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系统论在生物学教学中的运用

时间:2022-12-02 14:20:07 来源:网友投稿

摘要:本文对系统论的基本思想作了一个简单的整理与再现,进而用系统论的思想去认识生物学课堂教学,并分析了生物学课堂教学系统的结构与功能及二者的关系,通过分析期望能对今后的生物学课堂教学的研究与实践有所帮助。

关键词:系统论;生物学;课堂教学

中图分类号:G4文献标识码:A文章编号:1671-1297(2008)08-045-02

一 、系统论概述

系统论是20世纪40年代与控制论,信息论同时诞生的一门新兴科学,而实际上,系统思想源远流长。系统一词来源于古希腊语,是由部分构成整体的意思。作为一门科学的理论,人们公认是奥地利生物学家贝塔朗菲首创,它研究各种系统的共同特点和本质,采用逻辑和数学的方法综合考察整体和它的各个部分的属性、功能,并在变动中调节整体和部分的类型,选取各个部分的最佳结合方式借以达到整体上的最佳目标。

系统论认为,世界上一切事物、现象和过程几乎都是有机整体,且又都自成系统、互为系统;每个系统都是在与环境发生物质、能量、信息的交换中变化发展,并能保持动态的稳定,系统内部及系统之间保持一种有序状态。

系统论的基本思想方法,就是把所研究的对象当作一个系统,分析系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者相互关系和变动的规律性。世界上任何事物都可以看成是一个系统,系统是普遍存在的。大至茫茫的宇宙,小至微观的原子,都是系统,整个世界就是系统的集合。

几十年来,人们从各种角度上研究系统,对系统下的定义不下几十种,钱学森先生给出了一个能描述各个系统共同特征的一般系统定义:系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个方面的含义,表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三个方面的关系。

系统论的出现,使人类的思维方式发生了深刻的变化。从前研究问题,一般是把事物分解成若干部分,抽象出最简单的因素来,然后再以部分的性质去说明复杂的事物,这是几百年来在特定范围内行之有效,人们最熟悉的思维方法,但是它不能如实说明事物的整体性,不能反映事物之间的联系和相互作用,只适应认识较为简单的事物却不适合于复杂问题的研究,而系统分析的方法却能高屋建瓴,综观全局,别开生面地为现代复杂问题的解决提供了有效的思维方式。

系统论反映了现代科学发展的趋势,系统观念渗透到了每个领域,不仅为现代社会中的政治、军事、经济、科学、文化等方面的问题提供了方法论的基础,在教育领域也得到广泛的应用。

二 、从系统论的观点生物学课堂教学

(一)生命是一个系统

关于生命的本质,生物学界长期存在活力论和还原论之争,直到在20世纪30年代后,科学界才对生命的本质提出了新的认识,就是机体系统论。1952年,系统论创始人贝塔朗菲出版了英文版的《生命问题——现代生物学思想评价》,提出了机体系统论的基本原理,认为生物有机体是一个独特的组织系统,其个别部分和个别事件受整体的制约,遵循系统规律,生命有机体结构产生于连续流动的过程,具有调整和适应能力;生命有机体是一个具有自主活动能力的系统。可见,生命本身就是自然创造的一个精美的系统。在认识生命现象,探索生命活动规律的生物学教学中,利用系统概念、系统思想和系统方法来理解生物学知识,重新整合原有的生物科学知识体系,是“生物学革命”的内容之一,国际上称为“利用系统方法进行生物学革命”。

(二)生物学课堂教学的系统性

生物学课堂是学生获得生命科学知识,形成科学的理智与科学的伦理,明确科学与人文,社会和技术相互联系的重要场所。根据系统论的观点,它强调人们在研究事物时不能只是孤立地研究单一部分和过程,必须研究各部分的相互作用,应把事物作为一个整体或要素群来考虑。在上世纪90年代初就有学者曾提出课堂教学是一个多因素构成的系统,它是由教师、学生、教材、教学目标要求、教学信息流、教学手段等多种要素生成。根据系统的理论,在我们的生物课堂教学过程中,其实存在两大要素,即课堂教学活动的人和环境,课堂教学系统是在一定时空内教师、学生和教学环境相互影响、相互作用的具有信息传递功能的有机统一体。

因此,要提高生物学教学水平,进而提高学生的生物科学素养,我们必须关注我们的生物课堂教学,从根本上说也就是要关注课堂教学中的人和环境。

1、在生物课堂教学系统中,人的要素包括教师和学生。二者之间有着复杂的联系,如果他们之间的功能关系都能发挥到最好,那么在同样的外部条件下,该系统的功能将会发挥得最好。因此,需要考虑到这个系统的结构和功能关系两个方面。

(1)结构方面:主要表现在教师与学生的比例,教学环境与学生的需求等是否平衡。在实践中,因种种原因,我国很多学校的师生比例是不协调的,班额过大,常因缺少教学硬件设备,缺少实验场所而不能满足学生的需求等造成了生物课堂教学系统结构的不平衡,从而影响了生物课的教学效果。

(2)功能方面:系统内的人与环境或系统内的人与环境和外部环境的关系失调,就会导致教学的效率低下。如果教师在利用环境进行教学时,只重视知识的传授,忽视学生能力的培养,忽视学生情感、态度、价值观的培养,在这样的系统中便只能产生出存储知识的机器而不是真正高素质的人才。另一方面,外部给教师创造的条件不够,如工资待遇,竞争机制,尊重程度等同样会影响教师课堂教学的质量。

2、课堂教学环境。在特定的课堂中,以教学活动为中心并对课堂教学产生影响的所有元素都可称为课堂教学环境。对于生物课堂教学来说,它包括了教学空间、教学目标、教学内容、生物学的教学特点及教学手段、方法及氛围等,是一个有很强开放性的课堂教学的系统。因此在生物教学实践中,相关人员应努力使这个子系统的结构完善,从而使它的功能能在一定的时空和空间里得到最有效的发挥。

(1)从结构来看,与其它学科教学相比较,生命科学的教学空间更加宽广,教师在实践中应注意充分拓展,以使学生对生命现象和生命活动规律认识领域更为广阔,视野更加开阔。可以走出教室,走出校门,走进自然与社会。在新课标中,生物学的教学目标、教学内容在知识、能力、情感态度与价值观三个维度上都有系统而具体的要求。因此,新课程改革给生物学教育工作者提供了一个结构合理的环境,在这样的条件下,我们有充分的理由相信良好的教学手段、教学方法及教学氛围都能更好地服务于生物学课堂教学。

(2)从功能来看,教学环境是为环境中的人服务的。课堂教学环境是为参与教学活动的人服务的,教学活动中的人又能动地改变着这个环境。所以,作为教师就应充分认识到,在生物学教学过程中,应以学生的发展为本,选择适合学生特点的教学环境元素进行教学,以培养学生的生物科学素养,为学生终生的学习和发展打下基础,为学生步入社会,择业和确定进一步学习的专业方向提供帮助。

任何系统都离不开环境,生物学课堂教学作为一个人工系统,不仅要系统内部各要素有合理的结构和正确的关联,同时它也要求和谐健康的外在环境的有力支持,如学校、家庭、社区以至于整个社会,在精神与物质上提供一个能使它处于良好的平衡状态的大环境,使这个系统能产生最大的效益。虽然在现实中由于种种原因,我们的生物学课堂教学系统很难达到平衡状态,但教育工作者的任务就是不断地追求以努力使这个系统不断地接近理想状态。

综上所述,不仅生命本身是大自然创造的一个复杂而精美的系统,认识生命现象、探索生命活动规律的生物学课堂教学也是一个有着自身结构与功能的人工系统,我们用系统论的观点去正确地认识这个系统,重视教师、学生和教学环境及它们之间的相互作用的问题,使生物学课堂教学这个系统中的各个要素之间的功能关系发挥到最好,从而使这个系统的功能发挥到最好,最终实现全面提高学生的生物科学素养的目的。

参考文献

[1]刘恩山.中学生物学教学论[M].北京:高等教育出版社,2003.

[2]丁远毅,崔鸿.高中生物课程标准教师读本[M].武汉:华中师范大学出版社,2003.

[3]毛家瑞,孙孔懿.素质教育论[M].北京:人民教育出版社,2000.

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