耗散结构理论对学生学习与发展的启示教轴职业第29期【总第669[摘要]利用耗散结构理论可以对学生的学习与发展过程进行合理的解释,给教育者一定的启示。学生认知系统本身是一个开放的系统,学生是在与外界不断进行物质和能量的交换过程中,通过涨落使远离平衡态的认知系统从一个无序状态到新的有序状态。学生学习与发展的本质即是学生认知系统的自组织过程,教育者应尊重学生认知系统发展的这一客观规律,任何教育手段和策略的实施必须尊重这一系统发展的内在规律。[关键词]学习耗散结构理论认知系统[作者简介]赵霞(1968一),女,陕西礼泉人,西北政法大学图书馆,馆员,研究方向为图书馆学及情报信息学。(陕西西安)孙果(1976一),女,陕西铜川人,陕西教育学院教育系,讲师,研究方向为健康心理学。(陕西西安)[中图分类号]G444[文献标识码]A[文章编号]1004—3985(2010)29～0166-03学生的学习与发展是社会,家长,学生自身关注的永恒课题,那么究竟如何才能促成学生有效的学习和全面的发展呢?在此,我们从耗散结构理论出发,探讨学生认知系统的情况,重新认识学生学习与发展的问题,阐明学生认知系统演化过程中的规律和意义,力图给教育者的教育教学工作一点启示。
,耗散结构理论的基本观点普利高津在其着名的耗散结构理论中指出耗散结构是一个远离平衡态的非线性的开放系统。通过不断地与外界交换物质和能量,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上,空间上或功能上的有序状态。从热力学第二定律的公式出发,普利高津将其推广到与外界有物质和能量交换的系统,将熵的变化分解为des(系统和外界交换的熵)和dis(系统内产生的熵)两部分,即&=des+dis(disO)。在孤立系统中,因为系统与外界不发生物质和能量的交换,故没有熵流,即des=O。所以系统总熵变化ds=disO,系统的总熵是增加的,无序度增大,这时系统绝不会产生新的有序的自组织结构。在开放的系统中,虽然des0,但是系统并不一定向有序性增加的方向发展,而要根据所处的热力学状态做具体分析,存在以下三种情况:第一种情况是热力平衡态。在这种系统中,虽然des0,但desO,所以物质和能量的进入便大大增加了系统的总熵,加速系统趋向平衡态的运动。第二种情况是近平衡态。在这种系统中des0,系统开始存在一些有序结构,但最终却抵抗不了系统内部自发产生的熵desO的破坏,于是最终还是趋于平衡态,这种情况也不可能出现任何新的结构和组织。
第三种情况是远离平衡态在这种系统中熵流大大小于零(desO),系统不断从环境中获取物质和能量,这些物质和能量给系统带来负熵流,结果使整个系统有序性的增加远远大于无序性的增加,于是新的结构,新的组织就能自发地形成,这种自组织结构就是耗散结构。普利高津发现,耗散结构的形成必须具备下列四个条件:(1)必须是开放系统。孤立系统只能向无序方向发展,并最终到达平衡态。(2)必须远离平衡态。非平衡态是有序之源,因为只有远离平衡态,才能产生足够大的负熵流。(3)系统内必须存在非线性相互作用。系统内各要素之间的作用分为线性和非线性两种。线性作用具有加和性,各要素之间没有相互制约,不能产生新的有序结构。非线性结构具有相干效应,是形成有序结构的动力。(4)系统内要有涨落的存在。系统远离平衡态时,临界点的局部涨落会得到响应形成巨涨落,推动系统跃迁到新的有序状态。"学生认知系统的变化是潜在的新行为模式在有机体和外部条件相互作用中的形成过程。",D人的一生的成长与发展都是在与环境的交互作用中逐渐发展起来的,个人的认知系统本身就是个面向外界环境的开放系统,这个系统不断从外界环境中汲取营养,与外界环境交换着物质与能量。
所以,应该说学生的认知系统本身就是一个耗散结构,它的发展应该遵循耗散结构的系统演化的规律和过程。在这里,我们用耗散结构理论对学生的认知系统的发展与成长过程进行解释,试图更清楚地了解学生学习与发展的本质规律和条件。二,用耗散结构理论对学生认知系统的分析耗散结构理论对学生学习发展的本质问题的揭露有深刻的指导意义,主要表现在以下几方面:(一)学生认知系统的成熟往往是在系统远离平衡态时完耗散结构理论认为一个有序的系统不可能得到新的发展,只有那些无序的杂乱无章的系统状态才能不断地演化而从杂乱无序的初态跃进到新的有序状态。这就是普利高津所强调的"非平衡是有序之源",即一切有序的系统必然是从无序的系统演化而来的。同样,学生认知系统想要成熟与发展,它必须是一个处于远离平衡的状态的系统。现实生活中,学生的认知系统常常处于一种不平衡的状态,当学生在面临新知识和生活中遇到的新问题时,他们的认知系统中没有相应的图式存在,这时学生的认知系统打破了原有的平衡状态进入一个新的不平衡状态,这种不平衡状态正是学生努力获取知识和解决问题的动力,用格式塔理论的语言来说是学生尽量的改变一种完形为另一种完形。学生试图去通过学习或改组已有的认知系统去解决问题,当问题解决之后,学生的认知状态便恢复到平衡状态。
因此,教育者要做的工作是向学生提供一种育人环境,在那里学生的认知系统不断地受到挑战,时常处于不平衡状态,这种不平衡状态会不教育与职业断地促使学生去学习和发展自己,使自己的认知系统越来越丰富,越来越成熟。人本主义强调人的需要在人们成长和发展中的重要作用,认为我们的一切行为都来源于我们的需要,学生的学习与发展的各种行为也都是源于学生的各种求知需要。而正因为学生的各种求知与好奇等需要的存在,使学生认知系统常常处于一种非平衡态。这种非平衡态成为学生学习和发展的动力,正因为这种动力的存在,学生能在生活中主动地向着发展的方向前进,以便自己的认知系统南非平衡态向平衡态进行转化的过程。学生认知系统的发展(学生认知系统通过个体的学习活动发展起来)总是以非平衡态为基础,由非平衡一平衡一非平衡……循环转化的过程。教育者只有给学生提供一种适合的环境,促使其非平衡的形成才可能有利于学生本身的成长。无论是家长或者老师,如果过度的溺爱或者控制孩子,满足孩子的各种需要或不让孩子有各种需求,往往使孩子本身的成长系统受到破坏,进入普利高津所说的第一种情况是热力平衡态结果会造成孩子失去学习的动机与兴趣,给后天的教育带来一系列的问题。
(二)学生认知系统本身是一个开放的系统耗散结构理论认为,产生有序结构的系统必须是开放的,即系统的内外之间必须有物质,能量和信息的交换,并且使系统从外界输入的负熵流大于系统的内增熵,从而使系统的熵逐渐减少一旦系统封闭起来,它只能自发地走向无序。学生认知系统的改变是在学生与外界知识相互作用过程中进行的。学生之所以能够通过学习使自己得到发展,就是因为学生认知系统是一个开放的系统。皮亚杰把孩子的学习发展过程描绘成儿童自身探索,发现和建构的过程,他强调学生是在与外界环境的这种探索和交互作用的过程中完成自己的发展的,这种交互作用存在的前提当 然是他们把儿童本身看做是一个对外界环境而言开放的系统, 这个开放的系统不断与环境交互作用,通过同化与顺应两个过 程使儿童的认知系统不断成熟。 前苏联心理学家维果斯基的社会文化理论强调知识建构的 社会性,这种社会性的构建是在学生与社会环境的交流中进行 的。该理论认为学习者在与其他人交往过程中可学到新知识,形 成新的认知结构。可以看出,维果斯基也是将学生本身看做是一 个开放的系统,这个系统所开发的对象就是学生平时所生活的 社会文化环境,学生学习与发展的过程就是学生不断地从自己 的社会文化中汲取知识改变和完善自己认知结构的过程。
班杜 拉的社会学习理论中的交互作用论提出了行为与环境在学生发 展过程中的作用,他认为学生,环境和行为是彼此联系,相互影 响的。学生认知系统是面向环境的一个开发系统,受到行为和环 境的影响,而不是孤立的,学生的学习发展必须是存在于一定的 环境中对知识的汲取。班杜拉将学生认知系统也看成是面对自 己的行为和自身的环境的开放系统: 学生本身是一个开放的系统,这个开放的系统本身就在从 外界汲取知识和营养,而且是主动的过程。教育者的作用应该是 首先去关心学生的认知系统,了解这一系统所处的状态,这一系 统现有的知识经验是什么,这一系统需要什么样的环境和知识, 然后创建相应的环境和提供相应的知识给这一系统,促成其 系统的发展与成长。教育者不能随心所欲地猜想学生认知系统 所处的状态及其需求,随意给学生自身的系统提供知识,然后以 强制和灌输的方式给他,这可能导致学生的逆反与背叛,导致学 生知识系统在面临一些知识时走向封闭状态,不利于自身的学 习与成长。 三,用耗散结构理论对学生学习发展过程的理论分析 耗散结构理论的科学原理对学生的学习过程有重要的指导 意义。 (一)学生学习发展过程存在非线?性的相互作用 系统内部各要素的相互作用,一般可分为两种情况:一种是 线性相互作用,另一种是非线性相互作用。
线性相互作用的特点 是叠加性,即整体的相互作用是各部分的相互作用之和,各部分 在性质上,行为上完全相同,因此线性作用无论有多大积累,也 不会产生新的性质,当然也就产生不了新的结构。非线性相互作 用与之不同,其最大的特点是具有相于『生和协同性,即对象之间 存在的相互作用不是简单的数量上的叠加,而是相互制约,相互 耦合形成的一种在总体完全不同于各部分的崭新的整体效应。 正是这种非线性的相互作用,系统才产生新的结构。 "平行加_T 分配模式"认为人脑中认识的结构不是直线性的 层次结构,而是围绕一些关键概念构成的网络。这些知识网络包 括事实,概念和概念化的价值倾向,过程知识和策略性知识等。 知识结构的网络概念说明知识并非是由低级向高级排列的层次 过程,而是通过各自的相干和协同形成的一个有序的网络状态。 学生认知系统在面临新的知识时,认知系统中相关的概念和知 识就会出现,这些不同的事实,概念,价值取向等方面的知识通 过相干与协同对新知识进行加工,把新知识同化到认知系统结 构中,同时,认知系统也因为新知识的加入而发生了一定程度的 改变,即认知系统不断向成熟的方向发展。正是由于知识的非线 性相互作用,才使我们能对知识从感性认识上升到理性思维,能 对具体的知识进行综合归纳。
也正是由于各个学生认知系统的 知识网络构成不同,当各个学生学习同样的新知识时,会通过各 自认知系统与新知识进行相干与协同的非线性相互作用,最终 不同的学生就形成了具有各自特点的新的认知系统。 建构主义者认为任何学习和理解都不像在白纸上画画,学 ****要涉及学习者原有的认知结构,学习者总是以其自身的经 验,包括正规学习前的非正规学习和科学概念学习前的日常概 念,来理解和建构新的知识和信息。即学习不是被动接收信息刺 激,而是主动地建构意义,是根据自己的经验背景,对外部信息 进行主动的选择,加工和处理,从而获得自己的意义。在这一过 程中,学习者原有的知识经验因为新知识经验的进入而发生调 整和改变,出现了非线性的相互叠加过程。学习者的知识通过本 身的非线性的相互叠加作用后形成了一个新的知识结构。 (二)学生学习发展过程存在反馈机制 正反馈推动系统走向有序。学生的学习与发展过程是其认 知系统不断改变的过程,而认知系统的改变过程一直伴随着一 定的反馈机制。各种学习和教学理论都强调了反馈在学生学习 与发展中的作用。首先提出反馈理论的是操作行为主义者桑代 克,他提出了学习的效果律,认为学生之所以能学会某种知识, 是因为学习行为带来了一种满意的效果,而这种满意的效果正是我们这里所讲的正反馈。后来加涅的信息加工理论将学习分 成了动机,了解,获得,保持,回忆,概括,操作,反馈等这几个过
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