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高中生物课程教学的复杂性解读 作者： 罗玉明 / 袁维新 摘要： 高中生物课程涉及生命系统的复杂性，高中生物教学系统的一个显著特征也是它的复杂性。复杂性科学的新进展为我们研究高中生物课程与教学系统的复杂性提供了新的视野与方法论。基于复杂性科学的基本观点，高中生物课程涉及生命系统的复杂性主要表现为：生命的非线性、自组织性和系统性。高中生物教学系统的复杂性主要表现为：教学目标的不确定性与非预期性；教学过程的非线性和突现性；教学内容的动态性与生成性；教学方法的无序性与互动性。 关键词： 高中生物课程 ? 复杂性 ? 复杂性科学 ? 教学系统 高中生物课程涉及生命系统的复杂性 , 高中生物教学系统的一个显著特征也是它的复杂性。然而，传统生物课程对生命系统的复杂性和生物教学的复杂性缺乏认识与研究。传统生物课程教学由于采用线性的、还原论的思维方式对教学过程做一种静态的分析，忽视了对于教学过程的发展与变化的理解与研究，缺少对于教学内容的复杂性与不确定性的探讨。近年来，“ 21 世纪的科学”──复杂性科学的兴起，为我们认识和研究高中生物课程与教学系统的复杂性提供了一个全新的方法论视角。 一、复杂性科学及其方法论原则 复杂性科学是 20 世纪 80 年代在国外兴起的研究复杂性与复杂系统的综合性科学。复杂性研究的主要目的在于揭示复杂系统内部诸要素之间的相互作用，以及系统与其运行环境之间的相互作用所导致的系统的整体性质和自组织进化机制。复杂性科学研究事物的复杂性，认为“复杂性来自混沌与秩序的边缘，复杂系统的复杂性表现在系统的组分之间或子系统之间，以及系统与系统运行环境之间，有着很强耦合作用，具有难以线性化的非线性性质。” ［ 1 ］具体地说，复杂性科学揭示了如下方法论原则。 ［ 2 ］ ●非线性。形象地讲，“线性”和“非线性”的区别在于：“线性”是指在坐标系上，其图象呈现一条直线，“非线性”是指若用同样的方法来描述一个复杂系统，其图象会是一条曲线。非线性动力学（ nonlinear dynamics ）指出，在复杂系统中，由于各要素相互联系、彼此影响，任何微小的变化都可能对整个系统产生影响。也就是说，复杂系统的发展具有太多的不确定性，这就使得过去我们所依赖的简单性原则在科学上的理解发生了根本性的变化。 ●系统性。传统的科学领域推崇还原论（ reductionism ），把明显的“整体”还原为具体的部分，并强调这些部分对整体的作用，希望通过了解部分来揭示整体的运作规律。但复杂性科学诞生后，人们发现由于系统在变化过程中经历了突现、非线性变化，整体具备了新的、复杂的特征。与此相应，人们认识事物的视角也由机械、简单向系统、整体论（ holism ）发展，以揭示复杂系统的新的本质。 ●混沌性。所谓混沌（ chaos ），是指在复杂系统内部，随着非线性的增强而呈现的一种不规则的有序现象，即无序中的有序，是复杂的秩序化。被科学界称为洛伦兹吸引中心的非线形系统“相位空间”图（有时也被称为“鹰眼”或“碟翅”效应问题），被看作是混沌科学的代表。它向人们形象地反映了复杂系统混沌运动的特点：对初始条件的敏感性和内在的不确定性。混沌理论告诉我们，在一个发展的复杂系统中，我们无法预测任一给定时刻的变化，无法预测这种变化何时发生，只知道它会发生，其模式是随机的但体现出一种模式。法国哲学家埃德加·莫兰在其著作中也指出：世界既不可能是纯粹有序的也不可能是纯粹无序的，因为在一个只有无序性的世界里任何事物都将化为乌有而不可能存在，而在一个只有有序性的世界里万物将一成不变，不会有新东西发生。所以，世界的基本特征是有序性和无序性的交集。 ●自组织性。 1977 年诺贝尔化学奖得主普利高津（Ⅰ .Prigoginer ）指出，复杂系统再构的转化性变化不会发生在系统平衡或接近平衡的状态之时，而是发生在系统能量大量耗散的过程中。现代主义者认为“熵”的发展是不可抵抗的，是单向的，并逐渐变大以至于能量耗尽而最终消亡。但是在复杂科学视角下的系统具有“逆熵”（ negentropy ）而进的自组织性，即系统自身要生存，必须发生大量的耗散。复杂系统在大量耗散能量的同时产生新的能量，以维持系统的存在和平衡。 由此可见，复杂科学是对线性的、机械的、还原的现代科学的深刻反思与超越，其关注整体、重视复杂性的主张引起人类思想领域的一次重大革命，这个革命的性质是以整体性的综合思维方式代替原子论和还原性的思维方式。正如一般系统论的创始者贝塔兰菲所言：“它是应一般科学……的需要而对它们进行重新定向。它已经在许多领域中取得了不同程度的成功和成果，并预示了影响重大的新的世界观。” ［ 3 ］ 用复杂性的方法论视角来考察高中生物课程与教学问题，无疑对重新认识高中生物课程知识涉及的生命的本质以及高中生物教学的特