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
文章编号：1005－6629(2008)03－0014－03中图分类号：G633.8 文献标识码：B
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？”学生会不假思索地回答：“化学变化。”但他们稍作思考后便发现有所不同了。通过这样形式的多次问答，学生很容易地掌握了物理变化和化学变化的本质区别了。
2.3 在课堂结尾处设法构建思维的非稳态
在课堂的结尾时也要注意不落俗套、简洁明快、承上启下，努力做到既能总结本节内容，又能为学习后面内容埋下伏笔，让学生产生继续学习的欲望。如在学完《燃料和热量》这一单元知识时，可以模仿学生喜闻乐见的长篇章回小说的结尾方法：“实际证明人类生活必须依靠能量，而能量又主要来自三大化石燃料的使用，可是对人类如此重要的化石燃料却也同时给我们带来了很多难题。同学们，欲知详情如何，且听下回分解。”
3 利用多种方法和手段科学地减少遗忘量
根据耗散结构理论，要提高大脑的有序程度，还必须尽量减少遗忘量，才有利于提高学习的有序性。
3.1 传授合理的记忆方法
为有效地减少遗忘，教师一定要注意信息输入的正确性、牢固性、科学性和规律性，即要求学生在学习时力求做到正确理解、深刻领会、融会贯通，决不能满足于一知半解，囫囵吞枣。特别是对于那些容易混淆的内容更是要理清思路，辨别异同，掌握关键。教师在平时的化学教学中，必须注意方法的指导和能力的培养。同时对于一些难以记忆、容易混淆的内容，教师可以有意识地总结出科学记忆的口诀来帮助学生完成记忆。如《水的组成》这一内容中，学生对电解水正负两极产生什么气体感觉很容易混淆，此时只要抓住“与电源负极相连的管子产生氢气”，将其概括成“负氢”=“父亲”，学生马上就记住了。实际上，初中化学中的“1到18号元素”、“化合价”、“金属活动性顺序表”、“盐的溶解性”等难以记忆的内容，都可以用相应的口诀来帮助记忆，这些口诀既使学生缩短了记忆的时间，又使学生不容易遗忘，还使学生对这些原本枯燥的内容充满了兴趣，真正地提高了学习的有序性。
3.2 科学合理的组织复习
为有效地减少遗忘，教师还必须科学合理地组织复习。古人云“学而时习之”、“温故而知新”。复习主要讲究“时”和“习”――首先要把握复习的时机，根据遗忘规律，针对不同的内容确定复习的时间，一般在还没有完全遗忘时复习较好；其次要注意复习的方法，力求形式多样、多侧面、多角度地分析和总结，努力做到在复习的同时又有新的认识、新的提高。如在每堂课的开始阶段可以对上堂课的主要内容进行复习，在结束阶段又可以对本课的内容进行回顾。在每个单元结束以后，可以用2节课左右的时间来系统复习和检测学生的学习情况等。
4 以学生为主体，努力促进学生的“自组织”过程
学生的思维是一个复杂的开放系统，存在着“自组织”，可以把从外界吸收来的信息经过处理加工，使各个信息单元有机地联系起来，形成知识链，纳入大脑的知识结构中。同时学生也是学习活动的主体，只有学生主动、积极地发挥主观能动性，热情地接收，消化各种教学信息，才能逐步在大脑中构建耗散结构，即可获得良好的教学效果。
4.1在课堂教学中促进学生的“自组织”过程
在课堂教学中教师可以针对某些章节采取以学生为主的学习方法，把提纲给学生，让学生自己阅读，自己组织内容，自己完成教学内容，然后通过讨论和教师点评，综合归纳内容。这样既增强了学生学习的主动性，又调动他们的积极性，对于促进他们的“自组织”过程和自学能力大有益处。如第十二单元《化学与生活》中的三个课题《人类重要的营养物质》、《化学元素和人体健康》和《有机合成材料》都可以采取这样学习方式。
4.2 在探究实验中促进学生的“自组织”过程
在化学新教材中增添了大量的探究性实验，而教师完全可以通过教学要求努力发挥学生的主观能动性，积极的引导他们自主探究，促进学生的“自组织”过程和探究能力。
在某些实验设计时，教师可以只提出实验目的，由学生设计实验方法。不少探究实验学生完全可以根据自己所学的化学知识，独立地或在教师启发下，设计出各种实验方案，成功地解决化学实验问题，从而产生成功后的喜悦，激发起更大的学习热情，成为进一步学习的强劲动力。同时在实验设计中即使存在问题，在实验中也可以不断的修正这些问题，进一步提高了学生的自主性和探究能力，而此时学生的“自组织”过程也到达了顶峰。如在《质量守恒定律》这堂课中，我们完全可以由学生自主的设计实验过程，学生可以根据实验要求设计合理的实验方法。在具体的实验过程中，学生也会想到如果是反应物中有气体或者生成物会损失的一些实验应该在密闭空间里进行。
4.3 因材施教促进所有学生的“自组织”过程
对个性不同的学生，如果采取基本相同的教学方法就会使很多学生没有个性，没有个性也就没有学习上的创新，创新的过程需要一种非平衡机制。在教学中，教师如果忽略了因势利导、因材施教的原则，未能分层次教学，这样只能压抑学生的思维，泯灭他们的个性和创造性，使他们成为知识的奴隶。所以在每一堂课中，教师一定要吃透所有学生的状况，适时地采用分层次教学，由浅入难，逐步深入，积极地促进所有学生的“自组织”过程。
综上所述，耗散结构理论对于中学化学教学大有裨益。只要我们充分利用耗散结构，就必然能够对化学教学以及化学新课程改革起到巨大的推动作用，将会更有效地提高化学教学的效率，给化学教学带来新的生机和活力。