論蝴蝶效應(yīng)視域下的教學(xué)活動(dòng)——以高中地理教學(xué)為例

王 珊 劉樹鳳 王濤玲

（1. 南京師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210023; 2. 丹陽(yáng)市第五中學(xué), 江蘇 鎮(zhèn)江 212300）

混沌理論描述的系統(tǒng)，其動(dòng)力學(xué)方程是確定的，而系統(tǒng)長(zhǎng)期的演化行為存在隨機(jī)性。[1]混沌理論認(rèn)為：在混沌系統(tǒng)中，初始條件十分微小的變化經(jīng)過(guò)不斷放大以后，其未來(lái)的狀態(tài)將會(huì)有巨大的差別，即蝴蝶效應(yīng)，其具有不可預(yù)測(cè)性和對(duì)初始條件極為敏感的特點(diǎn)。[2]教學(xué)過(guò)程是一種非線性的、混沌的過(guò)程，和蝴蝶效應(yīng)之間有著某些必然聯(lián)系，因此可以將蝴蝶效應(yīng)靈活應(yīng)用于教學(xué)活動(dòng)中，從而達(dá)到教學(xué)效果的最優(yōu)化，促使蝴蝶效應(yīng)服務(wù)于教學(xué)活動(dòng)，本文以高中地理教學(xué)活動(dòng)為例進(jìn)行探討。

一、蝴蝶效應(yīng)的內(nèi)涵

蝴蝶效應(yīng)也可稱臺(tái)球效應(yīng)，是“混沌性系統(tǒng)”對(duì)初值極為敏感的形象化術(shù)語(yǔ)，也是非線性系統(tǒng)在一定條件（可稱為“臨界性條件”或“閾值條件”）出現(xiàn)混沌現(xiàn)象的直接原因。[3]對(duì)于這個(gè)效應(yīng)最常見的闡述是：“一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀，最終可能導(dǎo)致一個(gè)月后在美國(guó)德州發(fā)生一場(chǎng)龍卷風(fēng)?！比绱梭@人的效應(yīng)產(chǎn)生原因即一只蝴蝶煽動(dòng)翅膀產(chǎn)生的微弱氣流，導(dǎo)致周邊空氣系統(tǒng)發(fā)生變化，這種微弱氣流又會(huì)進(jìn)而引起四周的氣流或其他系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)改變，由此引發(fā)一個(gè)連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致其他系統(tǒng)的極大變化。此效應(yīng)中蝴蝶煽動(dòng)翅膀所產(chǎn)生的微弱氣流，就是導(dǎo)致最終結(jié)果的初始條件。在現(xiàn)實(shí)生活中，這種看似不起眼、微不足道的初始條件往往影響整個(gè)結(jié)果。蝴蝶效應(yīng)說(shuō)明，事物發(fā)展的結(jié)果，對(duì)初始條件具有極為敏感的依賴性，初始條件的極小偏差，可能引起結(jié)果的極大差異。

蝴蝶效應(yīng)并非簡(jiǎn)單提出蝴蝶煽動(dòng)翅膀可以引發(fā)龍卷風(fēng)的觀點(diǎn)，而是運(yùn)用比喻的手法來(lái)說(shuō)明任何事物發(fā)展都有其潛在的可能性。因此蝴蝶煽動(dòng)翅膀最終引發(fā)龍卷風(fēng)只是整個(gè)事件最終結(jié)果的潛在可能性之一，并非確定性結(jié)果，其中，推動(dòng)事件向某一方向發(fā)展的潛在力量稱為“吸引子”。這種“吸引子”對(duì)初始條件有極大的依賴性，創(chuàng)造了整個(gè)系統(tǒng)的不可預(yù)測(cè)性。

二、蝴蝶效應(yīng)和教學(xué)活動(dòng)的聯(lián)系

如今，蝴蝶效應(yīng)已不限于當(dāng)初僅對(duì)天氣預(yù)報(bào)而言的洛倫茲的蝴蝶效應(yīng)，而是一切復(fù)雜系統(tǒng)對(duì)初值極為敏感的代名詞或同義語(yǔ)。從蝴蝶效應(yīng)本身來(lái)看，它是沿著一條或幾條因果關(guān)系（初始條件）的鏈條發(fā)展，使波及的范圍逐漸擴(kuò)大，是一個(gè)不斷被放大的非線性過(guò)程。把這種事件的非線性發(fā)展模式應(yīng)用在教學(xué)中，將有利于教學(xué)內(nèi)容的回顧、展開、知識(shí)結(jié)構(gòu)的過(guò)渡以及學(xué)生認(rèn)知的構(gòu)建。[4]

在一定條件下，教學(xué)活動(dòng)可看作一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，此系統(tǒng)中存在著許多不確定因素，如教學(xué)中的突發(fā)事件、課堂中學(xué)生的錯(cuò)誤、學(xué)生的活躍程度、學(xué)習(xí)興趣以及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)情境等，都可以成為導(dǎo)致教學(xué)產(chǎn)生蝴蝶效應(yīng)的初始條件和“吸引子”，若不正確處理，可能產(chǎn)生不良后果，若處理得當(dāng)，則會(huì)有意想不到的收獲。值得注意的是，產(chǎn)生龍卷風(fēng)只是蝴蝶效應(yīng)最終結(jié)果的可能性之一，而且這個(gè)龍卷風(fēng)的性質(zhì)由初始條件決定，良好的初始條件經(jīng)過(guò)一系列連鎖反應(yīng)產(chǎn)生好的結(jié)果，相反，不良初始條件最終有可能帶來(lái)極其惡劣的結(jié)果。由于教學(xué)活動(dòng)的主體是有著主觀能動(dòng)性的學(xué)生，當(dāng)學(xué)生的變化達(dá)到一定的臨界值時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一定的蝴蝶效應(yīng)，從而影響整個(gè)教學(xué)活動(dòng)的效果。因此，在教學(xué)活動(dòng)中，教師應(yīng)時(shí)刻關(guān)注整堂課的初始條件和“吸引子”， 倡導(dǎo)有利因素、抑制不利因素，使得教學(xué)活動(dòng)向著產(chǎn)生良好“龍卷風(fēng)”的狀態(tài)發(fā)展，讓蝴蝶效應(yīng)更好地服務(wù)于課堂教學(xué)。那么，蝴蝶效應(yīng)會(huì)給教學(xué)活動(dòng)帶來(lái)哪些啟示呢？本文以高中地理教學(xué)活動(dòng)為例進(jìn)行探討。

三、蝴蝶效應(yīng)對(duì)地理教學(xué)活動(dòng)的啟示

地理學(xué)科是一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的學(xué)科，具有區(qū)域性、整體性、差異性等特點(diǎn)，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間存在潛在聯(lián)系。所以地理教學(xué)過(guò)程中，要求教師不僅要靈活掌握教材和教法，而且要關(guān)注課堂中的各種初始條件：課堂中的微小變化和潛在問題，并巧妙運(yùn)用蝴蝶效應(yīng)理論，對(duì)各種初始條件加以引導(dǎo)調(diào)試，使其向著更好的方向發(fā)展。

1.創(chuàng)設(shè)課堂有利初始條件

從蝴蝶效應(yīng)原動(dòng)力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，在一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中，初始條件下微小的變化能帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)長(zhǎng)期巨大的連鎖反應(yīng)。[5]同樣，地理課堂也是一個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)，成功的地理課堂不僅僅是讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，更重要的是讓課堂煥發(fā)出活力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、自主性，以及樹立正確的世界觀和人生觀。為了讓課堂產(chǎn)生影響學(xué)生一生的強(qiáng)大力量并向著預(yù)期的良好方向發(fā)展，教師就必須用心創(chuàng)設(shè)初始條件，使得初始條件服務(wù)于學(xué)生。

短短45分鐘，想要產(chǎn)生無(wú)窮的力量，首先要吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生產(chǎn)生興趣。課堂導(dǎo)入作為整堂課的開端，是決定課堂發(fā)展方向的初始條件。因此，教師可以用一些故事、歌謠等作為開端，引發(fā)學(xué)生思考和聯(lián)想，起到“拋磚引玉”的作用。如在講述全球性的氣壓帶和風(fēng)帶時(shí)，可以引述15世紀(jì)末，哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸后，歐洲移民不斷涌入，并從歐洲裝載馬匹進(jìn)行販賣，但當(dāng)船隊(duì)經(jīng)過(guò)南緯20-30度海域時(shí)，空氣干燥，連續(xù)幾周海上無(wú)風(fēng)，使船只無(wú)法航行，時(shí)間久了，食物消耗怠盡，大批渴死餓死的馬匹被投入海中，海面上漂浮著眾多的馬尸，故名“馬緯度”。通過(guò)這個(gè)故事引出“馬緯度”名稱的來(lái)緣，繼而讓學(xué)生推出副熱帶高氣壓帶的特點(diǎn)。此外，學(xué)生的世界觀、人生觀及熱愛生活、熱愛地球的情懷并非一朝一夕可以培養(yǎng)出來(lái)的，而且學(xué)校也不可能單開一節(jié)地理課給學(xué)生講人生。因此，教師可以在課堂上的適當(dāng)時(shí)候滲透有關(guān)人生觀的知識(shí)和觀念，久而久之，這種滲透就可能成為學(xué)生樹立正確人生觀價(jià)值觀的初始條件，影響學(xué)生一生。

2.警示課堂蝴蝶吸引子

所謂蝴蝶吸引子，即能夠引起蝴蝶效應(yīng)的微小變化，這些微小的變化經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的累積滋生，也許能夠影響整個(gè)事態(tài)的發(fā)展。一直以來(lái)，中學(xué)地理教學(xué)都是“以教師為中心”，實(shí)行“滿堂灌”“填鴨式”的單一而陳舊的教學(xué)模式，[6]教師把過(guò)多的精力放在地理知識(shí)的傳授和應(yīng)試教育上，忽略了對(duì)學(xué)生的關(guān)注。高中學(xué)生正處在身心發(fā)育的特殊時(shí)期，心理正慢慢走向成熟，且非常敏感，極易產(chǎn)生心理障礙。教師對(duì)學(xué)生的忽略所產(chǎn)生的心理變化，就可以看作蝴蝶吸引子。再看蝴蝶效應(yīng)：起初是由一只小小的蝴蝶煽動(dòng)翅膀，而正是因?yàn)檫@只蝴蝶的微小，才容易引起人們的忽略，最終導(dǎo)致龍卷風(fēng)的形成。正所謂“千里之堤，潰于蟻穴”，所以地理教學(xué)中，教師應(yīng)多關(guān)注學(xué)生，發(fā)揮學(xué)生的主體作用，增強(qiáng)學(xué)生的自信，防止學(xué)生過(guò)度自卑而產(chǎn)生心理障礙。如講述“常見的天氣系統(tǒng)”時(shí)，教師可以先簡(jiǎn)單介紹氣團(tuán)和鋒面的知識(shí)，然后讓學(xué)生閱讀教材，弄清楚冷鋒和暖鋒的差異，讓學(xué)生比較教材（以人教版為例）圖2.19和圖2.20，找出兩幅圖的不同點(diǎn)，總結(jié)冷暖鋒差異，使學(xué)生主體性得到良好發(fā)揮，培養(yǎng)學(xué)生自主思考的能力，減少自卑心理的產(chǎn)生。

其次，要正視學(xué)生的錯(cuò)誤，每一次錯(cuò)誤也可以視為蝴蝶吸引子，這個(gè)蝴蝶吸引子對(duì)決定蝴蝶效應(yīng)的性質(zhì)好壞，起著關(guān)鍵性作用。一些學(xué)生在學(xué)習(xí)地理的過(guò)程中，雖然已具備了解決某個(gè)問題所需的知識(shí)，但由于思維的邏輯性不強(qiáng)，往往會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。[7]如“熱力環(huán)流”中，熱力環(huán)流是由于同一水平面冷熱不均而形成的，氣流由高壓流向低壓。有的學(xué)生沒有弄清楚大氣環(huán)流各個(gè)環(huán)節(jié)形成的先后順序，以及高空和地面高低氣壓的比較，而陷入高空的高氣壓和地面的高氣壓到底哪個(gè)數(shù)值高以及為什么垂直運(yùn)動(dòng)的氣壓是由低壓指向高壓的死胡同里。這時(shí)就需要教師及時(shí)疏導(dǎo)，了解問題產(chǎn)生的原因，對(duì)癥下藥。

3.凝聚集體力量，展現(xiàn)蝴蝶風(fēng)暴

如果真的要回答“一只蝴蝶拍一下翅膀會(huì)不會(huì)在得克薩斯州引起龍卷風(fēng)?”那回答只有一個(gè)，就是不知道！[8]但從中我們可以推出的結(jié)論是：十只蝴蝶拍一下翅膀在德克薩斯州引起龍卷風(fēng)的幾率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)比一只蝴蝶拍翅膀引起龍卷風(fēng)的幾率大。課堂上，每個(gè)學(xué)生都是一只蝴蝶，若其中一個(gè)或幾個(gè)學(xué)生創(chuàng)新性思維的“微弱氣流”得到其他同學(xué)的響應(yīng)，這股氣流很快就會(huì)形成一股風(fēng)，進(jìn)而形成強(qiáng)大的氣流帶動(dòng)整個(gè)集體，形成蝴蝶風(fēng)暴。

因此，地理課堂中，教師可以利用集體的力量幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。最常見的方法就是把班級(jí)學(xué)生根據(jù)座位或者興趣愛好分成若干組，施行分組教學(xué)法，通過(guò)小組合作發(fā)揮集體力量。小組合作可以體現(xiàn)在課后作業(yè)上，如在講述熱力環(huán)流時(shí)，把學(xué)生分成若干組，通過(guò)課前預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的熱力環(huán)流實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)對(duì)于單個(gè)學(xué)生來(lái)講還是有一定難度的，但是當(dāng)同學(xué)們聚集在一起時(shí)，那種力量是不可估量的，往往給教師帶來(lái)意外的驚喜。小組合作也可以直接在課堂上進(jìn)行，如在講述對(duì)流層大氣的受熱過(guò)程時(shí)，為了讓學(xué)生更好地弄清楚太陽(yáng)輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射以及大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用和各種輻射之間的關(guān)系。課堂上教師可以先畫出基本的太陽(yáng)輻射、地面輻射、大氣逆輻射三個(gè)簡(jiǎn)單箭頭，不標(biāo)注名稱。學(xué)生通過(guò)小組合作，研讀教材并把整個(gè)受熱過(guò)程圖完善起來(lái)，不僅有了師生間的交流，也使學(xué)生知識(shí)輪廓更加清晰。

四、蝴蝶效應(yīng)的期許

巴西蝴蝶煽動(dòng)翅膀到底能不能帶來(lái)德克薩斯州的龍卷風(fēng)呢？筆者認(rèn)為，地理課堂中，只要教師積極發(fā)揮監(jiān)督作用，注意班級(jí)中的“微弱氣流”，對(duì)“負(fù)面氣流”予以及時(shí)打壓，對(duì)“正面氣流”則予以鼓勵(lì)支持，多多關(guān)心學(xué)生，變換教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生地理學(xué)習(xí)興趣，并號(hào)召全班共同參與，筆者相信，每只“蝴蝶”定能引起不一樣的龍卷風(fēng)。

[1] 申傳勝.“混沌”的基本特征及其在教學(xué)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].安慶師范學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2008,27(6):76-78.

[2] 華國(guó)梅,李中晶,鄧麗梅.“蝴蝶效應(yīng)”對(duì)高職旅游英語(yǔ)學(xué)習(xí)及教學(xué)的啟示[J].商業(yè)文化(下半月),2012,(6):238-239.

[3] 丁有瑚.蝴蝶效應(yīng)[J].現(xiàn)代物理知識(shí),1993,9(3):7.

[4] 李紅波,劉彩虹.“蝴蝶效應(yīng)”教學(xué)策略的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(哲學(xué)社會(huì)科學(xué)版),2006,42(1):100-104.

[5] 張繼梅.“蝴蝶效應(yīng)”視閾下的思想政治理論課實(shí)踐教學(xué)改革——以綏化學(xué)院為例[J].黑龍江高校研究,2011,(10):160-162.

[6] 程聯(lián)訓(xùn).地理教學(xué)中存在的問題和解決的措施[J].教育教學(xué)論壇,2011,(8):209.

[7] 吳育梅.在新課程理念下構(gòu)建高效的高中地理課堂[J].學(xué)周刊,2012,(5):151.

[8] 磬音.愛德華●諾頓●洛倫茨 蝴蝶效應(yīng)創(chuàng)始人[J].創(chuàng)新科技,2011,(8):38-39.