浅析耗散结构理论与高考科目改革

耗散结构理论是20世纪六、七十年代由比利时科学家普里高津创立的。该理论要旨是:一个远离平衡的开放系统中,通过不断地与外界交换物质、信息和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,打破系统原来的平衡结构,由原来的无序的混乱状态转变到一种在时间上、空间上或功能上有序的新状态。构成耗散结构要素是:( l )系统必须是开放的。( 2 )系统远离平衡态。(3 )系统内存在非线性动力作用。(4 )涨落导致有序。虽然耗散结构理论是从物理和化学系统的研究中凝练出来的,但是经过几十年的发展,逐步向人文社会科学渗透,成为一种探索复杂社会现象新方法的理论。高考科目改革是一个复杂的系统,本文试用耗散结构理论分析、研究、探索高考科目改革。

一、世纪之交我国高考科目改革呈开放性趋势

根据耗散结构理论,产生耗散结构的系统必须是一个开放系统。开放系统之所以能够形成耗散结构,主要是因为开放系统能够与外界进行熵的交换。结合热力学第二定律,这个开放系统应满足于:dS=diS+deS 。dS是系统的总熵,deS是系统与外界交换物质与能量所引起的熵流,这个量或正或负; diS是系统内部由于不可逆过程引起的熵变,这个量总是正的。若外界提供足够的负熵流,即deS <0且| deS |> diS s,则可使总熵dS <0,系统进入相对有序的状态。亦即系统只有不断与外界进行信息交换,引入负熵流,才能抵消自身熵的增加,才有可能实现从无序向有序的转变。

高考科目改革是一个复杂的开放系统,因此,高考科目改革只有与外部进行物质、能量和信息的交流,提供足够的负熵流,才能克制总系统熵增,避免因熵增而趋于湮灭,使其充满生机活力。

从改革开放前期到新世纪之初,我国高考科目改革开放性呈逐步增大的趋势。恢复高考后的几年间,高考科目设置全国由教育部决定,按文理分类,文科考政治、语文、数学、历史、地理,后来又加上外语共6科;理科考政治、语文、数学、物理、化学,后又加上外语、生物共7科。1983年起开放度逐步增大,地方教育主管部门开始参与,进行高中毕业会考与高考改革的试验。上海试行“3+1”方案。“3”是必考科目语文、数学、外语,“1”是指政治、历史、地理、物理、化学、生物等6个科目中自行确定一门考试科目); 1991年,湖南、云南、海南三省试行“三南方案”。1992年,原国家教委在总结四省(市)试验情况及广泛征求意见的基础上,提出了《关于普通高中毕业会考基础上高考科目设置的意见》,1994年起,全国绝大部分省(市、自治区)高考实行“3+2”科目组合,文史类考语文、数学、外语、历史、政治,理工类考语文、数学、外语、物理、化学。采纳科学家和教育专家应把生物、地理两科再列入高考科目的意见,1998年起,高考科目改革又进入新阶段。广东省自1999年起试行“3+X”高考科目改革方案, 2002年,全国所有的省(市、区)都实施“3+X”高考科目改革。这个时期,改革以教育部为主导,各地教育主管部门都做了努力探索,其开放性不断加大,但是教育系统以外人士以及处于教育第一线的广大师生发言权较少,参与不足。正是这样,高考科目改革从系统的外部汲取能量信息不足,未能形成足够大负熵流,向新耗散结构演变缓慢。体现在高考科目改革难尽如人意,改革预期未能达到。

二、新课程实验以来高考科目改革“远离平衡态”明显

耗散结构理论指出,系统的开放是形成耗散结构的必要前提,但是仅此尚远远不够, 只有非平衡出现才有可能实现从无序朝有序方向转化,才能导致有序度增加形成新结构。所谓“非平衡”是指系统远离平衡态。在平衡态和近平衡态线性区,系统是处于稳定状态和趋于稳定状态的,其总的趋向是趋于无序或趋于平衡。只有当系统远离平衡态时,才有可能形成新的稳定有序结构。

高中新课程实验以来,教育部授权参加实验的各省(市、自治区)进行高考科目改革,他们都可自主设置高考科目,高考科目改革系统又派生出许多以省(市、自治区)为组分的子系统。在这些子系统之间存在着物质流、资金流和信息流、人流的较大差别,以及子系统内对新课程标准理念的把握不平衡,改革的开放度的不平衡,教育管理体制的不平衡,学校发展水平的不平衡,因而表现在高考科目改革各有不同而“远离平衡态”明显。至今,已有10个省、市、自治区实施或正在实施新的高考科目改革方案:

广东方案是“3+文科基础/理科基础+X”。“3”为语文、数学和外语。(下同)"X”指物理、化学、生物、政治、历史、地理、音乐、美术、体育等9门学科任选其一。

山东方案是“3+X+1”。“X”指文科综合,包括政治、历史、地理;理科综合,包括物理、化学、生物 ;“1”是“基本能力”考试:包括技术、体育与健康、艺术、综合实践活动、人文与社会、科学等学习领域。

海南方案是“3+3+基础会考”。第二个 “3”是指文科的政治、历史、地理,理科的物理、化学、生物;“基础会考”是指文科生考物理、化学、生物、通用技术和信息技术,理科生考政治、历史、地理、通用技术和信息技术。

江苏方案是“3+学业水平测试+综合素质评价”。 “学业水平测试”为政治、历史、地理、物理、化学、生物、技术7门,其中2门选修,5门必修。

浙江方案分3类,一是“3+小综合+自选模块”。小综合指文科的政治、历史、地理,理科的物理、化学、生物;自选模块指语文、数学、外语、物理、化学、生物、政治、历史、地理共9门学科共18道题,任选6道题。二是“3+小综合”。三是“3+技术”(信息技术或通用技术中任选一门)

宁夏、福建、辽宁、天津、安徽方案均是“3+文科综合/理科综合”。文科综合包括政治、历史、地理,理科综合包括物理、化学、生物。但学业水平测试要求不尽相同。

这些方案凝聚着各地教育主管部门,专家、学者,社会人士,家长和学校校长、教师、学生共同努力的心血。尽管有的方案仍存在着较多的争议,但必竟促进了高考科目改革的百家争鸣。正是高考科目改革系统与外界以及系统的各个层次之间频繁地进行信息和能量的交换,使高考科目改革逐步摆脱了原有的近平衡态,一步步地向非平衡态迈进而远离平衡态,为高考科目改革从无序走向有序创造了条件。

三、非线性作用促使新课程实验高考科目改革方案再改革

非线性作用是高考科目改革系统完善的关键。所谓非线性作用,与具有单一、对称、加和性质的线性作用完全不同,它不具备均匀性和叠加性。在耗散结构里,构成系统的各要素之间既不是各自孤立的,也不是简单的线性关系。正是由于非线性的相互作用才能使系统不断获得足够的物质、能量和信息,使得系统具备多变性、多样性、曲折性、差异性、不均衡性,不断发生退与进、量与质的撞击而产生熵势,推动系统朝有序的方向演化。

在高考科目改革系统中,内部各组织结构之间关系复杂,其非线性作用显著。从微观上看,高考科目改革的要素有信息要素、研究要素、管理要素、反馈要素、综合要素等;从宏观上看,高考科目改革的多层次组分有主导方、监控方、研发方、操作方和接受方等,它们之间相互作用、相互补充。高考科目改革一方面要有人力资源、社会资源的投入,产出适时、适宜、适度方案;另一方面,为了满足广大人民日益增长的对高等教育需求并适应时代要求,高考科目改革的内部结构、机制体制都要不断发生变革。而且在高考科目改革中,社会、经济发展不同以及教育环境不同的地区,由于相互间的差异而产生一种不对称关系,即便是相同的资源输入,其结果都会有较大的差异。这些都说明了高考科目改革系统中存在着非线性作用,使得其内部各要素之间、系统与环境之间发生巨大的涨落,最终形成一种整体上完全不同于原先各部分的组合,驱使高考科目改革从无序到有序发展。

事实上,一方面,不同社会经济发展水平、不同教育背景的10省(市、自治区)的高考科目改革方案已经充分地体现出耗散结构理论的非线性作用;另一方面,在一个省分的内部,这种非线性作用也是存在的。这种或大或小、或正或负持续不断的相互作用,成功地促使新课程实验高考科目改革方案的修正。例如:广东省2007年高考科目改革方案在实施的第一年就被责疑,一是X科的高考成绩之间具有不可比性,将三科不相关的成绩按文理科录取,造成了人为的不公平。二是由于学生选X科的不确定性,造成高中学校一定程度教学资源浪费和教学安排的困难。三是由于设置大综合科,教学组织难度加大,教师、学生负担非但没有减轻反而进一步加大。江苏省2008年高考科目改革方案争议也很大,主要是方案中2门选修课的成绩以等级的形式出现。而且考生中每一门都会有50%的考生达不到B,又把一般本科的录取门槛划定为“双B”,使得许多考生高考总分达到一类本科录取线,而因选修课成绩未达到“双B”而无缘于本科院校。各相关作用主体都争论不休,褒贬不一,但却在相互作用中相互交换、相互影响、相互促进,从而促使两省高考科目改革的再改革方案的产生。广东省已决定在2010年实施“3+文

科综合/理科综合”的新改革方案,江苏省也对2008方案做了5个方面的调整,并分2年逐步实施。

四、把握涨落时机,让高考科目改革走向新的耗散结构

涨落是诞生新耗散结构的契机。涨落是指耗散结构系统中某个变量或行为对平均值所发生的偏离。这种偏离达到或超过一定阈值就会产生有效性“巨涨落”,促使系统形成新结构。涨落主要是由于受到体系内部或外部的一些复杂因素作用引起的,虽然带有随机性和偶然性,但具有几率的属性,可以导致必然的有序性。

高考科目改革过程是系统涨落发生并放大的过程。当高考科目改革系统中的涨落运动所引起的波动和震荡达到或超过一定的阈值,就会破坏原有系统的结构,为新有序结构的出现提供可能。因此,推进高考科目改革也必须通过加强涨落来寻求突破。我国的高考科目改革,虽然经过几十年的努力,但依然困难重重,没有突破性发展。其主要原因在于:对高考科目改革的本质内涵缺少深刻的认识,与高考科目改革相配套的各项改革尚未开展或还不够深入,高考科目改革研究和实践的时间与空间受到一定的限制,导致缺少适时适度的有效性涨落。因此,要创造有利的条件,把握时机,促进高考科目改革发生涨落。

今后的若干年是高考科目改革涨落的良好时机。根据教育部的计划,始于2004年的高中新课程实验将于2010年在全国全面铺开,所有的省(市、自治区)的高考科目改革方案也将在2012年前陆续出台。这一轮改革最后一个方案产生之日,便是高考科目改革通过涨落创建有序的新耗散结构契机之时。因为此时30个方案全部亮相,这一轮的高考科目改革系统到达非平衡态的一个峰值,相互间的非线性作用程度相当的激烈,系统到达阈值的“临界点”,也就放大产生“巨涨落”效应。

根据耗散结构理论可以对高考科目改革走向预测:在2015年左右,新的高考科目改革系统将形成,全国所有的省(市、自治区)方案将在相互比较、相互作用中自发地整合。“3+文科综合/理科综合”将是主流方案,海南省“3+3+基础会考”方案可能会被多省采纳,“2+3(或文科综合/理科综合)+外语等级考试”或将占有一席之地。到2020年,随着国家全面建设小康社会目标的实现,高考科目改革系统将在更加开放中形成更具活力的新耗散结构。

(责任编辑:林文瑞)

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