劉淑貞，周明星

（1.湖南安全技術(shù)職業(yè)學院 基礎教育學院數(shù)理教研室，湖南 長沙；2.湖南農(nóng)業(yè)大學 公共管理與法學學院，湖南 長沙 ）

一 引言

“課程思政”是當今教育的一個熱點問題，“課程思政”已形成一種育人環(huán)境，對學生的核心素養(yǎng)系統(tǒng)演化產(chǎn)生重要的影響。學生核心素養(yǎng)存量是隨著外因和內(nèi)因的不斷作用而動態(tài)發(fā)展的，對學生核心素養(yǎng)的“管理”也應遵循動態(tài)的發(fā)展規(guī)律，需要定性與定量相結(jié)合的方法進行研究。系統(tǒng)動力學(system dynamics,SD) 就能夠采用定性分析和定量模擬的方法研究系統(tǒng)各組成部分之間的關(guān)系，優(yōu)化系統(tǒng)的整體功能。由此，我們不僅要了解學生核心素養(yǎng)的內(nèi)涵和要素，還需要結(jié)合外界“課程思政”環(huán)境影響的角度去探究學生核心素養(yǎng)內(nèi)部與外部的相互作用下的演化規(guī)律和動態(tài)發(fā)展趨勢。比如，如何預計學生核心素質(zhì)體系的內(nèi)部諸要素與“課程思政”相互作用的變化走勢；如何對學生核心素養(yǎng)的存量進行動態(tài)評估；以及如何把握目標、措施、環(huán)境對學生素質(zhì)系統(tǒng)進行及時調(diào)控，這些問題亟待我們教育工作者做科學、深入的研究。

二 學生核心素養(yǎng)的系統(tǒng)動力學SD 模型構(gòu)建

系統(tǒng)動力學理論 (system dynamics，SD)最早源于 MIT 的J.Forrester 的《工業(yè)動力學》一書[2]，認為物理系統(tǒng)中的動力學特性及反饋控制過程在復雜系統(tǒng) (如生命、生態(tài)、社會、經(jīng)濟、教育)中同樣存在。通過專家對復雜系統(tǒng)機理的研究，可以建立復雜系統(tǒng)的動力學模型,并通過計算機仿真去觀察系統(tǒng)在外力作用下的變化。學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)，涉及到學生的知識、能力、行動、環(huán)境、觀念、生理、心理等各方面及其相互作用關(guān)系，以及隨時間變化的動態(tài)發(fā)展過程，是一個具有抽象性、多變性、綜合性的復雜系統(tǒng)。構(gòu)建學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的SD 模型，可以將學生核心素養(yǎng)的現(xiàn)實系統(tǒng)投射到實驗層面，利用它不僅可以對系統(tǒng)的未來作出規(guī)劃性和警告性預測,同時回測系統(tǒng)的歷史行為，如圖1 所示。

圖1 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)實關(guān)系與仿真模型的關(guān)系框架圖

（一）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的因果關(guān)系與流圖分析

明確建模的目的和具體問題之后，下一步需要探究系統(tǒng)與其組成部分之間的關(guān)系以及這些重要變量與有關(guān)量之間的關(guān)系，進而追索因果與相互關(guān)系鏈和回路，然后把它們重新聯(lián)結(jié)一起形成回路反饋環(huán)。厘清學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)中各要素之間的因果關(guān)系是建立SD 模型時進行系統(tǒng)分析的關(guān)鍵點和著重點。學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)因果關(guān)系由二部分構(gòu)成，決策控制過程和行動過程，在該素質(zhì)系統(tǒng)中，目標學生核心素養(yǎng)期望值由外界評定，比如高職學生的核心素養(yǎng)期望值由工作崗位和市場對人才的需求給定等。學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的基本運行，首先由外界輸入的期望值起導向作用，當現(xiàn)有的學生核心素養(yǎng)存量與期望值出現(xiàn)差距時，則決策部分通過目標、制度機制、利益關(guān)聯(lián)等來調(diào)節(jié)素質(zhì)存量的變化率的大小和方向。反之，當影響學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)存量的基本內(nèi)在要素發(fā)生變化時，整體上的素質(zhì)存量也會發(fā)生變化，而這些變化通過調(diào)控使之趨向目標的期望值。

從系統(tǒng)動力學流圖分析，學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)整體上是一個負反饋環(huán)系統(tǒng)，當素質(zhì)系統(tǒng)速率增大時，學生核心素養(yǎng)存量值增加，這時素質(zhì)存量與素質(zhì)期望值的差距減少，變化率在調(diào)控系數(shù)的作用下也隨之趨緩慢。從整個系統(tǒng)的運行機理來說，是一個由不平衡不斷趨向平衡的過程。決策控制過程與行動過程相互作用的信息不斷被檢測、比較,素質(zhì)存量與素質(zhì)的期望值的差距，使得決策控制部分發(fā)揮調(diào)控作用,調(diào)整素質(zhì)存量的變化率，從而使學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生新的特性。一方面，素養(yǎng)存量或期望值的任一增或減,都會使素質(zhì)存量與期望值之間產(chǎn)生差距,使系統(tǒng)出現(xiàn)不平衡狀態(tài)。另一方面，為了減小差距,保證系統(tǒng)的平衡,學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的內(nèi)部作用機制會反過來促使素質(zhì)存量相應地增或減,以減小差距,確保系統(tǒng)維持平衡。如圖2 所示。

圖2 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)動力學流圖

（二）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型參數(shù)解釋及量化方法

基于以上的系統(tǒng)動力學運行機理和流圖分析，擬定學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型五個主要參數(shù)，包括學生核心素養(yǎng)存量、學生核心素養(yǎng)期望、學生核心素養(yǎng)差距、調(diào)控系數(shù)、變化率，其具體的含義和關(guān)系解釋如下：

（1）學生核心素養(yǎng)存量的基本要素的設定

從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)是由多個要素構(gòu)成的。本文借鑒2016 年北京師范大學發(fā)布的“中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果”所界定的內(nèi)容，將學生核心素養(yǎng)分為文化基礎、自主發(fā)展、社會參與三個方面，綜合表現(xiàn)為人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新六大素養(yǎng)，具體細化為國家認同等18 個基本要點。隨著教育部政策、課程思政機制制度、利益關(guān)聯(lián)等因素的影響而動態(tài)發(fā)展，各素養(yǎng)之間相互聯(lián)系、互相補充、相互促進，在不同情境中整體發(fā)揮作用，并與之形成一個系統(tǒng)整體。如圖3 所示。

（2）學生核心素養(yǎng)存量的基本要素及計量方法

圖3 學生核心素養(yǎng)存量維度、基本元素的構(gòu)成

（3）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)期望值解釋及計量方法

學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)期望為外界社會各主體對學生核心素養(yǎng)的期望，從系統(tǒng)來說是一個外界輸入的常數(shù)。其量化方法采用評價指標體系的量化方法與滿意尺度的方法，用“期望度”作為期望值的評價結(jié)果，從而表示期望達到的程度。外界輸入的常數(shù)數(shù)值越大，表示期望值越高。

（4）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)差距與變化率解釋及計量方法

學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)差距即為學生核心素養(yǎng)存量的現(xiàn)值與期望值之間的差距，公式為：學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)差距=期望值-水平變量數(shù)值存量的現(xiàn)值。系統(tǒng)流圖中的變化率為由調(diào)控引起的學生核心素養(yǎng)存量與期望值之間的差距的變化快慢，因此定義其量化計算公式為變化率=素質(zhì)差距×調(diào)控系數(shù)。

（5）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)調(diào)控系數(shù)解釋及計量方法

表1 調(diào)控系數(shù)指標與調(diào)控程度對應表

該系統(tǒng)考慮從課程思政目標、課程思政政策、課程思政關(guān)聯(lián)效益三個外界影響變量對學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)進行調(diào)控。調(diào)控作用系數(shù)用特征函數(shù)來描述，區(qū)間定為[-1,1],用公式表示即：

具體的取值采用專家評判和社會調(diào)查相結(jié)合的方法給定，調(diào)控系數(shù)數(shù)值與調(diào)控力度的對應關(guān)系，常在[0，1]取值，值越大，調(diào)控力度越大。為了統(tǒng)一標準，使得調(diào)控系數(shù)指標有相近的調(diào)控力度說明，從而對[-1,1]的范圍表示作如下規(guī)定見表1。

（三）課程思政環(huán)境下學生核心素養(yǎng)SD 模型構(gòu)建

在描述學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系圖基礎上，畫出學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)流圖，收集和整理有關(guān)系統(tǒng)中各個變量間的相互關(guān)系的數(shù)據(jù)資料、有關(guān)的參數(shù)值和常數(shù)值等，將不同性質(zhì)的變量用不同的符號來表示，進行符號假設和模型假設，分析各參數(shù)之間的內(nèi)在邏輯和函數(shù)關(guān)系，從而構(gòu)建學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型如下：

②素質(zhì)期望=a,單位：dmnl;

③素質(zhì)差距d=a-s;單位：dmnl;

④素質(zhì)變化率r=素質(zhì)差距d×調(diào)控系數(shù)u；單位：dmml/Year;

三 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型Vensim 模擬仿真

使用系統(tǒng)動力學分析軟件Vensim.PLE 對學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型進行仿真。其基本過程為：確定目標分析因果關(guān)系 建立系統(tǒng)動力學流圖構(gòu)建方程建立模型模型驗證原始數(shù)據(jù)模擬運行調(diào)整數(shù)據(jù)進一步仿真 依據(jù)數(shù)據(jù)和圖表對結(jié)果進行分析比較，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，得出結(jié)論，提出優(yōu)化建議。

（一）仿真實驗1—調(diào)控系數(shù)不變時，期望值對素質(zhì)系統(tǒng)的影響

圖4 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型仿真實驗1

本次仿真模型時間以年為單位，以0.5 為步長，設定學生核心素養(yǎng)存量初始值為50dmnl,調(diào)控系數(shù)為u=0.6，期望值a=[100（Current1）、120（Current2）、140（Current3）、160（Current4）、180（Current5）、200（Current6）],分為6 種情況模擬的數(shù)據(jù)圖和數(shù)據(jù)圖4 如下。

從運行的數(shù)據(jù)圖表分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當有稍大的正向調(diào)控作用時，學生核心素養(yǎng)存量處于整體上升趨勢，尤其是前5 年的增長速度很快，其變化率較大，斜率值大，快接近期望值時，進入較為平穩(wěn)發(fā)展的穩(wěn)定期，直至達到最終的目標值。同時，從數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，當調(diào)控系數(shù)一致的情況下，期望值越高，越接近學生核心素養(yǎng)目標存量的時間越長。進一步可知，6種情況整體上學生核心素養(yǎng)存量數(shù)值接近目標值的時間較短，但精確等于準確的目標值卻需要較長時間，比如當期望值為120 時，在第7 年就達到了119，但直到20 年時間才準確達到120 的期望值，由此可見在達到完全期望值狀態(tài)需要花費較多的時間。

（二）仿真實驗2—期望值不變時，調(diào)控力度對素質(zhì)系統(tǒng)的影響

本次仿真模型時間長為10 年，以月為單位，以1 為步長，設定學生核心素養(yǎng)存量初始值s=50,期望值a=100,調(diào)控系數(shù)為u=[0.1（Current1）、0.3（Current2）、0.5（Current3）、0.7（Current4）、0.8（Current5）、0.9（Current6）],分為6 種情況模擬的數(shù)據(jù)圖和數(shù)據(jù)表進行模擬仿真，其結(jié)果如下：

圖5 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型仿真實驗2

從此仿真結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，當期望值一致時，調(diào)控系數(shù)增大時，學生核心素養(yǎng)存量在前面五年時間會迅速增加，在接近目標期望值后變化趨緩慢，進入平穩(wěn)期；同時，調(diào)控力度越大，學生核心素養(yǎng)存量達到期望的目標存量時間越短；另外，可知當調(diào)控系數(shù)為負數(shù)時，學生核心素養(yǎng)存量會以不同的變化率降低；從整體上可見，當系統(tǒng)的素質(zhì)存量值往期望值接近的過程速度很快，比如當期望值目標值為100 時，調(diào)控系數(shù)為0.9 時，達到期望接近值99 只要四年，但準確值卻需要十年以上。以上的分析說明調(diào)控力度對學生核心素養(yǎng)的影響程度和變化趨勢有較大的作用。

（三）學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)SD 模型仿真結(jié)論與優(yōu)化

以上的模型是一個將系統(tǒng)當中的學生核心素養(yǎng)存量和調(diào)控系數(shù)做一個整體考慮，從而擬定學生核心素養(yǎng)存量這一個水平狀態(tài)變量，采用一階的系統(tǒng)動力學模型進行模型構(gòu)建和仿真，在一定程度上反應了學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)在外界調(diào)控和期望值的作用下的變化趨勢。但由于影響學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的因素眾多,關(guān)系錯綜復雜,課程思政環(huán)境下學生核心素養(yǎng)內(nèi)部因素：人文底蘊、科學精神、學會學習、健康生活、責任擔當、實踐創(chuàng)新之間也存在著相互作用的因果反饋環(huán)，同時外界的目標、政策及利益之間也存在著相互作用的因果反饋環(huán)，因此，需要更進一步深度分析內(nèi)在和外在的各要素之間的現(xiàn)值、權(quán)重和因果關(guān)系，建立較為全面、完整的復雜SD 模型進行二階或多階的系統(tǒng)動力學模型進行仿真，以此指導現(xiàn)實系統(tǒng)的學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的建立和完善。但無論怎樣，學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)動態(tài)模型不可能是它的實際代替物,只能是它真實系統(tǒng)的簡化和代表,是它高度抽象的質(zhì)的反映物。具體的優(yōu)化處理可以從以下三個方面進行：

1.細化學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的因果反饋回路

前面分析了學生核心素養(yǎng)內(nèi)部單元的三個維度、6 大要素、18 個要點，可以說這18 個要點(人文積淀、人文情懷、審美情趣、理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究、樂學善學、勤于反思、信息意識、珍愛生命、健全人格、自我管理、社會責任、國家認同、國際理解、勞動意識、問題解決、技術(shù)運用)之間存在一些正反饋因果環(huán)，和負反饋因果環(huán)，比如正反饋環(huán)：學生越具有理性思維，其技術(shù)應用越好，問題解決能力越強。即理性思維↑→技術(shù)應用↑→ 問題解決↑。負反饋回路如：過度強調(diào)批判質(zhì)疑，其人文情懷相對受影響等。由此需要分析各個細化的因果關(guān)系基礎上設定權(quán)重和現(xiàn)值，納入系統(tǒng)運行，從而可以分析學生核心素養(yǎng)的各內(nèi)在元素的變動對整個素質(zhì)系統(tǒng)的影響。

2.完善學生核心素養(yǎng)存量的乘數(shù)-加速機制

學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生動態(tài)變化的根源既來自其內(nèi)部運動,又來自它的外部推動。從現(xiàn)實來說其素質(zhì)系統(tǒng)存量的改變引起的系統(tǒng)功能增加并不是線性的，往往是加倍的增強；而功能運行的效應增強，又必然引起學生核心素養(yǎng)存量的加速增大，因此其實際上是一個增強型正反饋作用過程。

3.考慮延遲-制約機制對SD 演化模型的影響

從現(xiàn)實系統(tǒng)來講，學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)運行在一些環(huán)節(jié)會受到“延遲”和“制約”的影響。這種“延遲”和“制約”與中國教育大體環(huán)境有關(guān)，受現(xiàn)行的文化、環(huán)境制約。影響學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的外部推動機制，如目標、政策、利益都具有時代背景，因此在優(yōu)化模型構(gòu)建時，要設定上限和下限參數(shù)，以防止整個系統(tǒng)的功能出現(xiàn)無限制的增長和下降。

四 學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)調(diào)控對策

建立學生核心素養(yǎng)動態(tài)SD 模型分析問題不僅有效方便,便于理解,而且快捷、經(jīng)濟，可以挖掘現(xiàn)實系統(tǒng)無法及時發(fā)現(xiàn)的規(guī)律和本質(zhì)。利用系統(tǒng)動力學軟件Vensim.PLE對模型結(jié)構(gòu)與功能進行仿真模擬,可以研究在不同的政策因素和不同的參數(shù)下,學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)所呈現(xiàn)的不同運行結(jié)果,揭示學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)已表現(xiàn)及尚未表現(xiàn)的狀態(tài)變量之間的復雜關(guān)系和它的未來的走勢，從中進行調(diào)控課程思政的實施措施和制度機制[3]。依據(jù)模型的屬性和變化特征，提出以下三個方面的調(diào)控對策。

（一）優(yōu)化學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)成分

以“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”為中心，根據(jù)不同學習階段，和不同學生群體建立較為全面的、針對性的學生核心素養(yǎng)內(nèi)涵體系，對其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)成分進行科學、合理的優(yōu)化，基于現(xiàn)實厘清學生核心素養(yǎng)發(fā)展的影響因素，并挖掘其相互作用和連帶效應，避免出現(xiàn)“木桶效應”，即因為系統(tǒng)某一核心素養(yǎng)存量出現(xiàn)低水平而拉低這個學生核心素養(yǎng)的下降。通過建立合理的、適當?shù)膶W生核心素養(yǎng)存量結(jié)構(gòu)，有助于較快的縮小整個系統(tǒng)素質(zhì)存量與期望值之間的差距。

（二）針對素質(zhì)期望目標建立保障與激勵制度

外界的調(diào)控可以從目標、政策、利益關(guān)聯(lián)三個方面進行調(diào)控的影響。2016 年習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調(diào)，要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應。由此全國各個學校開始了由“思政課程”走向“課程思政”的教育教學改革之旅。這些政策方給對學生核心素養(yǎng)的系統(tǒng)存量的產(chǎn)生積極的正影響。目標也會做相應的調(diào)整，在課程思政的大環(huán)境中，將“德”放在首要位置；同時在利益層面，出臺一些課程思政環(huán)境下的評價系統(tǒng)和鼓勵保障機制，對一些具有高尚道德優(yōu)秀學生給予表彰和正向宣傳，以此來持續(xù)增長學生核心素養(yǎng)存量的動態(tài)發(fā)展。

（三）課程思政活動提升學生核心素養(yǎng)內(nèi)生力

通過一系列的課程思政的教育教改活動，以課程為載體，在專業(yè)知識、專業(yè)文化中學習工匠精神、和愛國情懷；在實際日常教學活動中感受集體的團結(jié)的力量，感悟命運共同體的哲學原理和胸襟；通過一些榜樣實際案例的學習和熏陶，提升自我的黨性覺悟，凈化心靈，激發(fā)求知欲，從而讓學生從思想上認識“德”的重要性，愛國的重要性，并通過學習教育內(nèi)化于內(nèi)心的品質(zhì)和行為習慣，通過內(nèi)生動力的加強，主動提升學生核心素養(yǎng)的存量。

五 結(jié)語

我們從系統(tǒng)動力學角度，定性與定量相結(jié)合，靜態(tài)與動態(tài)相結(jié)合，分析課程思政教育教改的時代大浪潮中，學生核心素養(yǎng)的內(nèi)在和外在的影響因素及相互作用，設定參數(shù)和系統(tǒng)流圖，構(gòu)建學生核心素養(yǎng)體系的SD 模型，并借助系統(tǒng)動力學分析軟件Vensim.PLE 實現(xiàn)計算機模擬仿真，利用SD 模型的參數(shù)變化來了解、分析和研究現(xiàn)實問題的本質(zhì)和規(guī)律,并進一步基于模型的仿真結(jié)果提出模型優(yōu)化方案及學生核心素養(yǎng)系統(tǒng)更好發(fā)展的調(diào)控對策，

其對完善學校的教育治理和提升學校的人才培養(yǎng)質(zhì)量有積極的理論借鑒意義。本文僅做一個拋轉(zhuǎn)引玉，構(gòu)建的SD 模型還不夠全面和深入，但相信若細化學生核心素養(yǎng)影響元素，考慮多種優(yōu)化因素，多階的反饋流程圖，設定更貼合實際的參數(shù)，建立較完善的系統(tǒng)動力學模型，必然會為如何持續(xù)提升學生整體的核心素養(yǎng)帶來科學的理論依據(jù)和診斷預測的方法。