高中化學(xué)教學(xué)需要系統(tǒng)思維

現(xiàn)代社會需要系統(tǒng)思維，高中教育需要系統(tǒng)思維，高中化學(xué)教學(xué)同樣需要系統(tǒng)思維?？梢詮幕瘜W(xué)教學(xué)系統(tǒng)的很多方面來系統(tǒng)思考并設(shè)計我們的教學(xué)，如對高中化學(xué)課時目標和教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化設(shè)計、對化學(xué)基本觀念建構(gòu)的系統(tǒng)化設(shè)計，以及跳出系統(tǒng)看系統(tǒng)，對系統(tǒng)化教學(xué)進行系統(tǒng)化思考。

高中化學(xué)教學(xué) 系統(tǒng)思維 系統(tǒng)化

一、系統(tǒng)思維

系統(tǒng)思維起源于系統(tǒng)論。它是美籍奧地利人、理論生物學(xué)家L.V.貝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）于1945年創(chuàng)立的。通常認為，系統(tǒng)思維是把認識對象作為系統(tǒng)，從各要素的性質(zhì)以及系統(tǒng)和要素、要素和要素、系統(tǒng)和環(huán)境的相互作用與相互影響中綜合地考察認識對象的一種思維方式。整體性是系統(tǒng)思維的核心思想，它強調(diào)把想要達到的結(jié)果、實現(xiàn)該結(jié)果的過程、過程優(yōu)化以及對未來的影響等一系列問題作為一個整體系統(tǒng)進行研究。

二、高中化學(xué)教學(xué)需要系統(tǒng)思維

1.現(xiàn)代社會需要系統(tǒng)思維

現(xiàn)代社會是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，協(xié)調(diào)處理其中的各種關(guān)系，需要系統(tǒng)思維。只有重視系統(tǒng)中多種因素的動態(tài)協(xié)調(diào)，才能更好地促進社會的和諧運行。“過去工業(yè)時代的擴張一直靠對自然資源的不可持續(xù)的‘攫取-制造-廢棄的線性生產(chǎn)方式”[1]，從而造成了對自然的破壞，“今天我們的世界如此不健康，跟我們沒有把它看作一個更大的系統(tǒng)有極大的關(guān)系”[2]。在如今大工業(yè)、大農(nóng)業(yè)、大商業(yè)、大科學(xué)、大文化日益盛行的全球化的今天，我們“必須要重新設(shè)計，從基于攫取自然和社會資本，轉(zhuǎn)向滋養(yǎng)社會和生態(tài)的健康福祉”[1]。在不斷縮小的地球村里，人類間相互和諧相處，并與所有生命系統(tǒng)和諧相處，是我們的一項基本的生活需要。

2.高中教育需要系統(tǒng)思維

高中是處在義務(wù)教育和高等教育之間的特殊的教育階段，它既不應(yīng)該是義務(wù)教育的簡單延伸，也不應(yīng)該是高等教育的預(yù)科，而應(yīng)有其特殊的地位和價值?！耙环矫妫咧幸袚^續(xù)培養(yǎng)和提高國民基本素養(yǎng)的重任；另一方面，也要從各方面為青年學(xué)生將來接受高等教育作好充分準備；再次，高中生正處在抽象思維發(fā)展成熟和道德倫理觀念形成的關(guān)鍵時期，因而高中教育恰好處在人的認知發(fā)展和道德發(fā)展的重要環(huán)節(jié)”[3]。而現(xiàn)實的高中教育，往往是人為割裂了其應(yīng)有的系統(tǒng)的、全面的功能和價值，單一地、片面地追求某方面的價值，三年的高中教學(xué)時間只是兩年上新課，一年通過做題和反復(fù)的訓(xùn)練來應(yīng)對高考，從而提高學(xué)?！氨划惢膬r值”——升學(xué)率，這些顯然是無助于學(xué)生的終身發(fā)展和學(xué)業(yè)的長久進步。所以高中教育需要系統(tǒng)思維。我們不僅僅需要站在高等教育的立場，還應(yīng)該在更廣闊的視野中思考與研究，包括政治的、社會的、經(jīng)濟的、區(qū)域的、歷史的等方面，協(xié)調(diào)處理好學(xué)生的科學(xué)人文素養(yǎng)、終身發(fā)展能力及與高考升學(xué)率的關(guān)系。

3.高中化學(xué)教學(xué)中系統(tǒng)思維的缺失

化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的、與“朝陽科學(xué)緊密聯(lián)系”的、社會迫切需要的、承上啟下的“中心的、實用的和創(chuàng)造性科學(xué)”。然而，就是這樣一門應(yīng)用極其廣泛的充盈著方法與情感價值的科學(xué)，“隨著改革開放以來中學(xué)階段尤其是高中階段應(yīng)試教育的愈演愈烈，逐漸脫離了其賴以產(chǎn)生與發(fā)展的生活世界，同時失卻了充滿活力的科學(xué)方法及科學(xué)情感的向度，僅剩下干癟而無靈魂的科學(xué)知識的堆積，日益淪落為理科中的文科”[4]。新課程改革的實施，為基礎(chǔ)教育帶來了新的景象，但多年的實踐結(jié)果表明，在各種因素的共同影響下，高中化學(xué)教學(xué)仍然是處于一種缺乏系統(tǒng)思維的狀態(tài)。大多數(shù)高中化學(xué)教師不僅忽視了化學(xué)學(xué)科本身的系統(tǒng)性，忽視了化學(xué)與科學(xué)、社會和環(huán)境的相互作用、相互影響，而且也忽視了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、自主構(gòu)建的過程，僅僅是單方面?zhèn)魇谝恍┲щx破碎的所謂重點知識和重要題型，而學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的目的也僅僅限于知識的掌握和分數(shù)的獲取。對高中學(xué)生的科學(xué)教育來講，我們不應(yīng)該傳授給學(xué)生支離破碎、脫離生活的抽象理論和事實，而是應(yīng)該用恰當?shù)?、生動的教育方法，不僅要幫助學(xué)生達成系統(tǒng)化知識的構(gòu)建，初步形成科學(xué)態(tài)度，掌握科學(xué)方法，了解科學(xué)精神，而且要幫助其建立一個完整的對自然界的認知，明白什么是對社會和自然的責任。從這方面來講，系統(tǒng)思維可以說是最適合的、必需的思維方式了。

三、系統(tǒng)思維在高中化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

根據(jù)化學(xué)教學(xué)的特點，化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的要素可分為教師、學(xué)生、文本、化學(xué)實驗、教學(xué)環(huán)境和教學(xué)理論等6項。[5]對每一個要素、要素和要素、要素和系統(tǒng)、系統(tǒng)和環(huán)境以及教學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（即各要素以何種形式構(gòu)成系統(tǒng)）等方面都需要用系統(tǒng)思維來指導(dǎo)我們的教學(xué)研究。在此，我們僅從教學(xué)設(shè)計及教學(xué)內(nèi)容方面來探討系統(tǒng)思維的應(yīng)用。

1.高中化學(xué)教學(xué)課時目標的系統(tǒng)化設(shè)計

教師每節(jié)課的教學(xué)不應(yīng)是盲目的、隨意的，教學(xué)的立足點也不能僅僅是針對某些知識點的、孤立的重難點而展開的教學(xué)行為，而是應(yīng)將每一節(jié)課的教學(xué)納入整個學(xué)科教學(xué)體系之中，在課時目標的指導(dǎo)下進行有計劃的教學(xué)過程。而每課時的教學(xué)也應(yīng)該是為每個學(xué)期和學(xué)年的教學(xué)服務(wù)，學(xué)期、學(xué)年的教學(xué)又應(yīng)該是服務(wù)于整個高中化學(xué)課程，而化學(xué)課程的目標又是服務(wù)于教育目的。所以，對化學(xué)教學(xué)，不能簡單地、孤立地來看，而應(yīng)該把它放在課程目標和教育目的的大系統(tǒng)中進行系統(tǒng)化設(shè)計，以促進學(xué)生加深對科學(xué)本質(zhì)的認識，更深刻地認識科學(xué)、技術(shù)和社會之間的相互關(guān)系，逐步樹立可持續(xù)發(fā)展的思想，培養(yǎng)學(xué)生的社會責任感、參與意識和決策能力。

2.高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化研究

高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容通?？煞譃榛靖拍詈突纠碚?、元素化合物、有機化學(xué)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)實驗和化學(xué)計算六部分。這些內(nèi)容彼此相互聯(lián)系、相互作用、相互影響，共同構(gòu)成化學(xué)課程內(nèi)容系統(tǒng)；而每一部分內(nèi)容又可以單獨構(gòu)成一個更小的系統(tǒng)，在這個系統(tǒng)中的各組分是互相依賴、互相作用、互相制約的。所以，對這些教學(xué)內(nèi)容，一方面要放在人類文化背景下，從宏觀上認識各個內(nèi)容系統(tǒng)的整體面貌，并把握各部分內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)性；另一方面要結(jié)合人類探索物質(zhì)及其變化的歷史與化學(xué)科學(xué)發(fā)展的趨勢，深入內(nèi)部（也就是更小的系統(tǒng)）細致研究各組分的特征表現(xiàn)及其系統(tǒng)化行為。這樣，不僅可以使學(xué)生從整體上認識和把握化學(xué)基本概念、物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)反應(yīng)的基本趨勢，幫助學(xué)生在頭腦中建構(gòu)起一種有序的知識結(jié)構(gòu)，而且當需要對概念、原理及反應(yīng)過程加以準確認識時，又能使學(xué)生迅速切入概念的核心內(nèi)涵及物質(zhì)內(nèi)部和反應(yīng)細節(jié)進行深入研究，讓學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中“既見森林，又見樹木”。endprint

3.高中化學(xué)課程體系中化學(xué)基本觀念的系統(tǒng)化研究

當學(xué)生將具體的化學(xué)事實性東西都忘掉以后，在他頭腦中剩下的東西，就是根植于學(xué)生頭腦的化學(xué)基本觀念，它是學(xué)生主動運用化學(xué)思想方法認識身邊事物和處理問題的自覺意識或思維習(xí)慣[6]?？梢哉f化學(xué)基本觀念的養(yǎng)成是我們高中化學(xué)教學(xué)的邏輯起點和最終目標。而觀念的形成不是一朝一夕的，也不是你強硬塞給他的。那么怎樣在整個高中三年的時間里有計劃、有目的、有策略的幫助學(xué)生形成牢固的化學(xué)基本觀念更需要我們進行系統(tǒng)化研究。

4.高中化學(xué)系統(tǒng)化教學(xué)的系統(tǒng)化思考

苗東升教授建議我們要跳出系統(tǒng)看系統(tǒng)。正所謂“橫看成嶺側(cè)成峰，遠近高低各不同，不識廬山真面目，只緣身在此山中”，所以“欲識廬山真面目，須得身離此山中”。對高中化學(xué)系統(tǒng)化教學(xué)需要跳出教學(xué)系統(tǒng)，來審視與這個系統(tǒng)有關(guān)的外在環(huán)境，系統(tǒng)功能的發(fā)揮必定是受環(huán)境影響的。比如社會環(huán)境，教師的專業(yè)素養(yǎng)和各方面知識的儲備、性格脾氣以及學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對教學(xué)評價的導(dǎo)向性等等，都是影響到系統(tǒng)化教學(xué)的因素。所以，我們需要對系統(tǒng)化教學(xué)進行系統(tǒng)化思考，以期使系統(tǒng)化教學(xué)更有效地得到落實和發(fā)揮最佳效益。

四、高中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中系統(tǒng)思維范例

1.合成氨條件的選擇

化學(xué)發(fā)展史中合成氨條件的選擇是比較典型的系統(tǒng)思維的例子。為提高原料的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)采取低溫、高壓和適時分離出氨氣，為加快反應(yīng)速率，應(yīng)采取高溫、高壓和使用催化劑?？梢?，對速率和轉(zhuǎn)化率來說，溫度是矛盾因素，壓強是一致因素。在這種情況下，必須從整體出發(fā)系統(tǒng)地思考問題，不僅要考慮反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率的高低，還要考慮實際操作的可能性（材料的耐壓和增壓投入的成本）。最終，德國化學(xué)家哈伯（Fritz Haber）在經(jīng)歷了數(shù)千次的實驗后，采用了“保系統(tǒng)的全局利益以降低系統(tǒng)某部分的功能為代價”的方式，提出了合成氨的最優(yōu)化條件[7]，使人類從此擺脫了依靠天然氮肥的被動局面，加速了世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此在1918年他被瑞典皇家科學(xué)院授予了諾貝爾化學(xué)獎，但卻激起了世界眾多科學(xué)家的強烈反對和譴責，因為哈伯在第一次世界大戰(zhàn)期間負責研制、生產(chǎn)氯氣、芥子氣等毒氣，并使用于戰(zhàn)爭之中，造成近百萬人傷亡。這也就是把科學(xué)放在一個更大的系統(tǒng)中，科學(xué)及科學(xué)家的社會價值都是我們應(yīng)該系統(tǒng)化思考的因素。這樣一種系統(tǒng)化的思考，可以幫助學(xué)生深刻地認識化學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、社會及人類生活的密切關(guān)系。

2.氧化還原反應(yīng)的系統(tǒng)化行為

對氧化還原反應(yīng)的認識，我們從系統(tǒng)的角度就會發(fā)現(xiàn)，它只不過是在氧化劑和還原劑之間玩起了傳遞電子的游戲。在一個系統(tǒng)中，如果多人扔電子，得看誰扔的快；如果多人搶電子，得看誰搶的快；如果扔和搶在不同的位置，電子通過導(dǎo)線在中間傳遞，那就構(gòu)成了原電池，可以對外做功；如果在同一電解系統(tǒng)中，那么扔和搶的能力則變成了離子的放電順序，電鍍鋅則是鋅離子和氫離子濃度影響其系統(tǒng)行為的結(jié)果；如果能力不足以搶到電子，那么跳起來搶，一旦把電子抱到后就立刻飛走（脫離系統(tǒng)），則就是根據(jù)平衡移動和熵增原理在工業(yè)上由鈉制備鉀的做法；如果金屬離子有多種途徑搶得電子還原成單質(zhì)，則需要在反應(yīng)條件、效率、環(huán)境等方面衡量和比較，找到最佳生產(chǎn)方式；扔和搶的能力越強，反應(yīng)自發(fā)進行的程度就越大；如果在食品或藥品中加入還原劑去搶得氧氣的電子，則可以延長保質(zhì)期，但是過量的添加劑對人體健康又是有害的。從這個系統(tǒng)的角度看，就會發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)變得有序而有趣，化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生既是具體物質(zhì)性質(zhì)的使然，又是該物質(zhì)存在于系統(tǒng)中的系統(tǒng)行為的必然結(jié)果，對化學(xué)反應(yīng)的認識，也不再是局限于反應(yīng)本身，而是放在了與自然界相互作用的關(guān)系中[8]。這樣一種系統(tǒng)化的思考，不僅有利于學(xué)生對化學(xué)知識體系的整體把握，而且能夠幫助他們在系統(tǒng)思考中發(fā)現(xiàn)有利于遷移的知識，提升其對世界的整體認知和解決問題的能力。

3.堿金屬單質(zhì)及其化合物的系統(tǒng)化復(fù)習(xí)

在高中化學(xué)內(nèi)容體系中，堿金屬單質(zhì)及其化合物主要包括鈉、氧化鈉、過氧化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉。這些物質(zhì)的性質(zhì)及行為表現(xiàn)實際上都是受這個家族的本質(zhì)特性——極強的活潑性影響的。鈉活潑性非常強，極易失去電子，即使遇到得電子能力不是特別強的H，鈉也會把電子強行塞給它，所以NaH表現(xiàn)出離子化合物的性質(zhì)。當鈉單質(zhì)和氧氣反應(yīng)的時候，如果給它提供了稍微溫暖的條件加熱，則由于其極強的還原性，就會把O2還原的面目全非，所以產(chǎn)物就不再是普通的氧化物，而是過氧化物。同樣，正因為其極強的還原性，所以NaOH的堿性極強，故稱之為燒堿。至于碳酸鈉和碳酸氫鈉為什么會水解呈較強的堿性，也是受這個強還原性影響的。這樣，可以使學(xué)生先看到這個家族的整體面貌，理解其基本行為習(xí)性。然后在此基礎(chǔ)上，以核心物質(zhì)Na2O2、Na2CO3和NaHCO3為實驗探究點，進入內(nèi)部深入探究各物質(zhì)的性質(zhì)及用途，并使性質(zhì)與原理、結(jié)構(gòu)水乳相融，這樣可以更好地幫助學(xué)生完善知識結(jié)構(gòu)，重建學(xué)科知識體系。這樣一種“先見森林，再見樹木”的教學(xué)，實際上就是將整個學(xué)科或一部分知識體系視作一個系統(tǒng)，讓學(xué)生先從整體上感知學(xué)科精神、學(xué)科面貌和學(xué)科特征，然后再探究學(xué)科內(nèi)部具體的知識和內(nèi)容。這樣便有利于學(xué)生既能綜觀全局，又能重點突破，學(xué)生所面對和掌握的東西也不再是支離破碎的，而是彼此有著規(guī)律性聯(lián)系。

上述幾個例子僅僅是在教學(xué)內(nèi)容方面做了些許系統(tǒng)化的研究，它并不代表教學(xué)過程，真實的教學(xué)過程是一個多維的、動態(tài)的系統(tǒng)，只有系統(tǒng)中各要素有機結(jié)合才能發(fā)揮出系統(tǒng)的最大功效。

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參考文獻

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[2] 苗東升.論系統(tǒng)思維（二）：從整體上認識和解決問題.系統(tǒng)辯證學(xué)學(xué)報，2004（10）.

[3] 項賢明.高中課改宜尊重高中的特殊性.中國教育報，2012-03-24.

[4] 張新宇.化學(xué)教科書中元素知識的系統(tǒng)研究.上海：華東師范大學(xué)出版社，2009.

[5] 馬永平，楊承印.教學(xué)情景中的化學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)探析.化學(xué)教育，2003（9）.

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

[作者：蘇建立（1974-），男，江蘇常州人，江蘇省前黃高級中學(xué)，中教高級，碩士。]

【責任編輯 張進峰】endprint