“开放性特征”在初中化学教学中的应用

来源:用户上传      作者: 陈黎芬

　　[摘要] 传统的初中化学课教学中,以“教室中心、书本中心、课文中心、知识中心、班级中心、教师中心”的封闭型教学模式已日益凸显出弊端。该文依托耗散结构理论,分析化学教学系统的“开放性特征”,探讨了“开放性特征”在初中化学教学中的应用。
　　[关键词] 耗散结构 开放性 化学教学
　　
　　著名的比利时科学家伊里亚•普利高津在1969年提出了耗散结构理论，并因此荣获1977年度诺贝尔化学奖。耗散结构理论可以概括为：一个开放系统在到达远离平衡态的非线性区时，当系统的某个参数变化一旦达到一定临界值时，通过涨落，系统发生突变(即非平衡相变)，由原来的无序混乱状态转变为一种时间、空间或功能有序的新状态。这种在远离平衡区形成的、新的宏观有序结构，需要不断与外界交换物质与能量才能维持，并保持一定的稳定性，且不因外界微小扰动而消失，因此称之为“耗散结构”[1]。他指出：任何系统只有开放，通过与外界环境不断地进行物质、能量和信息的交换，才可能走向有序。或者说，没有开放，处于平衡态的系统要走向有序是不可能的。
　　教学系统是与政治、经济、文化、科技等活动相互作用，相互影响的，具有显著的开放性特征[2]。初中化学课堂教学系统也不例外。初中化学课堂教学系统只有开放，才能使化学课堂教学系统内四要素（教师、学生、学科内容、环境）之间产生超出“整体是局部线性叠加”的教学效果，使初中化学课堂教学系统从非平庸的无序走向有序。把握“开放性特征”进行初中化学课堂教学，其中最关键的要素体现在：
　　
　　1 学生获得信息渠道的开放性
　　
　　耗散结构理论认为，提高系统有序度的关键是系统的开放。因此，在整个化学教学中必须促进学生思维系统的全方位开放，更加广泛而有效地获得更多的化学信息[3]。
　　教师应引导学生摆脱“教材中心、课文中心”的束缚，重视让学生从多渠道获取信息资源。首先可以引导学生在生活中获得信息。如在广东教育出版社化学第六章《珍惜和保护金属资源》这节内容中，学生通过铁的生锈原理可以想到生活中存在的各种防锈方法。其次可以引导学生在媒介中获取信息。如让学生通过各种媒介（如报纸、广播、电视、杂志、网络等），了解化学领域的最新进展，查找和所学化学知识有关的相关内容。如在《古生物的“遗产”――化石燃料》这节内容中，笔者先请学生在媒介中分组查找煤、石油、天然气的形成、目前化石燃料的使用、储量和使用年限的计算、以节能减排为目标的新能源的开发和利用、车用乙醇汽油和沼气池的使用等信息，然后再增加一些相关的图片、录像资料、动画，将其汇编成一个网页，最后由学生自主学习和交流。再者可以引导学生在调查实践中获得信息。如在《饮用水》这节内容中，我们带领部分学生参观福州东区自来水厂，使学生对净水的方法、水资源的利用和保护有进一步的认识，并将该实践活动拍成录像，供全体同学上课观看，最后布置学生以小组为单位制作简易净水器进行交流。
　　在获得信息的方法上，教师可以通过阅读、讲述、讨论、观察、实验等多种教学组织形式以及运用挂图、实物展示、影像等多媒体，让信息通过听、看、动手等多渠道输出给学生。
　　
　　2 问题设置的开放性
　　
　　问题是生长新思想、新方法、新知识的种子。学习过程实质是提出问题、分析问题、解决问题的思维过程。问题既是教学活动的起点和归宿，也是贯穿于整个教学过程的主线。因此，有价值的开放性的问题，能有效地引发学生的思考，真正参与到学习活动之中，使学生的认识结构随着问题的解决进入更高的有序状态。开放性问题包括：
　　2.1 问题的探索性。问题和结论间有多种思维途径或循序渐进的思维环节，或同一问题因思维途径不同而产生多种不同的结论。如要判断铁和铜的金属活动性强弱的问题，可以通过与氧气反应、铁与铜的盐溶液反应、与稀盐酸（或稀硫酸）反应等知识来解决。
　　2.2 问题的宽广性。不仅仅指开放性问题所涉及的知识面的宽广，而且还涉及思维方法、方式的多样性。
　　2.3 问题的多样性。指把同一知识点从不同角度不同方式设计成问题――即转换设问角度，如涉及溶质质量分数概念的化学方程式计算可以设计成这样的问题：
　　问题1：若有40g 36.5%的浓盐酸完全反应，可制得氯气的质量是多少克？问题2：要制得7.1 g氯气，需要溶质质量分数36.5%的浓盐酸的质量是多少克？问题3：若有40g的浓盐酸完全反应，制得7.1 g氯气，则该浓盐酸的溶质质量分数为多少？
　　
　　3 教学方法的开放性
　　
　　教学系统是教师、学生和教学内容在一定教学环境中的有序组合。教学应该并且可以有科学的方法。选择开放的教学方法，并使之与教师、学生和教学内容之间形成有机整体，才能使教学过程符合学生的认识规律，循序渐进地发展学生智力、培养学生能力。开放性的教学方法主要有两种：
　　3.1 讨论法的开放。开放的讨论法鼓励学生运用已有知识和经验进行自我提问，提出自己的问题供同学一起讨论。水平较差的学生提出的问题简单便于讨论，有利于增强他们学好化学的信心；水平较高的学生提出的问题具有争议，有利于促进他们思维能力的提高。例如：一瓶氢氧化钠因密封不好而有可能变质，请回答：如何检验它已经明显变质？对于这个讨论题，层次较低的同学可以提出使用酸碱指示剂或稀盐酸的检验方法。层次较高的同学还会提出使用氢氧化钙、氢氧化钡溶液的检验方法，甚至还会进一步指出该方法可以除去氢氧化钠变质后生成的杂质――碳酸钠，引发全体学生对于除杂和鉴定这一初中学习的难点问题的深入思考。开放的讨论法充分发挥学生的主体作用，能使学生在教师的指导下展开积极的思维活动，使教与学在开放的环境中交互作用并进一步自主化，突破由教师垄断的封闭式教学方法[4]。
　　3.2 实验法的开放。化学家戴安邦说过，“化学实验教学是实施全面化学教育的一种最有效的形式”。化学实验教学在发展学生智力、培养学生能力方面的重要性不言而喻。教师可以做这样的化学实验法的开放尝试：在进行学生实验前，除按课本准备好必需的药品仪器供学生实验外，还给学生准备一些与本实验相关的额外药品和仪器。学生在做完本实验后，可根据自己的理解需要对其进行适当的挑选和组合，继而做相同类型的实验。当然，也可以鼓励学生设计出与课本方案不同的实验方案，比较哪个方案更佳。比如：在做学生实验“二氧化碳的实验室制法”时，可以增加长颈漏斗、酒精灯、普通漏斗、试管、圆底烧瓶、铁架台、水槽、锌、稀硫酸、碳酸钠、高锰酸钾、过氧化氢等“额外”药品和仪器，加深学生对实验室制取气体的发生和收集装置选择依据的理解，初步学会评价实验设计方案，收到良好的实验教学效果。
　　
　　4 学生学习结果评价的开放性
　　
　　开放性的教学评价，打破“教师中心、知识中心、书本中心、应试中心”的片面评价体系，使评价观念、内容、主体、方法、标准相互联系、协调发展、有机统一。它不仅评价学生对化学知识的掌握程度，而且评价学生在探究能力、方法技能、情感态度与价值观等方面的发展状况，充分发挥评价促进学生发展的教育功能，提高和激发学生的主体意识和自我教育能力，有利于学生形成独立自主、开拓创新的人格特征。
　　4.1 开发情景性和开放性的试题，优化纸笔测验考试内容。一个好的问题情景往往能够激发起学生强烈的问题意识和探究动机，从而让学生在情景化的学习中提高探究能力；而开放性试题由于试题本身条件、内容、结论甚至思维过程的开放性，可以有效地提供给学生自由发展个人才能的空间，进而能够提高学生利用化学知识解决实际问题的能力[5]。例如考查学生利用题目提供的新信息书写化学方程式的能力时，可以命制这样的试题：2007年度诺贝尔化学奖授予德国科学家格哈德•埃特尔，他对铂催化剂条件下一氧化碳氧化反应进行研究，使汽车尾气中的一氧化碳和一氧化氮发生反应，生成二氧化碳和空气中含量最多的气体，以过滤汽车产生的废气。充分利用化学实验、教学模型、科学史实、新闻报道、实物图片与影像资料等多种化学课程资源创设问题情景，通过设立情景性和开放性试题的形式达到考核学生掌握化学知识和解决实际问题的双重目的。
　　4.2 尝试多种考试方式。开放性的评价重视对学生学习化学的知识、能力、情感的全面考核和评估。将开卷与闭卷考试相结合、笔试和提问、作业、书面检验和口头答辩相结合、化学实验操作和笔试、研究性学习成果展示相结合等方式灵活运用。
　　4.3 开展活动表现评价[5]，促进学生全面发展。贯穿于化学学习全过程的“科学探究”不仅成为一种重要而有效的学习方式，而且成为义务教育阶段化学课程的重要内容。在这种新的课程理念下，化学教学要求对学生化学学习的评价必须改变过去单一的知识价值取向，提倡通过活动表现评价的方法评定新课程所提出的学生在探究能力、情感态度与价值观等方面的发展。对学生科学探究学习的评价，要侧重于考察学生在探究活动中的实际表现。如学生探究活动中参与意识、合作精神、实验操作技能、探究能力、分析问题的思路、知识的理解和认知水平以及表达交流技能等进行全方位的评价[6]。
　　把握化学课堂教学系统的“开放性特征”进行教学，通过开放学生获得信息的渠道，开放问题的设置方式，开放教学方法和开放学生学习结果的评价方法，其目的是通过全方位地开放教师和学生的思维系统，积极引导学生自主参与教学的全过程，使化学教学系统与外界环境不断地进行物质、能量和信息的交换，提高化学教学系统的有序度，为初中新课程教学改革注入新的活力。
　　
　　参考文献
　　[1] 叶兆举. 熵理论在中学化学新课程中的融合运用[D]. 福州: 福建师范大学学士学位论文, 2006.
　　[2] 黄凌燕，胡志刚，周晓艺.从熵理论的视角看化学课程改革[J]. 福建教育学院学报, 2008, (3): 31-33.
　　[3] 汪嵘.浅谈耗散结构理论在化学教学中的应用[J]. 中学化学教学参考, 2008, (3): 14-16.
　　[4] 王梅家，王勇家.实验教学的开放与优化.中学化学教学参考，2006, (10):22.
　　[5] 张政，林长春.新课程理念下的初中化学学习评价方法[M]. 西南师范大学出版社，2007.
　　[6] 孙建民，孔繁升.初中化学课堂教学艺术[M]. 北京: 中国林业出版社，2005.

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