摘要 :在化學教學中存在的教學主體演繹、教師身、學生體現、學習環境作用等非線性因素的影響,針對這些因素採取充分發揮化學知識的非線性作用、教中積極應對非線性、把握預設和生成、加強教學反思、學中相容非線性、巧用隨機事件、培養學生非線性思維有效措施,變化學教學複雜的、不可預測性爲一個簡約的、可預測的教學活動。
關鍵詞 非線性 化學教學 不確定性 隨機性 無序性
從數學角度上看,線性指變量與變量成比例關係。相對應的,非線性是指變量之間沒有必然的因果關係,而是由多方面相互作用的結果。在教育活動中,涉及的因素複雜多樣,它們有時交叉耦合、有時相互促進、有時相互排斥,成一種非線性關係。在化學教學活動中,影響非線性的主要因素可分爲化學知識結構、教學主體、學習環境三大點,他們具有不確定性、隨機性、無序性等特徵,這些性質都成爲化學教學中難以把握的因素。
一、教學中的主要非線性因素
1.化學知識結構的非線性特點
化學知識的非線性指知識本身之間有不確定性、割裂性和不連續性。知識是變動的,化學知識在先人不斷的探究中不斷完善和改進,隨着化學知識的傳遞、儲存、選擇、批判、融合、更新、創造,呈現一種螺旋形的盤升,在不同的認識階段是有不同的定義方法。中學化學典型的一個例子就是對酸鹼的定義,在初中我們直接說 “電離的陽離子全部是H+的是酸,陰離子全部是OH-的是鹼”,到了學習了“鹽類的水解”的時候,酸鹼的定義則變爲“在溶液中 c(H+)>c(OH-)的爲酸溶液,反之則爲鹼溶液”,隨着對化學的進一步學習,大學化學還衍生出多種對酸鹼定義的理論如質子理論、正負離子理論等不同分類方法。
新課程教材的編寫,也體現了化學知識的非線性特徵,打破了舊教材以知識爲主線的編寫思路。它以必修課程作爲門檻,突出化學與生活的結合,把我們引進色彩斑斕的化學世界,在選修階段再以必修的基礎上做深入探究。這種做法,照顧了學生的學習認知規律,但又將化學知識引進似乎更加混沌的狀態,同類知識被割裂在不同的學習階段,繼而出現初高中、必修與選修的化學教與學的銜接問題。
化學知識還具有社會性、複雜性、默會性。在知識經濟大發展的時代,化學已成爲自然科學中舉足輕重的核心基礎科目。辯證法要求學生們學習化學時堅持一分爲二的思維看待事物,化學的發展有可能是天使的降臨也可能是撒旦的揮闊,化學知識的緘默性增加了測量學生科學價值觀的困難。在整個教學過程中,學生帶着自身的情感態度進入課堂,令化學教學更加複雜無序。
2.教學主體演繹非線性
人的實際能力,如感知認知能力、想象能力和預見能力都是有限的,人與人之間這些能力一定都會有細微的差別,在教學中也顯得尤爲明顯。例如,美國學者古德萊德歸納出五種不同類別的課程:理想的課程、正式的課程、領悟的課程、實行的課程和經驗的課程[1]。這五種課程從上到下、從理念到實踐,就是一種呈跳躍式的往下傳遞的,其到後面教師所能理解和領悟的化學教學內容與學生所體驗、吸收的化學知識之間都不是一個線性關係,而是交融在一起,或增加或減少,不成比率。教學中的心理效應也不是百試百靈,就如量子力學認爲的原子中個別電子的運動軌跡是無法確定的,即測不準定理,它所涉及的個體因素在無序中演繹着雜亂無章的曲調。
(1)教師身上的非線性
教師在化學教學系統中表現出非線性的特徵。我國申繼亮和辛濤等教授提出,教師專業知識應包括本體性知識、實踐性知識、條件性知識。一名合格的化學教師應該具有的專業知識則爲化學知識、與化學相關的.情境和與之相關的知識、教育學和心理學知識。根據“木桶原理”可知,教師的教學成敗常受制於與這三種知識最弱的一項。這種非線性現象在新手中表現的尤爲明顯,新的化學教師往往有過硬的化學本體知識,卻很難在實踐中探索學生的性格特點,難以把握化學課堂的有效性。
教學的對象是活生生的人,不是按部就班的戲劇表演,面對課堂中的突發事件,機不可設,設則不中,教師往往表現得束手無策。甚至在實驗演示的過程中,出現與教科書上相悖的現象,教師不能正確處理或闢而不談。“意外”超出教師的線性思維不能用教學機智妥善處理,不能及時採取有效措施而使得課堂走向失控,把已預設好的教學情境推向混亂狀態。
教師在化學教學中的非線性還表現在教師投入教學中的時間精力、教師的教齡和教學效果不成正比。在教師羣體中,從教幾年的教師有可能比老教師更具有把握課堂的能力。待到教師發展到一定階段,也常常出現職業倦怠而停滯不前。
(2)學生體現的非線性
學生在學習化學中也會出現和教師成長階段相似的非線性特徵。學生髮展具有明顯的階段性,高中學生以抽象思維爲主,情感比較豐富細膩,理智感在情感生活中佔主要地位,化學史的教育對學生有一定的激發作用,有時成爲一種學習的助推劑。學生羣體發展的不平衡性使得教師難以以一種教學方法滿足各類層次的學生的學習需要,也導致化學教學目標爲不確定性。對於學生個體而言,根據加德納多元智力理論,各項智力發展不平衡又具有互補性,這個爲化學教學提供了利弊參半的非必然關係。各種個體組成的受教育者構成了一個更爲複雜多變的羣體,增加了教學的隨機性。
另外,學生在化學教學中非線性還表現在,學生本身知識體系不連續缺乏將知識聯繫起來的能力而產生的負遷移、自身努力程度和成績好壞不成正比甚至出現的高原現象、學習動機水平與成功機率成倒U型關係。例如,在一定階段,學生還沒有足夠的知識將同素異形體、同分異構、元素、核素、同位素等概念用對比、歸納的方法加以區別;對自己期望太高而導致實驗操作的錯誤。
3學習環境作用
化學是一門緊貼生活的自然學科,教育者應該將學生放飛到真實生活當中去。自然界的豐富多彩、社會中的複雜多樣,都會交雜在一起對學習者帶來一定的影響,或是促進,或是阻礙。學生帶着各自複雜的心情走進化學課堂,又帶着不同的態度迴歸生活。在這樣的循環中,交叉耦合的因素難以把握。
再者,環境也不是一層不變的,它也隨着時間的變遷發生變化,也因人們的認知狀態對化學產生不同的審美心理,進而影響化學的學習。比如,紫金礦業排放含銅廢水導致汀江河大量的魚死亡,由此學生恨透了化工廠給生活的帶來的危害,但如若學習了“沉澱的溶解平衡的應用”又會爲治理家鄉水污染樹立了學習目標,提起學習化學的熱情。當然這是一個學生的內部心理變化,這種看不見摸不着的活動增加了教學的不確定性。