系統(tǒng)化思維研究新進(jìn)展及其在科學(xué)教育課程改革中的重要作用

周丐曉 劉恩山 *

（1北京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 北京 100875 2溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 浙江溫州 325035）

近年來(lái)為應(yīng)對(duì)全球化、知識(shí)化和信息化等挑戰(zhàn)，世界各國(guó)不斷推進(jìn)課程改革。國(guó)際課程改革的趨勢(shì)之一是：更加注重課程的整合性，學(xué)科之間的聯(lián)系越來(lái)越緊密。例如芬蘭提出：基礎(chǔ)教育要去學(xué)科化，強(qiáng)調(diào)綜合，提倡從現(xiàn)象學(xué)的視角研究教育，這符合學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)綜合發(fā)展的需要，尤其是在小學(xué)教育階段，必須提高教學(xué)的綜合性［1］。具體在課堂教學(xué)中，這種教學(xué)的綜合性主要集中表現(xiàn)為知識(shí)的整合以形成知識(shí)系統(tǒng)。美國(guó)教育研究者汲取教育研究各領(lǐng)域的豐碩成果，提出了21世紀(jì)技能，認(rèn)為“系統(tǒng)化思維”（systems thinking）是21世紀(jì)所需的重要技能，系統(tǒng)化思維也是實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域知識(shí)關(guān)聯(lián)、多種能力整合，以及知識(shí)和能力相互滲透發(fā)展這一愿景的有效途徑［2］。

當(dāng)前系統(tǒng)化思維的研究已受到國(guó)際教育界和課程設(shè)計(jì)人員的廣泛關(guān)注，尤其是學(xué)習(xí)科學(xué)和科學(xué)教育領(lǐng)域，為國(guó)際理科課程改革注入了新元素和新思路。系統(tǒng)化思維作為一種復(fù)雜多維的高階思維，是種打破學(xué)科邊界的跨學(xué)科思維能力，當(dāng)前各學(xué)科對(duì)其進(jìn)行的研究與界定都是基于特定的學(xué)科視角下的有限探索。另一方面，當(dāng)前關(guān)于系統(tǒng)化思維在教育中的研究還較為薄弱，理論研究基礎(chǔ)不夠，實(shí)踐應(yīng)用更是難以推進(jìn)。系統(tǒng)化思維的研究吸收和借鑒了不同領(lǐng)域的研究成果，追溯和分析不同領(lǐng)域的理論觀點(diǎn)和研究發(fā)展，有助于厘清和理解系統(tǒng)化思維的發(fā)展脈絡(luò)。因此，在將其引入理科教學(xué)前，對(duì)其理論研究進(jìn)行詳盡梳理和深入分析具有重要意義。本文基于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)，以及科學(xué)教育領(lǐng)域的系統(tǒng)化思維相關(guān)研究，綜述系統(tǒng)化思維研究的提出與發(fā)展、現(xiàn)狀，以及對(duì)當(dāng)今科學(xué)教育課程改革的重要價(jià)值及意義，為探索系統(tǒng)化思維在科學(xué)教育課程改革和教學(xué)實(shí)踐中的價(jià)值與應(yīng)用提供一定的支持。

1 “系統(tǒng)化思維”在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模中具有重要作用

“系統(tǒng)化思維”源于系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，1956年美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）的福瑞斯特（Jay W.Forrester）教授在系統(tǒng)論的基礎(chǔ)上創(chuàng)建了系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)（systems dynamics）是研究分析有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)信息反饋系統(tǒng)動(dòng)態(tài)趨勢(shì)的學(xué)科，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)根據(jù)信息反饋和因果關(guān)系分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，模擬系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)態(tài)反饋行為，從而建立系統(tǒng)模型并在此基礎(chǔ)上制定決策。它以控制論、控制工程、系統(tǒng)工程、信息處理和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，研究復(fù)雜系統(tǒng)隨時(shí)間推移而產(chǎn)生的行為模式。在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中，系統(tǒng)的行為模式被看成是由系統(tǒng)內(nèi)部的信息反饋機(jī)制決定的，通過(guò)建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型及對(duì)真實(shí)系統(tǒng)的模擬，可以研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和行為之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，以便人們作出最優(yōu)決策［3］。國(guó)內(nèi)通常將系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)中的systems thinking翻譯為“系統(tǒng)思考”。此外，系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)注重開發(fā)應(yīng)用相關(guān)軟件幫助人們分析系統(tǒng)問(wèn)題，例如STELLA、iThink等。

在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，研究者提出了系統(tǒng)化思維：它關(guān)注的是事物之間反饋循環(huán)的關(guān)系，而不是簡(jiǎn)單的線性因果關(guān)系，強(qiáng)調(diào)以整體和動(dòng)態(tài)的視角看問(wèn)題，全面把握局部和整體、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)、近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，縱觀全局并將問(wèn)題放到整個(gè)系統(tǒng)中，逐級(jí)分析各結(jié)構(gòu)層次，探索事件發(fā)生的深層次原因，幫助人們理解復(fù)雜的系統(tǒng)，從而做出正確的決策，并解決現(xiàn)實(shí)社會(huì)中面對(duì)的復(fù)雜問(wèn)題。20世紀(jì)80年代后期，在福瑞斯特教授等人的積極推動(dòng)下，美國(guó)數(shù)所學(xué)校積極參與到系統(tǒng)化思維融入K-12年級(jí)教育的研究項(xiàng)目中。目前全美約有400多所中、小學(xué)引進(jìn)了這方面的教學(xué)研究，最著名的是亞利桑那州的土桑市（Tucson）橘樹中學(xué)（Orange Grove Middle School）。學(xué)生利用系統(tǒng)思考軟件STELLA，模擬思考社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然科學(xué)、數(shù)學(xué)、政治等不同領(lǐng)域的問(wèn)題，通過(guò)因果環(huán)路圖、棧流圖、行為隨時(shí)間變化圖等方式培養(yǎng)發(fā)展系統(tǒng)化思維。

2 學(xué)習(xí)科學(xué)尤為關(guān)注學(xué)習(xí)者對(duì)“復(fù)雜系統(tǒng)”的理解

學(xué)習(xí)科學(xué)的研究表明：相比新手的概念組織方式，專家的知識(shí)是以核心概念或“大觀點(diǎn)”為中心，將相關(guān)領(lǐng)域的事實(shí)和公式加以系統(tǒng)組織，這些概念自上而下、相互聯(lián)系，最終形成一個(gè)獨(dú)特的網(wǎng)狀概念系統(tǒng)。專家通過(guò)構(gòu)建自己的概念系統(tǒng)，對(duì)概念達(dá)到深入理解，從而可以輕而易舉地利用這些概念和觀點(diǎn)引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎紝I(yè)問(wèn)題，最終解決問(wèn)題。相比新手，專家系統(tǒng)分析、組織信息的能力更強(qiáng)，專家更擅長(zhǎng)系統(tǒng)思考問(wèn)題［4］。近年來(lái)，學(xué)習(xí)科學(xué)在復(fù)雜系統(tǒng)和復(fù)雜性理論方面的研究一直呈上升趨勢(shì)，同樣學(xué)生應(yīng)對(duì)復(fù)雜自然界、社會(huì)和技術(shù)的能力也是研究關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。盡管不同研究團(tuán)體的研究成果有一定差異但也有許多共性，學(xué)習(xí)科學(xué)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的理解可簡(jiǎn)要地概述為以下幾點(diǎn)：①許多自然系統(tǒng)都在多個(gè)不同組織水平上運(yùn)作。②系統(tǒng)內(nèi)包含非線性聯(lián)系，這些聯(lián)系存在于有正負(fù)反饋關(guān)系的元素之間。③盡管這些聯(lián)系僅存在于元素之間，仍可將系統(tǒng)看作一個(gè)整體，這對(duì)理解系統(tǒng)的模式很重要。④系統(tǒng)水平的模式可以在沒有任何推動(dòng)力的情況下出現(xiàn)，以元素間自我組織的形式。⑤在不同領(lǐng)域會(huì)發(fā)現(xiàn)相同的系統(tǒng)模式，這有助于發(fā)現(xiàn)他們之間的共性［5］。

傳統(tǒng)的教學(xué)較關(guān)注系統(tǒng)的組成元素，而不是系統(tǒng)內(nèi)包含的各種過(guò)程。復(fù)雜系統(tǒng)通常由相互依賴的多層組織構(gòu)成，各層級(jí)之間隱藏的關(guān)系不易察覺。此外，他們更加關(guān)注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)而非潛在的功能，因此在推理因果關(guān)系時(shí)，容易忽略系統(tǒng)內(nèi)的聯(lián)系和復(fù)雜的因果關(guān)系，傾向于非常簡(jiǎn)單的因果關(guān)系［6］。 西爾弗（Silver）等對(duì)系統(tǒng)難以理解的原因做了分析并得出結(jié)論：人們通常較關(guān)注能觀察到的結(jié)構(gòu)，而對(duì)于觀察不到的動(dòng)態(tài)關(guān)系則感到理解困難［7］。系統(tǒng)難以理解的原因主要有以下3點(diǎn)：1）對(duì)于工作記憶來(lái)說(shuō)，同時(shí)處理事件和其中包含的關(guān)系有些困難，因?yàn)檫@其中既包括模擬事件的心理活動(dòng)，還包括復(fù)雜的推理過(guò)程。2）系統(tǒng)間各元素之間的關(guān)系并不都是線性因果關(guān)系，在系統(tǒng)的不同水平之間建立聯(lián)系也給工作記憶帶來(lái)負(fù)擔(dān)。3）復(fù)雜系統(tǒng)具有突現(xiàn)的特征，但這一特征很難從各元素的性質(zhì)推算出來(lái)，系統(tǒng)整體具有各元素沒有的特征。例如，糖是甜的，而組成糖的原子（碳、氫、氧）卻不甜。復(fù)雜系統(tǒng)中的重要概念通常是反直覺的，因此學(xué)生要想學(xué)會(huì)從復(fù)雜系統(tǒng)角度思考問(wèn)題，就必須經(jīng)歷一個(gè)很強(qiáng)的概念轉(zhuǎn)變過(guò)程。教學(xué)不僅要關(guān)注這些概念，還要豐富學(xué)生的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和對(duì)世界的認(rèn)識(shí)，這樣才能建立起復(fù)雜系統(tǒng)的觀念。邁克爾（Michael）等還提出了幫助學(xué)生學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的原則：體驗(yàn)復(fù)雜系統(tǒng)情境，使復(fù)雜系統(tǒng)概念框架更清晰，鼓勵(lì)合作、討論和反思，構(gòu)建理論、模型和經(jīng)驗(yàn)，為深入理解和探究的學(xué)習(xí)策略［8］。

3 “系統(tǒng)化思維”已成為當(dāng)今科學(xué)教育研究領(lǐng)域中的新興議題

近年來(lái)，隨著理科課程改革的發(fā)展，國(guó)際科學(xué)教育界對(duì)“系統(tǒng)化思維”的關(guān)注日益增多。關(guān)于“系統(tǒng)化思維”的相關(guān)研究，科學(xué)教育者的關(guān)注點(diǎn)主要聚焦在2個(gè)方面：對(duì)跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”的研究和對(duì)思維能力“系統(tǒng)化思維”的相關(guān)研究。在科學(xué)教育中對(duì)“系統(tǒng)”思想的滲入，也主要以跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”的理解和“系統(tǒng)化思維”的融入2種方式進(jìn)行。

3.1 在跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”方面的研究 首先，在對(duì)跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”的研究方面，在美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)發(fā)表的重要文件《面向全體美國(guó)人（的科學(xué)）》［9］中，將系統(tǒng)視為由相互影響的任何事物集合而成的有機(jī)整體，理解系統(tǒng)的內(nèi)涵就必須了解系統(tǒng)組成的元素，系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)方面是如何相互聯(lián)系在一起，以及系統(tǒng)作為一個(gè)整體，如何與其他系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系。之后，在1996年的《美國(guó)科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》［10］中，除了各學(xué)科領(lǐng)域的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)外，還提出獨(dú)立于科學(xué)內(nèi)容的“統(tǒng)一的概念和過(guò)程”（unifying concepts and processes），標(biāo)準(zhǔn)指出青少年往往容易將各種現(xiàn)象隔離開來(lái)，而不是從系統(tǒng)的角度加以解釋，由此提出“系統(tǒng)、秩序和組織”（systems，order，and organization）的概念，認(rèn)為系統(tǒng)是相關(guān)物體或構(gòu)成整體的各個(gè)部分的有組織的集合，系統(tǒng)具有邊界、構(gòu)件、資源流（輸入和輸出）及反饋，并進(jìn)一步設(shè)置了“讓學(xué)生學(xué)會(huì)從系統(tǒng)的角度思考和分析問(wèn)題”的目標(biāo)。在2012年的美國(guó)K-12科學(xué)教育框架［11］和美國(guó) 2013 年新版《科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》［12］中以跨學(xué)科概念 （crosscutting concepts）的形式提出“系統(tǒng)和系統(tǒng)模型”（systems and system models），更凸顯了對(duì)“系統(tǒng)”概念的重視，并做出了更為詳細(xì)的詮釋，提出從低年級(jí)就應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生分析系統(tǒng)的能力。表1呈現(xiàn)的是幾份科學(xué)教育課程重要文件中的跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”的術(shù)語(yǔ)描述和界定?？鐚W(xué)科概念涉及科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等不同學(xué)科領(lǐng)域的最基本概念，這些概念跨越了學(xué)科邊界，能夠體現(xiàn)不同學(xué)科內(nèi)容的內(nèi)在一致性，具有廣泛的遷移性、穩(wěn)定性和適用性。在上述幾份關(guān)于科學(xué)課程的重要文件中，與“系統(tǒng)”相關(guān)的跨學(xué)科概念的術(shù)語(yǔ)雖然略有差異，但對(duì)其內(nèi)涵的界定和詮釋基本是一致的。由此可知“系統(tǒng)”概念在科學(xué)教育課程中的地位日益重要。

表1 國(guó)際科學(xué)教育課程改革重要文件中的跨學(xué)科概念“系統(tǒng)”

3.2 在對(duì)思維能力“系統(tǒng)化思維”的相關(guān)研究在對(duì)思維能力“系統(tǒng)化思維”的相關(guān)研究上，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)的重要文件《科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)》中明確指出：高層次思維的重要標(biāo)志之一是具有能從系統(tǒng)各部分考慮整體，又能從各部分之間，以及各部分與總體之間的相互關(guān)系考慮各部分的能力。2007年，美國(guó)國(guó)家研究理事會(huì)（The National Research Council）提出了 21 世紀(jì)技能［2］，認(rèn)為“系統(tǒng)化思維”（systems thinking）是21世紀(jì)所必備的重要技能。當(dāng)前，部分地區(qū)已經(jīng)意識(shí)到其重要性并將將系統(tǒng)化思維（systems thinking）融入科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)之中，例如紐約科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［13］在通用主題（common themes）部分融入“系統(tǒng)化思維”（systems thinking）并提出：學(xué)生通過(guò)系統(tǒng)化思維的培養(yǎng)，能識(shí)別所有系統(tǒng)間的共性、系統(tǒng)的各部分如何聯(lián)系在一起，以及如何執(zhí)行具體的功能。2009年修訂版的華盛頓州科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)［14］在跨學(xué)科的概念和能力（crosscutting concepts and abilities）中新增“系統(tǒng)”（systems），并著重強(qiáng)調(diào)了“系統(tǒng)”思想（systems thinking）的重要性，提出在氣候變化、基因工程、設(shè)計(jì)復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)這樣跨學(xué)科的領(lǐng)域，系統(tǒng)的思想越來(lái)越重要，系統(tǒng)化思維幫助學(xué)生理解和分析科學(xué)概念和問(wèn)題，解決他們?cè)谌粘Ｉ钪械挠龅降膯?wèn)題。越來(lái)越多的教育者提出要將“系統(tǒng)化思維”的培養(yǎng)融入到科學(xué)教育中。

概括來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)化思維研究的源起是學(xué)習(xí)科學(xué)、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)及科學(xué)教育3個(gè)不同領(lǐng)域的研究協(xié)同發(fā)展、互相促進(jìn)的結(jié)果，雖然各個(gè)領(lǐng)域研究的立場(chǎng)及側(cè)重點(diǎn)不同，但這3個(gè)領(lǐng)域的相關(guān)研究均促進(jìn)了系統(tǒng)化思維研究的豐富和發(fā)展。表2呈現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)化思維研究有重要影響的理論及相關(guān)研究，一方面指出了研究的立場(chǎng)角度，另一方面概括了與其相關(guān)的主要的觀點(diǎn)。

表2 與系統(tǒng)化思維相關(guān)的理論來(lái)源及主要觀點(diǎn)

4 “系統(tǒng)化思維”相關(guān)研究對(duì)我國(guó)科學(xué)教育課程改革的啟示

當(dāng)前國(guó)際上系統(tǒng)化思維的研究已日趨完善，美國(guó)等教育發(fā)達(dá)國(guó)家的課程改革人員已將其研究成果有效融入課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)校教育中，而我國(guó)科學(xué)教育領(lǐng)域的相關(guān)研究尚未起步，基于以上國(guó)、內(nèi)外對(duì)系統(tǒng)化思維的相關(guān)研究，結(jié)合我國(guó)科學(xué)教育現(xiàn)狀，系統(tǒng)化思維的研究對(duì)我國(guó)理科課程改革的發(fā)展有以下啟示。

4.1 科學(xué)課程需要關(guān)注結(jié)構(gòu)良好概念體系的構(gòu)建，為多學(xué)科知識(shí)的整合提供助力 結(jié)構(gòu)良好的科學(xué)概念體系的構(gòu)建，需要關(guān)注概念的橫向和縱向發(fā)展2個(gè)維度。在橫向維度上，高度關(guān)注的是不同學(xué)科概念、跨學(xué)科概念之間的整合，突出在概念之間建立起邏輯關(guān)聯(lián)。由單一學(xué)科的較小概念突破學(xué)科界限，逐步擴(kuò)展為跨學(xué)科的較大概念，而這一過(guò)程中，小概念之間潛在的內(nèi)在邏輯性或價(jià)值關(guān)聯(lián)是它們互相吸引的磁力。另一方面，在科學(xué)概念體系構(gòu)建的縱向維度上，主要強(qiáng)調(diào)的是概念發(fā)展的連貫有序、有機(jī)銜接，當(dāng)前國(guó)際科學(xué)課程的設(shè)計(jì)的主流方向是圍繞大概念組織課程內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)階描述學(xué)生隨著年級(jí)遞增對(duì)概念的日臻精致、逐漸深入的理解過(guò)程，幫助學(xué)生建立連貫發(fā)展、整體一致的概念序列，從而在縱向維度上實(shí)現(xiàn)學(xué)生結(jié)構(gòu)良好概念體系的構(gòu)建。這也從側(cè)面映證了國(guó)際科學(xué)教育改革十分關(guān)注概念體系的構(gòu)建。

科學(xué)課程需要高度關(guān)注學(xué)生結(jié)構(gòu)良好的概念體系的發(fā)展，避免僅僅堆砌片段而零散的信息，只有概念之間通過(guò)內(nèi)在邏輯產(chǎn)生有機(jī)的連鎖反應(yīng)，圍繞核心概念將多學(xué)科的概念從橫向和縱向2個(gè)維度統(tǒng)整在一起，學(xué)生才能真正形成連貫一致、結(jié)構(gòu)良好的概念體系。此外，學(xué)習(xí)者的科學(xué)概念體系不是一成不變的，這一體系應(yīng)具有可持續(xù)發(fā)展性和生命力，然而，若只是雜亂概念的增加，沒有形成概念之間有意義聯(lián)系便無(wú)法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)良好的科學(xué)概念體系的持續(xù)生成，即這些概念是惰性的，即使存在也不起任何作用，而系統(tǒng)化思維正是激活科學(xué)概念體系構(gòu)建這一復(fù)雜過(guò)程的催化劑。

4.2 系統(tǒng)化思維幫助學(xué)生構(gòu)建結(jié)構(gòu)良好的概念體系，發(fā)展對(duì)科學(xué)概念的深入理解 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)已成為當(dāng)代科學(xué)教育課程改革的重要目標(biāo)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要求學(xué)生能夠從系統(tǒng)的角度分析問(wèn)題，從而超越學(xué)科界限系統(tǒng)思考問(wèn)題，并最終利用多學(xué)科的知識(shí)和技能解決生活學(xué)習(xí)中的問(wèn)題?？茖W(xué)素養(yǎng)的提高與科學(xué)概念的深入理解密切相關(guān)，但當(dāng)前的研究表明，學(xué)生習(xí)慣于記憶片段的知識(shí)［15］，學(xué)生往往易將各種現(xiàn)象隔離開來(lái)，而不是從系統(tǒng)的角度加以解釋復(fù)雜現(xiàn)象［16］，零散晦澀、毫無(wú)聯(lián)系的概念知識(shí)不利于學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的深入理解及遷移應(yīng)用，這導(dǎo)致學(xué)生對(duì)事物之間相互聯(lián)系的關(guān)注較少，對(duì)科學(xué)概念和現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)缺乏連貫性、動(dòng)態(tài)性和整體性，不利于發(fā)展對(duì)科學(xué)概念和現(xiàn)象的深入理解。

系統(tǒng)化思維為實(shí)現(xiàn)科學(xué)概念的深入理解及結(jié)構(gòu)良好的概念系統(tǒng)的構(gòu)建提供了一定參考，系統(tǒng)化思維可幫助學(xué)習(xí)者圍繞核心概念統(tǒng)整多學(xué)科的知識(shí)，使之相互關(guān)聯(lián)、相互融合，從而構(gòu)建結(jié)構(gòu)良好的概念體系，另一方面，以統(tǒng)整后的概念體系為載體，學(xué)習(xí)者可重新組織、轉(zhuǎn)變和擴(kuò)展他們對(duì)原有科學(xué)概念的理解，從而達(dá)到深入理解科學(xué)概念的目的。總而言之，系統(tǒng)化思維是一種認(rèn)知工具，可幫助學(xué)習(xí)者發(fā)現(xiàn)概念之間隱藏的聯(lián)系，并將零碎的知識(shí)信息組織起來(lái)，對(duì)新知識(shí)進(jìn)行改造重組后，將其融入學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)體系中，最終構(gòu)建個(gè)體獨(dú)特的概念系統(tǒng)，從而發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的深入理解。

4.3 系統(tǒng)化思維促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展，為知識(shí)的應(yīng)用遷移提供方法指導(dǎo) 提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)是當(dāng)前理科課程改革的重要目標(biāo)，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不僅依賴于學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，更為重要的是發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。美國(guó)課程專家埃里克森認(rèn)為：課程應(yīng)重視學(xué)生思維能力的提升，而不僅僅是掌握更多的知識(shí)［17］。長(zhǎng)期以來(lái)，思維能力的培養(yǎng)都是科學(xué)教育面臨的一大難題。另一方面，我國(guó)目前的初中科學(xué)課程設(shè)置呈現(xiàn)分科科學(xué)和綜合科學(xué)并行的局面，有研究指出：綜合科學(xué)與分科科學(xué)課程學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維、科學(xué)方法的掌握與運(yùn)用等方面存在顯著性差異［18］。分科科學(xué)更強(qiáng)調(diào)學(xué)科內(nèi)的邏輯性，便于學(xué)生學(xué)習(xí)某一特定學(xué)科的專題知識(shí)，但這樣的課程設(shè)置將各學(xué)科割裂開來(lái)，阻礙學(xué)生將自然界作為一個(gè)整體進(jìn)行探究，最終影響學(xué)生問(wèn)題解決能力、科學(xué)思維的發(fā)展。

系統(tǒng)化思維具有跨學(xué)科和整合的特征，是一種思考問(wèn)題的方法。在學(xué)生已有科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)化思維從整合的視角為學(xué)習(xí)者提供了一種認(rèn)識(shí)事物、分析事物的認(rèn)知方法，可幫助學(xué)習(xí)者突破學(xué)科的藩籬，將具有內(nèi)在邏輯性或價(jià)值關(guān)聯(lián)的不同學(xué)科知識(shí)圍繞某一核心概念重新整合，促進(jìn)學(xué)生形成對(duì)自然界的整體認(rèn)知和應(yīng)用遷移知識(shí)的能力，由此為科學(xué)思維的發(fā)展搭建平臺(tái)。具體來(lái)說(shuō)，在實(shí)踐教學(xué)中，教師可在學(xué)生對(duì)系統(tǒng)的理解基礎(chǔ)上，設(shè)置一定的問(wèn)題情境，讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析模擬，充分調(diào)動(dòng)和應(yīng)用各科學(xué)知識(shí)，使之做出決策、解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維的發(fā)展。