淺談系統(tǒng)思維在科學(xué)復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用

江艷春

摘 要：系統(tǒng)思維方法是現(xiàn)代科學(xué)思維的基本方法，它把對象作為多方面聯(lián)系的動態(tài)整體來加以研究，從系統(tǒng)、要素和環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維方法。中考復(fù)習(xí)存在復(fù)習(xí)時間緊、個體差異大、中考要求高等困難，作者嘗試將系統(tǒng)思維方法應(yīng)用于初中科學(xué)的復(fù)習(xí)教學(xué)，并開展案例研究，以幫助學(xué)生從整體上認識問題，重點應(yīng)對關(guān)鍵性問題的突破和應(yīng)用遷移，關(guān)注小系統(tǒng)，深入細致分析問題，跳出系統(tǒng)看系統(tǒng)，建立更宏觀的知識框架，提高中考復(fù)習(xí)的有效性。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)思維 科學(xué)復(fù)習(xí) 案例研究

一、問題的提出

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生通過長期的系統(tǒng)學(xué)習(xí)內(nèi)化形成的具有學(xué)科特征的品質(zhì)，以學(xué)科知識為載體，通過知識的遷移應(yīng)用可以外化學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。因此考察學(xué)生學(xué)科核心知識是檢驗學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的重要手段之一。初中科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)主要包括“科學(xué)觀念與應(yīng)用”、“科學(xué)思維與創(chuàng)新”、“科學(xué)探究與交流”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面，主要從以下幾個方面對學(xué)生提出了要求：（1）深入理解科學(xué)概念、規(guī)律和觀念，并能用科學(xué)觀念解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題;（2）能運用模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證等科學(xué)思維方法分析和解決實際問題，具備質(zhì)疑和創(chuàng)新精神;（3）熟悉科學(xué)探究的基本過程，能從問題、證據(jù)、解釋和交流四個方面對科學(xué)現(xiàn)象進行深入探究;（4）認識科學(xué)本質(zhì)，理解科學(xué)、技術(shù)、社會和環(huán)境的之間相互交融的關(guān)系，具備科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感。不難發(fā)現(xiàn)，基于科學(xué)核心素養(yǎng)的中考復(fù)習(xí)主要存在著三大難處：

1.復(fù)習(xí)時間緊，課時保障難

盡管九年級從上新課開始就處于緊張的趕時間狀態(tài)，希望盡快結(jié)束上下兩冊的新課，給中考復(fù)習(xí)留出較為充裕的時間，但九年級科學(xué)特別是上冊的內(nèi)容深，核心知識多，很難在九上一個學(xué)期的時間內(nèi)完成上下兩冊的教學(xué)任務(wù)。這樣九年級下學(xué)期除去新課的內(nèi)容，能留給復(fù)習(xí)課的時間是很有限的，在這有限的時間內(nèi)要完成一輪知識的整體梳理，二輪專題的綜合提升，三輪概念的查漏補缺缺乏足夠的課時保障。

2.個體差異大，整體兼顧難

無論何種層次的班級，學(xué)生個體之間的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)習(xí)慣等一定是存在差異的，且進入九年級后由于知識難度深度增加，個體差異會進一步增大。學(xué)優(yōu)生往往學(xué)習(xí)習(xí)慣良好、知識儲備完善，基本概念和基本原理等基礎(chǔ)性知識已了然在心，希望老師能引導(dǎo)自己進行方法總結(jié)、能力提升、思維創(chuàng)新等深層次學(xué)習(xí)。而部分學(xué)困生對已學(xué)的核心知識掌握得不扎實，往往對老師的依賴心理較為嚴重，甚至希望老師手把手將學(xué)過的知識在重新上一遍。

3.中考要求高，目標達成難

中考歸根結(jié)底是選拔性考試，基于核心素養(yǎng)的中考對于核心知識的考查要求更不會停留在簡單的記憶、背誦等淺層次學(xué)習(xí)層面，而更多考查的是學(xué)生的概括、分析、遷移應(yīng)用的深層次學(xué)習(xí)的能力。若教師受限于課時的限制，主要兼顧學(xué)困生的知識點薄弱，將大量的時間花在基礎(chǔ)概念和原理的淺層復(fù)習(xí)上，必然會弱化對隱藏在核心知識背后的知識形成過程和探究等科學(xué)方法的深層次研究，對學(xué)優(yōu)生參加中考是有嚴重影響的。但若教師反其道而行，同樣存在問題，學(xué)困生越學(xué)越困難，干脆放棄學(xué)習(xí)。這有悖于國家提高全民科學(xué)素養(yǎng)的初衷。

綜上所述，有限的復(fù)習(xí)時間和精力與現(xiàn)行中考對學(xué)生核心素養(yǎng)的全面要求之間的矛盾將不斷激化，常規(guī)的復(fù)習(xí)模式和流程耗時長，效率低，已不能適應(yīng)現(xiàn)行中考的要求，我們亟需尋找一條路徑讓學(xué)生在中考復(fù)習(xí)極其有限的時間內(nèi)高效地完成核心知識的復(fù)習(xí)、提升和遷移應(yīng)用。

我們或許可以嘗試以科學(xué)核心素養(yǎng)為指向標，運用系統(tǒng)思維方法，站在整體的角度看核心知識的復(fù)習(xí)，建立核心知識的框架體系，整合核心知識的各知識點，以期在有限的時間內(nèi)兼顧各學(xué)習(xí)層次的學(xué)生的復(fù)習(xí)，最終實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

二、什么是系統(tǒng)思維

1.系統(tǒng)思維的定義

系統(tǒng)是一個概念，反映了人們對事物的一種認識論，即系統(tǒng)是由兩個或兩個以上的元素相結(jié)合的有機整體，系統(tǒng)的整體不等于其局部的簡單相加。系統(tǒng)思維方法是現(xiàn)代科學(xué)思維的基本方法，它是以系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，把對象作為多方面聯(lián)系的動態(tài)整體來加以研究，從系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合地考察認識對象的一種思維方法。

2.系統(tǒng)思維解決問題的原則

運用系統(tǒng)思維方法解決問題需把握兩大原則：（1）整體觀原則。考慮和研究問題均需從整體出發(fā)，從系統(tǒng)整體、局部要素和系統(tǒng)外環(huán)境相互之間的關(guān)系入手全局性考察問題。（2）結(jié)構(gòu)性原則。系統(tǒng)內(nèi)部的要素之間并非是零散毫無聯(lián)系的，我們需著重考慮其認知結(jié)構(gòu)上的相關(guān)聯(lián)系，并分清主次，像看清一片葉片的網(wǎng)狀脈絡(luò)一樣明晰其主次脈絡(luò)及相互之間的關(guān)系。（3）發(fā)展性原則。系統(tǒng)思維方法還強調(diào)思維應(yīng)是一種具有調(diào)整性、擇優(yōu)性的動態(tài)思維。

3.系統(tǒng)思維解決問題的步驟

運用系統(tǒng)思維解決問題主要包括三個基本步驟：（1）先見“林”：將思維對象作為系統(tǒng)來識物想事，從整體上認識和解決問題;（2）再見“木”：整體思維與分析思維相結(jié)合，深入內(nèi)部精細地考察結(jié)構(gòu)關(guān)系;（3）終見“森”：跳出系統(tǒng)看系統(tǒng)，從系統(tǒng)和環(huán)境（更大的系統(tǒng)）的聯(lián)系角度重新認識系統(tǒng)。該步驟形式上只是從整體到局部再到整體的簡單排列組合，實質(zhì)上完成了對問題本質(zhì)認識和遷移應(yīng)用的提升，是對知識深層次的學(xué)習(xí)。

三、系統(tǒng)思維應(yīng)用于科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的意義

系統(tǒng)思維強調(diào)從整體角度認識和分析問題。布魯納等人曾做過一組對照實驗，在其他變量控制成相同的情況下，實驗組采取整體性解決問題策略，對照組則采取局部性解決問題策略。研究發(fā)現(xiàn)，整體性解決問題策略在突破難點、應(yīng)用遷移等方面都要整體優(yōu)于局部性解決問題策略。因此將系統(tǒng)思維運用于科學(xué)學(xué)科的復(fù)習(xí)是有一定的意義和價值的。主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

1.系統(tǒng)思維能幫助學(xué)生建立系統(tǒng)化的知識體系

很多復(fù)習(xí)資料采取知識點梳理的方式進行復(fù)習(xí)，這種局限于簡單的關(guān)鍵知識點的羅列的復(fù)習(xí)方式，學(xué)生很難透過知識點這些符號信息了解到其背后的內(nèi)涵，無法架構(gòu)知識之間的深層次聯(lián)系，這樣的復(fù)習(xí)缺乏系統(tǒng)性。系統(tǒng)思維強調(diào)從整體出發(fā)解決問題，教師進行復(fù)習(xí)課的教學(xué)設(shè)計時不是停留在知識點的表層理解上，而是站在符號信息的背后，從知識體系的角度出發(fā)進行教學(xué)的設(shè)計，學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中收獲的自然也是體系性的框架建構(gòu)。如《空氣中氧氣體積分數(shù)的測定》的復(fù)習(xí)課，作者從實驗原理出發(fā)，通過對實驗原理的分析解構(gòu)，引到對實驗器材的選擇和實驗操作注意事項的思考。再針對實驗中存在的問題進行深入剖析，并以此為基礎(chǔ)設(shè)計新的實驗。最后用找聯(lián)系、抓關(guān)鍵、構(gòu)體系的手法做整體框架式學(xué)習(xí)小結(jié)——思維導(dǎo)圖，通過完善思維導(dǎo)圖進一步形成系統(tǒng)化的的知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2.系統(tǒng)思維能幫助學(xué)生形成整體化的學(xué)科認識

科學(xué)學(xué)科是一門整體規(guī)劃的綜合性學(xué)科，科學(xué)各學(xué)科領(lǐng)域知識有其各自的邏輯結(jié)構(gòu)，科學(xué)學(xué)科強調(diào)通過科學(xué)探究認識科學(xué)本質(zhì)。系統(tǒng)思維從整體性出發(fā)，以科學(xué)探究建立科學(xué)各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生從整體上認識科學(xué)的學(xué)科性質(zhì)，避免人為的割裂。如《酶》的復(fù)習(xí)課，酶與我們的生活聯(lián)系緊密，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、居家生活、食品食用等方面都有廣泛的存在和應(yīng)用，但由于隱藏得比較深，學(xué)生并不是非常熟悉，關(guān)于酶的性質(zhì)和影響因素具有較強的可探究性，作者將這節(jié)課設(shè)計成一節(jié)科學(xué)探究課。這節(jié)課的背景是過氧化氫酶，一種普遍存在于能呼吸的生物體中的酶，也被廣泛地應(yīng)用于食品工業(yè)。學(xué)生運用已學(xué)的知識探究溫度、PH值等外因?qū)^氧化氫酶催化作用的影響及不同植物中過氧化氫酶的催化作用，通過探究從整體上把握酶的性質(zhì)。

四、系統(tǒng)思維應(yīng)用于科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的案例

案例一：《空氣中氧氣體積分數(shù)的測定》專題復(fù)習(xí)

如果我來測定空氣中氧氣的體積分數(shù)兩百多年前，拉瓦錫用了12天時間完成了“空氣中氧氣體積分數(shù)測定”的定量研究?，F(xiàn)在我們進行這個實驗的時間大大縮短了，通常我們是怎么做這個實驗的呢？

一、先見“林”——重溫教材實驗，深度理解原理

任務(wù)1：重溫教材“磷燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗。

子任務(wù)I：復(fù)習(xí)教材上實驗活動的相關(guān)內(nèi)容，課前完成導(dǎo)學(xué)案。

引導(dǎo)性問題：

1.請寫出該實驗的原理（化學(xué)方程式、文字陳述）。

2.實驗需要用到哪些實驗器材，請畫出相關(guān)的實驗裝置圖，并描述完整的實驗現(xiàn)象。

3.你認為實驗中要特別注意的地方有哪些？若操作不當，很有可能產(chǎn)生實驗的偏差。你認為導(dǎo)致實驗結(jié)果偏大的原因有哪些？導(dǎo)致實驗結(jié)果偏小的原因有哪些？

子任務(wù)II：動手操作，重溫教材實驗，分析實驗原理。

回顧實驗步驟和相關(guān)現(xiàn)象，小組成員共同選擇實驗器材，操作員用砂土代替紅磷演練實驗過程，其他成員注意觀察，兩位記錄員分別做好照片和文字記錄，匯報員匯報。

引導(dǎo)性問題：請粗略畫出整個實驗過程中密閉瓶內(nèi)發(fā)生的氣壓變化情況。

二、再見“木”——層層分析探究，完善知識結(jié)構(gòu)

任務(wù)2：對教材“磷燃燒法測定空氣中氧氣的體積分數(shù)”實驗進行改造。

子任務(wù)I：尋找實驗不足

演示實驗：用氧氣含量傳感器測量實驗后密閉瓶中的氧氣含量，發(fā)現(xiàn)燃燒法并不能將瓶中氧氣耗盡。

引導(dǎo)性問題：

1.請客觀評價“紅磷燃燒法測定空氣中氧氣體積分數(shù)”的優(yōu)缺點。

2.小組討論，其它消耗氧氣的方法，尋找最快捷有效的消耗氧氣的原料——“暖寶寶”中的鐵粉。

子任務(wù)II：我來設(shè)計實驗

引導(dǎo)性問題：

1.如何真正地測定空氣中氧氣的體積分數(shù)而不是驗證氧氣的體積是否大約占空氣的1/5？

2.小組活動：根據(jù)提供的原料和實驗器材，設(shè)計實驗，繪制實驗裝置圖，初步制定實驗設(shè)計方案，設(shè)計數(shù)據(jù)記錄的表格。

3.各組匯報員分享，全體同學(xué)參與討論。

4.小組活動：客觀評價并修改自己組的方案后，進行測定空氣中氧氣體積分數(shù)的實驗，操作員負責(zé)安排實驗操作，文字和圖像記錄員及時記錄。

5.各組匯報實驗情況，并進行自評和他評。

三、終見“森”——歸納總結(jié)提升，情境遷移運用

任務(wù)3：歸納總結(jié)，新情境下對知識遷移應(yīng)用

子任務(wù)I：小結(jié)互評

1.用找聯(lián)系、抓關(guān)鍵、構(gòu)體系的手法做整體框架式學(xué)習(xí)小結(jié)——思維導(dǎo)圖。

2.組內(nèi)相互展示思維導(dǎo)圖，進行同學(xué)間互評，并進一步完善思維導(dǎo)圖的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

子任務(wù)II：情境遷移

我?？茖W(xué)興趣小組同學(xué)進行“空氣中氧氣的含量測定”的實驗探究，邀請你參加。

引導(dǎo)性問題：

1.比較A、B兩套裝置，選擇合理的裝置并分析原因。

2.實驗結(jié)束后，對實驗數(shù)據(jù)進行分析，思考實際操作與理論產(chǎn)生差距的原因。

3.改進實驗，尋找C、D兩套裝置的優(yōu)點。

案例二：《酶》專題復(fù)習(xí)

探究過氧化氫酶

一、先見“林”——重溫教材實驗，深度理解原理

任務(wù)1：探究影響過氧化氫分解的因素

子任務(wù)I：復(fù)習(xí)教材上實驗活動的相關(guān)內(nèi)容，課前完成導(dǎo)學(xué)案。

子任務(wù)II：比較過氧化氫在不同條件下的分解

二、再見“木”——層層分析探究，完善知識結(jié)構(gòu)

任務(wù)2：探究影響過氧化氫酶催化作用的因素

背景資料：過氧化氫酶，是催化過氧化氫分解成氧和水的酶，幾乎所有的生物機體都存在過氧化氫酶。其普遍存在于能呼吸的生物體內(nèi)，主要存在于植物的葉綠體、

線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、動物的肝和紅細胞中。其酶促活性為機體提供了

抗氧化防御機理。過氧化氫酶在食品工業(yè)中被用于除去用于制造奶酪的牛奶中的過氧化氫。過氧化氫酶也被用于食品包裝，防止食物被氧化。

子任務(wù)I：探究溫度、PH值等外因?qū)^氧化氫酶催化作用的影響

子任務(wù)II：探究不同植物中過氧化氫酶的催化作用

三、終見“森”——歸納總結(jié)提升，情境遷移運用

任務(wù)3：歸納總結(jié)，新情境下對知識遷移應(yīng)用

子任務(wù)I：小結(jié)互評

1.用找聯(lián)系、抓關(guān)鍵、構(gòu)體系的手法做整體框架式學(xué)習(xí)小結(jié)——思維導(dǎo)圖。

2.組內(nèi)相互展示思維導(dǎo)圖，進行同學(xué)間互評，并進一步完善思維導(dǎo)圖的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

子任務(wù)II：情境遷移

氧潔士·懶人洗衣·酵素洗是一種有高活性生物酶配方的加酶洗衣粉，較易洗去衣物上的油漬、血漬、奶漬等污漬，漂白白色衣物。

引導(dǎo)性問題：

1.與普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉更易于洗去衣物上的油漬、血漬、奶漬等污漬的原因是什么？

2.加酶洗衣粉在洗滌溫度上需要注意哪些問題？

3.加酶洗衣粉為什么不適合于洗滌真絲、羊毛類衣物？

五、系統(tǒng)思維提高科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)的效果

作者通過幾堂科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)課的嘗試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)思維方法的運用使學(xué)生和老師都產(chǎn)生了趨向良性的改變，從而提高科學(xué)復(fù)習(xí)課的效果。主要表現(xiàn)為以下四個方面：

1.系統(tǒng)思維提高學(xué)生解決問題的有序性

運用系統(tǒng)思維，學(xué)生可以從更宏觀的角度對架構(gòu)科學(xué)知識，改變死記硬背和淺表層理解知識的習(xí)慣，從科學(xué)學(xué)科的本質(zhì)出發(fā)，運用理解、分析問題的程序解決問題，提高解決問題的有序性。

2.系統(tǒng)思維促進學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的積極性

運用系統(tǒng)思維，學(xué)生遇到的是真實的問題情境，而非只是白紙黑字的知識點梳理，學(xué)習(xí)就從平面的對知識的字面意義的擴展轉(zhuǎn)變成立體的針對具體問題的知識建構(gòu)，也順利從被動學(xué)習(xí)過度到主動學(xué)習(xí)。

3.系統(tǒng)思維有助教師對知識遷移的思考

運用系統(tǒng)思維，教師不再只是關(guān)注一堂復(fù)習(xí)課怎樣上好，而是用系統(tǒng)的眼光看整個復(fù)習(xí)教學(xué)的過程，重視每一節(jié)復(fù)習(xí)課，但課與課之間是有宏觀調(diào)控下的聯(lián)系的，而不是相互割裂的、孤立的重難點復(fù)習(xí)。

4.系統(tǒng)思維改變教師對教學(xué)策略的應(yīng)用

運用系統(tǒng)思維，改變了教師的教學(xué)觀念，使教師更多地從宏觀和本質(zhì)觀的角度考慮問題，教學(xué)策略也自然而然會發(fā)生改變，更多的是傾向于促進學(xué)生的知識建構(gòu)和深度理解的教學(xué)策略。

結(jié)語

系統(tǒng)思維方法的內(nèi)涵是極其豐富的，作者對于系統(tǒng)思維方法的認識仍處于表層，僅用兩個案例不能完全概括出系統(tǒng)思維方法在科學(xué)中考復(fù)習(xí)中的應(yīng)用，對于系統(tǒng)思維方法在科學(xué)中考復(fù)習(xí)中應(yīng)用的研究，作者需持之以恒，主要在以下兩個方面繼續(xù)做出努力：一是吃透理論，深入學(xué)習(xí)系統(tǒng)思維方法，對系統(tǒng)思維方法有全面、深刻的理解;二是廣泛運用，運用系統(tǒng)思維方法盡可能多地進行案例研究，應(yīng)包括物理、化學(xué)、生物、自然地理、科學(xué)探究等多個維度，以期掌握系統(tǒng)思維方法在科學(xué)中考復(fù)習(xí)中應(yīng)用的方法并能切實提高科學(xué)中考復(fù)習(xí)的效果。

參考文獻

[1]朱立峰.化學(xué)系統(tǒng)思維能力：內(nèi)涵與范例[J].教育研究與評論·中學(xué)教育教學(xué).2011（8）.

[2]李靈芝.認知結(jié)構(gòu)優(yōu)化與系統(tǒng)思維方法之探微[J].學(xué)科教育.1995（8）.

[3]初中科學(xué)課程標準[M].北京師范大學(xué)出版社.2012.

[4]苗東升.系統(tǒng)思維與復(fù)雜性研究[J].系統(tǒng)辮證學(xué)學(xué)報.2004（1）.

[5]唐隆健.例談系統(tǒng)思維在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與培養(yǎng)[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2019（1）.

[6]江敏.從系統(tǒng)的角度對化學(xué)反應(yīng)的知識進行建構(gòu)2[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2012（8）.

[7]江敏.從系統(tǒng)的角度對化學(xué)反應(yīng)的知識進行建構(gòu)3[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考.2012（9）.

（杭州市下沙中學(xué) 杭州 310018）