混沌理論對體育教學(xué)及教學(xué)設(shè)計啟示

劉天鵬，黎永碩

1 引言

上世紀(jì)70年代末混沌理論已逐步滲透至教學(xué)設(shè)計領(lǐng)域，給傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計觀帶來巨大沖擊[1]。而且，“混沌”代表著具有高度生成性、創(chuàng)造性和復(fù)雜性的活動過程[2]。教學(xué)過程是一個混沌系統(tǒng)，對一個學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計要受混沌理論的基本規(guī)律影響，從混沌的角度出發(fā)，重新思考傳統(tǒng)體育教學(xué)及設(shè)計希望得到一些新的啟示，同時也為了進(jìn)一步拓展現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計研究的思維視野。

2 混沌理論的相關(guān)概念

要正確理解混沌理論，首先把握以下三個關(guān)鍵的概念：

2.1 蝴蝶效應(yīng)

美國氣象學(xué)家E·洛倫茲(Edward Lorenz)發(fā)現(xiàn)，簡單的熱對流現(xiàn)象居然能引起令人意想不到的氣象變化，產(chǎn)生所謂的“蝴蝶效應(yīng)”，亦即某地發(fā)生陸龍卷，經(jīng)追根究底發(fā)現(xiàn)是受到幾個月前遠(yuǎn)在異地的蝴蝶拍打翅膀產(chǎn)生氣流所造成的。說明的是，一個系統(tǒng)的變化直接與不確定性及不可預(yù)測性相關(guān)，原因是初始行為條件存在不穩(wěn)定性，是無人知曉的，因此對系統(tǒng)變化的過程無法作出預(yù)測；同樣，初始行為條件雖說存在主導(dǎo)性但也包含著非線性特征，即同一系統(tǒng)中某一部分的微小混亂所產(chǎn)生的變動，能導(dǎo)致系統(tǒng)其他部分的巨大變化。

2.2 分形

分形理論建立在分形幾何學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上，即由分形幾何衍生出分形信息、分形設(shè)計、分形藝術(shù)等應(yīng)用。分形理論的最基本特點是用分?jǐn)?shù)維度的視角和數(shù)學(xué)方法描述和研究客觀事物，也就是用分形分維的數(shù)學(xué)工具來描述研究客觀事物[3]。它不受線、面、立體以及時空維度的傳統(tǒng)藩籬的拘束，更加趨近復(fù)雜系統(tǒng)的真實屬性與狀態(tài)的描述，更加符合客觀事物的復(fù)雜性與多樣性。同時，分形藝術(shù)呈現(xiàn)的不規(guī)則的外形就是混沌集合經(jīng)總體不規(guī)則運動和內(nèi)部有序運動所表現(xiàn)的。

2.3 洛倫茲吸引子

洛倫茲吸引子，也叫奇異吸引子，指出了初始條件的微小變動可能導(dǎo)致系統(tǒng)演化結(jié)果的巨大差異的混沌學(xué)本質(zhì)。可以說世間萬物的演變是混沌的，然而從長時間變化過程來看，會發(fā)現(xiàn)這些不規(guī)則的變化是有規(guī)律可循，是遵循某些特定的形狀和范圍來進(jìn)行的。然而洛倫茲吸引子相當(dāng)于系統(tǒng)中的這些潛在規(guī)律，它可以成為系統(tǒng)變化的主導(dǎo)因素，在特定范疇內(nèi)具有穩(wěn)定性，可被預(yù)測，因而可以看作影響系統(tǒng)演化的重要因素。

3 混沌理論對體育教學(xué)與教學(xué)設(shè)計中的啟示

體育作為一種復(fù)雜的現(xiàn)象，它既不是一個決定性的現(xiàn)象，也不是一個隨機現(xiàn)象，而是一個混亂的現(xiàn)象。體育教育的目標(biāo)——學(xué)生作為健康人的身體和心理活動，顯然處于混亂狀態(tài)。從外部的角度來看，體育法則可能是確定性和隨機性的，但它們不是簡單的確定性和隨機性，即使是最好的培訓(xùn)計劃也會因人而異；從內(nèi)部的角度來看，系統(tǒng)調(diào)查時，反映混沌系統(tǒng)加入規(guī)律的人將不可避免地處于混亂狀態(tài)。同樣，體育教學(xué)的方法、學(xué)科建設(shè)、課程理論和科學(xué)研究必然受到混亂規(guī)律的制約?？梢哉f體育教育的基本規(guī)律之一就是混亂規(guī)律。它是決定論規(guī)律和隨機性規(guī)律的交流和統(tǒng)一。因此，本章在對混沌理論分析的基礎(chǔ)上，主要探討其在體育教學(xué)與教學(xué)設(shè)計中的應(yīng)用。

3.1 混沌理論對體育教學(xué)中的啟示

3.1.1 體育教學(xué)的創(chuàng)造觀

創(chuàng)造往往源自于蝴蝶的力量，從弱小發(fā)展到強大；它以非理性思維為契機，在對整體的鑒識中生成，這就是混沌視野下的創(chuàng)造觀[4]。體育教學(xué)中的啟發(fā)式教學(xué)是體育課的本質(zhì)要求，非統(tǒng)考科目的定位讓學(xué)生在體育課上發(fā)揮創(chuàng)造性思維有著更廣闊的空間。學(xué)校的改進(jìn)應(yīng)該與教師專業(yè)發(fā)展相結(jié)合，充分發(fā)揮教師的關(guān)鍵作用[5]；教師通過精講多練，讓學(xué)生有更多的時間參與運動，并且在運動中自主選擇適合自己的鍛煉方法和習(xí)慣，通過分小組教學(xué)以及創(chuàng)新的自評、互評、小組評等多種評價方式，讓學(xué)生在運動前、中、后期都在不停的思考和創(chuàng)新，尤其引入小組競賽的教學(xué)模式時，在比賽中小組成員為了團(tuán)隊獲勝，在規(guī)則允許的條件下，如何理解運動和動作的運用以及該項運動提高成績的方式方法，充分調(diào)動發(fā)散性思維，在運動中思考，在練習(xí)和運動中創(chuàng)新與提高，相互指導(dǎo)與鼓勵，從技術(shù)動作認(rèn)識到團(tuán)結(jié)協(xié)作的社會適應(yīng)能力都有著長足的進(jìn)步。

教學(xué)過程理應(yīng)充滿不確定性和多元性的發(fā)展,具有打破技術(shù)穩(wěn)定、不斷遠(yuǎn)離平衡態(tài)的本然傾向[6]。體育教師在體育教學(xué)過程中起到主導(dǎo)的作用，體育教師的引領(lǐng)和示范能夠迅速讓學(xué)生形成動作表象概念，學(xué)生通過模仿-訓(xùn)練-提高-總結(jié)-再提高的順序，從了解運動概念到掌握運動規(guī)律不斷的從量的積累到質(zhì)的飛躍，通過課堂教學(xué)掌握一項運動技能形成興趣體驗，從而促使學(xué)生選擇該項目形成終身體育的運動習(xí)慣。

3.1.2 在體育教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)上的運用

傳統(tǒng)體育教育研究總是習(xí)慣于尋找復(fù)雜結(jié)果的復(fù)雜原因。此視圖不正確或不完全正確。事實上，系統(tǒng)輸入的細(xì)微差別可以很快放大到輸出，并在輸出中產(chǎn)生巨大差異。我們分析了當(dāng)?shù)伢w育素質(zhì)下降的現(xiàn)象，往往歸因于缺乏教學(xué)投入；分析青年教師的不穩(wěn)定性，往往與低工資掛鉤，影響市場經(jīng)濟(jì)的負(fù)面作用；評估體育學(xué)校的水平，往往注重硬件條件、經(jīng)濟(jì)實力、博士生數(shù)量等等。但是，究竟是否已經(jīng)找到了某個特定學(xué)校的關(guān)鍵點或闡述點可以探討。作為混沌現(xiàn)象的體育教育是非線性的。線性意味著數(shù)量和數(shù)量之間的關(guān)系在笛卡爾坐標(biāo)系中表示時是一條直線。非線性現(xiàn)象是從規(guī)則運動到不規(guī)則運動的過渡和變異。在臨界點，損失可能在幾英里外，而這個臨界點是彌漫性的。體育教學(xué)質(zhì)量的下降和青年教師的不穩(wěn)定因素除了傳統(tǒng)的原因外，還有體系不足和凝聚力差等因素是關(guān)鍵點，不同的對象表現(xiàn)出不同的敏感性。只要我們確定系統(tǒng)演化的關(guān)鍵點，矛盾仍然可以解決。

人們的傳統(tǒng)空間維度已經(jīng)概念化并且具有公理性。這是歐幾里德空間：點是零維的，線段是一維的，平面是二維的，并且空間是三維的。我們生活在一個三維世界中，經(jīng)度、緯度和高度只是三個彼此正交的坐標(biāo)。為了描述移動物體的空間定向，還必須了解它的歷時性。對于傳統(tǒng)體育教育的研究一般受到三維或四維時空觀念研究的阻礙。隨著研究的深入，對于一些比較復(fù)雜的研究對象，如體育教師隊伍的建設(shè)，一些研究人員已經(jīng)建立了超出物理空間邊界的空間維度參數(shù)。例如，體育教師隊伍的建設(shè)受到資金來源、學(xué)術(shù)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)等n個獨立因素的影響和制約。有理由相信這個系統(tǒng)處于n維空間，這是一個高維空間。

如果對混沌現(xiàn)象的研究沒有突破低維和整數(shù)維框架，那么很難描述這些對象的性質(zhì)。符合體育管理部門逐步向兩級管理轉(zhuǎn)變，體制改革不斷深化。但也存在一些政策法律問題，如共建共管領(lǐng)導(dǎo)問題，體育局與大專院校之間的補貼問題，體育院校向地方過渡后的部委委員會地位問題等等。簡單的尺寸和屬性非常重要。難以準(zhǔn)確描述和定位，分形維數(shù)規(guī)則可能會展現(xiàn)一個新世界。分形是混沌的肖像，也是自然的幾何圖形。自相似性是分形的一個特征，它是不同尺度上的對稱性。系統(tǒng)論強調(diào)部分對整體的依賴性，而分形理論強調(diào)整體對部分的依賴。兩者相輔相成，構(gòu)成了完整的辯證思維方法，它從一個特定的角度直接揭示宇宙的普遍圖景。通過分形元素與分形系統(tǒng)之間的信息同構(gòu)，在更深層次上展現(xiàn)局部與全局、有限與無限、統(tǒng)一與多樣、簡單與復(fù)雜、確定與隨機、對稱與不對稱?？傊?，混沌理論對于課程建設(shè)、教學(xué)方法，甚至體育教育經(jīng)費、硬件設(shè)施投入上都具有重要意義和作用。

3.1.3 在學(xué)校體育與終身體育的應(yīng)用

學(xué)生在學(xué)校中接受的體育教學(xué)，將對其能否形成終身體育的思想和能力至關(guān)重要。如果將學(xué)生在學(xué)校體育教學(xué)中獲得的東西看成是分形元，而將學(xué)生作為人的一生的終身體育看成是奇幻的分形體，終身體育的問題就轉(zhuǎn)化成如何從有限的分形元演化成無限分形體的問題了。研究表明，終身體育的形成主要依賴于兩個方面：體育意識與鍛煉能力。

關(guān)于學(xué)校體育的體育課堂和體育教學(xué)觀本文已經(jīng)在前表述，通過體育課堂的傳導(dǎo)作用，學(xué)生對體育課堂的理解，對學(xué)校體育的理解以及對終身體育的理解將會逐漸深入，學(xué)生的體育意識和鍛煉能力也將會有很大的提高。盡力創(chuàng)造學(xué)生參與體育活動環(huán)境和條件,給他們一個終身體育的起點,促使形成終身體育觀的蝴蝶效應(yīng)[7]?？v觀歷次的課程改革，對學(xué)校體育的課程設(shè)置、理念革新和課堂教學(xué)都在不斷地總結(jié)和發(fā)展，學(xué)校體育的作用也由課改前的競技性為主逐漸向群眾性過渡，學(xué)校體育的形式也逐漸由校隊形式的體育精英培養(yǎng)模式向體育活動形式的大眾方向轉(zhuǎn)變，學(xué)校體育的受眾范圍由小眾變大眾，從重視體質(zhì)到關(guān)注身心健康，惠及所有在校學(xué)生。

3.2 混沌理論指導(dǎo)下的體育教學(xué)設(shè)計

對教師而言，“教學(xué)有法，教無定法”，傳統(tǒng)的體育課教學(xué)方式是模式化、單一化、固定化，只會讓其內(nèi)隨機性更加凸顯，無法課程取得最大收益[8]。在混沌理論指導(dǎo)下的體育教學(xué)中，本文主要講述體育課程中的爆發(fā)力練習(xí)，舉一個教學(xué)設(shè)計實踐中的例子。應(yīng)用蝴蝶力量的例子來認(rèn)識體育教學(xué)中關(guān)于訓(xùn)練爆發(fā)力的應(yīng)用，并注意臨界點在實踐過程中的重要性。爆發(fā)力的力量必須大于技術(shù)練習(xí)的運用程度。技術(shù)動作的速度在實踐中不能降低。在爆發(fā)培訓(xùn)中，有必要依靠ATP-C P能量供應(yīng)系統(tǒng)來產(chǎn)生能量，而不是通過有氧代謝和糖酵解。在練習(xí)爆發(fā)力訓(xùn)練時，要盡量接近特殊體育比賽的要求，而在爆炸性練習(xí)中，重復(fù)次數(shù)不應(yīng)超過8次至10次，太多的重復(fù)強調(diào)力量耐力的發(fā)展。如果要求更長的時間或停止訓(xùn)練，力量素質(zhì)也會消失。因此，為了發(fā)展實力，我們必須堅持一年四季。我們還必須在比賽中妥善安排一些練習(xí)，最好每隔一天做一次，每周不少于兩次。根據(jù)需要結(jié)合當(dāng)?shù)厣矬w的力量練習(xí)，將大量肌肉力量的開發(fā)與小肌肉群的發(fā)展相結(jié)合，以防止因局部負(fù)擔(dān)過重造成的傷害事故，應(yīng)該逐漸增加阻力直到達(dá)到極限載荷，反對一味追求總載荷總次數(shù)。在實踐中，這些行為必須是正確的，必須加強保護(hù)。杠鈴練習(xí)是培養(yǎng)運動爆發(fā)性特種部隊素質(zhì)的有效手段，但單一的杠鈴練習(xí)已經(jīng)不能適應(yīng)全方位起步的要求。因此，我們還必須配合一些其他練習(xí)，比如9米往返快跑、節(jié)奏圈跑等練習(xí)，更加靈活協(xié)調(diào)。

4 總結(jié)

混沌理論對于體育教育的課程建設(shè)、學(xué)科建設(shè)、教學(xué)方法，乃至經(jīng)費籌措等都有著重要方法論啟示，通過混沌現(xiàn)象與混沌理論系統(tǒng)間的信息同構(gòu)關(guān)系，在更深的層次上便可以發(fā)現(xiàn)并突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，也就是本文在分析和介紹混沌運動的基本特征的基礎(chǔ)上，闡述了混沌理論在體育教學(xué)研究中的應(yīng)用方法和意義，并提出了具體的教學(xué)設(shè)計，表明新時期體育教學(xué)設(shè)計應(yīng)注意以人為本，注重個體的差異，注意培養(yǎng)學(xué)生的靈感創(chuàng)意思維的體能訓(xùn)練的教學(xué)啟示。