学科教育论文-第一章 化学教学系统分析（一）.doc

学科教育论文-第一章化学教学系统分析（一）化学教学系统是由化学教师、学生和化学教学媒体等诸要素组成的一种复杂的组合体。这种组合体具有不同于其各个部分(要素)的新质的整体特性。研究化学教学系统的整体特性有助于从各要素的关系中和相互作用中发现系统的规律性。第一节系统分析的理论基础一系统分析的基本原理为了把握事物对象各组成要素的整体联系，揭示客体的结构和层次，需要运用系统方法来考察事物对象。系统方法是系统地研究和处理有关对象的整体联系的一般科学方法论，是把系统各个要素综合起来、联系起来进行全面的考察和统筹，以求得系统整体功能的最优化的新的方法论。系统方法包括系统分析、评价和决策等。系统分析是一个难以准确界定的概念，“目前的状况大概是有多少个系统分析学家就有多少种系统分析的定义”。我们采用这样的界定：系统分析是运用系统观点把认识对象的整体分解为各个组成要素，通过具体分析，判别出系统中各要素及其功能，采用定性或定量的方法描述它们之间的关系的一种方法论，或简明地说，系统分析是在系统方法指导下，对某些具体系统进行数量分析和决策的方法组合。由此可知，系统方法的基本原理，同样也是系统分析应当遵循的基本原理。1.整体性原理这是系统方法的最基本的原理。所谓整体性原理，就是把对象作为各个组成部分构成的有机整体，从研究整体的构成及其发展中发现系统的规律性。整体性原理揭示了系统的一个显著特点：系统的整体功能不等于它的组成部分孤立状态时的功能之总和；系统的整体功能可大于、也可等于或小于部分之和。这是由系统内部各要素间的辩证关系决定的。整体性原理，正是要着眼于系统的整体功能，从系统整体的辩证关系，即整体与部分、部分与部分、系统与环境等的相互联系及相互作用的方式中，具体分析系统功能的新特点，从而揭示系统整体联系的统一性和规定性。整体性原理，是我们研究任何系统(包括复杂的化学教学系统这类人工系统)时应当把握的、进行系统分析的出发点。2.动态性原理任何系统都不是静止的，而是动态的。对于化学教学系统来说，这种动态性表现于人的要素与媒体要素之间、人的要素(教师与学生、学生与学生)之间，以及这些要素与教学环境之间的多向、多层次的交互作用。因此，基于动态性原理，我们不仅要研究各种系统发展变化的方向和趋势，以及系统运作的速度和方式，而且要研究和探索系统发展变化的动力和规律。可以说，动态的方法不仅要研究系统的现状，还要预测其发展变化，方能显示系统过程发展的方向性。3.有序性原理这是系统本质属性的一种反映。系统的各要素之间的相互联系，以及系统与环境之间的相互作用等，都是有序的；有序性原理正是对系统的有序结合这种本质属性的表征。我们运用这一原理去探索化学教学系统在教育(教学)目标的引导下，师生之间、师生与教学媒体之间构成的稳定的联系，及这种联系的有序性，对于提高化学教学质量具有重要意义。二系统分析的基本方法在进行系统分析时，要注意从对象(系统)的要素、结构功能、发展过程进行多方面的分析，因此包括层次分析、结构分析、功能分析、要素分析和历史分析方法等。1.系统模拟方法用系统模型代替真实系统进行模拟(模仿)实验的方法。这种方法是把研究对象作为整体，设计出系统模型来代替真实系统，通过对系统模型的研究来掌握真实系统的本质和规律。系统模拟方法的实施步骤，一般是先从整体出发进行系统综合，形成可能的系统方案；再进行系统分析，分析系统的各要素及其相互关系，建立模型；然后，进行系统选择(最优化)，重新综合成整体。系统模拟方法使系统方法不仅能进行定性研究，而且能进行定量研究。从模拟的侧重方面的不同，系统模拟方法又可以划分为：物理模拟、数学模拟、结构模拟、功能模拟等。物理模拟是以物理过程相似或生理过程、病理过程相似为基础的模拟，如水电站、火箭设计及用动物做病理模型实验等。数学模拟如理想气体状态方程对气体状态的模拟，是以模型与客观事物(原型)之间数学方程式上的相似为基础的模拟。结构模拟如仿生学研究中电子鼻、电子蛙眼的研制就是建立在模型与原型结构相似的基础上的模拟。功能模拟中最突出的实例是人工智能(人脑智能)的模拟，这是以功能和行为相似为基础的、用模型去模仿原型的功能和行为的方法。2.黑箱方法所谓“黑箱”(Blackbox)是指系统的内部构造和机理还不清楚，但可以通过外部观测和试验去认识它的功能和特性。黑箱方法就是不打开黑箱，而通过外部观测和试验，利用模型进行系统分析，通过信息的输入和输出来研究系统的功能和特性，探索其构造和机理的一种科学方法。著名的卢瑟福散射实验，其实质是黑箱方法在原子结构理论研究中的运用；我国的中医诊病，通过看、闻、问、切等外部观测来取得症状变量系统，基本上不干扰人体本身的生理病理活动。黑箱方法“从综合的角度为人们提供了一条认识事物的重要途径。尤其对某些内部结构比较复杂的系统，对至今为止人们的力量尚不能分解的系统，对在分解系统的过程中会严重干扰本身结构的系统，黑箱理论提供的研究方法是特别有效的”。3.最优化方法系统中的最优化是指从系统的多种可能的途径中选择最佳方案，使系统处于最佳状态，并取得最佳效果。前苏联教育学家巴班斯基教学过程最优化的理论，是运用最优化方法研究教学系统的一个范例。通过以上简略的讨论，可以得出几点方法论的原则。在对研究对象进行系统分析时，首先应把握整体最优原则，即必须从整体性原理出发，协调整体与要素(部分)的关系，务必使局部效应服从整体效应，以确保系统整体效应最优。其次，要实施多级优化原则，即把优化思想贯彻到系统分析的全过程，这是实现整体优化的重要保证。第三，应掌握相对优化原则，即只能从获取功能效果最好这一结果着眼，选择一个比较合理的方案。正如巴班斯基所指出的：“最优化的方法论认为，在研究教学论的一切基本范畴(教学的规律、原则、形式、方法和型式)时应探讨它们之间比较重要的本质联系。”“将最优化思想贯彻到教师活动的一切领域中去，这可能成为在进一步加强教育学的辩证性的道路上跨出的有益的一步。”第二节化学教学系统的构成要素化学教学系统是由多种要素构成的复