自组织理论、耗散结构 PPT

• 其次,教学过程必须远离平衡态。根据自组 织理论,非平衡是有序之源。
• 教学过程远离平衡态,才能够使学生原来的 认知状态被远离平衡态的刺激所打破,发生 “协同”或更深刻的“竞争”过程,使认知 结构得到充实或变革,达到新的水平和新的 平衡。布鲁纳认为,“为了促进学生的思维 状态处于非平衡态,教师必须努力启发他们 自由灵活地思考问题。”即要求学生不满 足已有的理论和知识体系,具有怀疑的态度 和批判的精神。
自组织理论、耗散结构
• 自组织的含义：
• “自”，是指“自发”；“组织”说明系 统中所包含的各个运动变化的子过程之间 的相互协作、竞争，使过程演化为有序。
• 自组织过程：
• 具有一定功能的非线性的多体开放系统在 离开平衡态时会与外界不断进行交换，受 到影响和干预，内部构从无序变成（规 则或不规则的）有序时空结构的过程。
耗散结构
• “耗散结构”理论（自组织理论的代表性
理论）
• 定义：一个远离平衡的开放系统，在外界
条件变化达到某一特定阈值时，量变可能 引起质变，系统通过不断与外界交换能量 与物质，就可能从原来的无序状态转变为 一种时间、空间或功能的有序状态，这种 远离平衡态的、稳定的、有序的结构称之 为“耗散结构”。
• 涨落是指系统的某个变量对平均态的偏离。 在远离平衡态的系统中，涨落是系统由不稳 定状态形成新的稳定有序状态的杠杆，起着 积极的建设性作用。当系统处于远离平衡态 时，随机的小涨落可以通过非线性的相干作 用和连锁效应被迅速放大，形成系统整体上 的“巨涨落”，从而导致系统发生突变，形 成一种新的稳定有序状态。
• 耗散结构理论告诉我们，系统开放是形成有 序结构的条件之一。一个系统要实现从无序 到有序，必须与外部环境保持持续物质和能 量交换并达到足够数量。在当今国际人才大 竞争、科学技术大发展、全球经济大开放的 背景下，教育系统作为传播知识、培养人才 的重要基地和阵地必须做到全方位的开放。 以学校向社会输送人才，知识，提供一定社 会服务;社会向学校输入教育人才，资金， 教育教学设备的形式进行。
• 学校内部管理体制改革后，政府下放部分 办学权力，调整部分教育政策和制度“铁 交椅”“铁饭碗”、“铁工资”被打破， 实质是打破了旧的平衡态，将学校内部的 管理体系一下推向了远离平衡态的非线性 区，学校系统处于宏观稳定状态下的微观 动态运行过程，促使自身进入有序结构， 而系统内部的机构设置、资源组合运作、 管理制度修订完善、人员配置等问题，都 需要学校发挥自组织的作用，以增强自身 的适应能力和应变能力。（熵值的减小）
• 基于开放是学校的本质特性。公立学校在 办学中就要积极营造有利的外部环境，与 社会大系统建立更为频繁的公共关系；基 于非线性是学校根本机制的把握，就要鼓 励教师、学生参与学校的决策，允许家长、 社区参与学校的管理；基于涨落是学校变 化的重要外因，学校管理者就要深刻领悟 教育政策、法规的精神实质，并与本校实 际结合，在校内消化、吸收，确立起促进 学校自主发展的改进目标，并在学校内形 成一种积极的自主发展机制。
• 第三,促进教学过程非线性相互作用的发展。
• 在教学过程中,直觉思维作为一种非线性思 维 。为了促进教学过程从被组织向自组织 的转变,必须重视发展学生的直觉思维。这 样,就应当根据学生的知识水平,选择恰当 的内容,有计划地训练学生从整体出发,用 猜测、跳跃的方式,直接而迅速地寻找解决 问题的方案,如果得出荒谬或与事实不符的 结论,则重新进行,直至解决问题。
• ④ 远离平衡态系统内各要素之间存在着非 线性的相互作用
• 根据普里高津耗散结构理论，对于近平衡 态系统只存在两种演变前途不是衰亡就是 无限增长。近平衡态系统的定态和非平衡 约束是一一对应的，即除热力学分支外无 任何其它分支存在。
熵/负熵——系统有序度量的量度
• 熵的原意是热量被温度除的商。相同热量时温 度高则熵小，温度低则是熵大。
• “熵是这样一个量，它在有耗散的情况中不停 地增长，当所有进一步做功的潜力都耗尽了以 后，熵就达到了最大值，熵达到了最大值就意 味着能量的耗尽、系统的毁坏。”
• 熵的本质内涵是变化，越是熵少的体系，其有 序度越高，反之，其混乱度就越高。
• 我们用熵代表系统无序程度。信息代表系统有 序的的程度，信息的增殖自然就是“负熵”。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
耗散结构的例子——学校
• 学校在长期的办学过程中与社会直接的接触 甚少，形成自成一体的封闭系统、孤立的平 衡系统。
• 这种系统可以存在，但没有活力，不可能发 展。表现为：办学模式僵化，学校缺乏主动 适应社会和经济发展的动力、压力与活力， 对社会变革和需求的反馈不够直接、及时和 敏感；学校内部教职工涣散，缺乏主动性、 积极性、创造性；管理滑坡，办学效益低下、 内耗丛生，显然这是一种无序状态。（熵的 增加）
耗散结构形成的条件
• ① 系统是一个开放的系统 • 开放系统是一种与外界自由地进行物质和
能量、信息交换的系统，只有开放的系统， 才能从与外界物质、能量和信息的交换中 不断获得负熵流，使系统向有序化发展。 开放的系统输入的是物质、能量和信息， 输出的是各种产品和服务。
• ② 系统是一个远离平衡态的系统
• 普里高津认为，开放系统是耗散结构形成的 必要条件，但不是充分条件。他指出：“一 个开放系统并没有充分的条件保证出现这种 结构”，耗散结构只有在系统保持“远离平 衡”的条件下，才有可能出现。因为系统在 平衡态和近平衡态线性区，是处于稳定状态 或趋于稳定状态系统总的倾向是趋于无序或 趋于平衡。
• ③ 通过涨落的有序
• 学校成为自主办学实体，由他组织走向自 组织，就是从一般向优质发展、从低级向 高级的连续不断的演化过程。
教学系统的自组织
• 实现教学过程从被组织到自组织的转变,需 要满足以下条件。首先,教学过程必须开放。
• 教学过程的开放,关键是要有真实的交流。 所谓真实的交流,就是学生自己产生问题, 不是教师提出问题,更不是为了提问题而进 行的虚假交流。