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浅谈耗散结构理论在化学教学中的应用
摘要：学生在初中阶段学习化学的过程，实际上是将表面上杂乱无序的大量化学基础知识，根据其内涵、本质及内在相互联系，逐步变成有序的知识结构的过程。本文依托耗散结构理论，分析、探讨了该理论在中学化学教学中的一些应用。
关键词：耗散结构；非稳态；自组织
耗散结构理论可以概括为：一个远离平衡态的非线性系统通过不断与外界交换物质和能量，在系统内部某个参量的变化达到一定阈值时，通过涨落，系统可能发生突变即非平衡相变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构，由于需要不断与外界交换物质或能量才能维持，因此称之为“耗散结构”。
学生在初中阶段学习化学的过程，实际上是将表面上杂乱无序的大量化学基础知识，根据其内涵、本质及内在相互联系，逐步变成有序的知识结构的过程。不难理解，由教师和学生共同组成的高效益的化学教学系统就是一个耗散结构。因此，如果将耗散结构理论应用到化学教学过程之中，将会更有效地提高教学效率，将会给初中化学教学带来勃勃生机。那么该如何将耗散结构理论运用于化学教学中呢？
1.拓展教学时间和空间，增加信息输入量，开放学生思维系统
耗散结构理论认为，提高系统有序度的关键是系统的开放。只有通过与外界不断进行物质、能量和信息的交流，系统才具有勃勃生机，才能不断向前发展。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，从而使学生的大脑始终处于积极主动的思维状态。要有效地开放学生的思维系统，必须拓展教学的时间和空间，拓宽教学的视野，增大信息的输入量。教师要把课堂教学和课外学习结合起来，把理论学习和观察实践联系起来；把化学教学从课堂延伸到课外，从校内扩展到校外。1.1在生活中获取信息教师可以让学生关注自己的日常生活、衣食住行，分析在生活中存在的各种化学知识和原理，通过生活学生既可以巩固在课堂中学习到得一些化学知识和原理，也可以不断地获得一些自己并不知道的化学知识。如在《金属资源的利用和保护》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，还可以在日常生活中发现铝、铜等金属的生锈情况和一些常用的防锈方法。1.2在媒介中获取信息教师也可以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《使用燃料对环境的影响》这节内容中，笔者先请学生在媒介中分组查找酸雨的形成、危害和处理，汽车尾气的危害和处理，乙醇汽油，新能源的开发和利用，西气东输等信息，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。学生通过自主地学习、探索、研究和交流，获得了课内外的大量知识，极大地拓宽了学生的知识面。1.3在调查实践中获取信息教师还可以利用一些难得的机会，走出课堂走上社会，去做一些有益的调查实践，去开
阔学生的眼界。如在《水资源的保护》这节内容中，教师可带领学生参观自来水厂和污水处理厂，使学生对净水的方法、水资源的利用和保护有了进一步的认识，再布置学生写出以“水资源保护”为主题的小论文，让学生各抒己见，畅所欲言(从小小的节水装置、节水措施到国家宏观控制、宏观调节等等)。学生从调查实践到撰写论文到交流论文这一系列活动中得益匪浅。2.在课堂教学结构中设法构建思维的非稳态耗散结构理论的创始人普利高津认为：“非平衡是有序之源”。当系统处于远离平衡的非稳态时，更加有利于信息量的输入，从而达到更为有序的状态。在化学教学中，如果学生的思维处于高度的非平衡状态，怀着极大的兴趣参与学习活动的话，那么，学生和教师之间、学生与教材之间等都很容易发生共鸣，学生的认识结构就会随着认识矛盾的解决进入更高的有序状态。因而在化学教学中应根据学科特点、教学内容和学生的具体情况，想方设法构建思维的非稳态。2.1在新课引入时设法构建思维的非稳态在新课的引入时，应努力做到新颖别致、扣人心弦，使之富有趣味性和启发性。如在讲授《空气的组成》时，教师带着一只玻璃杯和一水槽水进入课堂，学生纷纷交头接耳——老师想干什么呢？教师通过提问“玻璃杯中有没有物质？”、“如何证明玻璃杯中有物质？”来启迪学生的思维，使学生知道了玻璃杯中存在着空气；但学生随之又产生了更大的疑问——空气是什么样的一种物质呢？这时再来学习《空气的组成》，效果就好多了。2.2在课堂讲授中设法构建思维的非稳态在课堂讲授中，要力求生动形象、跌宕起伏，用多种方式以激发学生的情感。如在辨析物理变化和化学变化这两个概念时，可设计这样一组提问：“火药爆炸属于什么变化？”；“家中的煤气爆炸属于什么变化？”；再接着问：“汽车轮胎爆炸属于什么变化？”学生会不假思索地