于秋葉

摘要：自組織方法論作為一種科學的方法論，將課堂教學這個復雜大系統(tǒng)下的諸多要素抽象出來，使復雜的科學教學簡單化。它突破了經典科學范式的局限，揭示了事物自主演化的規(guī)律，提出了一種整體性教學的思想，打破了傳統(tǒng)教學將教學內容分割成幾個部分來認識的思維定式。為突破傳統(tǒng)思維下的被組織教學提供了新的方法論視角，有助于教師更好地把知識、技能、能力、人格轉化成學生適應社會生活的現(xiàn)實力量。

關鍵詞：自組織方法論；教學研究；科學教育

中圖分類號：G623.9文獻標志碼：A文章編號：1001-7836（2014）04-0095-03

科學教育作為知識形態(tài)的科學技術轉化為現(xiàn)實生產力的重要環(huán)節(jié)，正在受到世界各國的重視。許多國家都把它作為核心課程，并從課程目標、課程標準、教材、教法等方面進行了一系列的改革，使之更加符合時代特征與要求。隨著新課程改革的不斷深入，自組織方法論不管是在理念上，還是在實踐中都給傳統(tǒng)課堂教學注入了新的活力。將自組織方法論運用到小學科學課程教學中，讓課堂上的教師和學生自己組織起來，通力協(xié)作地進行教和學?！皬睦碚撋现v，這種師生自組織形成的協(xié)作活動，可以使課堂教學收到更好的效果?！盵1]科學教學是一項復雜的系統(tǒng)工程，自組織方法論作為解決復雜問題的先進理論，為突破傳統(tǒng)思維下的被組織教學提供了新的方法論視角，筆者在此提出幾點看法。

一、自組織理論的提出及其方法論意義

我國古代思想家老子提出：“道，常無為而無所不為，則萬物將自化?！痹谒麡闼氐霓q證法思想中，就蘊涵了事物自組演化的原理。自組織理論是20世紀60年代末期開始建立并發(fā)展起來的一種系統(tǒng)理論，1945年貝塔朗菲發(fā)表了《關于一般系統(tǒng)論》的論文，宣告了這門學科群的誕生。“自組織理論是對普利高律創(chuàng)立的‘耗散結構理論，哈肯創(chuàng)立的‘協(xié)同學理論，笛內·托姆提出的‘突變理論，艾根創(chuàng)立的‘超循環(huán)理論，以及曼德布羅特創(chuàng)立的‘分形理論和以洛倫茲為代表的科學家創(chuàng)立的‘混沌理論的統(tǒng)稱?！盵2]錢學森等在20世紀90年代初提出“開放的復雜巨系統(tǒng)”的概念和“從定性到定量的綜合集成方法”也體現(xiàn)了自組織的方法論理念。將此方法論運用到教學中，對于科學教育的研究與發(fā)展有重要的啟迪意義。

自組織理論以一切自組織現(xiàn)象為研究對象，關注的是開放系統(tǒng)中自組織結構如何產生、演化，以及由系統(tǒng)內在演化機制而導致的系統(tǒng)外部表現(xiàn)?！凹丛谝欢l件下，系統(tǒng)是如何自動地由無序走向有序，由低級有序走向高級有序的?！盵3]“自組織方法論就是要創(chuàng)造并維持自組織形成的條件，誘導系統(tǒng)內部子系統(tǒng)競爭產生整體新的演化模式和功能，通過循環(huán)耦合突變漸變途徑，發(fā)展多樣性演化，增強有序程度和關聯(lián)程度。通過自相似構建和尋求混沌臨界點域，將系統(tǒng)的演化推進到最大的復雜性可能空間，創(chuàng)造演化有序發(fā)展的良機?！盵4]

自組織理論為自然科學、社會科學研究者們帶來的并不是一般的方式方法，而是一場深刻、徹底的科學研究范式的變革。在各項研究中，人的思想相對來說復雜得多，教育研究歸根結底就是要研究人，研究學生的思想、心理變化，大到宏觀政策，小到教學方法都是為學生學習服務的，因而在教學中引入自組織理論這樣先進的方法論顯得尤為重要。自組織理論在教育中的應用前景十分廣闊，我國教育專家查有梁認為：“將自組織理論應用于教學過程中是值得大家探索的。”[5]將自組織理論運用到教學中，研究如何依照學生心理、思維模式的變化去教學，有助于學生更快地獲取知識、發(fā)展能力，建立正確的情感價值觀，直至他們能夠自主地學習，進而達到自我實現(xiàn)的理想境地。自組織理論的原理及最新研究成果對課堂教學、教育改革、教學管理等都有積極的促進作用。

二、小學科學教學的自組織性及其特點

在小學科學教學中，通過系統(tǒng)內部各要素與環(huán)境的相互作用進行系統(tǒng)內外的交流，不斷改變輸入輸出，從而使系統(tǒng)保持旺盛的活力，促進系統(tǒng)的有序性和組織性。小學科學課堂的自組織性對教學系統(tǒng)的整體功能產生很大的影響，如果能很好地利用這些特點，將會使整個教學系統(tǒng)躍遷到一個新的穩(wěn)定有序態(tài)。因此，準確把握教學的發(fā)展態(tài)勢，充分利用自組織課堂的開放性、有序性、復雜性、非線性、動態(tài)性，使具有自組織性的小學科學教學演化出一種最優(yōu)化的教學模式，使教學從相對抽象到相對具體，循序漸進，逐步提高。

（一）開放性

耗散結構論告訴我們，“任何系統(tǒng)要求得發(fā)展，從無序發(fā)展為有序，或從低級的有序發(fā)展為更高級的有序，都必須首先使系統(tǒng)開放，開放是系統(tǒng)有序化的前提，是耗散結構得以形成、維持和發(fā)展的首要條件?！盵6]小學科學教學要求學生的學習不再只局限于課堂、校內，而是將知識學習很好地延伸到了課外、校外，并將所學知識用于生活實踐中。如在《大樹和小草》一課中，教師采取的是室外教學，帶領學生觀察校內樹林或周圍公園的樹林，比較大樹與小草的相同與不同，進而提醒學生，對小的生命也要關注，也要愛護。因此，教學時要充分考慮學習者系統(tǒng)運行、延續(xù)、演化的外部條件，充分利用自組織課堂開放性的特點，創(chuàng)設一個適于學習者個體學習的教學情境，使教學效果在限制條件下達到整體最優(yōu)。

（二）有序性

有序性是指信息量走向增加且組織化程度走向提高的過程。在小學科學課中，處于混沌狀態(tài)的教學系統(tǒng)看似無序，事實上各要素是協(xié)同的，如果學習者只是簡單地機械記憶課堂知識、復制外界信息，會造成整個學習者系統(tǒng)無用知識的增加，從而導致整個系統(tǒng)的無序性增加，即熵增。如在《水能溶解一些物質》一課中，如果只是依照是否有可見顆粒這個標準來判別物質的溶解性是不全面的，這樣只能判別沙子和食鹽這類溶解性比較明顯的物質，而判斷面粉是否能被水溶解，則需要通過過濾實驗來辨別，而不是靠簡單的實驗知識記憶，否則將會導致整個課堂無序性的增加。因此，充分利用自組織課堂有序性的特點，不僅可以促使學習者的認知結構由無序走向有序，還可以使學習者的學習保持一種相對穩(wěn)定的狀態(tài)，有助于學生更好地建構科學概念。endprint

（三）動態(tài)性

動態(tài)性是指由于系統(tǒng)內部物質、能量和信息分布不平衡所導致的一種事物動態(tài)演化趨勢。因為課程本身不是一個靜止的、完全預設、不能變更的教育要素，所以自組織課堂往往呈現(xiàn)一定的動態(tài)性。任何完善的課程目標和課程價值，都是在課程教學實施過程中逐步實現(xiàn)的。也就是說，課程的意義和價值是動態(tài)生成的，而不是預設的。由于課程的動態(tài)性，在進行小學科學課程教學時教師應留有一定的空間對預設的課程進行“再創(chuàng)造”。如在《溶解》一課中，對于面粉是否能被水溶解學生就得出了不同的結論，這是由于一些學生在過濾實驗中操作不當導致的，這時就需要教師結合特定的教育情景，聯(lián)系學生已有經驗和社會實際對課程內容進行選擇、增刪，同時對學習方式進行創(chuàng)造性設計，為學生主動發(fā)展留下足夠的空間。

三、自組織方法論對小學科學教學的啟示

從小學科學教學的自組織方法論視角來看，小學科學教學是包含多維因子，且多向度、多層次發(fā)展的開放系統(tǒng)。其間有依存，也有協(xié)同與競爭。學習者可依據(jù)自己的生理、心理特點和環(huán)境條件，有計劃地安排學習活動的順序和時間步驟，建立整體性的教學思維和終身學習的目標理念，以求得過程與環(huán)境相統(tǒng)一，幫助學生更好地理解并掌握科學知識。

（一）教學系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)

教學系統(tǒng)的開放性是指其所加工的信息及消耗的物質和能量都來自于環(huán)境，它產生的能量（智能、技能）又作用于環(huán)境。所以在教學系統(tǒng)中，可以充分發(fā)揮學生的主動性和積極性，實現(xiàn)學生的自我管理和自我調控。教學系統(tǒng)開放性的存在，為系統(tǒng)從無序向有序的轉變、減少內熵的增加提供了前提與可能。例如在《擺的研究》一課中，可以讓學生分小組依次展開實驗探究。在驗證猜想的過程中小組成員間要有明確的分工和足夠的交流、討論，通過對測量數(shù)據(jù)的分析比較最后得出試驗結論：擺的擺動快慢與擺繩的長度有關，同一個擺，擺繩越長擺動越慢，擺繩越短擺動越快。由于自組織教學系統(tǒng)的開放性，子系統(tǒng)在不斷與外界進行著能量信息交換，這樣不僅使學生加深了對知識的理解，還培養(yǎng)了他們的協(xié)同學習能力和團隊合作意識。“因此在教學過程中應給學生足夠的思考時間和交流、探討的空間，正確地引導學生進行自主探究，讓學生大膽猜想，激發(fā)他們探究的熱情。也許他們的最初想法并不相同，但通過團隊合作得出的一致結論無疑是對知識最深刻的理解?！盵7]

（二）教學內容應具有整體性

教學思維的整體性是指對小學科學知識體系和新知的呈現(xiàn)方式作深度剖析，重視知識的發(fā)生、發(fā)展和形成過程，把“點”狀學習放入“線”性體系中，在學習起始階段就追求并擁有一個整體的架構。傳統(tǒng)的教學往往把教學目標分成部分進行教學，而自組織教學應倡導一種整體性的教學思維，章節(jié)之間的教學內容是相互關聯(lián)而不是脫節(jié)的。自組織教學中各個章節(jié)都是教育系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)間存在非線性的作用模式，呈現(xiàn)一種動態(tài)演化模式。因此，在進行科學教學時要特別注意教學內容的整體性和連貫性。如在小學科學課第一單元《生物與環(huán)境》（科教版五年級上冊）教學中，由《種子發(fā)芽實驗》→《觀察綠豆芽的生長》→《食物鏈和食物網》→《做一個生態(tài)瓶》→《維護生態(tài)平衡》，通過循序漸進的課程教學，使學生科學概念的建構由單一化走向多元化，不斷拓寬學生的視野，使他們建立一種整體的思維模式。在學習科學概念的同時建立關愛自然、保護生態(tài)的情感價值觀，進而提升自己的科學素養(yǎng)。

（三）教學過程具有可持續(xù)性

自組織學習是終身發(fā)展的根本保證。在自組織學習活動中，學生的主體地位得到充分保證，人的主體性以及與其正相關的探索性、創(chuàng)造性得以充分自由的發(fā)展。小學科學課程教學面向的是學生的整個世界，課程的實施并不強求學生固定采取哪種學習方式，而是因人而異，因情境而異，因學習內容而異的。學生可以根據(jù)現(xiàn)有的學習資源，自身已有的經驗，通過自主、經常的學習，實現(xiàn)自我的完善和發(fā)展。如在《呵護我們的身體》一課中，由于課堂時間是有限的，通過學習學生只能對于身體的各部分構造及其相互作用機制進行簡單了解，但是卻給學生的課外探究留下足夠的空間，學生可以通過查閱相關資料、上網觀看視頻等方式進一步學習。在自組織學習活動中，學生的學習不會隨著學校學習的結束而終止，充分發(fā)展的自學能力和主體性才是保證人可持續(xù)性發(fā)展的核心要素。

四、結束語

將自組織方法論運用到小學科學教學中，可以充分發(fā)揮系統(tǒng)自控與反饋機制，有效監(jiān)測教師教學與學生學習是否相適應、相協(xié)調。通過科學課程的學習，使學生掌握基礎的科學知識和學習技能，了解科學探究的基本過程和科學方法，理解日常生產活動以及社會可持續(xù)發(fā)展的關系，培養(yǎng)科學興趣和思維習慣，并應用于日常生活中。使學生能夠將課堂教學這個復雜大系統(tǒng)下的諸多要素抽象出來，運用科學的思維去理解科學概念，打破原有的思維定式。教師的教學行為要服務于學生的學，在外部方式的引領、組織、合作下，使學生的學習行為由“被組織”向“自組織”轉化。在開放的教學系統(tǒng)下，教師應保證課堂教學的整體性與連貫性，幫助學生建立終生學習的自主學習機制，適當?shù)囊胴撿亓?，促使教學系統(tǒng)與環(huán)境進入“適應—不適應—更好地適應”狀態(tài)，系統(tǒng)演化進入“無序—有序—更有序”的良性循環(huán)狀態(tài)。總之，教師作為科學教育的引導者，要尊重學生的個性發(fā)展，使學習者通過來自教師、同學、環(huán)境及學習內容等因素在系統(tǒng)中的自組織作用，形成全面、系統(tǒng)的科學思維模式，養(yǎng)成自主學習、自我管理的行為習慣，達到培養(yǎng)學生探究能力和科學素養(yǎng)的目的。

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Abstract：Selforganization methodology， as a scientific methodology， makes many factors come out of the complex system of classroom teaching and simplifies it. It breaks through the limitations of classical scientific paradigm， reveals the independent evolution laws of things， and puts forward a holistic teaching thought that breaks the traditional teaching ways which divide the teaching content into several parts to learn. This paper， in order to break through the passive organization under the traditional thinking， provides a new view of teaching methodology and will help teachers turn the knowledge， skills， ability and personality into students better adaptation to the society.

Key words：selforganization methodology； teaching research； science educationendprint