高中化学教学需要系统思维，本文主要内容关键词为：思维论文,高中化学论文,系统论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、系统思维 系统思维起源于系统论。它是美籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲（L.Von.Bertalanffy）于1945年创立的。通常认为，系统思维是把认识对象作为系统，从各要素的性质以及系统和要素、要素和要素、系统和环境的相互作用与相互影响中综合地考察认识对象的一种思维方式。整体性是系统思维的核心思想，它强调把想要达到的结果、实现该结果的过程、过程优化以及对未来的影响等一系列问题作为一个整体系统进行研究。 二、高中化学教学需要系统思维 1.现代社会需要系统思维 现代社会是一个复杂的系统，协调处理其中的各种关系，需要系统思维。只有重视系统中多种因素的动态协调，才能更好地促进社会的和谐运行。“过去工业时代的扩张一直靠对自然资源的不可持续的‘攫取——制造——废弃’的线性生产方式”[1]，从而造成了对自然的破坏，“今天我们的世界如此不健康，跟我们没有把它看作一个更大的系统有极大的关系”[2]。在如今大工业、大农业、大商业、大科学、大文化日益盛行的全球化的今天，我们“必须要重新设计，从基于攫取自然和社会资本，转向滋养社会和生态的健康福祉”[1]。在不断缩小的地球村里，人类间相互和谐相处，并与所有生命系统和谐相处，是我们的一项基本的生活需要。 2.高中教育需要系统思维 高中是处在义务教育和高等教育之间的特殊的教育阶段，它既不应该是义务教育的简单延伸，也不应该是高等教育的预科，而应有其特殊的地位和价值。“一方面，高中要承担继续培养和提高国民基本素养的重任；另一方面，也要从各方面为青年学生将来接受高等教育作好充分准备；再次，高中生正处在抽象思维发展成熟和道德伦理观念形成的关键时期，因而高中教育恰好处在人的认知发展和道德发展的重要环节”[2]。而现实的高中教育，往往是人为割裂了其应有的系统的、全面的功能和价值，单一地、片面地追求某方面的价值，三年的高中教学时间只是两年上新课，一年通过做题和反复的训练来应对高考，从而提高学校“被异化的价值”——升学率，这些显然是无助于学生的终身发展和学业的长久进步。所以高中教育需要系统思维。我们不仅仅需要站在高等教育的立场，还应该在更广阔的视野中思考与研究，包括政治的、社会的、经济的、区域的、历史的等方面，协调处理好学生的科学人文素养、终身发展能力及与高考升学率的关系。 3.高中化学教学中系统思维的缺失 化学是一门以实验为基础的、与“朝阳科学紧密联系”的、社会迫切需要的、承上启下的“中心的、实用的和创造性科学”。然而，就是这样一门应用极其广泛的充盈着方法与情感价值的科学，“随着改革开放以来中学阶段尤其是高中阶段应试教育的愈演愈烈，逐渐脱离了其赖以产生与发展的生活世界，同时失却了充满活力的科学方法及科学情感的向度，仅剩下干瘪而无灵魂的科学知识的堆积，日益沦落为理科中的文科”[4]。新课程改革的实施，为基础教育带来了新的景象，但多年的实践结果表明，在各种因素的共同影响下，高中化学教学仍然是处于一种缺乏系统思维的状态。大多数高中化学教师不仅忽视了化学学科本身的系统性，忽视了化学与科学、社会和环境的相互作用、相互影响，而且也忽视了学生的自主学习、自主构建的过程，仅仅是单方面传授一些支离破碎的所谓重点知识和重要题型，而学生学习化学的目的也仅仅限于知识的掌握和分数的获取。对高中学生的科学教育来讲，我们不应该传授给学生支离破碎、脱离生活的抽象理论和事实，而是应该用恰当的、生动的教育方法，不仅要帮助学生达成系统化知识的构建，初步形成科学态度，掌握科学方法，了解科学精神，而且要帮助其建立一个完整的对自然界的认知，明白什么是对社会和自然的责任。从这方面来讲，系统思维可以说是最适合的、必需的思维方式了。 三、系统思维在高中化学教学中的应用 根据化学教学的特点，化学教学系统的要素可分为教师、学生、文本、化学实验、教学环境和教学理论等6项。[5]对每一个要素、要素和要素、要素和系统、系统和环境以及教学系统的结构（即各要素以何种形式构成系统）等方面都需要用系统思维来指导我们的教学研究。在此，我们仅从教学设计及教学内容方面来探讨系统思维的应用。 1.高中化学教学课时目标的系统化设计 教师每节课的教学不应是盲目的、随意的，教学的立足点也不能仅仅是针对某些知识点的、孤立的重难点而展开的教学行为，而是应将每一节课的教学纳入整个学科教学体系之中，在课时目标的指导下进行有计划的教学过程。而每课时的教学也应该是为每个学期和学年的教学服务，学期、学年的教学又应该是服务于整个高中化学课程，而化学课程的目标又是服务于教育目的。所以，对化学教学，不能简单地、孤立地来看，而应该把它放在课程目标和教育目的的大系统中进行系统化设计，以促进学生加深对科学本质的认识，更深刻地认识科学、技术和社会之间的相互关系，逐步树立可持续发展的思想，培养学生的社会责任感、参与意识和决策能力。 2.高中化学教学内容的系统化研究 高中化学教学内容通常可分为基本概念和基本理论、元素化合物、有机化学、物质结构、化学实验和化学计算六部分。这些内容彼此相互联系、相互作用、相互影响，共同构成化学课程内容系统；而每一部分内容又可以单独构成一个更小的系统，在这个系统中的各组分是互相依赖、互相作用、互相制约的。所以，对这些教学内容，一方面要放在人类文化背景下，从宏观上认识各个内容系统的整体面貌，并把握各部分内容之间的关联性；另一方面要结合人类探索物质及其变化的历史与化学科学发展的趋势，深入内部（也就是更小的系统）细致研究各组分的特征表现及其系统化行为。这样，不仅可以使学生从整体上认识和把握化学基本概念、物质性质及物质反应的基本趋势，帮助学生在头脑中建构起一种有序的知识结构，而且当需要对概念、原理及反应过程加以准确认识时，又能使学生迅速切入概念的核心内涵及物质内部和反应细节进行深入研究，让学生在化学学习的过程中“既见森林，又见树木”。 3.高中化学课程体系中化学基本观念的系统化研究 当学生将具体的化学事实性东西都忘掉以后，在他头脑中剩下的东西，就是根植于学生头脑的化学基本观念，它是学生主动运用化学思想方法认识身边事物和处理问题的自觉意识或思维习惯[6]。可以说化学基本观念的养成是我们高中化学教学的逻辑起点和最终目标。而观念的形成不是一朝一夕的，也不是你强硬塞给他的。那么怎样在整个高中三年的时间里有计划、有目的、有策略地帮助学生形成牢固的化学基本观念，需要我们进行系统化研究。 4.高中化学系统化教学的系统化思考 苗东升教授建议我们要跳出系统看系统。正所谓“横看成岭侧成峰，远近高低各不同，不识庐山真面目，只缘身在此山中”，所以“欲识庐山真面目，须得身离此山中”。对高中化学系统化教学需要跳出教学系统，来审视与这个系统有关的外在环境，系统功能的发挥必定是受环境影响的。比如社会环境，教师的专业素养和各方面知识的储备、性格脾气以及学校领导对教学评价的导向性等等，都是影响到系统化教学的因素。所以，我们需要对系统化教学进行系统化思考，以期使系统化教学更有效地得到落实和发挥最佳效益。 四、高中化学教学内容中系统思维范例 1.合成氨条件的选择 化学发展史中合成氨条件的选择是比较典型的系统思维的例子。为提高原料的转化率，应采取低温、高压和适时分离出氨气，为加快反应速率，应采取高温、高压和使用催化剂。可见，对速率和转化率来说，温度是矛盾因素，压强是一致因素。在这种情况下，必须从整体出发系统地思考问题，不仅要考虑反应速率和转化率的高低，还要考虑实际操作的可能性（材料的耐压和增压投入的成本）。最终，德国化学家哈伯（Fritz Haber）在经历了数千次的实验后，采用了“保系统的全局利益以降低系统某部分的功能为代价”的方式，提出了合成氨的最优化条件[7]，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展。因此在1918年他被瑞典皇家科学院授予了诺贝尔化学奖，但却激起了世界众多科学家的强烈反对和谴责，因为哈伯在第一次世界大战期间负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤亡。这也就是把科学放在一个更大的系统中，科学及科学家的社会价值都是我们应该系统化思考的因素。这样一种系统化的思考，可以帮助学生深刻地认识化学与科学、技术、社会及人类生活的密切关系。 2.氧化还原反应的系统化行为 对氧化还原反应的认识，我们从系统的角度就会发现，它只不过是在氧化剂和还原剂之间玩起了传递电子的游戏。在一个系统中，如果多人扔电子，得看谁扔得快；如果多人抢电子，得看谁抢得快；如果扔和抢在不同的位置，电子通过导线在中间传递，那就构成了原电池，可以对外做功；如果在同一电解系统中，那么扔和抢的能力则变成了离子的放电顺序，电镀锌则是锌离子和氢离子浓度影响其系统行为的结果；如果能力不足以抢到电子，那么跳起来抢，一旦把电子抱到后就立刻飞走（脱离系统），则就是根据平衡移动和熵增原理在工业上由钠制备钾的做法；如果金属离子有多种途径抢得电子还原成单质，则需要在反应条件、效率、环境等方面衡量和比较，找到最佳生产方式；扔和抢的能力越强，反应自发进行的程度就越大；如果在食品或药品中加入还原剂去与氧气优先反应抢得电子，则可以延长保质期，但是过量的添加剂对人体健康又是有害的。从这个系统的角度看，就会发现化学反应变得有序而有趣，化学反应的发生既是具体物质性质的使然，又是该物质存在于系统中的系统行为的必然结果，对化学反应的认识，也不再是局限于反应本身，而是放在了与自然界相互作用的关系中[8]。这样一种系统化的思考，不仅有利于学生对化学知识体系的整体把握，而且能够帮助他们在系统思考中发现有利于迁移的知识，提升其对世界的整体认知和解决问题的能力。 3.碱金属单质及其化合物的系统化复习 在高中化学内容体系中，碱金属单质及其化合物主要包括钠、氧化钠、过氧化钠、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠。这些物质的性质及行为表现实际上都是受这个家族的本质特性——极强的活泼性影响的。钠活泼性非常强，极易失去电子，即使遇到得电子能力不是特别强的H，钠也会把电子强行塞给它，所以NaH表现出离子化合物的性质。当钠单质和氧气反应的时候，如果给它提供了稍微温暖的条件加热，则由于其极强的还原性，就会把
