论文部分内容阅读
摘 要： 根据耗散结构理论，由教师和学生共同组成的自主性、探究性、合作性的物理教学系统就是一个耗散结构。本文从耗散结构理论的角度出发分析、讨论如何提高初中物理的有效教学。
关键词： 耗散结构理论 初中物理教学 教学改革
比利时物理学家普利高津教授在《结构、耗散和生命》中提出了“耗散结构论”。其基本观点是：一个远离非平衡状态的开放系统，通过不断交换物质与能量，在外界条件变化达到一定的阈值时，系统可以产生突变（实际是一次飞跃——质变），从原有的混沌无序状态转变为更高级的有序状态，有序的结构要从无序和混沌中自发地产生出来，这种在远离平衡情况下形成的新的有序结构，依靠不断地耗散外界的物质和能量来维持，就是耗散结构。耗散结构理论指出，一个系统处于有序结构的稳定状态的必要条件是这个系统必须是开放的，必须从外界输入能量，必须通过一个自组织过程。我在教学中发现由教师和学生共同组成的高效益的物理教学过程也是一个耗散结构。因此，在教学中进行了一些改革与尝试，主要从以下几个方面入手。
一、构建开放有序的课堂
一个系统必须在充分开放的条件下才能有序，有序的结构需要不断地输入大量的信息，并与外界环境不断地进行信息交换才能维持。传统模式下的初中物理课堂教学多数表现为，教师针对某个知识点或围绕某个题目、某种题型滔滔不绝地讲解，师生之间几乎没有思想交锋和思维碰撞，许多时候颇有一厢情愿之感。长期处于这种封闭式课堂模式中，学生学习物理概念公式的生搬硬套，刻意仿效甚至死记硬背，对所学的物理知识一知半解。在初中物理教学中，要让学生思维系统处于较开放的状态，使大脑思维足够活跃，采取多种师生、生生互动方式，诸如采用自主学习、合作探究、小组讨论等教学模式；课堂上给学生多留一些思考、动手、小组讨论的时间，允许学生发表不同的见解，培养发散性思维。例如，在进行苏科版八年级第二章第二节《汽化和液化》的内容教学时，我先让学生根据课本要求自主活动：（1）让学生在手背上涂酒精，观察酒精的变化，涂酒精的地方有什么感受？（2）将一支液体温度计插入烧杯内的酒精中，测量出酒精的温度；再把温度计从酒精液体中拿出，观察温度计的示数有什么变化。上述实验说明了什么？生活中还有哪些类似的现象？再放手让学生自己做实验互相讨论得出蒸发的特点。要求学生阐释无论春夏秋冬，湿衣服都能干说明了什么？最后师生共同总结，从而得出科学结论。这种较开放的教学模式，丰富了学生的生活经验，逐渐培养学生的分析和归纳比较的能力，引导学生对生活中的现象引起关注，并思考其中蕴涵的物理本质。
二、形成高度非平衡状态的思维
物理教学中让学生带着积极的兴趣和解决问题的强烈愿望去探究问题去听课，这时学生思维就会处于高度的非平衡状态。那么，教学中究竟怎样才能使学生思维系统处于高度非平衡状态呢？
1.激活兴趣。兴趣是最好的老师。兴趣激活教学法就是多渠道、多层次、多方位地激励学生兴趣，使学生平衡的思维系统立刻打破，达到更高层次的非平衡状态。例如：在讲凸透镜成像规律时，我先问：“你们同桌的眼睛小不小？再把透镜往同桌眼前一放，现在如何？”学生异口同声：“变大了。”紧跟着问：“这说明了什么？”学生回答：“凸透镜能成放大的像。”再让学生们用凸透镜观察远处的物体，问：“一定放大吗？”在他们正当惊奇时问：“那凸透镜到底能成怎样的像呢？”然后让学生通过自己动手探究摸索凸透镜的成像规律。这样不仅激发了他们求知的欲望，而且提高了其认知水平。
2.创设情境。教师进行教学设计时，设置与学生认知产生矛盾的情境，让学生大脑接触新刺激，此时大脑的劳动便处于紧张而愉快的状态。如在讲平面镜成像时，用视频设计一个蜡烛在水中燃烧的情形让学生进入了一种矛盾情境状态，并激发他们去反思，去寻找产生矛盾的根本原因，从而激发了学生强烈的求知欲。
（3）模拟角色。物理学怎样让学生加深对一些现象、概念和规律的理解呢？通过模拟活动情景，让学生置身于其中去完成“假设的任务”，可引起学生对所学知识的兴趣和爱好，对学好物理知识也有很好的效果。例如在牛顿第一定律的教学中，为纠正学生顽固的错误生活经验，我设置了“假如没有摩擦，生活将会怎样”的活动，让学生自由讨论。该问题一提出，学生就纷纷与邻座交谈自己想到的有趣话题，并激发想象，整个教室“沸腾”起来了。为深化认识，我继续提问：“在这种情景中，你还会得出亚里士多德的结论吗？在实际中越滑越慢是什么原因？亚里士多德得出错误结论的原因是什么？”这样学生通过排除摩擦干扰所创造的理想环境，就更深刻地认识了物理本质。
三、建立全方位高密度的信息库
耗散结构理论指出，一个系统处于有序结构的稳定状态的必要条件是必须从外界输入能量。因此在物理教学中，就要输入大量的物理信息。而只有形成知识密集的物理信息库，才有可能向学生连续不断地输入有用的物理信息，才有可能达到稳定的有序结构。这首先涉及信息源。除了教材、辅导用书为当然的物理信息源外，教师应主动积极地构建涉及范围更广、内容更充实的物理信息库，如平时注意收集与物理教学有关的报章杂志、科技信息、自制教具、自绘挂图，等等。当然，学生接收信息的渠道是多种多样的，除了课堂教学作为主渠道外，教师还可以开展课外小制作活动，组织参观访问，组织生活中的物理知识竞赛，等等。另外，在这个过程中，教师能多渠道传递信息，根据学生心理特点，感知记忆特点，正确处理、高效使用信息源。这就要求教师既要有渊博的学识，平时多钻研教材，又要有准确生动的语言表述，有灵活机智的教学技巧；既要有灵巧的动手能力，又要有规范的板书设计和简洁的板画、板图技巧，并能较熟练地掌握现代教育技术，等等。例如：在讲《速度》时播放一些体育健儿夺冠的镜头，在奥运会时播放刘子歌在女子200米自由泳决赛中勇夺冠军的视频，在最后冲刺阶段看得学生们拍手鼓掌，热血沸腾。我趁势发问：“你们在看的过程中是如何比较物体运动的？”再拿出时间表问：“裁判是如何比较运动员快慢的呢？”这种通过热点新闻恰当点拨，因势利导地向学生提出新问题，同时还起到爱国主义教育。例如：在讲照相机成像原理时，组织指导学生开展自制照相机活动，并评出一、二、三等奖。不仅能增强学生动手能力，而且对照相机成像原理也能熟练掌握。
四、促使能量的充分消耗
当前许多教师都是一味地灌输知识。实际上这些知识并没有被学生接受，能量并没有被充分消耗，当然这种结构就不是耗散结构。耗散结构论认为一个开放系统，在非平衡状态下，对信息的交流十分敏感，输入的能量能得到比较彻底的消耗，这样学生就能积极、主动地学习，创新能力也不断得到提高。那通过自主、探究、合作的教学，引起认知上的冲突，学生的思维就处于非平衡状态，输入学生头脑中的能量就能得到充分的消耗。例如：关于“凸透镜成像规律”的教学，先引导学生通过小组合作找到倒立、放大的实像和倒立缩小的实像，观察物距和像距的大小，引导他们讨论“分析”推理：在何种情况下可以得到等大的像？物距和像距各是多少？再通过实验去验证自己的猜想。得出结论后再让学生把物距调到小于焦距时：通过透镜观察烛焰，你能看到它的像吗？这个像是放大的，还是缩小的？是正立的，还是倒立的？你能在光屏上找到它吗？让学生体验。在实验过程中不仅要引导学生思考的指向性，而且要通过现象的观察抓住本质，提出思考性问题，以便突破难点，消除疑点，得出结论，最后引出规律性的东西。
总之，在物理教学中运用耗散结构理论进行教学改革定会给物理教学带来蓬勃生机，使物理教学更有效。
参考文献：
［1］孙威立，杨祖念.物理教学实施指南.武汉：华中师范大学出版社，2003，4.
［2］朱锭雄.物理教育展望.上海：华东师范大学出版社，2002，1.
［3］湛墾华，沈小峰.普利高津与耗散结构理论［M］.西安：陕西科学技术出版社，1982，6.
关键词： 耗散结构理论 初中物理教学 教学改革
比利时物理学家普利高津教授在《结构、耗散和生命》中提出了“耗散结构论”。其基本观点是：一个远离非平衡状态的开放系统，通过不断交换物质与能量，在外界条件变化达到一定的阈值时，系统可以产生突变（实际是一次飞跃——质变），从原有的混沌无序状态转变为更高级的有序状态，有序的结构要从无序和混沌中自发地产生出来，这种在远离平衡情况下形成的新的有序结构，依靠不断地耗散外界的物质和能量来维持，就是耗散结构。耗散结构理论指出，一个系统处于有序结构的稳定状态的必要条件是这个系统必须是开放的，必须从外界输入能量，必须通过一个自组织过程。我在教学中发现由教师和学生共同组成的高效益的物理教学过程也是一个耗散结构。因此，在教学中进行了一些改革与尝试，主要从以下几个方面入手。
一、构建开放有序的课堂
一个系统必须在充分开放的条件下才能有序，有序的结构需要不断地输入大量的信息，并与外界环境不断地进行信息交换才能维持。传统模式下的初中物理课堂教学多数表现为，教师针对某个知识点或围绕某个题目、某种题型滔滔不绝地讲解，师生之间几乎没有思想交锋和思维碰撞，许多时候颇有一厢情愿之感。长期处于这种封闭式课堂模式中，学生学习物理概念公式的生搬硬套，刻意仿效甚至死记硬背，对所学的物理知识一知半解。在初中物理教学中，要让学生思维系统处于较开放的状态，使大脑思维足够活跃，采取多种师生、生生互动方式，诸如采用自主学习、合作探究、小组讨论等教学模式；课堂上给学生多留一些思考、动手、小组讨论的时间，允许学生发表不同的见解，培养发散性思维。例如，在进行苏科版八年级第二章第二节《汽化和液化》的内容教学时，我先让学生根据课本要求自主活动：（1）让学生在手背上涂酒精，观察酒精的变化，涂酒精的地方有什么感受？（2）将一支液体温度计插入烧杯内的酒精中，测量出酒精的温度；再把温度计从酒精液体中拿出，观察温度计的示数有什么变化。上述实验说明了什么？生活中还有哪些类似的现象？再放手让学生自己做实验互相讨论得出蒸发的特点。要求学生阐释无论春夏秋冬，湿衣服都能干说明了什么？最后师生共同总结，从而得出科学结论。这种较开放的教学模式，丰富了学生的生活经验，逐渐培养学生的分析和归纳比较的能力，引导学生对生活中的现象引起关注，并思考其中蕴涵的物理本质。
二、形成高度非平衡状态的思维
物理教学中让学生带着积极的兴趣和解决问题的强烈愿望去探究问题去听课，这时学生思维就会处于高度的非平衡状态。那么，教学中究竟怎样才能使学生思维系统处于高度非平衡状态呢？
1.激活兴趣。兴趣是最好的老师。兴趣激活教学法就是多渠道、多层次、多方位地激励学生兴趣，使学生平衡的思维系统立刻打破，达到更高层次的非平衡状态。例如：在讲凸透镜成像规律时，我先问：“你们同桌的眼睛小不小？再把透镜往同桌眼前一放，现在如何？”学生异口同声：“变大了。”紧跟着问：“这说明了什么？”学生回答：“凸透镜能成放大的像。”再让学生们用凸透镜观察远处的物体，问：“一定放大吗？”在他们正当惊奇时问：“那凸透镜到底能成怎样的像呢？”然后让学生通过自己动手探究摸索凸透镜的成像规律。这样不仅激发了他们求知的欲望，而且提高了其认知水平。
2.创设情境。教师进行教学设计时，设置与学生认知产生矛盾的情境，让学生大脑接触新刺激，此时大脑的劳动便处于紧张而愉快的状态。如在讲平面镜成像时，用视频设计一个蜡烛在水中燃烧的情形让学生进入了一种矛盾情境状态，并激发他们去反思，去寻找产生矛盾的根本原因，从而激发了学生强烈的求知欲。
（3）模拟角色。物理学怎样让学生加深对一些现象、概念和规律的理解呢？通过模拟活动情景，让学生置身于其中去完成“假设的任务”，可引起学生对所学知识的兴趣和爱好，对学好物理知识也有很好的效果。例如在牛顿第一定律的教学中，为纠正学生顽固的错误生活经验，我设置了“假如没有摩擦，生活将会怎样”的活动，让学生自由讨论。该问题一提出，学生就纷纷与邻座交谈自己想到的有趣话题，并激发想象，整个教室“沸腾”起来了。为深化认识，我继续提问：“在这种情景中，你还会得出亚里士多德的结论吗？在实际中越滑越慢是什么原因？亚里士多德得出错误结论的原因是什么？”这样学生通过排除摩擦干扰所创造的理想环境，就更深刻地认识了物理本质。
三、建立全方位高密度的信息库
耗散结构理论指出，一个系统处于有序结构的稳定状态的必要条件是必须从外界输入能量。因此在物理教学中，就要输入大量的物理信息。而只有形成知识密集的物理信息库，才有可能向学生连续不断地输入有用的物理信息，才有可能达到稳定的有序结构。这首先涉及信息源。除了教材、辅导用书为当然的物理信息源外，教师应主动积极地构建涉及范围更广、内容更充实的物理信息库，如平时注意收集与物理教学有关的报章杂志、科技信息、自制教具、自绘挂图，等等。当然，学生接收信息的渠道是多种多样的，除了课堂教学作为主渠道外，教师还可以开展课外小制作活动，组织参观访问，组织生活中的物理知识竞赛，等等。另外，在这个过程中，教师能多渠道传递信息，根据学生心理特点，感知记忆特点，正确处理、高效使用信息源。这就要求教师既要有渊博的学识，平时多钻研教材，又要有准确生动的语言表述，有灵活机智的教学技巧；既要有灵巧的动手能力，又要有规范的板书设计和简洁的板画、板图技巧，并能较熟练地掌握现代教育技术，等等。例如：在讲《速度》时播放一些体育健儿夺冠的镜头，在奥运会时播放刘子歌在女子200米自由泳决赛中勇夺冠军的视频，在最后冲刺阶段看得学生们拍手鼓掌，热血沸腾。我趁势发问：“你们在看的过程中是如何比较物体运动的？”再拿出时间表问：“裁判是如何比较运动员快慢的呢？”这种通过热点新闻恰当点拨，因势利导地向学生提出新问题，同时还起到爱国主义教育。例如：在讲照相机成像原理时，组织指导学生开展自制照相机活动，并评出一、二、三等奖。不仅能增强学生动手能力，而且对照相机成像原理也能熟练掌握。
四、促使能量的充分消耗
当前许多教师都是一味地灌输知识。实际上这些知识并没有被学生接受，能量并没有被充分消耗，当然这种结构就不是耗散结构。耗散结构论认为一个开放系统，在非平衡状态下，对信息的交流十分敏感，输入的能量能得到比较彻底的消耗，这样学生就能积极、主动地学习，创新能力也不断得到提高。那通过自主、探究、合作的教学，引起认知上的冲突，学生的思维就处于非平衡状态，输入学生头脑中的能量就能得到充分的消耗。例如：关于“凸透镜成像规律”的教学，先引导学生通过小组合作找到倒立、放大的实像和倒立缩小的实像，观察物距和像距的大小，引导他们讨论“分析”推理：在何种情况下可以得到等大的像？物距和像距各是多少？再通过实验去验证自己的猜想。得出结论后再让学生把物距调到小于焦距时：通过透镜观察烛焰，你能看到它的像吗？这个像是放大的，还是缩小的？是正立的，还是倒立的？你能在光屏上找到它吗？让学生体验。在实验过程中不仅要引导学生思考的指向性，而且要通过现象的观察抓住本质，提出思考性问题，以便突破难点，消除疑点，得出结论，最后引出规律性的东西。
总之，在物理教学中运用耗散结构理论进行教学改革定会给物理教学带来蓬勃生机，使物理教学更有效。
参考文献：
［1］孙威立，杨祖念.物理教学实施指南.武汉：华中师范大学出版社，2003，4.
［2］朱锭雄.物理教育展望.上海：华东师范大学出版社，2002，1.
［3］湛墾华，沈小峰.普利高津与耗散结构理论［M］.西安：陕西科学技术出版社，1982，6.