熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式探究

1、熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式探究熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式探究?戴南陽(yáng)1胡志剛2((?（1福建省南安第一中學(xué)福建泉州362300；2.福建師大化學(xué)化工學(xué)院福建福州350007）摘要摘要熵定律這一自然界的重要定律也被認(rèn)為是“一種新的世界觀”。熵是一個(gè)不斷被深化與泛化的概念。教學(xué)過(guò)程也是不斷從低級(jí)有序向高級(jí)有序轉(zhuǎn)化的過(guò)程，即是從“高熵”走向“低熵”。用熵理論指導(dǎo)下開(kāi)放性教學(xué)模式，以“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為例進(jìn)行課堂教學(xué)，從低級(jí)有序狀

2、態(tài)到非平衡態(tài)，輸入新的教學(xué)手段、教學(xué)方式——漲落，通過(guò)非線性作用達(dá)到新的高級(jí)有序階段。為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一個(gè)廣闊的思維空間和全方位、多層次、多渠道的學(xué)習(xí)環(huán)境。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞熵理論化學(xué)教學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式原電池DOI:10.13884j.10033807hxjy.2016020009熵被愛(ài)因斯坦譽(yù)為整個(gè)科學(xué)的首要定律，被認(rèn)為是“一種新的世界觀”。隨著對(duì)這一概念研究的深入，熵的概念不再局限于物理學(xué)的范疇，而是滲透到經(jīng)濟(jì)，農(nóng)業(yè)，能源等許多領(lǐng)域，有

3、力地推動(dòng)了其他學(xué)科的發(fā)展。本文試圖將熵定律運(yùn)用到中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，重新優(yōu)化化學(xué)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行開(kāi)放性教學(xué)，以期提高課堂教學(xué)效率。1問(wèn)題的提出問(wèn)題的提出當(dāng)前課堂教學(xué)效率低下的一個(gè)重要原因是將課堂看作一個(gè)封閉的系統(tǒng)，教學(xué)僅是知識(shí)的傳遞，教師把學(xué)生變成了“容器”，變成了可以任由教師灌輸?shù)摹按鎯?chǔ)器”。在這樣的教學(xué)活動(dòng)中學(xué)生喪失了主體性，成了信息的被動(dòng)受體，信息的流動(dòng)是單向的、靜態(tài)的，學(xué)生的頭腦長(zhǎng)期處于一種“休眠”狀態(tài)，課堂教學(xué)系統(tǒng)幾乎是思維靜止

4、的近平衡態(tài)。教師與學(xué)生之間這種近似線性的關(guān)系，必然會(huì)阻礙信息和能量的交流，從而使整個(gè)課堂教學(xué)系統(tǒng)的總熵值不斷增加。熵理論運(yùn)用到教學(xué)中的出發(fā)點(diǎn)：教育教學(xué)的系統(tǒng)本應(yīng)是由多個(gè)因素構(gòu)成的復(fù)雜的開(kāi)放系統(tǒng)，通過(guò)教師科學(xué)的教學(xué)組織，學(xué)生正確地運(yùn)用學(xué)習(xí)方法，對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)信息進(jìn)行思維加工而達(dá)到有序的平衡態(tài)，即是從“高熵”走向“低熵”。熵原理指導(dǎo)下的課堂教學(xué)就是要提高遏制正熵、吸取負(fù)熵的能力，使學(xué)生在達(dá)到新的認(rèn)識(shí)平衡的同時(shí)，增加自己的學(xué)識(shí)。熵理論運(yùn)用到教學(xué)

5、中可促進(jìn)教學(xué)系統(tǒng)有序演變，改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)封閉、僵化的狀態(tài)，?2013年福建育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（FJJKCGZ13011）??通信聯(lián)系人，Email:huzhigangjs@統(tǒng)熵開(kāi)始，引入一系列新概念，把熱力學(xué)從平衡態(tài)拓展到非平衡態(tài)，進(jìn)而拓展到遠(yuǎn)離平衡態(tài)，最終提出耗散結(jié)構(gòu)理論，引起了宏觀物理學(xué)領(lǐng)域的革命。該理論是熵概念深化的產(chǎn)物，是一種用熱力學(xué)和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的方法研究耗散結(jié)構(gòu)的性質(zhì)及其形成穩(wěn)定和演變的規(guī)律的科學(xué)，其研究對(duì)象是開(kāi)放

6、系統(tǒng)，主要討論的是一個(gè)系統(tǒng)從混沌向有序轉(zhuǎn)化的機(jī)理、條件和規(guī)律。耗散結(jié)構(gòu)論認(rèn)為：一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)，靠外界不斷供應(yīng)能量和物質(zhì)，當(dāng)系統(tǒng)中的某個(gè)參量通過(guò)“漲落”達(dá)到一定的臨界值時(shí)，便會(huì)打破系統(tǒng)原來(lái)的平衡結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)進(jìn)入一種遠(yuǎn)離平衡的無(wú)序狀態(tài)，同時(shí)，該系統(tǒng)也便開(kāi)始了更高層次的時(shí)間和空間上的物質(zhì)再組織，從而產(chǎn)生巨大的系統(tǒng)超能，最終系統(tǒng)又將自發(fā)地進(jìn)入一種動(dòng)態(tài)的、功能有序的新?tīng)顟B(tài)。普利高津提出的耗散結(jié)構(gòu)要求不斷地“吐故納新”，即不斷地與外界發(fā)生

7、物質(zhì)和能量的交換，才能維持它的有序狀態(tài)[4]。在耗散結(jié)構(gòu)論中，熵和序是2個(gè)主要的概念。耗散結(jié)構(gòu)的形成需要3個(gè)條件：（1）系統(tǒng)必須是遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)；（2）系統(tǒng)的不同元素之間存在著非線性作用；（3）漲落導(dǎo)致有序。熵是近年來(lái)研究特別活躍的基本概念。熵理論的發(fā)展歷程見(jiàn)圖1。??????￡￡???????￠￡￠￡?????￠￡￡??￡?￠￡￡￡￡￡￡￡Fig.1Developmentprocessofentropythey圖1熵理論的發(fā)展

8、歷程熵理論的發(fā)展歷程3問(wèn)題探究在熵理論指導(dǎo)下化學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式可概括為圖2：Fig.2Theopenchemistryteachingmodeundertheguidanceofentropythey圖2熵理論指導(dǎo)下化學(xué)開(kāi)放性教學(xué)模式[5]幫助學(xué)生從低級(jí)有序狀態(tài)向高級(jí)有序狀態(tài)轉(zhuǎn)化，絕不能靠教師單方面的知識(shí)傳授，而應(yīng)激活思維，使系統(tǒng)進(jìn)入非平衡態(tài)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，當(dāng)大腦處于全方位的開(kāi)放狀態(tài)時(shí)，就可以在不斷吸收新知識(shí)的同時(shí)，鞏固運(yùn)用原有的知