熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開放性教學(xué)模式探究

1、熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開放性教學(xué)模式探究熵理論指導(dǎo)下的化學(xué)開放性教學(xué)模式探究?戴南陽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”。熵是一個不斷被深化與泛化的概念。教學(xué)過程也是不斷從低級有序向高級有序轉(zhuǎn)化的過程，即是從“高熵”走向“低熵”。用熵理論指導(dǎo)下開放性教學(xué)模式，以“化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能”為例進行課堂教學(xué)，從低級有序狀

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，通過非線性作用達(dá)到新的高級有序階段。為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了一個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)開放性教學(xué)模式原電池DOI:10.13884j.10033807hxjy.2016020009熵被愛因斯坦譽為整個科學(xué)的首要定律，被認(rèn)為是“一種新的世界觀”。隨著對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，農(nóng)業(yè)，能源等許多領(lǐng)域，有

3、力地推動了其他學(xué)科的發(fā)展。本文試圖將熵定律運用到中學(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)，進行開放性教學(xué)，以期提高課堂教學(xué)效率。1問題的提出問題的提出當(dāng)前課堂教學(xué)效率低下的一個重要原因是將課堂看作一個封閉的系統(tǒng)，教學(xué)僅是知識的傳遞，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ζ鳌?。在這樣的教學(xué)活動中學(xué)生喪失了主體性，成了信息的被動受體，信息的流動是單向的、靜態(tài)的，學(xué)生的頭腦長期處于一種“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，必然會阻礙信息和能量的交流，從而使整個課堂教學(xué)系統(tǒng)的總熵值不斷增加。熵理論運用到教學(xué)中的出發(fā)點：教育教學(xué)的系統(tǒng)本應(yīng)是由多個因素構(gòu)成的復(fù)雜的開放系統(tǒng)，通過教師科學(xué)的教學(xué)組織，學(xué)生正確地運用學(xué)習(xí)方法，對學(xué)習(xí)的知識信息進行思維加工而達(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)識平衡的同時，增加自己的學(xué)識。熵理論運用到教學(xué)

5、中可促進教學(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)劃重點課題（FJJKCGZ13011）??通信聯(lián)系人，Email:huzhigangjs@統(tǒng)熵開始，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)，其研究對象是開放

6、系統(tǒng)，主要討論的是一個系統(tǒng)從混沌向有序轉(zhuǎn)化的機理、條件和規(guī)律。耗散結(jié)構(gòu)論認(rèn)為：一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，靠外界不斷供應(yīng)能量和物質(zhì)，當(dāng)系統(tǒng)中的某個參量通過“漲落”達(dá)到一定的臨界值時，便會打破系統(tǒng)原來的平衡結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)進入一種遠(yuǎn)離平衡的無序狀態(tài)，同時，該系統(tǒng)也便開始了更高層次的時間和空間上的物質(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)地進入一種動態(tài)的、功能有序的新狀態(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個主要的概念。耗散結(jié)構(gòu)的形成需要3個條件：（1）系統(tǒng)必須是遠(yuǎn)離平衡狀態(tài)的開放系統(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。熵是近年來研究特別活躍的基本概念。熵理論的發(fā)展歷程見圖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問題探究在熵理論指導(dǎo)下化學(xué)開放性教學(xué)模式可概括為圖2：Fig.2Theopenchemistryteachingmodeundertheguidanceofentropythey圖2熵理論指導(dǎo)下化學(xué)開放性教學(xué)模式[5]幫助學(xué)生從低級有序狀態(tài)向高級有序狀態(tài)轉(zhuǎn)化，絕不能靠教師單方面的知識傳授，而應(yīng)激活思維，使系統(tǒng)進入非平衡態(tài)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，當(dāng)大腦處于全方位的開放狀態(tài)時，就可以在不斷吸收新知識的同時，鞏固運用原有的知