杂志，1994（02）：38.

[3] 陈英和.认知发展心理学[M].杭州：浙江人民出版社，1996.

[4] 王颖.混沌状态的清晰思考[M].北京：中国青年出版社，1999.

[5] 王金国.耗散结构理论与中学生物教学策略[J].中学生物教学，2005（10）：11.