将心智看成动力学系统有什么优点?
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发布时间：2022-04-30 23:48
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时间：2022-06-20 18:30
Debra A.Lyneis and Davida Fox-Melanson
系统动力学可以从根本上推动从幼儿园至12年级的教育改革。已有的课堂教学经验显示，系统思考有助于学生关键性思维和解决问题能力的发展；而通过更多更好的提问、运用跨学科知识梳理知识间的联系，学生也能够对课程内容有更深刻的理解。
系统思考对于教育发展的潜力，不仅止于对单个学生的影响，它将从根本上改变现有的教育模式。当学生们运用系统动力学工具来观察和解决问题时，他们的学习方式逐渐转变为以学习者为中心。学生们不再是被动的接受知识，而是积极主动的相互合作，探讨他们感兴趣的问题，自主的构建知识，而教师则转变为他们的引导者。教师们也需要展开合作，提高系统思考技能，开发跨学科课程。学校的氛围会因此而改变，学校的方方面面都会因此而改变。
课程是系统思考教育的开展和延续的助推器，首先要运用系统思考的工具和视角，改良现有的教学方式，在逐步深入，将系统思考完全融入课程中，直至其根深叶茂。自1994年至今，一直致力于将系统思考引入他们的K-8课程，本篇详细介绍他们的工作历程。我们选择了他们的一个课堂游戏：进进出出，通过这个游戏，你将看到学生们可以在这样的课程中学到什么，也将看到这类课程在实施之初，会遇到什么样的困难。
Carlisle:人人都爱系统思考
Carlisle是位于Boston西面的一个附属的小镇，以发达的教育著称。Carlisle学校的幼儿园到8年级共有815名学生，他们共同生活和学习在Carlisle的一所校园中。在这个校园中，人人友爱，人人爱校。系统思考最初走进这所校园，是因为学校的几位教师和领导参加了1994年由Creative Learning Exchange主办的系统动力学教育年会。最开始，他们是在初中部的两个班级，将系统思考引入数学课和科学课，之后，随着越来越多的老师看到学生接触到系统思考后的进步，各年级、各学科的教学中都有了系统思考的身影。现在，经过了7年的努力，学校的每一个学生都接触了系统思考，在学校董事会和学校领导的支持下，系统思考已经成为学校不可缺少的一部分。
系统系考在Carlisle学校的发展，离不开5个人的努力。他们将系统思考带到Carlisle，引领它成长，并在危机时刻力挽狂澜。Rob Quaden是一位普通的数学教师，Alan Ticotsky 曾作过小学教师和科学教研员，他们现在都是系统思考校内指导教师。在Waters基金会的慷慨资助下，他们主要负责开发系统思考课程，并帮助其他教师在教学中运用系统思考。Eileen Riley是当地的一位对组织学习和项目运行感兴趣的商人。Davida Fox-Melanson是Carlisle学校的校长，他致力于学校的教育改革，并大力寻求公众支持，组织员工和衷共济，引进技术支持，尽可能的为系统思考教育铺路。
Debra Lyneis曾是Carlisle学校的教师，也是一位家长，现在与Rob和 Alan一起，开发并在Creative Learning Exchange主页（www.clexchange.com）上发布系统思考教育的资料。另外，Jim Lyneis，PA Consulting Group的系统动力学专家，麻省理工大学系统动力学高级讲师，数年来也一直为Carlisle提供专业的系统动力学技术支持。虽然挫折重重，但是这个工作团队精诚合作，力图让系统思考在学校生根发芽。我们为已取得的成就深感欣慰，也深知前路漫漫。我们的最终目标是让系统思考成为学校密不可分的一部分，即便没有了我们，它也能够继续成长。
课程中的系统动力学
在Carlisle，系统动力学并不是一门专门的课程，它是教师们用来描述实时变化的工具，比如BOTG图、栈流图、因果环图、小游戏、计算机模型等。这些工具在各年级、各学科都可以派上用场，通过这些工具，学生们可以从动态变化的角度，深入理解正在学习的知识。例如，学生们可以通过BOTG图来观察科学实验结果和文学作品中的剧情发展；通过因果环图来演绎环境问题；通过小游戏和计算机模型来模拟传染病的流行、过度捕捞和资产管理。在这些活动中，他们会发现，很多现象，虽然归类于不同的学科，但是却体现了共性，例如指数增长曲线。同时，学生们的逻辑思维、解决问题能力、合作能力和沟通技巧也得到了锻炼。
当学生们运用这些系统动力学工具时，因为他们会积极的提出更有价值的问题、解决问题、并从失败中学习，他们的学习方式就逐渐转变为以学习者为中心。系统思考能够改良学校教育，但这并不是我们的全部愿景。我们在课程中引入系统思考，最终是希望学生们能够用系统动力学的心智模型来思考和行动，能够具备强大的技能和洞察力，以适应时刻变化的复杂社会、经济和环境。我们希望学生们能够明白前因和后果并不立竿见影，而随着时间的流逝，系统积累的效应可能是系统前行的动力，也可能是阻力；明白任何对系统的调整行为，都应当经过三思，但结果也难免意外；明白无上限的增长，不可能永远持续；明白我们对系统做的每一件事，都会对系统产生影响。这些目标，并不能轻易实现。
很显然，我们离这些目标还很远。学生们才刚刚开始学习系统思考，我们的课程也在摸索阶段，而系统思考K-8课程的学生发展的影响也没有全面显现。同时，我们的教师也还在学习阶段。我们现阶段的目标是，学生读完了8年级以后，可以独立的建立系统思考计算机模型。当然，建模并不是目的，建模只是为课程服务的工具。另外，学生在建模之前，需要做充分的准备学习。在Carlisle，开发系统动力学课程的工作仍在继续，我们还有很长的路要走。
如何开发优秀的系统思考课程？
根据Rob Quaden和 Alan Ticotsky的经验，要开发出优秀的系统动力学课程，必须做到以下几点：
① 系统思考课程必须与现有的课程内容密切关联。必须让教师们感受到，系统动力学是为他们现有的课程内容服务的，系统动力学的意义在于提高现有的教学效率。教师们的工作压力很大，必须让教师们感受到，优秀的系统思考课程可以在不增加负担的前提下，更有利于学生的发展。当教师们看到学生们的积极性和投入程度后，他们会发自内心的认同系统动力学的价值。
② 优秀的系统思考课程创意通常来自试图将系统思考引入课堂教学的一线教师。在Carlisle，一线教师在萌生了初步的想法后，都会寻求校内指导教师的帮助，共同设计和开发一节课。这些课往往刚好能够满足当时教学内容的特别需求，一线教师享有这些课堂设计的知识产权。
③ 优秀的系统思考课程能够引领学生亲身体验，将具体现象提炼成抽象规律的过程。学生们是在做中学，在K-8阶段，一堂有效的课，必须从具体的实例引入系统动力学工具。例如，学生们通过图表来认识指数增长，在通过模拟传染病的传播时，先玩一玩偷偷握手传播疾病的小游戏。
④ 优秀的系统思考课程必须以学习者为中心。学生应当积极投入解决他们自己感兴趣的问题。
⑤ 优秀的系统思考课程应当与学生的心智发展水平相符。K-12学段的系统思考课程刚刚起步，系统性的开发符合各年龄段学生的课程还需要不断的摸索和尝试。在Carlisle，一节课通常在某一个年级上过之后，都会被在更低的学段尝试，直至找到最适合的学段为止。
⑥ 优秀的系统思考课程应当能够达到两方面的目标：课程内容的学习和系统思考能力。系统思考教育最基本的目标是帮助学生更深入的思考科学、社会、文学和数学问题等，应用系统思考工具，可以加速这个目标的达成。但是，学生们也需要磨练系统思考技巧，这样才能更好的使用系统思考工具。
⑦ 优秀的系统思考课程依赖于具体的教学需要。如果一节课能够悉数满足上述要求，一线教师通常会愿意在自己的课堂教学中试用。而随着教师们自身系统思考技巧和自信的提升，他们应根据自身教学的具体情况，在此模板基础上调整，使得这节课更有针对性。
如何将系统思考融入当前课程
学校现在对系统思考寄予厚望。通过系统思考改良课程是校董事会的重要议题，他们每天都会评估系统思考教育改革的进展和成效。另外，通过募捐，学校还设立了专款，供教师们参加系统思考教育培训。虽然，在学校中，未必每个人都对系统思考有浓厚兴趣，也未必每个人都能掌握纯熟的系统思考技巧，但是，系统思考确实已经与我们密不可分。
校内指导教师和学校领导并不是推动系统思考教育发展的唯一力量，学生们在其中也起到很重要的作用，甚至是最重要的作用。目前，8年级的学生在科学课上正通过BOTG图和因果环图来完成他们这学期的生态论文，每一个学生都有一名教师作一对一指导。在很长的一段时间内，校内指导教师和8年级的教师都试图在社会学科目中引入系统思考，但是又觉得这对学生来说难度太大。但是，看到了学生们自如的运用因果环图探索生态学问题之后，8年级的社会学教师决定在她的课上也作此尝试。在Rob的点拨下，学生们做出了出色的因果环图，描述纳粹的扩张。学生们热烈的课堂讨论令这位教师倍感激动，她表示还要做更多的尝试。
课堂案例：小游戏——进进出出
“进进出出”是一个数学课上的小游戏。一年级和二年级的学生可以通过这个游戏学习图表和栈流的概念。到了五年级和八年级，学生会分别再玩一趟这个游戏，加深他们的理解。这个游戏很有研究价值，因为虽然它对学生们的发展大有裨益，但是我们还不确定是否要把它引入到课程中，这也是我们现在的一个困惑。
Alan Ticotsky最早为低年级的学生设计了这个游戏，而Rob Quaden则尝试在高年级的学习中应用。你可以在CLE主页上查看这节课的详细过程.(The In and Out Game :A Preliminary System Dynamics Modeling Lesson, Alan Ticotsky, Rob Quaden#SE1999-09)
一年级教程
6岁的孩子可以在教师的指挥下完成游戏并做出曲线图。Alan Ticotsky,在教室内指定一块区域作为选手区，在选手区的两侧，分别有一条进路和一条出路。最开始，同学们需要讨论游戏规则，并决定，每一次有两名同学由进路走进选手区，再有一名同学由出路走出选手区，由教师在一张表格中记录走进的同学数、走出的同学数和选手区剩余的选手数，并将选手数的变化情况做成点线图。同学们可以讨论选手数的增长曲线，他们会发现，只要同学们根据规则进进出出，选手数就会持续上升。
图1 每次进入2人，出去1人 图表显示
在这个游戏中，孩子们会发现，图表是一种表达信息的良好方式，纵轴代表选手数，横轴代表时间或者游戏的循环数。在进进出出的过程中，孩子们可以看到，图表中的选手数一直在变化，而如果曲线上升，就表示选手数在不断增长。这时，虽然他们还没有正式接触栈和流的概念，但是他们已经懂得了栈和流是什么意思。而在每一轮的进出中，孩子们都可以练习加减运算和估算技巧。
六岁的孩子玩6-7轮进进出出大约需要45分钟，他们喜欢关于这个游戏的一切：按规则走动啦，数数啦，观察图表啦，每一样他们都做的津津有味。
二年级教程
我们一眼就发现二年级的孩子们以前玩过这个游戏，因为当Alan Ticotsky宣布要玩进进出出时，孩子们立刻回忆起了一年级的事，一个个都特别开心的想要再玩一次。经过简单的规则介绍，孩子们就开始玩了，他们可以比一年级时多玩几轮。在玩了几轮进两个出一个之后，他们制定了新的游戏规则，比如，进一个出两个，进一个出一个，进三个出一个，然后在新的规则下，观察图表的走向。
二年级的学生接下来会对直观的认识斜率这个概念。陡峭的曲线，表示选手的数量增长迅速；平缓的曲线，表示选手的数量增长缓慢，甚至如果进出平衡，选手的数量就保持不变。另外，他们也将学习到另外一种描述这个游戏过程的工具：栈流图。学生们会发现，不论是表格、图表还是栈流图，选手的数量，都是由走进的同学数和走出的同学数共同决定的。
图2、 进出游戏的栈流图
在这一阶段，学生们的加减运算和估算技能，作图能力可以进一步提高。有一年级打好的基础在先，45分钟之内，二年级的孩子可以玩很多轮。
四/五年级教程
在小学高年级段，学生可以通过回顾进进出出游戏来学习STELLA计算机模型。五年级的老师对于系统思考非常热心，加上当时五年级刚好还有一节跟这个游戏有关的课程，所以最开始在小学高段，进进出出游戏是在五年级应用的。现在，指导教师们正考虑把这节课的一部分提前到四年级，一方面，四年级的学生已经具备了相应的学习能力，另一方面，如果在四年级就做好了准备工作，那么到了五年级，就可以进一步拔高了。
五年级的孩子不需要再通过真的走进走出来理解栈和流的概念了，但是教师还是需要对这个游戏稍作讲解，对于在二年级就已经玩过这个游戏的孩子们来说，简单的回顾就足够的，但是教师还是要帮助他们复习一些抽象的概念。或者，教师也可以稍微描述一下小朋友们是怎么玩进进出出的，然后找几位同学，简单的玩一两轮。总之，五年级的学生不需要再满教室跑来跑去，他们只要在自己的座位上，在老师记录数据时，站起来坐下去，表示走进走出即可。学生可以尝试各种进出规则，讨论曲线的斜率，预测20-30论后选手的数量。在游戏中，他们再次复习了栈流图，也再次看到，正是栈流图和图表，反应了在进进出出的过程中，选手数量的即时变化。
今年，五年级的学生进一步尝试以进进出出游戏为素材建模。一般来说，要升入八年级，学生才有能力学习建模，但是低年级的学生通过初步的培训，也可以建一些简单的小模型。（四年级时就可以教孩子们建立进进出出游戏模型，但是再小的学生就比较困难了）校内指导教师和五年级的教师们向学生们示范操作，包括如何在模板中添加栈和流，如何给栈流命名，如何插入图表，如何运行模型等。(当模型模拟出和学生们先前做出的曲线一致的图表时，学生就会觉得，好神奇啊~)操作示范大约需要10分钟，之后，学生就可以到自己的电脑上，几人一组，一起建造自己的模型了。他们还可以在模型里尝试别的游戏规则，在模型运行前，先自行预测一下可能的曲线，学生们非常的乐在其中。
图3、每次进入2人、出去1人的STELLA图
在小学高段，进进出出游戏有利于学生加深对栈和流的理解，他们也能够进一步学习增长曲线的斜率和增长速度。最后，他们也可以初步认识计算机模型，接触这种描述实时变化的新工具。
八年级教程
八年级的学生完全不用再实际操作这个游戏，Rob Quaden 在八年级上这节课时，利用10分钟的时间，在黑板上演练了进进出出游戏的玩法，画出了最初几轮选手数量变化曲线，然后简单回顾了栈、流的基本概念。接下去的时间，学生分组在计算机上自行建立模型，通过调试模型，他们探讨了以下问题：
如何使增长曲线更加平缓？减少净增加的选手数
如何使增长曲线更加陡峭？增加净增加的选手数
如何改变曲线的起点？改变选手区域内的初始选手数
如何使曲线保持水平？走进=走出
如何改变水平曲线的起始位置？
当曲线与横轴交叉时，表示什么？
给你一幅曲线图，你可以预测20-30轮后的选手数量吗？（延长模拟时间）
如果进出量发生了变化，曲线会怎么走？（呈现分段曲线）
学生在这个游戏中，可以练习系统动力学的思维方法和建模技巧，也可以加深对一次函数斜率和纵截距含义的理解。建模为孩子们提供了一种全新的视角来认识数学公式。
进进出出游戏只是初级的系统思考课程，因为这个游戏中并不包含反馈作用，并且，选手的数量变化也不是连续的。在后续的课程中，学生们会陆续学到反馈和连续变化，进进出出游戏最重要的意义是在于让学生们对系统动力学的基本概念，有一个直观的、具体的认识。
进进出出游戏的局限性
不论是在Carlisle，还是在其他学校，这个设计巧妙的小游戏大家都非常喜欢。学生们可以亲身体验到什么是栈，什么是流，并且也可以学会通过曲线图观察系统的实时变化。他们锻炼了数学能力和计算机操作能力，可以独立建立一些很棒的简单模型。最好的是，孩子们都乐在其中。
但是，我们目前也面临一个问题，就是如何在小学低段充分应用这个游戏。即便没有校内指导教师的引导，小学高段和初中的教师，都非常乐于使用进进出出游戏，学生们通过这个游戏，能够更熟练的使用系统动力学工具，并应用于社会学、科学、文学和数学的学习。
但是，一年级和二年级的教师则没有那么热衷于进进出出。Alan Ticotsky曾经观摩过他们的课，孩子们确实也会积极参与。但是，教师们并不十分同意在此阶段过早的引入图表观察。他们觉得时间不够用，过分的强调系统思考，可能会影响小学阶段基本教育目标的达成。通常，对于一年级和二年级的教师来说，他们的主要任务是培养孩子的阅读能力，小孩子如果在这个阶段不能很好的学习阅读，那么之后就很难在跟上同龄人了。所以，这才是教师们关注的重点。而又因为低段教师的关注重点长期集中在阅读和儿童早期智能的发展，他们在科学和数学方面的学科知识可能也相对薄弱。他们并不觉得系统思考对低段的课程有太大用处，也不觉得对孩子的长期发展有用。我们尊重教师们的选择。
要向老师们指明在教学中引入系统思考的重要性并不难，我们要做的，更多的应该是优化系统思考课程本身。Carlisle小学部的老师兢兢业业，全心全意的替学生照相。如果他们觉得进进出出游戏对学生有好处，他们就一定会接受这个游戏。所以，我们要回顾一下一堂好的系统思考课，应当具备哪些特点：
① 促进当前课程的教学。虽然进进出出游戏确实锻炼了学生的数学思维，但是，它并不与现有的课程接轨，也无法提高学生的阅读能力。只有在高年级，因为这个学段要求培养学生解决问题的能力、计算机操作技巧，并为之后的系统思考学习做好准备，这个游戏才与该学段的课程目标相契合。
② 课程创意来自一线教师。进进出出游戏并不是由一线教师提出的，Alan Ticotsky设计了进进出出，并将其介绍给教师们，教师们同意Alan Ticotsky在班级实验这个游戏，是因为他们尊重Alan Ticotsky。高年级段的教师也只是对这个游戏进行了调整，使其更能适应具体的教学需求，但进进出出毕竟不是教师们的原创。
③ 学生亲身体验。这一点进进出出游戏做的非常好，特别是在小学，学生们真正做到了在做中学。
④ 以学习者为中心。这一点进进出出游戏也做的非常好。低段和高段的学生都非常喜欢玩这个游戏，积极的参与其中。他们的表现令人印象深刻，而他们这期间学到的知识，也是扎扎实实的知识，是他们后续学习的坚实基础。
适应各年龄段学生的需求。我们在各个学段都尝试了这个游戏，至少在现在看来，进进出出还是可以适应各年龄段的学生发展需求的。当然，要开发出精确适应各年级的分段课程，还需要时日。
既能锻炼系统思考能力，又能促进当前课程的学习。这可能是进进出出游戏最大的问题，它从本质上来说，是一节系统动力学课。设计这节课的初衷，是向学生介绍BOTG图、栈流图和计算机模型。虽然也会涉及到别的技能和其他学科的知识，但是总体来说，还是以系统动力学为主。在Carlisle的其他年级，有很多关于系统思考的拓展课，但是这些课最终都是为该年级的基础课程服务。当然了，学生们还是得先学会系统思考的基本技能，才能更好的完成这些拓展课程。高年级的教师已经认识到了这一点，但是低年级的教师仍不以为然。
充分凸显课程的价值。在高年级，学生们基本不需要教师的引导，可以自主的完成游戏；而在低年级，教师们有对这个游戏不以为然。如果教师们对进进出出不感兴趣，我们也很难抓住学生。如果离开了我们的支持，这个课程就无法继续，那么这个课程也显然没法进一步发展。
我们可以做什么？
系统思考教育最初在Carlisle施行，是始于初中，在这个学段，我们常常感到，如果能让学生更早的接触系统思考，会对他们的发展更有利。进进出出游戏可以是学生们系统思考能力的起点，并由此深入发展。但是，我们也看到，在小学低段引入系统思考并非易事，那么，我们可以从哪些方面进行努力呢？
一年级和二年级的教育目标侧重阅读，而系统思考旨在帮助学生积极主动的构建知识，那么，我们需要思考的就是，怎样才能利用系统思考来提高阅读能力。和高年级的学生一样，问问题和在做中学也是低年级学生重要的学习方式。（事实上，孩子们天生就是这样学习的）我们的目标并不是绞尽脑汁，将系统思考生搬硬套到已有的课程中，而是想办法探索出一种和现在不同的教育方式，让孩子们更好的办到以上两点。根据小学老师们的建议，Alan Ticotsky正着力于帮助教师们，在文学课中应用BOTG图。学生可以将情节发展画成曲线图，深入思考故事的脉络。对于工作，Alan总是不知疲倦，应用系统思考进行阅读教学，是他正在努力攻克的难题。
Alan还开发了另一个跟图表有关的游戏，叫作找也找呀找朋友。（可点击CLE主页查看详细内容）这个游戏适用于小学阶段的社会学课程。学生们通过游戏，可以看到，友善的行为是如何在班级里传播的，并可以画成图表。小学老师们非常在意儿童早期智能和交往能力的发展，所以我们可以关注这个游戏的进展。（Alan还为幼儿园设计了一个种植和砍伐树木的游戏，刚好适用于幼儿园课程的热带雨林单元，我们也可以关注它的进展）可能，图表要比进进出出游戏更加好用。
我们需要设定恰当的好课标准。至少，通过进进出出游戏，我们就能看到，好课标准必须现实，如果急于求成，只会适得其反。
对于在小学低段引入系统动力学的图表分析，我们可能还要斟酌。当然，学生们看上去可以接受，强推似乎也未尝不可，但是，我们无法将这个想法强加给教师。他们可能是正确的，当孩子们再年长几岁，到了他们真正需要，也能够更快接受图表分析的时候，再引导他们学习图表分析可能会更好。现在，或许我们应该适当的放慢脚步。对于系统思考教育的长远发展，我们必须广泛听取各个方面的意见。
同时，我们还需要争取让包括小学教师在内的所有教师，都看到系统思考的作用，了解系统思考教育改革的目的。教师们工作繁忙，很多人可能根本无暇顾及课业之外，学校里正在发生些什么事。如果能让小学教师们看到高年级的学生在科学课、社会学课、文学课和健康课中，运用系统思考后的出色表现，会对我们的工作很有帮助。系统动力学在K12教育中还是个新事物，惟有所有的教师都意识到，系统思考是一项对学生人生发展起到重要作用的技能，我们才能全面的推行系统思考教育改革。现在，这项工作才刚刚开始。
结论
进进出出是Carlisle学校开发的优秀课程。我们为学生和教师在这个游戏课程中的收获深感欣慰。虽然这个游戏并没有得到所有人的认可，但是，它让我们看到了我们的工作还有哪些缺省——解决问题总要从发现问题开始。
在Carlisle学校工作的经验基础上，以进进出出游戏为起点，设法将系统思考融入K-12课程任重而道远。大部分的教师工作压力都很大，同他们自己的老师一样，他们也疲于完成现有的教学目标。只有少数教师发现，系统思考和他们的教学方式以及思维模式刚好合拍，这部分教师是天生的系统思考者，他们希望改变现有的教育模式。这些先驱者会很愿意接受教育改革，Carlisle学校五年级的教师们就是一个例子。
更艰巨的工作是，星星之火，何以燎原？如何让更多的教师看到系统思考教育的优势？其实，系统思考可以应用于学校教育的各个学段。在Carlisle，系统思考教育主要在小学和初中推行，我们希望它可以向高中发展。高中教师承受工作压力更大，专业领域相对来说也更狭隘。我们发现，有几位高中教师最开始对系统思考不以为然，但是经过一次偶然的尝试后，他们感到系统思考非常有用，虽然进展有快有慢，但是他们现在都已经在主动探索更好的系统思考教育方法。对于小学一年级和二年级的教师，我们也要持有相同的宽容心和耐心。
开发优秀的系统思考课程任务艰巨，但是，要让系统思考在K12教育中开花结果，我们还必须将系统思考与现有的课程相融合，这一点，我们也必须铭记在心。
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时间：2022-06-20 18:31
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