灰理論在化學(xué)教育研究中的運(yùn)用初探

楊季冬

灰色系統(tǒng)理論（簡稱灰理論Grey Theory）由鄧聚龍教授于20世紀(jì)70年代末、80年代初提出，已廣泛應(yīng)用于社會、經(jīng)濟(jì)、科技、農(nóng)業(yè)、生態(tài)、生物等各個(gè)領(lǐng)域，但是通過在中國知網(wǎng)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，該理論在教育領(lǐng)域的運(yùn)用并不多見，在中小學(xué)教育研究領(lǐng)域方面的文獻(xiàn)則更少。本文將對影響高中生化學(xué)學(xué)習(xí)的幾個(gè)因素進(jìn)行調(diào)查，并運(yùn)用灰理論進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，旨在讓廣大教師了解影響高中生化學(xué)學(xué)習(xí)因素的現(xiàn)狀，并為廣大化學(xué)教育研究者提供一種數(shù)據(jù)處理的思路，以便得到合理可靠的結(jié)論。

影響高中生化學(xué)學(xué)習(xí)的因素紛繁復(fù)雜，包括學(xué)習(xí)環(huán)境、教師、學(xué)生本身、學(xué)習(xí)內(nèi)容等。本次研究選取了幾個(gè)較常規(guī)的因素對學(xué)生進(jìn)行調(diào)查并做出合理評估，包括化學(xué)學(xué)習(xí)興趣、化學(xué)學(xué)習(xí)觀、化學(xué)課堂教學(xué)、化學(xué)課外輔導(dǎo)、化學(xué)課外活動五個(gè)方面。

一、灰理論簡介

1.小樣本不確定

不確定性的問題在自然界中普遍存在，可以用概率論解決大樣本多數(shù)據(jù)的不確定性問題，可以用模糊數(shù)學(xué)解決認(rèn)識不確定性問題，而灰色理論則是處理少數(shù)據(jù)、小樣本、信息不完全、經(jīng)驗(yàn)缺乏的不確定性問題。少數(shù)據(jù)不確定性亦稱灰性?；疑到y(tǒng)：具有灰性的系統(tǒng);白色系統(tǒng)：信息完全;黑色系統(tǒng)：信息缺乏。

2.灰理論基本內(nèi)容

社會、經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等本征性灰色系統(tǒng)的分析、建模、預(yù)測、決策和控制是灰色系統(tǒng)理論的主要研究任務(wù)。系統(tǒng)分析主要包括灰色關(guān)聯(lián)分析、灰色統(tǒng)計(jì)和灰色聚類等方面的內(nèi)容。系統(tǒng)建模主要通過數(shù)的生成或序列算子作用，尋找其規(guī)律，然后根據(jù)灰色理論的五步建模思想完成系統(tǒng)建模?；疑A(yù)測是基于GM（1，1）進(jìn)行的定量預(yù)測?；疑珱Q策包括灰靶決策、灰關(guān)聯(lián)決策、灰色統(tǒng)計(jì)、聚類決策、灰色局勢決策、灰色層次決策和灰色規(guī)劃等?；疑刂频闹饕獌?nèi)容包括本征性灰系統(tǒng)的控制問題和以灰色系統(tǒng)方法為主構(gòu)成的控制。灰評估主要是指灰統(tǒng)計(jì)和灰類聚。

高中生化學(xué)學(xué)習(xí)的影響因素眾多，在調(diào)查過程中信息是否收集完備難以判斷，且獲得的數(shù)據(jù)量較小，因此，所得數(shù)據(jù)中存在灰色信息。后文將采用灰統(tǒng)計(jì)對所調(diào)查的因素進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以期獲得較為客觀的評估結(jié)果。

二、研究方法

1.研究對象

本次研究，選擇了武漢市的六所高中的學(xué)生作為調(diào)查對象。每所學(xué)校隨機(jī)發(fā)放60份問卷，共計(jì)360份，回收有效問卷354份，有效回收率為98.3%。

2.研究工具

本研究主要采用了調(diào)查問卷法和訪談法，問卷主要由化學(xué)學(xué)習(xí)興趣、化學(xué)學(xué)習(xí)觀，化學(xué)課堂教學(xué)、化學(xué)課外輔導(dǎo)、化學(xué)課外活動五個(gè)方面組成。對化學(xué)學(xué)習(xí)興趣調(diào)查包括學(xué)生自我評價(jià)、化學(xué)課堂上積極程度、化學(xué)家庭作業(yè)認(rèn)真程度;對化學(xué)學(xué)習(xí)觀調(diào)查包括化學(xué)學(xué)習(xí)對人生理想的作用、對綜合素質(zhì)提高的作用;對化學(xué)課堂教學(xué)調(diào)查包括對教師課堂教學(xué)的總體評價(jià)、對教學(xué)方式的評價(jià)、對教學(xué)質(zhì)量的評價(jià);對化學(xué)課外輔導(dǎo)的調(diào)查主要是教師利用課余時(shí)間對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)的頻率;對化學(xué)課外活動的調(diào)查主要是教師組織化學(xué)課外活動的頻率。該問卷共15個(gè)題，采用李克特四級計(jì)分，A、B、C、D選項(xiàng)分別為3分、2分、1分、0分。為了驗(yàn)證問卷的可靠性，在開展問卷之前，計(jì)算了問卷各項(xiàng)目及總問卷的α值，結(jié)果顯示問卷各項(xiàng)目的一致性信度較好，總量表α一致性信度很高達(dá)到了0.868說明該問卷基本達(dá)到了作為本研究的一個(gè)測量工具的要求，具有一定的可靠性。

3.數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

本研究使用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入、管理，使用灰色理論對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

三、研究結(jié)果

1.灰色統(tǒng)計(jì)分析

為了使計(jì)算方便，將六所學(xué)校學(xué)生問卷的各項(xiàng)平均得分轉(zhuǎn)化百分制，結(jié)果見表1。

由max（化學(xué)學(xué)習(xí)興趣）=σ11知：學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)興趣為“優(yōu)秀”

由max（化學(xué)學(xué)習(xí)觀）=σ23知：學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)觀為“合格”

由max（化學(xué)課堂教學(xué)）=σ32知：學(xué)生認(rèn)為化學(xué)課堂教學(xué)為“良好”

由max（化學(xué)課后輔導(dǎo)）=σ44知：學(xué)生認(rèn)為化學(xué)課堂教學(xué)為“不合格”

由max（化學(xué)課外活動）=σ54知：學(xué)生認(rèn)為化學(xué)課堂教學(xué)為“不合格”

從上述數(shù)據(jù)處理可看出，利用灰色統(tǒng)計(jì)的方法可以使所有數(shù)據(jù)具有整體性，從整體上對某一統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了合理評估。若直接用平均值來衡量，六所學(xué)校的五個(gè)指標(biāo)的平均分為：78.0，59.5，70.2，30.2，38.2。依據(jù)通常的分類標(biāo)準(zhǔn)（90以上為“優(yōu)秀”，80以上為“良好”，60以上為“合格”，60以下為“不合格”），僅有兩項(xiàng)合格，其余均為不合格，這不符合客觀規(guī)律，出現(xiàn)定量與定性不符。因此，在此調(diào)查中利用灰色統(tǒng)計(jì)處理數(shù)據(jù)得出的結(jié)論更為合理。

2.結(jié)果分析

針對上述分析結(jié)果，筆者對部分學(xué)生和教師進(jìn)行了訪談，主要結(jié)論如下。

（1）學(xué)生對化學(xué)學(xué)科有著濃厚的興趣，化學(xué)中有眾多有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、與生活貼近等特點(diǎn)是他們對化學(xué)感興趣的重要原因。

（2）化學(xué)課堂教學(xué)獲得“良好”，雄厚的師資力量是其保障。就武漢而言，該地區(qū)有著豐富的高校資源，絕大多數(shù)的高中教師都畢業(yè)于重點(diǎn)高校，并且有著豐富經(jīng)驗(yàn)的教師比例也很大。以本次調(diào)查的學(xué)校之一武鋼三中為例，高二化學(xué)組共8位教師，他們絕大多數(shù)來自于華中師范大學(xué)和湖北大學(xué)，其中7位有著十多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。優(yōu)質(zhì)的師資為課堂教學(xué)的質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但是從學(xué)生的選項(xiàng)來看，教師還需從教學(xué)方式的適切性入手進(jìn)一步提高學(xué)生對課堂教學(xué)的滿意度。因此，化學(xué)課堂教學(xué)良好值得肯定的同時(shí)也還存在可改進(jìn)之處。

（3）學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)觀雖為“合格”，但不可過于樂觀而掉以輕心。絕大多數(shù)學(xué)生還是值得肯定的，他們知道學(xué)習(xí)化學(xué)并不只是為了考試，而是可以提高自己的科學(xué)素養(yǎng)，提高自己的綜合素質(zhì)。但也有相當(dāng)一部分學(xué)生認(rèn)為化學(xué)學(xué)習(xí)對人生成長和理想的實(shí)現(xiàn)只是可能有用甚至沒有用;認(rèn)為化學(xué)學(xué)習(xí)對你的綜合素養(yǎng)提高僅有一點(diǎn)點(diǎn)幫助或者一點(diǎn)幫助也沒有?？梢姡徊糠謱W(xué)生對于“為什么要學(xué)習(xí)化學(xué)”之類的問題的認(rèn)識依然存在偏差，教師在平時(shí)的教學(xué)活動中應(yīng)注重引導(dǎo)這類學(xué)生建立正確的化學(xué)學(xué)習(xí)觀。

（4）對化學(xué)課外輔導(dǎo)方面的評價(jià)為不合格，造成該結(jié)果的原因可歸為以下三點(diǎn)：

①學(xué)生對課外輔導(dǎo)有誤解。覺得一定要在課余花整塊的時(shí)間輔導(dǎo)才算課外輔導(dǎo)，其實(shí)課后向教師詢問不懂的問題、就某個(gè)問題與教師探討都是教師利用課余時(shí)間在對學(xué)生進(jìn)行輔導(dǎo)。

②學(xué)生本身不夠主動。幾乎所有教師均表示非常歡迎學(xué)生課下對不懂的問題進(jìn)行詢問，比如許多教師在下課后會在教室逗留一會兒，等待學(xué)生問問題。但一部分學(xué)生由于種種原因（過于靦腆，礙于面子，成績較差對教師畏懼，由于教師多次強(qiáng)調(diào)而不敢再問等），將問題給放下，因此也就沒有利用教師課外時(shí)間輔導(dǎo)的資源。

③學(xué)生不知問題所在。對于有些基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，他們對于一些較難知識只有應(yīng)付之力，一般教師講什么就記什么，他們認(rèn)為強(qiáng)行記下某些東西就行了，而看不到問題的根本所在，因此他們反而自認(rèn)為沒有問題，當(dāng)然也就會很少用上教師課外輔導(dǎo)的資源。

（5）化學(xué)課外活動方面為不合格，課外活動較少，許多教師是出于以下考慮：在高考的指揮棒下，講究課堂效率、提高考試分?jǐn)?shù)才是王道，在化學(xué)課外活動中，由于約束力較弱，而難以高效的學(xué)習(xí);學(xué)校條件有限，很多活動開展不了;另外，安全因素也是一個(gè)重要因素。

（收稿日期：2018-12-15）