自组织方法论视野下的教学研究

于秋叶

摘要：自组织方法论作为一种科学的方法论，将课堂教学这个复杂大系统下的诸多要素抽象出来，使复杂的科学教学简单化。它突破了经典科学范式的局限，揭示了事物自主演化的规律，提出了一种整体性教学的思想，打破了传统教学将教学内容分割成几个部分来认识的思维定式。为突破传统思维下的被组织教学提供了新的方法论视角，有助于教师更好地把知识、技能、能力、人格转化成学生适应社会生活的现实力量。

关键词：自组织方法论；教学研究；科学教育

中图分类号：G623.9文献标志码：A文章编号：1001-7836（2014）04-0095-03

科学教育作为知识形态的科学技术转化为现实生产力的重要环节，正在受到世界各国的重视。许多国家都把它作为核心课程，并从课程目标、课程标准、教材、教法等方面进行了一系列的改革，使之更加符合时代特征与要求。随着新课程改革的不断深入，自组织方法论不管是在理念上，还是在实践中都给传统课堂教学注入了新的活力。将自组织方法论运用到小学科学课程教学中，让课堂上的教师和学生自己组织起来，通力协作地进行教和学。“从理论上讲，这种师生自组织形成的协作活动，可以使课堂教学收到更好的效果。”[1]科学教学是一项复杂的系统工程，自组织方法论作为解决复杂问题的先进理论，为突破传统思维下的被组织教学提供了新的方法论视角，笔者在此提出几点看法。

一、自组织理论的提出及其方法论意义

我国古代思想家老子提出：“道，常无为而无所不为，则万物将自化。”在他朴素的辩证法思想中，就蕴涵了事物自组演化的原理。自组织理论是20世纪60年代末期开始建立并发展起来的一种系统理论，1945年贝塔朗菲发表了《关于一般系统论》的论文，宣告了这门学科群的诞生。“自组织理论是对普利高律创立的‘耗散结构理论，哈肯创立的‘协同学理论，笛内·托姆提出的‘突变理论，艾根创立的‘超循环理论，以及曼德布罗特创立的‘分形理论和以洛伦兹为代表的科学家创立的‘混沌理论的统称。”[2]钱学森等在20世纪90年代初提出“开放的复杂巨系统”的概念和“从定性到定量的综合集成方法”也体现了自组织的方法论理念。将此方法论运用到教学中，对于科学教育的研究与发展有重要的启迪意义。

自组织理论以一切自组织现象为研究对象，关注的是开放系统中自组织结构如何产生、演化，以及由系统内在演化机制而导致的系统外部表现。“即在一定条件下，系统是如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向高级有序的。”[3]“自组织方法论就是要创造并维持自组织形成的条件，诱导系统内部子系统竞争产生整体新的演化模式和功能，通过循环耦合突变渐变途径，发展多样性演化，增强有序程度和关联程度。通过自相似构建和寻求混沌临界点域，将系统的演化推进到最大的复杂性可能空间，创造演化有序发展的良机。”[4]

自组织理论为自然科学、社会科学研究者们带来的并不是一般的方式方法，而是一场深刻、彻底的科学研究范式的变革。在各项研究中，人的思想相对来说复杂得多，教育研究归根结底就是要研究人，研究学生的思想、心理变化，大到宏观政策，小到教学方法都是为学生学习服务的，因而在教学中引入自组织理论这样先进的方法论显得尤为重要。自组织理论在教育中的应用前景十分广阔，我国教育专家查有梁认为：“将自组织理论应用于教学过程中是值得大家探索的。”[5]将自组织理论运用到教学中，研究如何依照学生心理、思维模式的变化去教学，有助于学生更快地获取知识、发展能力，建立正确的情感价值观，直至他们能够自主地学习，进而达到自我实现的理想境地。自组织理论的原理及最新研究成果对课堂教学、教育改革、教学管理等都有积极的促进作用。

二、小学科学教学的自组织性及其特点

在小学科学教学中，通过系统内部各要素与环境的相互作用进行系统内外的交流，不断改变输入输出，从而使系统保持旺盛的活力，促进系统的有序性和组织性。小学科学课堂的自组织性对教学系统的整体功能产生很大的影响，如果能很好地利用这些特点，将会使整个教学系统跃迁到一个新的稳定有序态。因此，准确把握教学的发展态势，充分利用自组织课堂的开放性、有序性、复杂性、非线性、动态性，使具有自组织性的小学科学教学演化出一种最优化的教学模式，使教学从相对抽象到相对具体，循序渐进，逐步提高。

（一）开放性

耗散结构论告诉我们，“任何系统要求得发展，从无序发展为有序，或从低级的有序发展为更高级的有序，都必须首先使系统开放，开放是系统有序化的前提，是耗散结构得以形成、维持和发展的首要条件。”[6]小学科学教学要求学生的学习不再只局限于课堂、校内，而是将知识学习很好地延伸到了课外、校外，并将所学知识用于生活实践中。如在《大树和小草》一课中，教师采取的是室外教学，带领学生观察校内树林或周围公园的树林，比较大树与小草的相同与不同，进而提醒学生，对小的生命也要关注，也要爱护。因此，教学时要充分考虑学习者系统运行、延续、演化的外部条件，充分利用自组织课堂开放性的特点，创设一个适于学习者个体学习的教学情境，使教学效果在限制条件下达到整体最优。

（二）有序性

有序性是指信息量走向增加且组织化程度走向提高的过程。在小学科学课中，处于混沌状态的教学系统看似无序，事实上各要素是协同的，如果学习者只是简单地机械记忆课堂知识、复制外界信息，会造成整个学习者系统无用知识的增加，从而导致整个系统的无序性增加，即熵增。如在《水能溶解一些物质》一课中，如果只是依照是否有可见颗粒这个标准来判别物质的溶解性是不全面的，这样只能判别沙子和食盐这类溶解性比较明显的物质，而判断面粉是否能被水溶解，则需要通过过滤实验来辨别，而不是靠简单的实验知识记忆，否则将会导致整个课堂无序性的增加。因此，充分利用自组织课堂有序性的特点，不仅可以促使学习者的认知结构由无序走向有序，还可以使学习者的学习保持一种相对稳定的状态，有助于学生更好地建构科学概念。endprint

（三）动态性

动态性是指由于系统内部物质、能量和信息分布不平衡所导致的一种事物动态演化趋势。因为课程本身不是一个静止的、完全预设、不能变更的教育要素，所以自组织课堂往往呈现一定的动态性。任何完善的课程目标和课程价值，都是在课程教学实施过程中逐步实现的。也就是说，课程的意义和价值是动态生成的，而不是预设的。由于课程的动态性，在进行小学科学课程教学时教师应留有一定的空间对预设的课程进行“再创造”。如在《溶解》一课中，对于面粉是否能被水溶解学生就得出了不同的结论，这是由于一些学生在过滤实验中操作不当导致的，这时就需要教师结合特定的教育情景，联系学生已有经验和社会实际对课程内容进行选择、增删，同时对学习方式进行创造性设计，为学生主动发展留下足够的空间。

三、自组织方法论对小学科学教学的启示

从小学科学教学的自组织方法论视角来看，小学科学教学是包含多维因子，且多向度、多层次发展的开放系统。其间有依存，也有协同与竞争。学习者可依据自己的生理、心理特点和环境条件，有计划地安排学习活动的顺序和时间步骤，建立整体性的教学思维和终身学习的目标理念，以求得过程与环境相统一，帮助学生更好地理解并掌握科学知识。

（一）教学系统是开放的系统

教学系统的开放性是指其所加工的信息及消耗的物质和能量都来自于环境，它产生的能量（智能、技能）又作用于环境。所以在教学系统中，可以充分发挥学生的主动性和积极性，实现学生的自我管理和自我调控。教学系统开放性的存在，为系统从无序向有序的转变、减少内熵的增加提供了前提与可能。例如在《摆的研究》一课中，可以让学生分小组依次展开实验探究。在验证猜想的过程中小组成员间要有明确的分工和足够的交流、讨论，通过对测量数据的分析比较最后得出试验结论：摆的摆动快慢与摆绳的长度有关，同一个摆，摆绳越长摆动越慢，摆绳越短摆动越快。由于自组织教学系统的开放性，子系统在不断与外界进行着能量信息交换，这样不仅使学生加深了对知识的理解，还培养了他们的协同学习能力和团队合作意识。“因此在教学过程中应给学生足够的思考时间和交流、探讨的空间，正确地引导学生进行自主探究，让学生大胆猜想，激发他们探究的热情。也许他们的最初想法并不相同，但通过团队合作得出的一致结论无疑是对知识最深刻的理解。”[7]

（二）教学内容应具有整体性

教学思维的整体性是指对小学科学知识体系和新知的呈现方式作深度剖析，重视知识的发生、发展和形成过程，把“点”状学习放入“线”性体系中，在学习起始阶段就追求并拥有一个整体的架构。传统的教学往往把教学目标分成部分进行教学，而自组织教学应倡导一种整体性的教学思维，章节之间的教学内容是相互关联而不是脱节的。自组织教学中各个章节都是教育系统的一个子系统，各子系统间存在非线性的作用模式，呈现一种动态演化模式。因此，在进行科学教学时要特别注意教学内容的整体性和连贯性。如在小学科学课第一单元《生物与环境》（科教版五年级上册）教学中，由《种子发芽实验》→《观察绿豆芽的生长》→《食物链和食物网》→《做一个生态瓶》→《维护生态平衡》，通过循序渐进的课程教学，使学生科学概念的建构由单一化走向多元化，不断拓宽学生的视野，使他们建立一种整体的思维模式。在学习科学概念的同时建立关爱自然、保护生态的情感价值观，进而提升自己的科学素养。

（三）教学过程具有可持续性

自组织学习是终身发展的根本保证。在自组织学习活动中，学生的主体地位得到充分保证，人的主体性以及与其正相关的探索性、创造性得以充分自由的发展。小学科学课程教学面向的是学生的整个世界，课程的实施并不强求学生固定采取哪种学习方式，而是因人而异，因情境而异，因学习内容而异的。学生可以根据现有的学习资源，自身已有的经验，通过自主、经常的学习，实现自我的完善和发展。如在《呵护我们的身体》一课中，由于课堂时间是有限的，通过学习学生只能对于身体的各部分构造及其相互作用机制进行简单了解，但是却给学生的课外探究留下足够的空间，学生可以通过查阅相关资料、上网观看视频等方式进一步学习。在自组织学习活动中，学生的学习不会随着学校学习的结束而终止，充分发展的自学能力和主体性才是保证人可持续性发展的核心要素。

四、结束语

将自组织方法论运用到小学科学教学中，可以充分发挥系统自控与反馈机制，有效监测教师教学与学生学习是否相适应、相协调。通过科学课程的学习，使学生掌握基础的科学知识和学习技能，了解科学探究的基本过程和科学方法，理解日常生产活动以及社会可持续发展的关系，培养科学兴趣和思维习惯，并应用于日常生活中。使学生能够将课堂教学这个复杂大系统下的诸多要素抽象出来，运用科学的思维去理解科学概念，打破原有的思维定式。教师的教学行为要服务于学生的学，在外部方式的引领、组织、合作下，使学生的学习行为由“被组织”向“自组织”转化。在开放的教学系统下，教师应保证课堂教学的整体性与连贯性，帮助学生建立终生学习的自主学习机制，适当的引入负熵流，促使教学系统与环境进入“适应—不适应—更好地适应”状态，系统演化进入“无序—有序—更有序”的良性循环状态。总之，教师作为科学教育的引导者，要尊重学生的个性发展，使学习者通过来自教师、同学、环境及学习内容等因素在系统中的自组织作用，形成全面、系统的科学思维模式，养成自主学习、自我管理的行为习惯，达到培养学生探究能力和科学素养的目的。

参考文献：

[1]陈智.自组织教学的研究与实践[J].黑龙江高教研究，1996，（1）.

[2]向吉英.自组织理论的自然观与方法论启示[J].科学技术与辩证法，1994，（2）：11-14.

[3]李文杰，何炜.农民自组织：涵义、缘起、类型、障碍及其发展路径[J].山东农业大学学报：社会科学版，2012，（1）.

[4]吴彤.自组织方法化研究[M].北京：清华大学出版社，2001.

[5]查有梁.“交流—互动”教学模式建构[J].课程·教材·教法，2004，（4）.

[6]沈小峰，等.耗散结构论[M].上海：上海人民出版社，1987.

[7]韦钰.探究式科学教育教学指导[M].北京：教育科学出版社，2005.

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