附件二：全国优秀教育硕士专业学位论文
推荐表
单位名称：福建师范大学填表日期：2011年12 月 08 日
论文题目熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究
作者姓名论文答辩日期学科专业方向陈黎芬2008.11.02 学科教学（化学）
作者现工作单位、邮编及联系电话、手机和邮箱福州第十中学、350011、137********、clf321328@https://www.doczj.com/doc/dd14069228.html,
攻硕期间及获得硕士学位后一年内获得与硕士学位论文有关的成果发表学术
论文
(题目，刊
名,时间，
社会影
响)
《注重课堂有效管理提高化学教学的有效性》、福建教育学院学报、
2008.03
《开放性特征在中学化学教学中的应用》、海峡科学、2008.11
《非平衡特征在初中化学有效教学中的应用》、中国校外教育、2010.08
论文所产
生的实际
影响(对
作者工作
及所在单
位工作)
本人继续深入学习熵理论及有效教学论、教育学、教育心理学等相关知识，进一步研究熵理论和初中化学课堂有效教学理论，并应用研究成果
指导初中化学教学实践，对福州市初中化学教学产生积极影响，具体表现
如下：
1、于2008年12月承担市级公开观摩课教学活动。应用熵增加原理、
熵的统计意义、信息熵概念，大胆创新化学概念课的有效教学模式，得到
了与会300多位专家和教师的高度好评。
2011年11月召开题为《熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用》市级讲座，拓宽福州市化学教师的知识视野，扩大了熵理论研究成果的影
响，反响很大。
今年5月参加2011年福州市中考化学试卷的命题工作，试卷命制过程中渗透熵理论的基本观点，福州市家长、考生和福建省普通中学教研室
对中考试题的评价很高。
2、分别于2009年11月和2010年4月指导两位青年化学教师承担
市级公开观摩课教学活动。两位教师把握初中化学教学系统的开放性特
征、非平衡特征、“自组织”现象进行教学，提升学生的化学科学素养，
提高教学效果；同时也更新了与会200多位化学教师的教学理念，使熵理
论研究成果得到广泛辐射。
出版专著
(名称、出
版社、出
版时间)
获奖项目
(名称、等
级及时
间）
《熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究》教育硕士学位论文获
2009年福建师范大学优秀教育硕士学位论文评选一等奖
中文论文摘要(论文选题的意义,论文运用的主要研究方法,主要研究成果,主要参考文
献)
将熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究之中，有其重要的理论意义和实践价值。因为耗散结构理论自诞生后，在物理、生物等所有其他自然科学乃至哲学、社会学、经济学等各门人文科学领域都产生了极大的反响。耗散结构不仅存在于化学领域，而且也普遍存在于整个自然界乃至人类社会活动的各个领域。因此，在化学学科中诞生的耗散结构理论迅速成为横跨整个自然科学和社会科学的理论工具，由热力学理论成为普适性理论，它具有重要的科学意义和哲学意义。进一步挖掘熵理论的深刻内涵，使它涵盖化学学科教学的领域，无疑是对熵理论的丰富和发展。如果该课题的研究能让广大化学教师所认可，并形成比较完整的有效课堂教学行为模式，势必将为构建新型化学课堂，提高化学教育教学质量提供实证的参考依据。
论文运用的主要研究方法：采取行动研究法为主，并辅以调查研究法和教学经验反思法。
熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究主要成果有：1、树立了中学化学教学的一种新理念：应用熵理论指导初中化学课堂有效教学的实践，使一线化学教师在教育经验基础上进行有效课堂教学行为的建构，引导教师在日常课堂教学实践中制定有效的教育教学行为的方案和策略。2、熵增加原理、熵的统计意义、信息熵概念等是初中化学课堂有效教学研究的熵理论基础。3、把握初中化学教学系统的开放性特征、非平衡特征、“自组织”现象进行初中化学有效教学，有助于改善化学教师的教学行为，优化教学手段，提高教学效果，从而提升学生的化学科学素养，充分发挥学生的潜能，促进初中新课程的顺利实施，推进素质教育。
主要参考文献：
(1)王云生.怎样看待和解决初高中化学教学衔接的问题[J/OL]https://www.doczj.com/doc/dd14069228.html,
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(19)中华人民共和国教育部.全日制义务教育化学课程标准（实验稿）[M]．北京：北京师范大学出版社，2002
(20)王云生.高中新课程教与学丛书（化学）[M]．福州：福建教育出版社，2006．5
(21)陈平初.社会化学简明教程[M]．北京：高等教育出版社，2004．6
(22)高慎英,刘良华.有效教学论[J/OL]https://www.doczj.com/doc/dd14069228.html,
专家推荐理由. 研究的最大特点和创新之处在于把自然科学的“熵理论”运用于初中化学课堂教学中，并取得了较好的效果。这样的研究颇具新意和启发性，从熵理论的新视角看化学课程教学，对新课程的化学教学研究（包括通识的教学研究）具有理论意义和应用价值。
专家签字：
单位推荐意见所在学院意见：
负责人签章单位公章
年月日
校学位评定委员
会分会主席（签章）：
单位公章年月日
说明：学科专业方向包括教育管理、教育技术、小学教育和学科教学，其中学科教学要说明具体方向，如学科教学（数学）。本表可复印、附页。
学校编号_______________ 图书分类号______________ 学号密级______________
福建师范大学
教育硕士学位论文熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究Applications of Entropy Theory in the Research of Effective Classroom Teaching for Junior Middle School Chemistry
陈黎芬
学科专业方向: 学科教学．化学
指导教师 : 胡志刚
申请学位级别: 教育硕士
论文提交日期：2008年8月28日
论文评阅人：
论文答辩日期：2008年10月日
答辩委员会主席：
学位授予单位：福建师范大学
学位授予日期：年月日
2008年8月
中文摘要
初中化学课堂有效教学中熵理论的应用研究，有着重要的理论意义和实践价值。一方面，对熵理论在初中化学课堂有效教学的应用研究是对有效教学理论的丰富和发展；另一方面应用熵理论指导初中化学教学实践，在教学过程中充分把握初中化学教学系统的开放性特征、非平衡特征、“自组织”现象进行初中化学有效教学，将有助于我们进一步改善教学方法，优化教学手段，真正意义上实施有效教学，从而提升学生的化学科素养，充分发挥学生的潜能，促进初中新课程的顺利实施，推进素质教育。此研究在深入学习了熵理论及有效教学论、教育学、教育心理学等相关知识的基础上，认真分析初中化学有效教学的熵理论基础，提出了如何应用熵理论进行初中化学的有效教学。
关键词：熵理论，初中化学，有效教学
Abstract
There are much important theoretical and practical significance in the research of applying the entropy theory to effective classroom teaching for junior middle school chemistry. By doing these, the theory of effective classroom teaching would be afforced and fully developed. Furthermore, using entropy theory to direct the practice of chemistry teaching in junior middle school, the opening and non-balanceable characteristics as well as the “self-organized phenomenon”of the chemistry teaching system would be adequately grasped in the effective teaching process, which helps us to further improve our teaching approaches, optimize our teaching means and carry a genuine effective teaching into execution. It thus will be helpful to promote the students’ attainment in Chemistry, exert the students’ potential adequately, hasten the implementation of new curriculum favoringly and improve the competence-based education. Using the entropy theory, some new methods for the effective classroom teaching of junior middle school chemistry are proposed in this thesis, which are based on my earnest learning and analysis of some related disciplines such as the entropy theory, effective teaching theory, pedagogics and educative psychics.
Keywords：Entropy theory, Junior middle school chemistry, Effective teaching
中文文摘
熵的概念最初是由R.J.克劳修斯在19世纪中叶建立的，他提出了热力学第二定律,据此定义了熵这一热力学函数,并用符号“S”表示。1870年，玻耳兹曼给出了熵的统计解释，并确立了公式S=klnW。对熵原理的深入研究和拓展，出现了四项重大成果。一是“负熵”概念。奥地利著名理论物理学家、量子波动力学创始人薛定谔提出“负熵”概念，认为“负熵”是有序的一个量度。“负熵”增加意味着事物向着有序方向发展。“负熵”理论的建立，把克劳修斯熵理论从窒息状态中解救出来，它是熵理论发展史上的一个里程碑。二是“信息熵”概念。1948年，信息论的创始人申农(C.E.Shannon)把波尔兹曼定义的熵引入到信息论中，提出“信息熵”概念。他把熵看作某一随机事件中不确定性的量度，指出信息量的增加就意味着“信息熵”的减少，信息量相当于“负熵”，从而奠定了信息论的基础。杨乃斯从信息论中发展了最大信息熵原理，使人们开始把统计物理看成是信息论的特例，也使我们看到了熵概念和熵原理的强大生命力和重大现实意义。三是“耗散结构”理论。著名的比利时化学家普利高津在1969年提出了“耗散结构”理论并荣获1977年度诺贝尔化学奖。他指出：一个开放系统在到达远离平衡态的非线性区时，当系统的某个参数变化一旦达到一定临界值时，通过涨落，系统发生突变(即非平衡相变)，由原来的无序混乱状态转变为一种时间、空间或功能有序的新状态。这种在远离平衡区形成的、新的宏观有序结构，需要不断与外界交换物质与能量才能维持，并保持一定的稳定性，且不因外界微小扰动而消失，因此称之为“耗散结构”。普利高津把理论热力学推向当代最高峰。四是“自组织”理论。它是20世纪60年代末期开始建立并发展起来的一种系统理论，由“现代耗散结构理论”、“协同学”、“突变论”三个部分构成。它的研究对象主要是复杂自组织系统（生命系统、社会系统）的形成和发展机制问题，即在一定条件下，系统是如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向高级有序的。近40年来，熵的概念又有了迅速而广泛的发展。在天体物理中，黑洞的熵与面积这样的几何概念有联系；在生物学中，生命现象也与熵有着密切关系。熵在许多方面都显示出它的重要性。这些重大研究成果和发现对教育教学工作的启发是：要提高化学课堂教学的有效性，就必须关注教师课堂教学行为呈现方式的有效性。教师课堂教学行为应有助于开放化学教学系统，保证信息流输入畅通，促进学生的认知结构从无序向有序发展；有助于为学生营造一种从心灵上感觉自由、安全的质疑氛围；有助于唤起学生的主体意识，促使学生自主探究，主动参与，学会学习、自主学习。
倡导有效教学有其坚实的熵理论基础。从熵增加原理的角度看，熵增加意味着有效能量的减少，一定的能量被转化成了不能再做功的无效能量。无效或低效课堂教学行为的增加必然引起课堂有效教学行为的耗散；从熵的统计意义的角度看，熵最大就是事物状态的丰富程度自动达到最大值。而事物总是在约束下争取（或呈现）最大的自由权。只有师生的行为自由与思维自由达到有机统一的课堂才是高效和有序的课堂。相反，则是低效和无序的。从信息熵的角度看，知识是一种信息，当教师将知识授给学生，或学生自主获得信息时就获得了负熵。这些负熵的输入使学习者认知结构的熵减少，从而使负熵增加。有效的课堂教学必须最大程度地产生信息负熵流，以减少化学教学系统熵的
增加，实现学生思维的有序化发展。
新课程强调我们在教学中要以人本主义和建构主义理论为指导，在化学实验设计及组织、课堂组织和学生参与、课堂民主氛围创建、教师行为呈现方式和教学方法的多样性等方面进行化学教学有效性研究。熵理论作为有效教学研究中的一种理论支撑，是一种新理念，新视角。把握熵理论的开放性特征、非平衡特征和自组织现象进行化学教学，相信必能进一步改进教师的教学行为和学生的学习方式，提高课堂教学的实效性，积极推进初中化学课程改革的进程。
经过调查、分析、研究，结合多年的教学实践，本人认为教师所认可的有效教学行为未必能转化成学生的有效教学学习行为和良好的学习效果；但较差的教学效果肯定与教师教学行为的有效性缺失关系密切。就初中化学学科而言，化学实验教学行为、化学演示行为、多样化教学行为的有效性是影响教学效果的重要决定因素。而把握化学课堂教学系统的开放性特征、非平衡态特征和自组织现象进行教学，能提升教师课堂教学行为的有效性，增进学生“对教师的热爱，对学习的情感，对自己的信心”，这是实现有效教学的根本保证。
把握化学课堂教学系统的开放性特征进行教学。开放教师思想，开放学生获得信息的渠道，开放问题的设置，开放教学方法，开放学生活动设计，开放学生学习结果的评价，其目的是通过全方位地开放教师和学生的思维系统，积极引导学生自主参与教学的全过程，使化学教学系统与外界环境不断地进行物质、能量和信息的交换，提高系统有序度，实现化学新课程的有效教学。把握化学课堂教学系统的非平衡特征进行教学。在新课引入点、教学重难点和课的结束点设法构建学生思维的非稳态，通过揭示事物的矛盾以引起学生内心的冲突，动摇学生已有的认知结构的平衡状态，从而唤起思维，激发其内驱力，促成新稳态，实现化学课堂的有效教学。
教学过程是一个动态发展的过程，不确定因素很多，有明显的非线性发展的“自组织”性。把握化学课堂教学系统的自组织现象进行教学，就是尊重课堂教学的互动性、开放性、自主性等原则，为充分发挥学生的主体性营造一个宽松、和谐、民主的氛围，使得教学过程趋于多重整合，而不是一味追求严谨性、有序性、完整性。课堂教学中，教师应采取各种有效措施，创设积极民主教学氛围，唤起学生的主体意识，为学生营造一种从心灵上感觉自由、安全的质疑氛围，鼓励学生自主探究，促使学生学会学习、自主学习。
创设积极民主教学氛围，要分析影响初中化学课堂纪律的教师和学生因素，关注学生情感需求，与学生分享情感体验，与学生一起创设和谐的课堂心理氛围。教师还要关注学生独有的文化，重视课堂的情景因素，努力实现课堂管理的人本化。树立正确的教师课堂行为理念，吸引学生参与课堂管理，构建生动活泼的课堂环境。只有学生积极主动的（而非被动的）、实质的（而非形式的）、全员的、全程的（而非少数的、局部的）参与的课堂才是学生有效参与的课堂。
培养学生自主探究学习是促进学生“自组织”能力的形成的关键。教师应该坚持“依据课程标准、灵活使用教材”的原则，对教材进行二次资源开发和利用，以寻求合适的学生自主探究素材。如：对教材图片的利用与开发，对教材实验的探究与改进和对
教材蕴涵的人文科学和情感态度的开发与培养，提高学生科学探究的兴趣，升华对学习的本质、科学过程的本质及其价值的认识。同时，教师善于把握动态生成的课堂资源，因势利导，组织学生就生成的新问题进行自主探究性活动和自主探究内容的课外拓展也会收到意想不到的课堂教学效果。
应用熵理论研究初中化学课堂的有效教学，是为了建立一个协调、成功、高效的课堂教学系统，使教师明确其行为的合理性和有效性，以及对学生发展的重要性，从而促进教师课堂教学行为观念的转化，为创造一个充满生机、活力的有序的新型课堂，造就学生的完满人生奠定坚实基础。
目录
中文摘要.................................................................................................................................... I Abstract................................................................................................................................... II 中文文摘................................................................................................................................. III 引言 (1)
一、问题的提出 (1)
二、国内外对化学课堂有效教学行为的研究现状分析 (2)
三、熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究意义 (3)
第一章初中化学课堂有效教学和有效教学行为分析 (5)
1.1 什么是有效教学 (5)
1.2 什么是教师课堂有效教学行为 (5)
1.3 正确认识初中化学课堂有效教学行为 (6)
第二章初中化学课堂有效教学研究的熵理论基础 (133)
2.1 从熵增加原理看初中化学课堂有效教学研究 (133)
2.2 从熵的统计意义看初中化学课堂有效教学研究 (144)
2.3 从信息熵角度看初中化学课堂有效教学研究 (144)
第三章应用熵理论进行初中化学课堂有效教学 (16)
3.1 把握初中化学教学系统的开放性特征进行有效教学 (16)
3.1.1 教师思想的开放性 (166)
3.1.2 学生获得信息渠道的开放性 (16)
3.1.3 问题设置的开放性 (177)
3.1.4教学方法的开放性 (177)
3.1.5 学习活动设计的开放性 (188)
3.1.6 学生学习结果评价的开放性 (199)
3.2 把握初中化学教学系统的非平衡特征进行有效教学 (20)
3.2.1 在新课引入点构建学生思维的非稳态 (20)
3.2.2 在教学重难点构建学生思维的非稳态 (20)
3.2.3 在课的结束点构建学生思维的非稳态 (22)
3.3 把握初中化学教学系统的“自组织”现象进行有效教学 (22)
3.3.1 创设积极民主教学氛围，激发学生“自组织”意识 (233)
3.3.2 培养学生自主探究学习，促进学生“自组织”能力的形成 (244)
3.4 开放性特征、非平衡特征和“自组织”现象的联系 (26)
第四章熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究前景展望 (28)
结论 (29)
参考文献 (30)
附录 (311)
附录1 (311)
附录2 (33)
附录3 (355)
福建师范大学学位论文使用授权声明 (37)
致谢 (38)
引言
一、问题的提出
自2005年福州市中考录取采用语、数、外实际分数+物理、化学、政治等级制评价改革之后，出现了化学学科地位被削弱、边缘化的急功近利倾向。具体表现在：初中化学学习要求和中考化学考试要求降低；初中化学教学过分强调探究学习和过程方法教育，忽视接受学习和描述性、结论性、规律性知识的理解记忆，学生的双基（基础知识、基本技能）知识学得不扎实；学生、家长、学校领导过分重视三个工具学科而忽视理化学科学习，导向上出现偏差[1]。这些倾向已经给初中化学教学以及学生的可持续学习、发展产生了不利影响。不少高中教师反映升入高中学习的使用课改实验教科书的初中毕业生所把握的化学基础知识和基本技能与高中化学课程学习所需要具备的知识要求差距较大，高中化学教学十分困难。也正因此新高一学生暑期补初中化学课程之风才迅速蔓延，必须补课成为绝大多数高中学校领导和老师的共识。而对于学生而言，他们也普遍感到高一化学内容多、理解困难、习题难做，学习兴趣和学习信心明显降低。这些问题已经引起广大教师、学生、家长乃至全社会的普遍关注。在此大背景下，寻求教学效率，重视和加强初中化学课堂有效教学的研究有极其鲜明的现实针对性。
义务教育化学课程标准确立了中学化学课程的课程理念、课程目标、内容标准，提出了课程实施的一系列建议，描绘了化学新课程实施的蓝图，对提高公民的科学素养产生了积极的影响。对于广大一线教师而言，课程实施的重点在课堂，再好的课堂教学设计都必须通过课堂教学得以实现。课堂教学行为是教师课堂教学中的一切活动和行为，是教师内隐的教育教学思想、理念及素质的外化表现形式。它是在教学活动中，教师对自己能有效地完成教学工作，实现教育目标的一种能力的知觉与信念；是教师经过专业化训练和在实践中形成的教育思维、认知结构、人格特征及其与之相适应的行为方式的总和[2]。众所周知，学生的成绩和情感结果是课堂教学的标准之一。教师课堂教学行为的呈现方式和学生学习成果之间存在的关系表明，更好的教学行为与更有效的学习和更大的成绩密切相关。教师在课堂上较差的教学行为与学生较差的情感相联系，与学生的违纪行为相联系[3]。
但在初中化学课堂教学实践中，课堂教学行为问题随处可见。在同样一个班级里，学生在各个方面的基础条件相差甚微，学生发展的结果却大相径庭。在解释这种状况时，人们常常习惯于将问题归为因为学生之间的个性差异和学生的知识背景、家庭状况或性格特征，却忽略了由于教师在课堂上的行为和态度对学生的聪明才知的扼杀。课堂教学行为上的问题已经成为多数学生发展的障碍。一些教师拙劣的课堂教学行为非但不能为学生的人生奠定基础，反而使他们在课堂上体验到失败，导致其人生理想的幻灭。无庸质疑，教师的课堂教学行为的呈现方式和策略，是课堂能否充满活力的决定性因素，也是影响课堂有效教学的最直接、最重要的因素之一[4]。
怎样提高初中化学课堂教学的效率？如何大面积提高初中化学教学质量？在目前初中化学地位被削弱、学生课外学习化学时间严重被挤压的情况下，化学教师应采用什么样的课堂教学行为才能使教师教得轻松而学生可以学有所成？对这个问题的研究和
实践，寻求有效的课堂教学行为，实现课堂有效教学应成为每个初中化学教师课堂教学实践的基本追求。那么，有效教学论中是否会出现一种新思想？或者，是否需要出现一种新的视角来重新审视初中化学课堂有效教学和有效的课堂教学行为？我们无法完整地回答这个问题，但我愿意思考这个问题。爱因斯坦曾说过：“熵理论，对整个科学来说是第一法则”。认识和掌握熵原理，对于我们用科学思想及世界观去指导和调整教育教学活动和行为都是十分重要的。所以本课题的宗旨：应用熵理论(熵增加理论、耗散结构理论和自组织理论)探讨初中化学课堂有效教学，以期建立一个协调、成功、高效的课堂教学系统。通过有效教学的研究，使初中化学教师明确其教学行为的合理性和有效性，以及对学生发展的重要性，从而促进教师观念的转化，为创造一个充满生机、活力的有序的新型课堂，造就学生的完满人生奠定坚实基础。因此，熵理论在初中化学课堂有效教学中的应用研究是一个值得探索的课题。
二、国内外对化学课堂有效教学行为的研究现状分析
有效教学(effective tcaching)理念源于20世纪上半叶西方的教学科学化运动，是“教学是科学还是艺术”之争的直接产物，受到美国实用主义哲学和行为主义心理学的影响，强调教学效能核定，否定教学是教师一种个性化的、没有“公共的方法”的行为，一种“凭良心行事”的约定俗成的行为。美国教授加里?鲍里奇基于25年的课堂教学研究著成《有效教学方法》，采用谈心式的方法描述一些有效的教学实例，融教育学、心理学、社会学等理论于教学实践，指出教师进行有效教学至关重要的五种教学行为：清晰授课、多样化教学、任务导向、引导学生投入学习过程、确保学生成功率，为世界范围内教学实践的有效改进，提供了宝贵的理论解释和指导。行为研究并不是一个新鲜的话题，但将行为研究引入研究教学研究领域，在国外不过二三十年。20世纪70年代中期，Stenhouse（1975）和Elliot（1976）在他们的研究中明确指出：行为研究是对教学理论的进一步发展，行为研究主要是要解决教学中的实际问题。Stenhouse认为，通过不断的研究和积累，通过综合性的分析，行为研究的理论是可以推广的。20世纪90年代以后，行为研究逐渐被介绍到我国，大家对行为研究的一个共识：行为研究是教学实践中一种系统的反思性探究，它与教学活动密切联系，因而对改进教学活动具有不可替代的作用。教学行为包括两个范畴：一是以“体态”、“动作”为表征的外显行为；二是以“思维”、“理念”、“情感”等为特点的内隐行为。同时，教师教学行为是由其知识结构、思想意识、价值观、认识水平等决定和控制的；教师教学行为也是受其主观意识所支配和调节的，其中教师的教学理念是决定其行为的关键。
国内对课堂有效教学行为研究主要有：（1）内蒙古师范大学化学与环境学院和山东交通学院的两位教师对鲁西北地区高中化学教师有效教学行为进行调查和分析，揭示了高中化学教师不同教学行为有效性的差异、化学教师教学行为之不同形式的有效性差异，提出提高高中化学教师教学行为有效性的策略[5]。（2）湖州师范学院罗雅萍提出了成功的课堂教学来自于教师的有效教学行为的观点，明确了教学行为的定义，既教学行为是在教师自我监控下的一种有选择的技术，是教师素质的外化形式。指出学生是通过教师的教学行为来理解教师的要求，掌握知识，发展能力。一个教师教学效果的好坏，直接决定于其教学行为是否合理有效。因此增强教学行为的有效性，是提高课堂教学质
量的关键。（3）陈晓端和马建文提出新课程标准指导下有效教学行为的基本特征[6]，他们认为有效教学行为是能促成课堂教学目标完成的教学行为。我国目前正在进行的基础教育课程改革对课程标准进行了重新定位，要求教师从根本上转变教学方式，将学生的被动学习转变为主动学习、个性化学习和探究式学习，将学生之间孤立、竞争的氛围转变为合作的氛围，教学从片面培养应试能力向促进学生整体发展转变。这些新的要求和标准对教师的教学行为提出了新的规范，在其指导下的有效教学行为也应表现出与之相适应的新特征：开放性特征、个体适应性特征、反思性特征和解放性特征。（4）浙江临海台州学院段庆祥教授在其馔写的《行动研究：化学教师研究的主体内容》一文中指出：化学教学行为是化学教学论研究的出发点和归宿。教师将化学学科所带给学生的一切必备的素质培养细化到45分钟的每一个行为上，将创新能力的形成落实到教师行为与学生行为互动以及多边互动上，这是认同学习是一种建构过程前提后的必然，是化学教学从经验走向科学化的必然，也应是 2 1世纪化学教师工作的主旋律。（5）杭州师范学院傅道春教授在教学行为研究领域建树颇多，著作有《新课程中教师行为的变化》、《新课程中教学技能的变化》、《教学行为的原理和技术》、《新课程中课堂行为的变化》、《教育学—情景与原理》等高等教育“九五”国家级重点教材和教育部教师继续教育专业教材。傅教授认为教学行为是教师在课堂上用以维持学生合宜行为的措施，它包括教师试图鼓励学生对课堂任务进行合作和参与而采取的一系列行为和活动的组织技术[3]。在这些著作中，傅教授通常是采用比较灵活和轻松的体例，让教师在比较宽松的状态下参与学习，使教师在教育经验基础上进行新课堂行为的建构，引发教师行动的愿望和联想，引导教师制定教育教学行为的方案和策略，实现教育理论对课程改革的支持和支援功能。
三、熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究意义
将熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究之中，有其重要的理论意义和实践价值。因为耗散结构理论自诞生后，在物理、生物等所有其他自然科学乃至哲学、社会学、经济学等各门人文科学领域都产生了极大的反响。耗散结构不仅存在于化学领域，而且也普遍存在于整个自然界乃至人类社会活动的各个领域。因此，在化学学科中诞生的耗散结构理论迅速成为横跨整个自然科学和社会科学的理论工具，由热力学理论成为普适性理论，它具有重要的科学意义和哲学意义。
目前熵理论在学科教学中应用研究已经取得的初步成果如下：（1）福建师范大学化学与材料学院余志武老师研究和发展了化学教学熵理论。在《化学教学系统---化学教学熵综述》一文中，余老师阐述了熵理论及其发展，指出化学教学熵表征的是化学教学系统的无序性大小，也即化学教学系统的混乱度。化学教学熵越大，化学教学系统越无序。反之，化学教学熵越小，化学教学系统越有序[7]。通过对化学教学熵的解读，结合化学教学系统特点，探讨教材、教师、学生目前存在的一些问题，进行资源重新优化整合，使教材编写更加完善，教师引导更加有效，学生学习更加轻松，使化学课堂教学由无序趋向于有序；（2）福建师范大学化学与材料学院胡志刚教授指导的2007—2008年本科生课外科技计划项目《从熵理论的视角看化学课程改革》，指出化学教学改革表现出开放系统、非线性非平衡态、涨落、突变特征[8]；（3）无锡市积余实验学校汪嵘老师依托耗散结构理论，分析、探讨了初中化学学习过程中，将表面上杂乱无序的大量化学基础
知识，逐渐变成有序的知识结构的过程[9]。（4）南开大学国际商学院的齐善鸿等老师创立了基于熵与自组织理论的突发事件分析模型[10]。他们认为从系统科学的角度看，突发事件发生的原理实际上是各种社会能量因子尤其是负性能量因子无序涨落发生系统紊乱的结果。这一原理能够很好地解释突发事件的发展过程。根据熵与自组织现象进行的深度研究，揭示了突发事件发生的熵增与负熵流矛盾运动规律，并根据这一规律构建了突发事件前后的熵与自组织运动模型，深化了对突发事件发生机理的认识，为学科课堂教学中的突发事件处理提供基本模式。（5）山东大学邵桂华老师在关注学生系统的自主性并促进自组织生成的背景下，从耗散结构理论出发，立足于开放性、远离平衡态、非线性相关及涨落机制等自组织系统生成的条件，探讨了体育教学中学生系统自组织生成的具体措施，既：开放是学生系统发展的前提，远离平衡态是学生系统形成的必要条件。非线性相关是学生系统形成的内在机理，涨落是利用波动达成学生系统有序的机制[11]。
熵理论应用于初中化学课堂有效教学的研究目的在于：从熵理论(熵增加原理、耗散结构理论和自组织理论)透析初中化学课堂有效教学行为，帮助中学化学教师通过建构一个课堂中的新“我”，实现教育理论对课程改革的支持和支援功能。呼唤教师参与意识，以便在教育经验基础上进行有效课堂教学行为的建构，使自己的教学行为得到思想的整理和提升，引导教师在日常课堂教学实践中制定有效的教育教学行为的方案和策略。虽然我们所做的研究仅仅是熵理论体系的冰山一角，但是进一步挖掘熵理论的深刻内涵，使它涵盖学科教学的领域，无疑是对熵理论的丰富和发展。如果该课题的研究能让广大化学教师所认可，并形成比较完整的有效课堂教学行为模式，势必将为构建新型化学课堂，提高化学教育教学质量提供实证的参考依据。
当然，从研究者本身而言，一方面涉及到教育学、心理学、哲学、统计学、热力学等知识。另一方面，还涉及到化学学科教学问题，当然也要以现代教育教学理论为指导。因此，这将促使研究者在研究过程中去学习，去运用这些理论，有利于提升研究者的理论素养。
第一章初中化学课堂有效教学和有效教学行为分析
1.1 什么是有效教学
20世纪60年代以前，“有效教学”这一概念并没有引起明确的关注，但并不意味人们不看重学校教学的效率。自从教育产生以来，如何有效地教？怎样做一个成功的老师？什么是一堂好课？教师如何教得轻松而学生可以学有所成？历来是教学实践的基本追求。在以大机器生产为标志的工业社会，“效率”意识尤其得到强化，与之相应的教学活动也随之更加重视“效率”。现代教学论可以说就是以追求效率为核心的“有效教学论”，“有效教学”是20世纪极具代表性的一种教学理论，甚至可以称为一种教学思想。
什么是“有效教学”？
有效教学[12]是指教师遵循教学活动的客观规律，以尽可能少的时间、精力和物力投入，取得尽可能多的教学效果，从而实现特定的教学目标，满足社会和个人的教育价值需求。它包括以下三个方面的内容：（一）有效果。有效果是指对教学活动结果与逾期教学目标的吻合程度的评价；（二）有效率。教学活动是一种精神性生产活动，教学效率可表达为：教学效率=教学产出（效果）/教学投入=有效教学时间/实际教学时间；（三）有效益。有效益是指教学收益，它不取决于教师教多少内容，而是取决于单位时间内学生的学习结果与学习过程综合考虑的结果，是教学活动的价值实现。
课堂有效教学是指通过课堂教学活动，每个学生在情感、行为、认知三个方面都积极参与学习活动，基本达到三维学习目标，有收获、发展与提高。通俗地说，也就是通过课堂教学活动，学生从不懂到懂，从懂的少到懂的多，从不喜欢到喜欢这门课程，学业上有收获，有进步，这样的课堂教学就是有效的。
就初中化学新课程而言，其“有效性”更强调化学学习是一个主动建构知识、发展能力、形成正确的情感、态度与价值观的过程。从这个角度看，初中化学课堂教学的有效性主要体现在以下几个方面：课堂教学设计的有效性，化学实验设计及组织的有效性，课堂组织和学生参与的有效性，课堂民主氛围创建的有效性，课堂引导、提问的有效性，课堂语言和教师行为呈现方式的有效性，教学时间安排的有效性和教学评价的有效性，当然也包括教学方法的多样性[13]---------而最核心的就是教师行为呈现方式的有效性。1.2 什么是教师课堂有效教学行为
有效教学行为是能够促进学生学习与发展并有利于教师自身专业成长的教学行为[6]，它是教师有效教学理念的外化体现。具体到每一堂课，有效教学行为是指能促成课堂教学目标完成的教学行为。在新课程改革背景下对课程标准进行了重新定位，要求教师要从根本上转变教学方式，将学生的被动学习转变为主动学习、个性化学习和探究式学习，将学生之间孤立、竞争的氛围转变为合作的氛围，教学从片面培养应试能力向促进学生整体发展转变。新课程标准对教师的教学提出了新的要求，在其指导下的有效教学行为也应表现出与之相应的新特征。（一）开放性特征：有效教学行为是灵活的、富于弹性的，既教师根据教学情境灵活多变地选择和组合教学行为。（二）个体适应性特征：一是教学行为多样化，为不同需要的学习者提供适合的学习条件，减少“边缘学习者”出
现。二是适应儿童之间的差异，使教师的工作更富有创造性，使学生能在与他人的比较与评价中获得自我概念。三是利用信息技术作为个性化教学的物质支持。（三）反思性特征：教师的自我反思意味着教师对自身教学行为的选择和使用有明确的目的意识性，习惯于将教学和研究统一，设计出适切性更强的课程，满足学生的需要，也符合自身的特点。并以经验感悟的方式，实现从经验到实践智慧的升华。（四）解放性特征：以协商和对话作为解决冲突的基本机制，赋予学生参与教学的权力，给予学生自主学习的权力，接纳学生参与教学决策过程。
就初中化学课堂而言，有效教学行为包括教师讲授的条理性、清晰性、为理解而讲授、教学任务导向正确、积极引导学生投入学习过程、有效实验演示行为、有效实验教学行为和多样化教学行为。
1.3 正确认识初中化学课堂有效教学行为
目前对初中化学课堂有效教学行为的研究较少，教师和学生之间对化学课堂教学行为的认同是否存在差异，不同教学效果的教师之间的教学行为的差异如何？我们还不甚了解。为此，我对福州市部分初中化学教师（市属学校25人，区属学校15人，化学教研员3人）做了问卷调查。同时对本人所在学校的10个初三毕业班学生（共495人）和帮扶支教的福州某中学的两个初三毕业班学生（共98人）进行问卷调查，调查结果及分析如下：
1.3.1对化学课堂教师教学行为的认同
（一）教师问卷及问卷调查结果（以下数据为各选项选择的人数及相应比率）：
1．您所任教的班级化学成绩属于哪种程度？
选项 A 优秀 B 良好 C 中等 D 差
人数 6 16 13 8
比率14% 37.2% 30.2% 18.6%
2．您在面对学生的问题行为，采取何种方式去应付？
选项 A 视而不见，默默忍受 B 提问该生 C 立即停课批评，强行制止 D 眼神、讲课音量、靠近等暗示E课后批评 F 其他
人数 1 4 6 21 9 2
比率 2.3% 9.3% 14% 48.8% 20.9% 4.7%
3．您认为学生的化学成绩与学生是否被同学和老师所接纳和尊重有影响吗？
选项 A 有 B 没有
人数36 7
比率83.7% 16.3%
4．您的课堂上，师生之间的互动（即课堂交流讨论、学生练习等活动）频率如何？
选项 A 从来没有 B 偶尔 C 经常
人数 3 16 24
比率7% 37.2% 55.8%
5．您认为师生之间的互动（即课堂交流讨论、学生练习等活动）频率对学生的的学习效果有影响吗？
选项 A 有 B 没有
人数35 8
比率81.4% 18.6%
6．组织课堂交流讨论活动前，您让学生明确活动的目的和要解决的问题了吗？
选项 A 从来没有B偶尔 C 经常
人数0 23 20
比率0 53.5% 46.5%
7．您是否要求学生在分组实验课时做到“课前预习、课内动手、课后总结”？
选项 A 从来没有 B 偶尔 C 经常
人数 2 26 15
比率 4.7% 60.5% 34.8%
8．您认为您的教学要求和学生的基础相适应吗？
选项 A 适应 B 一般 C 不适应
人数21 18 4
比率48.9% 41.9% 9.2%
9．您觉得班级课前准备的纪律对化学课堂教学效果有直接影响吗?
选项 A 有 B 没有
人数24 19
比率55.8% 44.2%
10．您要求学生如何做课堂笔记的？
选项A照抄老师板书B有选择的认真记录
C 偶尔记一记D不要记笔记
人数 4 20 16 3
比率9.3% 46.5% 37.2% 7%
（二）学生问卷及问卷调查结果（以下数据为各选项选择的人数及相应比率）：1．你认为你的化学成绩属于哪种程度？
选项 A 优秀 B 良好 C 中等 D 差
人数54 138 229 172
比率9.1% 23.2% 38.7% 29.1%
2．你希望老师在面对学生的问题行为，采取何种方式去应付？
选项 A 视而不见，默默忍受 B 提问该生 C 立即停课批评，强行制止 D 眼神、讲课音量、靠近等暗示E课后批评 F 其他
人数16 78 30 309 105 55
比率 2.7% 13.1% 5% 52.2% 17.7% 9.3%
3．你认为在化学课上是否被同学和老师所接纳和尊重对你的化学成绩有影响吗？
选项 A 有 B 没有
人数402 191
比率67.9% 32%
4．化学课上，师生之间的互动和交流频率如何？
选项 A 从来没有 B 偶尔 C 经常
人数49 356 189
比率8.3% 60% 31.8%
5．你认为师生之间的互动和交流频率对你的化学课学习效果有影响吗？
选项 A 有 B 没有
人数477 116
比率80.4% 19.6%
6．组织课堂交流讨论活动前，你明确活动的目的和要解决的问题？
选项 A 从来没有 B 偶尔 C 经常
人数75 345 173
比率12.7% 58.1% 29.2%
7．你是否在分组实验课时做到“课前预习、课内动手、课后总结”？
选项 A 从来没有 B 偶尔 C 经常
人数134 359 100
比率22.6% 60.5% 16.9%
8．你认为教师的教学要求和你的基础相适应吗？
选项 A 适应 B 一般 C 不适应
人数234 305 54
比率39.5% 51.5% 9%
9．你认为你在化学学习过程中，时间、精力的投入和取得的成绩之间有何关系？
选项 A 时间、精力的投入多，取得的成绩好 B 时间、精力的投入不多，取得的成绩好 C 时间、精力的投入多，取得的成绩不好
D 时间、精力的投入不多，取得的成绩不好
人数211 142 54 186
比率35.6% 24% 9.1% 31.4%
10．一年的化学学习你知道初中化学学科的重点知识吗？
选项 A 知道 B 大部分知道 C 不知道
人数135 375 83
比率22.8% 63.3% 13.9%
11．你觉得班级课前准备的纪律对化学成绩有直接影响吗?
选项 A 有 B 没有
人数397 196
比率66.9% 33.1%
12．你是如何做课堂笔记的？
选项A照抄老师板书B有选择的认真记录 C 偶尔记一记 D 不要记笔记
人数156 266 125 46
比率26.4% 44.8% 21% 7.8%
1.3.2不同教学效果的初中化学教师课堂教学行为的差异
本实验被试为福州市两所化学教学质量差异很大的学校学生，并参照鲁西北地区高中化学教师有效教学行为的调查分析表[5]设计问卷，对不同教学效果的两所学校教师之间的教学行为的差异进行研究，问卷及问卷调查结果见表1：
（学生评价一栏中，“1”代表本人任教学校学生在该选项选择的人数比率，“2” 代表本人帮扶学校学生在该选项选择的人数比率）
表1 两所学校教师之间的教学行为的差异调查结果
化学
教师
有效教学行为化学教师教学行为的不同形式
从未(%) 有时(%) 经常(%) 总是(%)
1 2 1 2 1 2 1 2
讲授条理性将新授化学内容与学生已学知识联
系起来
0 0 19.6 30.6 40.4 40.8 40.0 28.6 将讲授的化学内容组织便于学生理
解整体
2.2 22.4 46.7 59.2 27.9 9.2 2
3.2 9.2 条理清楚，有逻辑性地讲授 1.8 8.2 9.9 31.6 47.7 40.8 40.4 19.4 由简单到复杂循序渐进地讲授化学
内容
3 10.2 11.1 33.7 46.1 35.7 39.8 20.4
讲授清晰性正确运用化学用语，表达化学概念0 0 1.8 8.1 68.3 46.9 66.1 44.9
清楚地表达关键字句，不使学生混淆0 0 2.6 21.4 39.4- 42.9 58 35.7 运用范例，使学生掌握复杂内容0.2 3.1 16.6 52 21.2 36.7 62 8.2
准确深刻地用化学用语表达物质组
成
3.8 1
4.3 32.7 43.9 47.1 28.6 16.4 14.3
为理解而讲授教学生理解0 0 0.4 23.5 43.4 60.2 56.2 16.3
教给学生学习策略 1 7.1 58.6 36.7 43.4 53.1 49.7 3.1
启发性鼓励学生思考和参与化学问
题
3.6 23.5 39 3
4.7 29.7 36.7 27.7
5.1 教学生运用知识，有技能 2 5.1 31.9 39.8 28.9 48 37.2 7.1
任务导向围绕教学目标，不偏离教学任务0.8 9.2 14.5 16.3 48.9 52 35.8 22.5 用高质量吸引学生专心学习 1 10.2 14.7 17.3 49.3 55 35 18.4 根据教学目标选择教学方法 1.4 11.2 15.4 19.4 48.1 53.1 35.2 17.3 制止不当行为0.6 13.3 52.3 66.3 21 8.2 26.1 13.3
引导学生投入学习过程留的作业有趣，值得做44 54.1 27.3 28.6 25.1 14.3 3.6 3.1
组织的课堂交流和活动围绕化学教
学任务，避免课堂管理对教学的影响
9.2 17.3 43.4 36.7 31.7 29.6 16.2 16.3 肯定学生的成就 6.1 6.1 29.5 49 30.7 38.8 33.7 6.1 充分利用课堂资源，使其略高于学生
的理解
48.1 43.9 43 52.1 7 2 2 2
多样化教学运用挑战性的问题吸引学生的注意
开始新课
9.7 22.4 68.1 65.3 17.6 9.2 4.6 3.1 把学生的想法纳入教学的某方面7.5 8.2 31.5 66.3 29.5 10.2 31.1 15.3 讲授、提问、讨论能合理分配，课堂
教学方法多样，学生不会感到枯燥
18.6 36.7 33.7 28.6 38.3 28.6 8.9 6.1
运用模型、计算机形象讲解抽象知识0 83.7 49.5 13.3 22.2 0 28.3 0
化学演示行为演示安全可靠，保证成功0 24.5 28.7 59.2 34.5 16.3 36.8 0 对现象不明显的实验，不只让学生记
住结论
3.6 23.5 28.7 39.8 31.9 28.6 35.8 8.2 演示实验和展示时指引思维和讲解
相结合
3 11.2 12.5 33.6 44.2 48 40.2 7.1 使用计算机与演示内容结合起来0 100 45.3 0 36.2 0 18.6 0
化学实验教学行为选取生活中的物质和现象为实验内
容
0 8.2 13.1 46.9 47.9 44.9 39 0 设计有趣实验，使学生充满兴趣0 0 17.6 64.3 43.6 30.6 38.8 5.1 指导学生改造简易仪器，体验化学乐
趣
37.4 62.2 58 29.6 2.6 8.2 2 0 探究性实验和验证性实验合理分配 2 15.3 46.9 66.3 31.9 11.2 19.2 7.1
结论和分析:
1．教师和学生对化学课堂有效教学行为的认同上存在异同点。教师和学生相对一致认为在初中化学课堂上，面对学生的问题行为，采取眼神、讲课音量、靠近等暗示方式去制止不当行为更为有效；被同学和老师所接纳和尊重、师生之间的互动和交流频率高以及明确课堂交流讨论和实验等活动的目的和要解决的问题和课堂有效教学呈正相关。但在一些认识上存在差异，表现在：（1）认为教学要求和学生的基础相适应的教师比率高出学生的比率。（2）课前准备的纪律对化学课堂教学效果的影响的关注程度上，教师明显不及学生。（3）由于初三学生年龄特点和认知水平特点，在课堂笔记的有效记录和有效使用上和教师的理性要求还存在差距，需要教师给予积极引导。（4）选择时间、精力的投入多，取得的成绩好的学生比例和选择时间、精力的投入不多，取得的成绩不好的学生比例均大大超过其他两个选项，说明学习效益低和学习兴趣不高的学生比例较大。要提高课堂教学的有效性，教师应该从关注学生是否对化学学习更有兴趣和是否更懂得学习入手。
2．用SPSS数据统计软件对不同教学效果的两所初中化学教师课堂教学行为的差异显著性进行检验，结果见表2：
表2 不同教学效果的两所初中化学教师课堂教学行为的差异显著性进行检验
组别
成对差分
t df Sig.(双侧)
差分的 95% 置信区间
均值标准差均值的标准误下限上限
从未
（1-2）
-13.8906 21.9262 3.8760 -21.7959 -5.9854 -3.584 31 .001 有时
（1-2）
-8.4219 20.6343 3.6477 -15.8613 -.9824 -2.309 31 .028 经常
（1-2）
5.1871 13.2660 2.3826 .3211 10.0531 2.177 30 .037