混沌理論在高校教學模式優(yōu)化中應用的探索

張志穎+王思涵+劉春宇

摘要：混沌理論為確定性和隨機性之間提供了由此及彼的橋梁，它是非線性系統(tǒng)的共同屬性。教學系統(tǒng)作為一個典型的動態(tài)的、開放的非線性系統(tǒng)，將混沌理論應用于教學系統(tǒng)必將為推動教學改革提供一個嶄新的思維視角和方向。它將改變傳統(tǒng)的可預測的、線性的、可操作的教學路線，重新詮釋了一種全新的教學思維模式，以適應信息時代以人為本、能力培養(yǎng)的教學要求，對教育教學研究產(chǎn)生深遠的影響。

關鍵詞：混沌理論；非線性系統(tǒng)；蝴蝶效應；教學系統(tǒng)；素質教育

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）22-0153-02

混沌理論是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o序狀態(tài)的一種演化理論，是對確定性系統(tǒng)產(chǎn)生的內在隨機性的研究。它是非線性系統(tǒng)的共同屬性，而世界上非線性系統(tǒng)，小到原子世界，大到宇宙，從自然科學到社會科學，乃至人際關系，各種各樣的非線性系統(tǒng)無不例外都存在著混沌特性，混沌理論在其中起到重要的引導作用。近年來，對教學領域的混沌現(xiàn)象研究備受教育工作者重視，它給傳統(tǒng)的、線性的、封閉的、模式化的教學模式帶來極大沖擊。實際上，教學過程恰恰是一個非線性的混沌過程，所以混沌理論必然對其會產(chǎn)生影響。從混沌的角度重新思考傳統(tǒng)高校教學模式，對于我們實現(xiàn)教學模式改革和創(chuàng)新，大力增強新時期教學工作方法的針對性和創(chuàng)造性，具有較強的借鑒和指導作用。

一、混沌理論及基本特征

混沌理論被稱為與相對論、量子力學相提并論的20世紀自然科學三大發(fā)現(xiàn)之一?；煦缋碚摯蚱屏巳藗儗τ诖_定論式可預測性的傳統(tǒng)觀念，揭示了非線性系統(tǒng)演化的復雜過程?；煦鐚W將確定的與隨機的、必然的與偶然的、有序的與無序的對立的方法論統(tǒng)一了起來[1]。混沌學的任務就是對混沌現(xiàn)象中蘊含的“無序之中的有序性”的研究。混沌理論已逐漸被視為一種嶄新的、人們深入認識客觀世界和改造世界的方法論。

混沌運動的幾個明顯的特征是內隨機性、非周期性、遍歷性、普適性、初值敏感性等[2]。其中對初值的敏感性這一特點也被稱為“蝴蝶效應”，它是混沌學理論中的一個重要概念?！昂北憩F(xiàn)在非線性系統(tǒng)的長期演化行為對初始條件的極端敏感的性質，初值極小的變化將會引起系統(tǒng)演化的巨大差異，系統(tǒng)的將來不可預測。所謂“差之毫厘，失以千里”正是這一現(xiàn)象。所有的混沌系統(tǒng)的發(fā)展必然受到混沌理論的指導。

二、混沌理論對傳統(tǒng)線性教學模式的影響

傳統(tǒng)的教學過程常被認為是線性的一維封閉過程。教學單位往往事先預定一個或多個固定不變的目標，并以此制定教學方法。教師扮演的是教學程序的主動施教者，學生成為被強迫式的受教者，施教與受教兩者發(fā)展著目標確定的因果線性關系，學習的最終結果是可預測的，一切教學過程和結果都能被精確地把握[3]。這樣的觀念導致了教學的教條化、刻板化，學生的學習被看為簡單地知識累積，扼殺了學生的主體性，這與現(xiàn)代以人為本的素質教育要求極為不符。實際上教學過程是一個復雜的非線性過程，教師和學生的狀態(tài)具有復雜性，教學環(huán)境具有多樣性。這些不確定因素微小的變化，在教學過程的長期發(fā)展中，將會導致實際教學效果的巨大變化。教學系統(tǒng)應當是一個難以預測的、非封閉的、非線性系統(tǒng)，而學生的學習形式也必定是開放式的。

三、混沌理論對高校教學模式改革的啟示

既然混沌普遍存在于非線性系統(tǒng)中，所有非線性系統(tǒng)都或多或少的存在混沌現(xiàn)象，那么也可以用混沌理論來研究教育問題[4]?；煦缋碚搶D變傳統(tǒng)的教育觀念提供了富有價值、可借鑒的新思維，為現(xiàn)代高校教育改革提供了重要啟示。應用混沌理論促進高校教育改革可以從以下幾方面著手：

1.強化初始條件，制定合理教學目標，為開展教學打下堅實的基礎?；煦缋碚搹娬{系統(tǒng)或事物對初始條件的敏感的依賴性。眾所周知，人的行為受觀念指導。因此，實施教育教學，首先必須從如何加強正確學習觀念引導這一基礎性工作入手。對于剛邁入大學校園的新生而言，他們還缺乏明辨是非、區(qū)分界限以及給自身制定發(fā)展目標的能力。教師若在這個時期給學生定位不好，不能及時給以正確的引導，那么對大學生今后的學習生活會產(chǎn)生極大影響。正如一句古話：“良好的開端是成功的一半。”[5]。教師應加強對學生學習初期行為的規(guī)范指導，合理而有效地為學生制定多維性教學目標，為教學過程向著好的方向發(fā)展奠定堅實的基礎，為學生全面發(fā)展做好準備。

2.運用敏感性分析方法，充分利用正負反饋的激勵作用，實時對教學工作進行修正。當學生學習從初級進入新的階段時，學生在思想上、行為上產(chǎn)生細微的變化，致使預定的教學目標難以實現(xiàn)。此時教師必須采取敏感性分析法，針對不同時期學生學習的特殊性，充分關注混沌事件的影響，利用反饋機制及時靈活地調整教學內容和教學方法，按照混沌理論的需要對非線性系統(tǒng)的各個控制變量進行微調，制定有效的對策，要做到“教學有法，教無定法”。教師要重視教育細節(jié)，有時候細節(jié)決定成敗。對于一些壞的因素，即學生學習中出現(xiàn)的混亂，教師應及時發(fā)現(xiàn)，妥善處理，引導學生朝著正確的方向前行，使混沌區(qū)域有序和穩(wěn)定。一些有益的現(xiàn)象，教師要適當?shù)乩貌⒓右苑糯?，使其發(fā)揮更大的促進作用[6]。對微小變化的敏感性既能發(fā)揮教師的主導作用，又能發(fā)揮學生思維的主觀能動性。總之，教師應能熟練掌握敏感性分析手段，找到調節(jié)某種因素，使混沌收斂，達到預期的教學目標。

3.彈性靈活的教學設計，給學生一定的混沌空間，建立更高層次的規(guī)律。傳統(tǒng)教學要求課堂紀律嚴格，學生嚴格按照老師定制的學習模式進行學習，容不得一點混亂。然而，教學系統(tǒng)內部各要素是相互影響的，處于混亂狀態(tài)的。學者多爾曾說過，正是有了混亂，才有了有序，嚴格的控制和復雜的規(guī)則，制造的只能是一片死寂[7]。教師應在總體教學目標指導允許一定混亂存在，掌握一定的駕馭混沌的能力，通過某些恰當?shù)氖侄螌靵y加以有效引導，有序便可自覺形成。而混沌可以給學生一定的活動空間，使學生找到適合自己的人生目標，這樣才能激發(fā)學生的學習激情，實現(xiàn)其發(fā)展的可能性。所以，高校必須要設定多角度、多方面的教學目標，并允許在實際教學過程中偶爾對教學目標有合理的偏離，而這些偏差很可能將會激發(fā)教師的教學靈感和學生的學習熱情，增強課堂教學的創(chuàng)造性和主動性[8]。

四、結束語

混沌是一種關于過程和演化的科學，它使人們看到了運動演化中的生機和動力[9]。HenryAdams曾經(jīng)說過：“有序培養(yǎng)習慣，混沌塑造生命?！苯逃ぷ髡弑仨氈匾暬煦缋碚摰撵`活應用，這有助于我們從傳統(tǒng)教學模的桎梏中解放出來，真正進入到創(chuàng)造性的非線性教學中。混沌理論在教學過程中的合理應用對學生發(fā)散思維、創(chuàng)新意識、學習熱情等綜合素質的培養(yǎng)具有重要的作用。然而目前在各種教學活動中混沌理論的應用還比較少。在我國教育改革日益深化的今天，教育工作者應該進一步充分認識混沌理論在教育過程中的指導作用，運用混沌理論研究的視角來重新詮釋高校教學，創(chuàng)設適應新形勢的教學模式，從而為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)造力和實踐能力的高素質人才。

參考文獻：

[1]王東生，曹磊.混沌、分形及其應用[M].中國科學技術大學出版社，1995.

[2]吳祥興，陳忠，等.混沌學導論[M].上海：上?？茖W技術文獻出版社，1996.

[3]黃娟.混沌理論對傳統(tǒng)教學設計的沖擊和啟示[J].教育探索與實踐，2005，（6）.

[4]何克抗，等.教學系統(tǒng)設計[M].北京：教學工作北京師范大學出版社，2002.

[5]劉魯萍.基于混沌控制的大學生心理健康教育策略[J].山東科技大學學報，2007，（9）.

[6][法]大為·呂埃勒（RuelleD）.機遇與混沌[M].劉式達，等，譯.上海：上海科技出版社，2001.

[7]羅麗新.論威廉姆·多爾的四R理論——一封給姐姐的信[J].全球教育展望，2004，（1）.

[8]紀新青，李春華.高等農業(yè)院校人文選修課程的現(xiàn)狀與對策[J]，高等農業(yè)教育，2001，（11）.

[9]朱云東，鐘玉琢.混沌基本理論與教學系統(tǒng)設計發(fā)展的新方向[J].電化教育研究，1999，（5）.

Exploration on the Application of Chaos theory in Optimizing the Teaching Mode of University

ZHANG Zhi-ying，WANG Si-han，LIU Chun-yu

（School of Science，Changchun University of Science and Technology，Changchun，Jilin 130022，China）

Abstract：Chaos theory provides a bridge between certainty and randomness. It is the common properties in nonlinear systems. Teaching system is a typical，dynamic and open nonlinear system. Chaos theory is applied to the teaching system，which will provide a new perspective and direction for promoting the reform of teaching. It will change the traditional predictable，linear and operable teaching course，and reinterpret a new teaching mode of thinking in order to adapt to people oriented teaching requirements in an information age. So chaos theory will have a far-reaching influence on the education teaching research.

Key words：chaos theory；nonlinear system；the butterfly effect；teaching system；quality education