學(xué)科教育論文-第一章化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)分析（一）化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)是由化學(xué)教師、學(xué)生和化學(xué)教學(xué)媒體等諸要素組成的一種復(fù)雜的組合體。這種組合體具有不同于其各個(gè)部分(要素)的新質(zhì)的整體特性。研究化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的整體特性有助于從各要素的關(guān)系中和相互作用中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)律性。第一節(jié)系統(tǒng)分析的理論基礎(chǔ)一系統(tǒng)分析的基本原理為了把握事物對象各組成要素的整體聯(lián)系，揭示客體的結(jié)構(gòu)和層次，需要運(yùn)用系統(tǒng)方法來考察事物對象。系統(tǒng)方法是系統(tǒng)地研究和處理有關(guān)對象的整體聯(lián)系的一般科學(xué)方法論，是把系統(tǒng)各個(gè)要素綜合起來、聯(lián)系起來進(jìn)行全面的考察和統(tǒng)籌，以求得系統(tǒng)整體功能的最優(yōu)化的新的方法論。系統(tǒng)方法包括系統(tǒng)分析、評價(jià)和決策等。系統(tǒng)分析是一個(gè)難以準(zhǔn)確界定的概念，“目前的狀況大概是有多少個(gè)系統(tǒng)分析學(xué)家就有多少種系統(tǒng)分析的定義”。我們采用這樣的界定：系統(tǒng)分析是運(yùn)用系統(tǒng)觀點(diǎn)把認(rèn)識對象的整體分解為各個(gè)組成要素，通過具體分析，判別出系統(tǒng)中各要素及其功能，采用定性或定量的方法描述它們之間的關(guān)系的一種方法論，或簡明地說，系統(tǒng)分析是在系統(tǒng)方法指導(dǎo)下，對某些具體系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)量分析和決策的方法組合。由此可知，系統(tǒng)方法的基本原理，同樣也是系統(tǒng)分析應(yīng)當(dāng)遵循的基本原理。1.整體性原理這是系統(tǒng)方法的最基本的原理。所謂整體性原理，就是把對象作為各個(gè)組成部分構(gòu)成的有機(jī)整體，從研究整體的構(gòu)成及其發(fā)展中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的規(guī)律性。整體性原理揭示了系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)：系統(tǒng)的整體功能不等于它的組成部分孤立狀態(tài)時(shí)的功能之總和；系統(tǒng)的整體功能可大于、也可等于或小于部分之和。這是由系統(tǒng)內(nèi)部各要素間的辯證關(guān)系決定的。整體性原理，正是要著眼于系統(tǒng)的整體功能，從系統(tǒng)整體的辯證關(guān)系，即整體與部分、部分與部分、系統(tǒng)與環(huán)境等的相互聯(lián)系及相互作用的方式中，具體分析系統(tǒng)功能的新特點(diǎn)，從而揭示系統(tǒng)整體聯(lián)系的統(tǒng)一性和規(guī)定性。整體性原理，是我們研究任何系統(tǒng)(包括復(fù)雜的化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)這類人工系統(tǒng))時(shí)應(yīng)當(dāng)把握的、進(jìn)行系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)。2.動(dòng)態(tài)性原理任何系統(tǒng)都不是靜止的，而是動(dòng)態(tài)的。對于化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)來說，這種動(dòng)態(tài)性表現(xiàn)于人的要素與媒體要素之間、人的要素(教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生)之間，以及這些要素與教學(xué)環(huán)境之間的多向、多層次的交互作用。因此，基于動(dòng)態(tài)性原理，我們不僅要研究各種系統(tǒng)發(fā)展變化的方向和趨勢，以及系統(tǒng)運(yùn)作的速度和方式，而且要研究和探索系統(tǒng)發(fā)展變化的動(dòng)力和規(guī)律?？梢哉f，動(dòng)態(tài)的方法不僅要研究系統(tǒng)的現(xiàn)狀，還要預(yù)測其發(fā)展變化，方能顯示系統(tǒng)過程發(fā)展的方向性。3.有序性原理這是系統(tǒng)本質(zhì)屬性的一種反映。系統(tǒng)的各要素之間的相互聯(lián)系，以及系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用等，都是有序的；有序性原理正是對系統(tǒng)的有序結(jié)合這種本質(zhì)屬性的表征。我們運(yùn)用這一原理去探索化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)在教育(教學(xué))目標(biāo)的引導(dǎo)下，師生之間、師生與教學(xué)媒體之間構(gòu)成的穩(wěn)定的聯(lián)系，及這種聯(lián)系的有序性，對于提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有重要意義。二系統(tǒng)分析的基本方法在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，要注意從對象(系統(tǒng))的要素、結(jié)構(gòu)功能、發(fā)展過程進(jìn)行多方面的分析，因此包括層次分析、結(jié)構(gòu)分析、功能分析、要素分析和歷史分析方法等。1.系統(tǒng)模擬方法用系統(tǒng)模型代替真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模擬(模仿)實(shí)驗(yàn)的方法。這種方法是把研究對象作為整體，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)模型來代替真實(shí)系統(tǒng)，通過對系統(tǒng)模型的研究來掌握真實(shí)系統(tǒng)的本質(zhì)和規(guī)律。系統(tǒng)模擬方法的實(shí)施步驟，一般是先從整體出發(fā)進(jìn)行系統(tǒng)綜合，形成可能的系統(tǒng)方案；再進(jìn)行系統(tǒng)分析，分析系統(tǒng)的各要素及其相互關(guān)系，建立模型；然后，進(jìn)行系統(tǒng)選擇(最優(yōu)化)，重新綜合成整體。系統(tǒng)模擬方法使系統(tǒng)方法不僅能進(jìn)行定性研究，而且能進(jìn)行定量研究。從模擬的側(cè)重方面的不同，系統(tǒng)模擬方法又可以劃分為：物理模擬、數(shù)學(xué)模擬、結(jié)構(gòu)模擬、功能模擬等。物理模擬是以物理過程相似或生理過程、病理過程相似為基礎(chǔ)的模擬，如水電站、火箭設(shè)計(jì)及用動(dòng)物做病理模型實(shí)驗(yàn)等。數(shù)學(xué)模擬如理想氣體狀態(tài)方程對氣體狀態(tài)的模擬，是以模型與客觀事物(原型)之間數(shù)學(xué)方程式上的相似為基礎(chǔ)的模擬。結(jié)構(gòu)模擬如仿生學(xué)研究中電子鼻、電子蛙眼的研制就是建立在模型與原型結(jié)構(gòu)相似的基礎(chǔ)上的模擬。功能模擬中最突出的實(shí)例是人工智能(人腦智能)的模擬，這是以功能和行為相似為基礎(chǔ)的、用模型去模仿原型的功能和行為的方法。2.黑箱方法所謂“黑箱”(Blackbox)是指系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)造和機(jī)理還不清楚，但可以通過外部觀測和試驗(yàn)去認(rèn)識它的功能和特性。黑箱方法就是不打開黑箱，而通過外部觀測和試驗(yàn)，利用模型進(jìn)行系統(tǒng)分析，通過信息的輸入和輸出來研究系統(tǒng)的功能和特性，探索其構(gòu)造和機(jī)理的一種科學(xué)方法。著名的盧瑟福散射實(shí)驗(yàn)，其實(shí)質(zhì)是黑箱方法在原子結(jié)構(gòu)理論研究中的運(yùn)用；我國的中醫(yī)診病，通過看、聞、問、切等外部觀測來取得癥狀變量系統(tǒng)，基本上不干擾人體本身的生理病理活動(dòng)。黑箱方法“從綜合的角度為人們提供了一條認(rèn)識事物的重要途徑。尤其對某些內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，對至今為止人們的力量尚不能分解的系統(tǒng)，對在分解系統(tǒng)的過程中會嚴(yán)重干擾本身結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，黑箱理論提供的研究方法是特別有效的”。3.最優(yōu)化方法系統(tǒng)中的最優(yōu)化是指從系統(tǒng)的多種可能的途徑中選擇最佳方案，使系統(tǒng)處于最佳狀態(tài)，并取得最佳效果。前蘇聯(lián)教育學(xué)家巴班斯基教學(xué)過程最優(yōu)化的理論，是運(yùn)用最優(yōu)化方法研究教學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)范例。通過以上簡略的討論，可以得出幾點(diǎn)方法論的原則。在對研究對象進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，首先應(yīng)把握整體最優(yōu)原則，即必須從整體性原理出發(fā)，協(xié)調(diào)整體與要素(部分)的關(guān)系，務(wù)必使局部效應(yīng)服從整體效應(yīng)，以確保系統(tǒng)整體效應(yīng)最優(yōu)。其次，要實(shí)施多級優(yōu)化原則，即把優(yōu)化思想貫徹到系統(tǒng)分析的全過程，這是實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化的重要保證。第三，應(yīng)掌握相對優(yōu)化原則，即只能從獲取功能效果最好這一結(jié)果著眼，選擇一個(gè)比較合理的方案。正如巴班斯基所指出的：“最優(yōu)化的方法論認(rèn)為，在研究教學(xué)論的一切基本范疇(教學(xué)的規(guī)律、原則、形式、方法和型式)時(shí)應(yīng)探討它們之間比較重要的本質(zhì)聯(lián)系?！薄皩⒆顑?yōu)化思想貫徹到教師活動(dòng)的一切領(lǐng)域中去，這可能成為在進(jìn)一步加強(qiáng)教育學(xué)的辯證性的道路上跨出的有益的一步?！钡诙?jié)化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成要素化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)是由多種要素構(gòu)成的復(fù)