耗散結構理論對化學教學的啟發

●楊正帆

耗散結構理論對化學教學的啟發

●楊正帆

化學教學過程也遵循著耗散結構理論所提出的“低級有序——混沌無序——高級有序”的規律，體現開放系統、創設非平衡態、引入漲落等特征，為優化化學教學提供了一個新的視域。

建立開放性的教學系統。教師對教材的把握不僅需要扣得準，而且需要放得開。如，制取氯氣的實驗教學中，教師在介紹教材中內容的基礎上，可通過研究性學習的指導，引導學生思考能否用其他的物質代替二氧化錳，如何除去氯氣中的氯化氫，如何干燥氯氣，如何減少氯氣的污染，能否設計更簡約化的制氯氣的裝置等。通過開放教學內容，引領學生思維向更深處漫朔。

教學手段的開放，就是要注意多種教學手段的合理運用，充分調動學生的多重積極性。教師在教學中不僅可以整合傳統直觀的、演示的、講述的、討論等教學手段，而且更應該充分發揮多媒體計算機傳播大信息量、提供直觀形象的化學畫面、模擬不易操作的實驗、快速正確地處理實驗數據、進行知識的多元表征等優點。

建構思維系統的非平衡態。實踐表明，化學實驗過程中所展示的一些新穎奇特、趣味盎然的實驗現象可以有效地將學生引人一種急欲解決問題的“憤悱”狀態。

創設新奇性實驗。實驗教學過程所再現的一些新異奇特的實驗現象常會在給學生的感觀造成強烈刺激的同時，使學生的思維處于非平衡態。如，學習硫的氧化物時，課前將一束鮮艷奪目的鮮花插在集氣瓶中，學生的注意力全部集中在花上，情緒高漲。教師說，美麗的鮮花在—定條件下也會被腐蝕。請學生注意觀察將H2SO3溶液噴灑在花朵上，花朵就變得暗淡、蒼白。接著，教師提問“為什么會產生這種現象呢”，由此引入新課。奇特的現象誘發了學生的學習動機，給學生帶來心靈震撼的同時，也導致了思維非平衡態的出現，從而使教學獲得最佳效果。

借助疑惑性實驗。在化學實驗教學中，借助于疑惑性實驗給學生造成的強烈的認知沖突，可以有效地創設思維的非平衡態。如，為了了解電池性狀，運用實驗手段來創設教學情景。鐵是比較活潑的金屬，銅是不活潑金屬。鐵能與稀硫酸反應，銅則不能，這是學生已經知道的事實，如果把這兩種金屬連接在一起，同時放到稀硫酸中會發生什么現象呢？在實驗中，學生會發現，左邊的燒杯里，鐵絲上有氣泡放出；在右邊的燒杯里，銅絲上也有氣泡放出，為什么呢？實驗中產生的各種問題不斷引發學生思考，誘使他們進入認知的非平衡態。

設置矛盾性實驗。化學實驗中所出現的一些或與學生的先前認識相悖，或與所預測的現象有違，以及在不同情況下所出現的實驗結果“自相矛盾”的情況，常常可以置學生的思維于“進退維谷”的窘境，促使學生的思維系統遠離非平衡狀態之后達到更高的有序狀態。如，為了鞏固AI（OH）3是兩性氫氧化物等有關知識，教師可設計實驗：向AlCl3溶液中加入適量的NaOH溶液，出現絮狀沉淀后，繼續滴入NaOH溶液。絮狀沉淀便消失了。為什么絮狀沉淀AI（OH）3能與NaOH溶液反應呢，從而產生矛盾情境，誘導學生思索。

引入漲落的觸發機制。在教學過程中，教師若能積極創設良好的思維環境，則可有效地誘發學生思維“巨漲落”的產生。因此，教師應及時注意和把握教學系統內外的各種“漲落”現象，促成系統向有利于分支形成和發展的方向演化，避免教學系統混沌狀態的出現。

如，在指導學生學習溶液pH的計算時，先讓學生思考pH=5的鹽酸稀釋10倍后，pH=？通過分析，學生很容易得出pH=6。接著，再讓他們練習：稀釋100倍、1000倍后溶液的pH為多少？若將題目改成pH=9的NaOH溶液分別稀釋10倍、100倍、1000倍又如何呢？學生緊張地練習著，教師也在尋找突破難點的時機。突然一位“機靈鬼”一拍桌子，大聲說：“老母雞怎能變成鴨？”教師抓住時機，馬上請這位學生說說他想到了什么。聽這位學生一解釋，大家恍然大悟，酸經過稀釋不可能變成堿，堿也不可能經過稀釋變成酸。那問題出在哪呢？學生思維的積極性被極大地調動起來，經過討論很快得出“都是水的電離惹的禍”。因此，教師要抓住教學系統中的小漲落或采取一些適當變革措施和手段創造小漲落，從而促進系統躍遷到新的有序狀態。

（作者單位：崇陽縣城關中學）

責任編輯 嚴芳