灰理论在化学教育研究中的运用初探

杨季冬

灰色系统理论（简称灰理论Grey Theory）由邓聚龙教授于20世纪70年代末、80年代初提出，已广泛应用于社会、经济、科技、农业、生态、生物等各个领域，但是通过在中国知网查阅文献发现，该理论在教育领域的运用并不多见，在中小学教育研究领域方面的文献则更少。本文将对影响高中生化学学习的几个因素进行调查，并运用灰理论进行数据处理，旨在让广大教师了解影响高中生化学学习因素的现状，并为广大化学教育研究者提供一种数据处理的思路，以便得到合理可靠的结论。

影响高中生化学学习的因素纷繁复杂，包括学习环境、教师、学生本身、学习内容等。本次研究选取了几个较常规的因素对学生进行调查并做出合理评估，包括化学学习兴趣、化学学习观、化学课堂教学、化学课外辅导、化学课外活动五个方面。

一、灰理论简介

1.小样本不确定

不确定性的问题在自然界中普遍存在，可以用概率论解决大样本多数据的不确定性问题，可以用模糊数学解决认识不确定性问题，而灰色理论则是处理少数据、小样本、信息不完全、经验缺乏的不确定性问题。少数据不确定性亦称灰性。灰色系统：具有灰性的系统;白色系统：信息完全;黑色系统：信息缺乏。

2.灰理论基本内容

社会、经济、农业、生态等本征性灰色系统的分析、建模、预测、决策和控制是灰色系统理论的主要研究任务。系统分析主要包括灰色关联分析、灰色统计和灰色聚类等方面的内容。系统建模主要通过数的生成或序列算子作用，寻找其规律，然后根据灰色理论的五步建模思想完成系统建模。灰色预测是基于GM（1，1）进行的定量预测。灰色决策包括灰靶决策、灰关联决策、灰色统计、聚类决策、灰色局势决策、灰色层次决策和灰色规划等。灰色控制的主要内容包括本征性灰系统的控制问题和以灰色系统方法为主构成的控制。灰评估主要是指灰统计和灰类聚。

高中生化学学习的影响因素众多，在调查过程中信息是否收集完备难以判断，且获得的数据量较小，因此，所得数据中存在灰色信息。后文将采用灰统计对所调查的因素进行数据分析，以期获得较为客观的评估结果。

二、研究方法

1.研究对象

本次研究，选择了武汉市的六所高中的学生作为调查对象。每所学校随机发放60份问卷，共计360份，回收有效问卷354份，有效回收率为98.3%。

2.研究工具

本研究主要采用了调查问卷法和访谈法，问卷主要由化学学习兴趣、化学学习观，化学课堂教学、化学课外辅导、化学课外活动五个方面组成。对化学学习兴趣调查包括学生自我评价、化学课堂上积极程度、化学家庭作业认真程度;对化学学习观调查包括化学学习对人生理想的作用、对综合素质提高的作用;对化学课堂教学调查包括对教师课堂教学的总体评价、对教学方式的评价、对教学质量的评价;对化学课外辅导的调查主要是教师利用课余时间对学生进行指导的频率;对化学课外活动的调查主要是教师组织化学课外活动的频率。该问卷共15个题，采用李克特四级计分，A、B、C、D選项分别为3分、2分、1分、0分。为了验证问卷的可靠性，在开展问卷之前，计算了问卷各项目及总问卷的α值，结果显示问卷各项目的一致性信度较好，总量表α一致性信度很高达到了0.868说明该问卷基本达到了作为本研究的一个测量工具的要求，具有一定的可靠性。

3.数据统计与分析

本研究使用SPSS19.0进行数据的录入、管理，使用灰色理论对数据进行处理分析。

三、研究结果

1.灰色统计分析

为了使计算方便，将六所学校学生问卷的各项平均得分转化百分制，结果见表1。

由max（化学学习兴趣）=σ11知：学生的化学学习兴趣为“优秀”

由max（化学学习观）=σ23知：学生的化学学习观为“合格”

由max（化学课堂教学）=σ32知：学生认为化学课堂教学为“良好”

由max（化学课后辅导）=σ44知：学生认为化学课堂教学为“不合格”

由max（化学课外活动）=σ54知：学生认为化学课堂教学为“不合格”

从上述数据处理可看出，利用灰色统计的方法可以使所有数据具有整体性，从整体上对某一统计指标进行了合理评估。若直接用平均值来衡量，六所学校的五个指标的平均分为：78.0，59.5，70.2，30.2，38.2。依据通常的分类标准（90以上为“优秀”，80以上为“良好”，60以上为“合格”，60以下为“不合格”），仅有两项合格，其余均为不合格，这不符合客观规律，出现定量与定性不符。因此，在此调查中利用灰色统计处理数据得出的结论更为合理。

2.结果分析

针对上述分析结果，笔者对部分学生和教师进行了访谈，主要结论如下。

（1）学生对化学学科有着浓厚的兴趣，化学中有众多有趣的实验现象、与生活贴近等特点是他们对化学感兴趣的重要原因。

（2）化学课堂教学获得“良好”，雄厚的师资力量是其保障。就武汉而言，该地区有着丰富的高校资源，绝大多数的高中教师都毕业于重点高校，并且有着丰富经验的教师比例也很大。以本次调查的学校之一武钢三中为例，高二化学组共8位教师，他们绝大多数来自于华中师范大学和湖北大学，其中7位有着十多年的教学经验。优质的师资为课堂教学的质量打下坚实的基础，但是从学生的选项来看，教师还需从教学方式的适切性入手进一步提高学生对课堂教学的满意度。因此，化学课堂教学良好值得肯定的同时也还存在可改进之处。

（3）学生的化学学习观虽为“合格”，但不可过于乐观而掉以轻心。绝大多数学生还是值得肯定的，他们知道学习化学并不只是为了考试，而是可以提高自己的科学素养，提高自己的综合素质。但也有相当一部分学生认为化学学习对人生成长和理想的实现只是可能有用甚至没有用;认为化学学习对你的综合素养提高仅有一点点帮助或者一点帮助也没有。可见，一部分学生对于“为什么要学习化学”之类的问题的认识依然存在偏差，教师在平时的教学活动中应注重引导这类学生建立正确的化学学习观。

（4）对化学课外辅导方面的评价为不合格，造成该结果的原因可归为以下三点：

①学生对课外辅导有误解。觉得一定要在课余花整块的时间辅导才算课外辅导，其实课后向教师询问不懂的问题、就某个问题与教师探讨都是教师利用课余时间在对学生进行辅导。

②学生本身不够主动。几乎所有教师均表示非常欢迎学生课下对不懂的问题进行询问，比如许多教师在下课后会在教室逗留一会儿，等待学生问问题。但一部分学生由于种种原因（过于腼腆，碍于面子，成绩较差对教师畏惧，由于教师多次强调而不敢再问等），将问题给放下，因此也就没有利用教师课外时间辅导的资源。

③学生不知问题所在。对于有些基础薄弱的学生，他们对于一些较难知识只有应付之力，一般教师讲什么就记什么，他们认为强行记下某些东西就行了，而看不到问题的根本所在，因此他们反而自认为没有问题，当然也就会很少用上教师课外辅导的资源。

（5）化学课外活动方面为不合格，课外活动较少，许多教师是出于以下考虑：在高考的指挥棒下，讲究课堂效率、提高考试分数才是王道，在化学课外活动中，由于约束力较弱，而难以高效的学习;学校条件有限，很多活动开展不了;另外，安全因素也是一个重要因素。

（收稿日期：2018-12-15）