陈黎芬.熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究.答辩课件

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1、,福建师范大学化学与化工学院 胡志刚 新思考网与新浪网：胡志刚的博客 电话：18960928670 邮箱：huzhigang- 邮编：350007 2012.12.20,如 何 评 一 节 化 学 课,2019/4/20,最近在中学听了一些中学化学老师和化学实习生的讲课，并参加了评课，感到在评课中在存在着一些问题。其中突出的一个问题是“俗”：具体表现为就事论事，评价的内容大都局限于类似技能技巧或知识点方面的问题；或者把评课看作是“挑毛病”，谁指出的问题、挑出的毛病越多试乎觉得评课的水平越高。我认为这种评课属于低层次或低水平的评课。这种清一色的低水平的评课使我们难以分辨出哪一位教师是化学教育专科

2、、本科、化学教育硕士还是非师范化学专业知识背景的教师出身的。也就是说，无法分辨评课的化学教师有无化学教育专业背景、有无化学教育研究生学历背景和化学教育本专科背景。我认为这一方面反映出一些化学教育工作者理论的贫困，另一方面反映出在评课中没有上升到运用教育教学理论的高度展示评课水平的意识。难怪我的一位化学教育硕士跟我说“自从事化学教育教学工作以来没有听到一次满意的评课”。为此，我在给化学教育硕士上课时谈了我的观点，其中一位教育硕士苏萍娥老师把我的观点在她的博客里面进行了简单整理，产生了一点反响。我觉得有必要在此转载，供大家参考、讨论。 （个人观点，不一定正确）,2019/4/20,以前，我们评课，

3、只知道从那些简单的几个环节进行评课比如： 一、从教态上评，看教师的语言是否正确，通俗易懂，有说服力声音是否响亮清晰，让人产生美感教师是否面带笑容，给人平易近人的感觉，教师的板书是否整洁，规范 二、从教学程序上看，导课是否有创意，既能巩固旧知识又能起到引入新知的作用，还能激发学生的求知欲望和学习兴趣，让学生产生学习的内在驱动力这就是成功的一半！教学过程中，是否采用创新探究自主合作的方法，师生互动是否充分得到体现学生的积极性是否得到充分发挥，学生的主体地位是否得到确认课堂气氛是否活跃！，教学环节上是否过渡自然又环环相扣，呈螺旋上升式！课堂巩固是否到位 三、教学重难点是否突出，教学目标是否充分体现新

4、课程理念是否渗透进课堂 四、课件是否丰富，比如是否又有图片又有视频，是否诗情画意，恰到好处地配合教学内容 这几个环节都做到了，便可被确定为成功的一节课！,这次，在福建师大，听了胡志刚教授的评课，我感觉真是耳目一新，很佩服他的评课技巧！教授告诉我们，评课应从以下几条线索进行： 一、看达到那一层次的教学目标。如，布鲁姆的认知教学目标六个层次。达到前三级的“记忆、理解、应用”水平，我们认为达到了基本水平的教学；达到“分析、综合、评价、创新”层次可认为达到高水平的教学。 二、利用迁移理论，看新课的教学是否起到承上启下的作用是否利用了水平迁移，正迁移，或垂直迁移是否能举一反三运用知识 三、从科学方法论的

5、角度。如从归纳法与类比法上看，整节课是否在不断的归纳不断的类比中让学生的知识水平得到提高 四、从把握教学最佳时机上看：如导课，是否达到愤悱的状态，提问，板书，结课是否切合时机是否创设教学的高潮低潮、是否把握了教学的关键期、是否具备良好的教育教学机智。是否体现把握教学时机的环节：“教学时机的创设捕捉利用升华”等等。 五、利用熵理论，整节是否从有序到无序再到更高的有序上进行,2019/4/20,比如利用耗散结构理论：创设问题情景，激发学生的心里矛盾冲突，即制造远离平衡态，引发学生学习动机激发求知欲望然后设计探究实验，从实验中得到解决问题的方法，从而构建新平衡态 自组织理论研究如何引领一个系统从无序

6、到有序，从低级有序到高级有序发展一个真正的有效的课堂教学就是在这样的不断螺旋式中知识得到提升 六、从认识论上看，是否从实践到认识再实践再认识、感性认识上升到理性认识的过程进行 七、从美感上看，整节课是否体现化学美是否体验到“艺术的享受”。 八、从有限教学看。是否有过激行为，超纲超标和不急；是不适中。 八、几条线索上看，是否明线暗线相间，达到最佳教学效果 （列举的实例略）,2019/4/20,提 纲,课题的研究背景,1,2,初中化学课堂有效教学和有效教学行为分析,3,初中化学课堂有效教学研究的熵理论基础,2,4,应用熵理论进行初中化学课堂有效教学,3,5,结论与展望,2019/4/20,1.1

7、研究背景,福州市中招改革对初中化学学科地位产生负面影响 重视和加强初中化学课堂有效教学的研究有极其鲜明的现实针对性 寻求有效的课堂教学行为，实现课堂有效教学应成为每个初中化学教师课堂教学实践的基本追求。,2019/4/20,1.1 研究背景,有效教学论中是否会出现一种新思想？或者，是否需要出现一种新的视角来重新审视初中化学课堂有效教学和有效的课堂教学行为？ 认识和掌握熵原理，对于我们用科学思想及世界观去指导和调整教育教学活动和行为都是十分重要的。 应用熵理论(熵增加理论、耗散结构理论和自组织理论)探讨初中化学课堂有效教学，以期建立一个协调、成功、高效的课堂教学系统。,2019/4/20,1.2

8、 研究的意义,创新点 从熵理论角度透析初中化学课堂有效教学行为，实现熵理论对基础教育课程改革的支持和支援功能。 应用熵理论指导初中化学课堂有效教学研究，是中学化学教学的一种新理念。 意 义 进一步挖掘熵理论的深刻内涵，使它涵盖学科教学的领域，是对熵理论的丰富和发展。 该课题的研究将为构建新型化学课堂，提高初中化学教育教学质量提供实证的参考依据。,2019/4/20,1.3 研究现状,有效 教学研究,多样化教学,清晰授课,现状,现状,现状,确保学生 成功率,引导学生 投入学习过程,任务导向,2019/4/20,1.3 研究现状,熵理论在 学科教学中的 应用研究,从熵理论 视角看化学 课程改革,化

9、学教学熵 综述,现状,现状,基于熵与自组织 理论的突发事件 分析模型,教学中学生系统 自组织生成的 措施和机制,耗散结构理论 分析初中化学 学习过程,现状,2019/4/20,初中化学课堂有效教学 和有效教学行为分析,2019/4/20,2.1 什么是有效教学?,化学有效 教学,化学实验 设计及组织 的有效性,课堂教学设计 的有效性,内容,内容,内容,教学时间安排的 有效性和教学评价的有效性,教师行为 呈现方式的有效性,课堂组织 和学生参与 的有效性,2019/4/20,2.2 什么是教师课堂有效教学行为?,化学课堂 有效教学行为,教学任务 导向正确,积极引导学生 投入学习过程,内容,内容,内

10、容,多样化教学行为,有效实验演示 行为和有效实验 教学行为,讲授的条理性、 清晰性和为理解 而讲授,2019/4/20,初中化学课堂有效教学研究 的熵理论基础,2019/4/20,3.1 从熵增加原理看初中化学课堂有效教学研究,熵增加定律 熵(Entropy)是热力学中的一个重要的状态函数，它用来描述系统的有序程度。 熵增加定律：根据热力学第二定律，孤立系统内部总是从有序状态自发地变为无序状态，最后不可挽回地朝着最为混乱无序的状态趋近，即熵总是趋于增大的。 熵的增加意味着有效能量的减少。一定的能量被转化成了不能再做功的无效能量 。,2019/4/20,3.1 从熵增加原理看初中化学课堂有效教学

11、研究,初中化学课堂有效教学研究 初中化学课堂是一个与外界有信息交换的开放系统，不是封闭和孤立的。 如果不给予外界的干涉，化学课堂教学系统的熵也总是增加的。熵增加意味着有效能量的减少，一定的能量被转化成了不能再做功的无效能量。 研究初中化学课堂有效性缺失的教学行为特征，避免无效或低效课堂教学行为的增加引起有效课堂教学行为的耗散。 一个平庸的没有课堂效益意识的化学教师一辈子将耗散多少学生的有效学习时间和精力，泯灭多少求知的欲望！,2019/4/20,3.2 从熵的统计意义看初中化学课堂有效教学研究,熵的统计意义 熵是系统微观状态数或热力学概率的量度，反映分子运动的混乱程度或微观态数的多少。 任何物

12、质系统除了都受到或多或少的外部约束外，其内部总是具有一定的自由度，这种自由度导致系统内的各元素处于不同状态。 状态的多样性，状态的丰富程度（混乱程度，复杂程度）的定量计量标尺就是熵，熵最大就是事物状态的丰富程度自动达到最大值。而事物总是在约束下争取（或呈现）最大的自由权。,2019/4/20,3.2 从熵的统计意义看初中化学课堂有效教学研究,初中化学课堂有效教学研究 熵的统计意义让我们对传统认可的有序课堂教学产生了质疑。 课堂教学中应追求“有序而不是一潭死水，无序而不是一团乱麻”，有序中包含无序，无序中也包含着有序，有序和无序是辨证统一的。 只有师生的行为自由与思维自由达到有机统一的课堂才是高

13、效和有序的课堂。相反，则是低效和无序的 。,2019/4/20,3.3 从信息熵角度看初中化学课堂有效教学研究,信息熵 1948年，信息论的创始人申农(C.E.Shannon)提出“信息熵”概念，指出信息量的增加就意味着“信息熵”的减少，信息量相当于“负熵” 。 知识是一种信息，当教师将知识授给学生，或学生自主获得信息时就获得了负熵。这些负熵的输入使学习者认知结构的熵减少，从而使负熵增加 。 人的学习过程就是在外界信息作用下产生负熵流引起认知系统总熵值变小，从而产生更为有序的认知结构的过程。,2019/4/20,3.3 从信息熵角度看初中化学课堂有效教学研究,初中化学课堂有效教学研究 化学教学

14、信息的有效传输和有效反馈是实现化学课堂有效教学的重要途径 。 化学教学系统与其它任何系统一样，只有通过信息有效传输和信息有效反馈才能实现有效调控 。 教师的任务不仅要传输教学信息(知识、技能），而且要不失时机地进行调控，利用各种信息资源支持学生的自主学习和协作学习，保证教学信息有效传输和教学反馈功能的有效发挥，以引起学生情绪上的共鸣，使学生积极主动地接受信息，从而实现对学习内容的主动建构。,2019/4/20,应用熵理论进行初中化学课堂有效教学,2019/4/20,“耗散结构”理论的启示 提高系统有序度的关键是系统的开放。 只有通过与外界环境不断地进行物质、能量和信息的交换，系统才能不断向前发

15、展。,把握系统的开放性特征进行有效教学，关键要素六个： 教师思想的开放性 学生获得信息渠道的开放性 问题设置的开放性 教学方法的开放性 学习活动设计的开放性 学生学习结果评价的开放性,4.1 把握初中化学教学系统的开放性特征进行有效教学,2019/4/20,4.2 把握初中化学教学系统的非平衡特征进行有效教学,耗散结构理论认为“非平衡是有序之源” 非平衡，不是不平衡，也不是平衡，而是巨涨落前的远离平衡态，是处于失稳临界点附近没有超过临界点的稳态。 化学教学系统作为一个耗散结构同样存在非平衡特征，而教学的“远离平衡态”是教学有序的前提条件。,把握非平衡特征，设法构建思维的非稳态，促成新稳态，要抓

16、住“四点” 在新课引入点构建学生思维的非稳态 在教学重、难点构建学生思维的非稳态 在课的结束点构建学生思维的非稳态,2019/4/20,4.3 把握初中化学教学系统的“自组织”现象进行有效教学,自组织现象的规律 通常只有某个参数达到一定值，新状态才突然出现; 新状态有更丰富的时空结构; 要不断从外界补充能量，这些结构才能维持; 新结构一旦出现，不容易因为外界条件的微小变化而消失。即一个系统自组织功能愈强，其保持和产生新功能的能力也就愈强。,教学过程有明显的非线性发展的“自组织”性 教师的教学行为应尊重课堂教学的互动性、开放性、自主性等原则，采取各种有效措施，促使学生学会学习、自主学习; 创设积极民主教学氛围，激发学生“自组织”意识; 培养学生自主探究学习, 促进学生“自组织”能力的形成。,2019/4/20,4.4 开放性特征、非平衡特征和“自组织”现象的联系,负熵流运动,熵增因素叠加,熵增达临界点,负熵流受迫,熵增弱化受控,负熵