【摘 要】
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2017年5月,国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）启动了一个全球项目——化学教育中的系统思维（STICE）,提出将系统思维引入到正式的化学教学中,以培养具有系统思维视角的化学家。系统思维是指理解和解释复杂系统特征和行为的能力,能够帮助公民更好地应对可持续性、污染和气候变化等复杂的全球性挑战。在化学教育中引入系统思维,克服还原论观点只重视部分而忽略整体以及部分之间相互关系的缺陷,以帮助学生获
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2017年5月,国际纯粹化学和应用化学联合会（IUPAC）启动了一个全球项目——化学教育中的系统思维（STICE）,提出将系统思维引入到正式的化学教学中,以培养具有系统思维视角的化学家。系统思维是指理解和解释复杂系统特征和行为的能力,能够帮助公民更好地应对可持续性、污染和气候变化等复杂的全球性挑战。在化学教育中引入系统思维,克服还原论观点只重视部分而忽略整体以及部分之间相互关系的缺陷,以帮助学生获取更全面的化学观。科学教育领域已经开始关注学生的系统思维,但对系统思维的研究集中在理论探讨和课程实践方面,关于系统思维测评工具的研究则非常少。在此背景下,本文确定以下研究问题:（1）如何构建化学学科背景下系统思维的理论框架?（2）如何开发适用于高中生系统思维评估的工具?（3）如何检验测评工具的质量和适用性?（4）高中生系统思维的发展现状如何?基于以上研究问题,本文开展了如下研究工作:梳理国内外相关文献,了解系统和系统思维的概念内涵,并对本研究中的化学系统和系统思维进行界定。然后基于科学教育领域系统思维理论模型的研究,明确系统思维的构成,并结合化学学科特征,构建了化学学科背景下系统思维的理论框架。结合普通高中化学课程标准对当前中学化学教学内容进行分析,确定氮循环系统下“光化学烟雾”情境性问题为测评工具的内容载体,围绕系统思维能力框架,设计并开发了系统思维测评工具。然后开展小范围试测,并运用Rasch模型对工具的质量进行检验,根据检验结果对测评工具进行修订和完善。最后利用开发的系统思维测评工具,开展实证研究,调查了高中生系统思维的发展现状及表现差异。本文主要得到以下结论:（1）本研究基于系统思维层次模型（STH模型）,对系统思维的能力特征进行拓展和细化,融入化学学科特征,构建了化学学科背景下系统思维的理论框架。（2）本文以Wilson“四基石”构建模型为理论框架设计开发了高中生系统思维测评工具,并运用Rasch模型检验了工具质量,其在分离度、信度、拟合指数、被试-项目对应等指标上均表现良好。（3）测查了当前高二学生系统思维发展现状及表现特征,研究结果为:①通过量化的方式验证了系统思维能力的层级性;②研究发现,高二年级学生的系统思维能力主要处于“识别系统组件之间关系的能力”（S1）和“识别系统内动态关系的能力”（S2）水平上,更高层次的“在关系框架内组织系统组件和过程的能力”（S3）和“理解系统循环性质的能力”（S4）是制约学生系统思维能力发展的关键。③学生系统思维能力水平不存在性别表现差异,即学生的系统思维能力水平不受性别的影响。④学生系统思维能力水平存在学业表现差异,两者基本呈正相关,但学业表现最好的学生群体,其系统思维能力平均水平也仅处于“识别系统内动态关系的能力”水平上。本论文紧紧围绕着研究问题开展相关研究工作,通过理论研究和实证调查,丰富了化学学科背景下系统思维的研究内涵,构建了系统思维能力理论框架,并研制了系统思维测评工具,为化学教育领域系统思维的评估提供范例。根据实证研究的结果,提出了用系统思维方法组织教学内容、开展基于问题或项目的学习等教学建议,为化学教育工作者培养和提高学生高层次系统思维能力提供参考。
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