臺灣化學教育

2018國際化學教育研討會:國際化學教育會議之我見—談系統思考

邱美虹

國立臺灣師範大學科學教育研究所
*[email protected]

n  前言

IUPAC 每兩年舉辦一次的國際化學教育研討會，2018年7月10-14日在雪梨舉辦。身為化學會的國家代表，我先於7/9出席IUPAC 化學教育委員會(Committee on Chemistry Education, CCE)會員會議討論與報告委員會各項事務，我因為執行一項11個科學組織合作的科學家性別差異的計畫案，遂於會中作進度報告。然後再於7/10 上午出席IUPAC國際計畫–化學教育中的系統思考(Systems Thinking in Chemistry Education, 簡稱STICE)的討論會議，下午再續開CCE會議的第二階段討論會議，並出席開幕式和第一場專題演講。會議期間除出席上述會議外，並出席大會各項專題演講、海報展示、分組報告等等活動。

圖1. 參與IUPAC 系統思考(Systems Thinking)計畫小組討論

此次共有來自30個國家268位與會者，其中人數最多的當然是澳洲計有97位，其次是美國39位、日本是13位、紐西蘭12位、加拿大和英國各10位，臺灣則是有7位出席(其中3位教授4位中學教師)。

大會主題報告共有四場，來自德國基爾大學(Kiel University, IPN)的IlkaParchmann是個非常傑出的化學教育學者，目前擔任該校學術與師培副校長的工作。她的報告圍繞在大學教育教學與人才培育上，與之前她在中學化學教育研究上的報告比較不同。但主軸仍是以化學中巨微觀概念的建立為主。其次，Peter Mahaffy and Stephen Matlin報告系統思考(Systems Thinking)。該計畫由IUPAC經費補助一群來自世界各國的教授共同探討如何在大學和中學化學教學中發展學生系統思考的能力。此議題雖非新概念，在其他領域早有人涉獵，但是在化學界卻是由Stephen Matlin 在Nature發表一篇重要文獻後才在IUPAC內引起注意。此次在大會中報告，主要是期待在化學教育界引起重視。而這兩位學者也在大會中安排數場相關議題的論壇，我有幸參與其中<系統思考與化學教育之學與教>一組而對與系統思考有關的多重表徵、複雜系統、非線性關係、交互作用等議題進行報告(Ho, et al., 2018)。本文後續會對此主題再加以說明。再者，專題演講還有加拿大的新秀有機化學教授Alison Flynn 針對大學有機課程的設計進行翻轉教學，雖然上課學生人數甚多，但在教學時Flynn盡量讓學生分成小組討論，並讓教師和學生產生更多的對話，使學習可以更加主動與引起興趣。最後，MarietjiePotgieter以南非在大學有限的資源下，如何利用網路將實驗能力建立起來做為演講的重點。每場演講都很精彩，也呈現嶄新的思考方式與教學策略，對推動化學教育工作很有啟發性。

 

n  系統思考的定義

系統思考在1987年時由Barry Richmond提出，他認為思考是一種動態的，透過動態思考(dynamic Thinking)可以追蹤自己對特定議題或挑戰產生一個隨時間而改變的表現路徑。而這種動態思考並非與生俱來的。Arnold 和 Wade (2015)在回顧許多學者對於系統思考的定義後曾指出，系統思考就是一種系統(system thinking can be viewed as a system)，換言之，系統思考就是思考關於系統的系統(system of thinking about systems)。大部分的系統包含三種東西:元素(elements，或稱特性，characteristics)、互連關係(interconnections即特性之間的關係或彼此的回饋)、功能或目的(Meadows, 2008)。這樣的觀點和建模提到成分(components)、關係(relation)和系統[system，或模型(model)強調關係之間更上層的連結關係]不謀而合(邱美虹，2016)，揭示尋找組成物的關係，再經由簡單的關係形成複雜關係，再進而到系統的形成。根據Arnold 和 Wade (2015)的觀點，圖2的系統檢測可以確認是否符合系統思考的定義具系統性的準確性。根據Richmond的觀點是要對系統具有見樹又見林的觀點(Richmond, 1994, 引自Arnold & Wade, 2015)，但則不符合圖二的互連關係，因為她並沒有解釋系統思考內元素的互連關係。而提出第五項修練的彼得聖吉(Peter Senge)對系統思考的定義則更是沒有目的也缺少互連關係。總之，Arnold 和 Wade (2015)指出系統思考是一連串相輔相成的分析技巧，她可以用來確認和理解系統、預測行為和設計修正使他們可以產生期待的效果。這些能力吉和再一起就是系統。所以這七個名詞分別是系統、元素互動關係的系統、分析技能、確認特定事物、理解、預測和設計、策畫修正。

n  前言

IUPAC 每兩年舉辦一次的國際化學教育研討會，2018年7月10-14日在雪梨舉辦。身為化學會的國家代表，我先於7/9出席IUPAC 化學教育委員會(Committee on Chemistry Education, CCE)會員會議討論與報告委員會各項事務，我因為執行一項11個科學組織合作的科學家性別差異的計畫案，遂於會中作進度報告。然後再於7/10 上午出席IUPAC國際計畫–化學教育中的系統思考(Systems Thinking in Chemistry Education, 簡稱STICE)的討論會議，下午再續開CCE會議的第二階段討論會議，並出席開幕式和第一場專題演講。會議期間除出席上述會議外，並出席大會各項專題演講、海報展示、分組報告等等活動。

此次共有來自30個國家268位與會者，其中人數最多的當然是澳洲計有97位，其次是美國39位、日本是13位、紐西蘭12位、加拿大和英國各10位，臺灣則是有7位出席(其中3位教授4位中學教師)。

大會主題報告共有四場，來自德國基爾大學(Kiel University, IPN)的IlkaParchmann是個非常傑出的化學教育學者，目前擔任該校學術與師培副校長的工作。她的報告圍繞在大學教育教學與人才培育上，與之前她在中學化學教育研究上的報告比較不同。但主軸仍是以化學中巨微觀概念的建立為主。其次，Peter Mahaffy and Stephen Matlin報告系統思考(Systems Thinking)。該計畫由IUPAC經費補助一群來自世界各國的教授共同探討如何在大學和中學化學教學中發展學生系統思考的能力。此議題雖非新概念，在其他領域早有人涉獵，但是在化學界卻是由Stephen Matlin 在Nature發表一篇重要文獻後才在IUPAC內引起注意。此次在大會中報告，主要是期待在化學教育界引起重視。而這兩位學者也在大會中安排數場相關議題的論壇，我有幸參與其中<系統思考與化學教育之學與教>一組而對與系統思考有關的多重表徵、複雜系統、非線性關係、交互作用等議題進行報告(Ho, et al., 2018)。本文後續會對此主題再加以說明。再者，專題演講還有加拿大的新秀有機化學教授Alison Flynn 針對大學有機課程的設計進行翻轉教學，雖然上課學生人數甚多，但在教學時Flynn盡量讓學生分成小組討論，並讓教師和學生產生更多的對話，使學習可以更加主動與引起興趣。最後，MarietjiePotgieter以南非在大學有限的資源下，如何利用網路將實驗能力建立起來做為演講的重點。每場演講都很精彩，也呈現嶄新的思考方式與教學策略，對推動化學教育工作很有啟發性。

 

n  系統思考的定義

系統思考在1987年時由Barry Richmond提出，他認為思考是一種動態的，透過動態思考(dynamic Thinking)可以追蹤自己對特定議題或挑戰產生一個隨時間而改變的表現路徑。而這種動態思考並非與生俱來的。Arnold 和 Wade (2015)在回顧許多學者對於系統思考的定義後曾指出，系統思考就是一種系統(system thinking can be viewed as a system)，換言之，系統思考就是思考關於系統的系統(system of thinking about systems)。大部分的系統包含三種東西:元素(elements，或稱特性，characteristics)、互連關係(interconnections即特性之間的關係或彼此的回饋)、功能或目的(Meadows, 2008)。這樣的觀點和建模提到成分(components)、關係(relation)和系統[system，或模型(model)強調關係之間更上層的連結關係]不謀而合(邱美虹，2016)，揭示尋找組成物的關係，再經由簡單的關係形成複雜關係，再進而到系統的形成。根據Arnold 和 Wade (2015)的觀點，圖2的系統檢測可以確認是否符合系統思考的定義具系統性的準確性。根據Richmond的觀點是要對系統具有見樹又見林的觀點(Richmond, 1994, 引自Arnold & Wade, 2015)，但則不符合圖二的互連關係，因為她並沒有解釋系統思考內元素的互連關係。而提出第五項修練的彼得聖吉(Peter Senge)對系統思考的定義則更是沒有目的也缺少互連關係。總之，Arnold 和 Wade (2015)指出系統思考是一連串相輔相成的分析技巧，她可以用來確認和理解系統、預測行為和設計修正使他們可以產生期待的效果。這些能力吉和再一起就是系統。所以這七個名詞分別是系統、元素互動關係的系統、分析技能、確認特定事物、理解、預測和設計、策畫修正。 

n  系統思考與世界大同的化學

Matlin, Mehta, Hopf, &Krief (2016)根據系統思考提出化學應該扮演三個新角色: 創造新的科學知識、轉化知識為有用的應用、朝向面對眾多世界危機的挑戰，因為化學必須從<作為一門科學(being a science)>轉到<作為一門造福社會的科學(being a science for the benefit of society)>，我想這是一個更偉大更無私的想法，重新界定化學的價值。表1是在這樣的想法下所提出的架構，更彰顯出21世界化學這門學科在世界上不可或缺的重要性。

n  結語

雖然參加系統思考團隊以Skype開會數次，但面對面的討論與口頭報告，使我對系統思考有更進一步的認識，此文僅對定義做一簡介，至於如何應用在教學設計上則須待下回分解了。

 

n  參考文獻

Arnold, R. D., & Wade, J. P. (2015). A Definition of Systems Thinking: A Systems Approach, Procedia Computer Science, 44, 669 – 678.

Ho, F.M., Boniface, S., Chiu, M.H., Holmes, T.A., MacKellar, J., &Towns, M.H. (2018).Promoting systems thinking in chemistry education —relevant aspects of chemistry teaching and learning. Paper presented at the International Conference on Chemistry Education, Sydney, Australia, July, 2018.

Matlin, S. A., Mehta, G., Hopf, H., &Krief, A. (2015).One-world chemistry and systems thinking. Nature Chemistry, 8, 393-398.