第五章 化学教学程序的设计与实施

§5-1 化学教学系统

世界上任何事物都是作为系统而存在的。化学教学也是如此。系统

（system），希腊文 systema，就是部分组成整体的意思。

（一）化学教学系统

化学教学系统就是指由相互作用和相互依赖的若干要素（或部分）结合成的、具有一定化学教学结构和相应教学功能的有机整体。对系统概念的描述涉及到要素、结构、功能几个基本概念。什么是要素、结构和功能？

要素来自拉丁文 elementum，它是原素、原初物质的意思。在系统思想中，要素是指事物所由构成的部分，它是系统的基础。构成化学教学系统的要素有：人的要素（教师和学生），物的要素（包括化学课本、化学实验对象和实验仪器、各种直观教具和电教教具）和观众要素（包括化学知识、思想方法、科学方法和道德观念等）。在化学教学系统中，这些要素彼此间是相互联系、相互作用着的，并结合成具有一定教学结构和相应教学功能的整体。

结构来自拉丁文 structura，它是构造的意思。结构是指系统内部各要素间相互联系和相互作用的方式的总和。化学教学系统的结构就是指化学教学系统内部的各个构成要素之间的合乎规律的、相互联系的方式，其中包括各要素之间的具体排列顺序、组织形式和结合方式等。

功能是指系统所具有的功效、作用和能力。系统的功能决定于构成它的要素的性质及其结构。化学教学系统的功能就是化学教学系统所具有的功效、作用。由于构成化学教学系统各要素在系统中所处的地位、性质的不同， 以及各要素间相互联系方式的不同，可以形成不同的教学模式，不同模式的教学系统其功效、作用和达到的教学目的也是不同的。

（二）化学教学过程的控制与反馈

在化学教学过程中，教师和学生是教与学的活动者，是人的要素，是教学系统中最基本的因素，离开了教师和学生这个基本要素，化学教学系统就成了无源之水、无本之木。教学过程中，化学教师和学生之间的相互作用、相互影响和相互制约的关系，发生在教师教与学生学的活动交往中，即发生在信息系统、信息反馈与调控的过程中。

根据控制论的原理，化学教学系统是一个控制系统，在这个教学控制系统中，存在着相互依存、相互作用的两个子系统。一个是主动系统，另一个是被动系统。在化学教学中，主动系统指的是施控系统，即教师的主导性系统；被动系统是指受控系统，即在教师指导下的学生主体性系统。化学教学过程中的控制与反馈，指的就是这两个子系统之间的相互作用。

控制，“指的是主动系统对被动系统的作用。这种作用具有某种目标性行为，使系统朝着一定的方向运动。”①反馈，“指的是被动系统对主动系统的反作用，而这种反作用，必然使主动系统产生新的目标性行为。”①

1. 化学教学过程的控制

① 、②舒炜光主编.自然辩证法原理.长春：吉林人民出版社，1984.

化学教学过程的教学控制实质上是师生之间相互作用、相互联系和协同发展的具体体现。教学控制的方式，依控制者的作用方向和相互联系的状况， 可分为教导控制和学习控制两大类。教导控制的主体是教师，客体对象是学生，从控制作用的形式上看，主要有指令型控制和指导型控制。

指令型教导控制是教师用规定的方式直接对学生的学习行为和整个教学过程的发展状况，进行命令性或劝诱性的操纵与调整，如“现在阅读某段教材”，“请观察实验产生的现象”，“实验时要注意什么”都属这种控制形式。

指导型教导控制是教师通过有计划、有目的、有针对性的启发、辅导和帮助，来调节学生学习的方法、态度和学习进度，以加强学生的自适应、自组织控制的能力。因此，指导型教导控制不但有它的规划性、目的性和直接性的特点，也有它的随机性和间接性的特点。

学习控制是学生对学习适应、调节以及最佳学习方式的选择、保持和调整。它主要包括有：控制学习过程的结构与进度；控制获取信息的最佳转换和处理的方法及运用它们的方式方法；通过反馈获得调整学习偏差与学习过程的信息。这些学习控制主要体现为学生的自适应调节控制和自组织调节控制这两种基本方式。

1. 化学教学过程的反馈

化学教学需要优化调控，调控需要反馈。这是反馈方法在化学教学过程中的应用。反馈信息是师生双方彼此相向输入的。

对教师来讲，在教学过程中，教师要从学生方面获得反馈信息。反馈信息可分为即时反馈和延时反馈两种。即时反馈是学生在课堂上，对教师输出的信息，马上给出应答的信号。如，教师从学生眉目间、脸面上的表情，从学生口头答问、当堂讨论或练习以及实验操作等学习实践活动中，都能了解到自己的教学效果，从而体察到自己的讲课节奏是否快了，深了？学生是否能跟得上，听得懂？作业布置是否适量？是否过深、过难、过多造成过负担重？作业中的错误表现及原因何在？学生的学习方法是否对头？这些反馈信息的获得，为教师控制、调节教学，保证教学处于动态平衡，使师生双方始终保持知识信息的畅通是极为重要的。

延时反馈表现在课后作业、考试答卷、课外的一些实践活动上，以及学生毕业后走上社会或进入高一级学校学习的表现等。为了尽快调控教学使之处于动态平衡状态，要尽可能将延时反馈转化成即时反馈。所以，在课堂上教师采用一些提问、讨论、议论、随堂实验和练习，课后收阅学生笔记、征求学生对教学的意见，或随堂进行一些小测验等，都可以使延时反馈转化为即时反馈，或者缩短延时反馈的时间，以尽快收到反馈信息，及时调整传输信息。学生也应注意为教师提供正确的即时反馈信息。以促使教师迅速有效地调整整个教学过程的信息传输，使信息传输处于最佳状态，以利于开发学生智能、培养他们运用知识的迁移能力，力争取得最优教学效果。

对学生来讲，一方面要从教师方面获得反馈信息，这种反馈信息可以来自教师肯定或否定的神情和教师给出的学习评价，也可以来自作业评语、考试分数。另一方面，是学生的自我反馈，这表现在学生把自己的学习成果（作业的正误、考试分数的高低、他人的反映）与教学目标相比较，跟教材、标准答案（作业、考试）相对照，取得矫正性信息。学生根据来自教师的反馈信息和来自自身的矫正性信息，来调整自己的学习，以期取得最佳学习效果。

（三）化学教学过程中的信息传输

教师和学生是化学教学过程的控制系统中不可缺少的重要要素。但是如果没有作为学生学习的化学课本，没有用来传输化学信息的教学手段，即使有了教师和学生也不能构成教学过程。可见，教学手段和教材是教学过程不可少的要素。

在化学教学过程中，就化学知识信息的性质来说，可分为（抽象）符号信息和（直观）形象信息两种。符号信息是指化学知识中的概念、定律、原理、理论、化学用语（如元素符号、化学式、化学方程式等）、公式（数学表达式）等语言符号。形象信息是指具体的实物及其模拟物，如实验中的实验对象和实验仪器，物质模型、电化教具和其它直观教具等。

从信息传输方向来看，可分为输出信息和输入信息。输出信息是由信息源发出的信息。化学课本是重要的化学信息源，是化学信息（化学知识）的静态存储形式，课本虽然是物质实体，但它的内容（化学知识）却是观念性的东西。这种信息，对教师来说有个变换、存储和处理的内化过程，然后， 再转化成为可以外化、能够传输的信息，并通过必要的媒体把它传递给学生。在这里，输出信息（从信息源发出的信息）包括了教师口头（讲授）和书面

（板书）语言，以及实验、物质模型、直观教具和电化教具等教学手段发出的信息。另外，在教师指导下，学生通过阅读化学教材或独立进行实验观察也都能获得化学信息，在这里的信息源是化学实验和化学教材。输入信息是指学生接受来自教师、教材和教学手段所给出的信息。

化学知识信息无论是符号信息还是形象信息，都要通过一定载体传输给学生，反馈于教师或学生自身反馈，如语言信息传输的载体是声波，物质的颜色和形状、图表、文字资料的传输载体是光波，气味信息传输的载体则是空气。在教学过程中，各种信息通过它们的载体把信息传输给学生，被学生的感觉器官（听觉、视觉、嗅觉等器官）所接受，再传入大脑，经过大脑对输入信息进行识别、交换、加工、处理、组合、编码、存储，最后通过效应器官进行教学实践活动而输出信息，反馈于教师或学生自身，以便对信息作好调控，再进行新的输入。

我们可以把化学教学过程信息传输的流程用图 5-1 来表示。该图形象地揭示出在化学教学过程中，教师与学生、师生与化学信息源之间的关系，信息传输、反馈与控制的流程，教学手段在化学信息传输中的地位，以及学生的认识过程等内容。它为我们进行化学课堂教学程序的设计、教学设计方案的实施等提供了重要思考内容、整体规划的途径和方法论基础。