基于系统思维方法的课程改革思路与改革实践

［摘 要］ “环境经济与管理优化方法”是内蒙古工业大学资源与环境经济学本科专业高年级开设的一门方法论课程。在教学中存在教学内容形式上较为分散、教学反馈机制较为滞后以及对学生系统思维的培养不足等问题。其教学改革以系统思维的培养和养成为基本目标，培养和强化学生的系统思维能力。采取强化教学内容的系统性整合、构建多层次的实时教学反馈结构和在教学过程中体现系统思维等措施进行了改革。经教学实践验证，改革方案表现出了良好的可操作性，并取得较好的效果。

［关键词］ 系统思维；资源环境；优化方法；课程改革

［基金项目］ 2022年度内蒙古科技厅自然科学基金项目“系统视角下内蒙古发电行业达成双碳目标的政策设计与影响研究”（2022MS07012）；2021年度内蒙古工业大学校级教改项目“系统思维方法下的‘环境经济与管理优化方法’教学模式改进研究”（2021229）

［作者简介］ 段 玮（1986—），男，河北唐山人，博士，内蒙古工业大学经济管理学院副教授，主要从事系统动力学、能源经济研究；徐德生（1980—），男，辽宁盖州人，博士，内蒙古工业大学经济管理学院副教授（通信作者），主要从事能源与环境工程、区域可持续发展研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）36-0067-04 ［收稿日期］ 2022-08-02

引言

习近平总书记强调“要提高战略思维能力，把系统观念贯穿到生态保护和高质量发展全过程”［1］。资源环境问题不仅是简单的环境保护与资源开发的问题，还关系到经济社会的可持续发展、国家安全与稳定等多方面的复杂系统性问题。在解决资源环境问题时，必须摒弃传统的线性思维，转而使用系统思维。因此，系统思维的培养和养成就成为资源与环境经济学专业的重要培养目标之一。“环境经济与管理优化方法”是资源与环境经济学专业高年级开设的一门方法论课程。“环境经济与管理优化方法”课程的教学改革正是以系统思维的培养和养成为基本目标，从教学内容、教学模式和教学过程等方面进行相应的系统性改革，从而培养和强化学生的系统思维能力，使学生能初步掌握如何利用系统思维解决简单的资源环境问题，进而加深对系统思维解决资源环境问题的理解。

一、“环境经济与管理优化方法”课程教学的现状

2012年经教育部调整本科专业目录，将“环境经济”与“环境资源与发展经济学”合并为资源与环境经济学，该专业为教育部特设专业。内蒙古工业大学于2014年开始招收资源与环境经济学本科专业学生。“环境经济与管理优化方法”课程作为内蒙古工业大学资源与环境经济学专业一门具有特色的方法论课程，旨在通过理论与现实问题相结合，培养学生的自学能力、数据分析能力、分析问题和解决问题的能力，以及培养学生的开拓创新精神。

二、目前“环境经济与管理优化方法”课程教学存在的问题

（一）教学内容形式上较为分散

国内目前开设“环境经济与管理优化方法”课程或相近课程的高校较少，还未形成统一的课程教学内容。国外高校的此类课程，在内容上偏重于计量环境经济模型的分析与优化，缺少对学生系统思维的培养。内蒙古工业大学的“环境经济与管理优化方法”课程为达成课程目标，将教学内容设定为最优化理论、博弈论和系统动力学三大部分。由于课程学时较短，且最优化理论、博弈论和系统动力学三大教学内容之间在形式上较为分散，所以三大教学内容从形式上很难进行有机整合，学生在进行课程学习时也面临较高的难度。内蒙古工业大学从2018年秋季学期开始为资源与环境经济学本科专业2016级学生开设“环境经济与管理优化方法”课程。2018年至2020年，在课程内容不断精进的情况下，课程学习难度不断提高，学生的考试通过率和分数不断降低，学生三年的考试不通过率分别为5.88%、16.67%和28.57%。经过分析，课程教学内容形式上较为分散，缺少系统性的内容整合，致使学生学习时缺少明显的知识主线，是课程考试通过率不断下降的主要原因。

（二）教学反馈机制较为滞后

“环境经济与管理优化方法”课程原有的教学反馈机制为传统的“教学设计→教学过程→教学考核→教学反馈→教学设计”闭环反馈结构。虽然能达到持续改进教学的目的，但最大的问题在于延迟性较强，对于教学过程中出现的问题缺乏及时改进的灵活性。往往只能在一轮课程教学结束后，将教学反馈中反映出的问题在下一个课程轮次的教学设计中进行相应的改进。由于课前调研的信息不对称和信息失真问题难以克服，使教师对学生情况的认知较为有限和存在较大偏差，进而造成教学效果不尽如人意。而较为传统的教学反馈机制并不能及时地修正这种认知偏差引发的教学效果问题。

（三）对学生系统思维的培养不足

在“环境经济与管理优化方法”课程内容中设定了系统动力学方面的相关内容。在课程教学环节中重点讲授了系统动力学的理论基础、基础概念、模型工具和常用函数等内容。但通过教学实践发现，只通过讲授系统动力学的基础理论知识，很难使学生了解、理解和掌握系统思维。学生对于系统思维的本质和表现形式的理解以及更重要的系统思维能力的养成还存在较大差距。

三、系统思维下的课程改革措施

（一）强化教学内容的系统性整合

在进行系统思维指引下的“环境经济与管理优化方法”课程改革时，针对课程目前所表现出来的“教学内容形式上较为分散”的问题，必须从根本上进行教学内容的系统性整合。在进行教学内容的系统性整合时，必须从系统思维所具有的整体性、结构性、动态性、开放性和协同性等特点出发［2］。

系统思维的整体性特性要求，课程的教学内容从整体视角上保持一致，即如何在最优化理论、博弈论和系统动力学三种不同的知识之间找到有机联系；系统思维的结构性特性要求，明确“环境经济与管理优化方法”课程中三大部分内容之间是如何相互作用、相互影响的；系统思维的动态性特性要求，课程的教学内容不断优化调整，即在该课程中根据当前我国社会所面临的现实资源环境问题，增加相关的案例分析，优化调整教学内容；系统思维的开放性特性要求，课程的教学内容上不仅要讲授理论知识，还要与其他课程的理论知识进行有机结合；而系统思维的协同性特性要求，课程在教学内容上要相互协调、相互合作，即课程教学中三大部分要为同一个目标进行合理的协调。

具体来说：第一，“环境经济与管理最优化方法”课程内容三部分之间的有机联系，可归纳为对环境经济与管理优化过程的不同优化方式，分别为最优化理论较为强调数值上的最优、博弈论强调人的行为决策最优、系统动力学可实现系统角度的优化。第二，对于课程内容三部分之间的相互作用方式，可总结为相互补充、层层递进的作用形式，即为最优化理论强调数值意义上的优化，忽视了人与人之间的决策相互影响；博弈论的行为优化可以很好地补充这部分内容，但却无法解决人与环境之间的反馈问题；而这正好是系统动力学可以解决的范畴，在系统动力学进行具体的数值优化时，可以借鉴最优化理论中的相关内容。第三，对于教学内容的优化调整，一定要以我国正面临的重大现实环境问题为指引，增强学生解决我国环境问题的责任感和使命感，如以我国的碳达峰、碳中和目标为背景，增加相关的案例分析内容，以我国如何达成“双碳”目标为分析目标，在不同的教学内容中进行分析讨论。第四，对教学内容的开放性而言，需要将其他课程的理论知识进行有机的引入和结合。例如，将计量经济学中的经济指标计量思想引入最优化理论中，以强调最优化理论的目的性；将微观经济学中的公共品理论引入博弈论中，以帮助分析环境监管的动态性；将产业经济学中的产业结构调整思想引入系统动力学的环境分析中，以强调解决环境问题的长期性和复杂性。第五，对教学内容的协同性而言，主要从教学目标协同和教学设计协同上进行体现。例如，对每个部分的教学内容，在具体的理论选取上，要以课程的总体教学目标为协同目的，不刻意强调某一部分的难度和深度，而是为课程总体目标服务。通过上述五方面的改革，可以基本实现“环境经济与管理优化方法”课程的教学内容系统性整合。

（二）构建多层次的实时教学反馈结构

在“环境经济与管理优化方法”课程改革中，尝试通过构建多层次的实时教学反馈结构，解决传统教学反馈机制存在较强滞后性的问题。需要在以下三个方面进行相应的变革。

1.在观念上改变教学设计需要相对固定的思维模式，在教学设计上树立及时响应和针对性修改的思想。明确教学设计不是确定后就绝对不能更改，而是根据教学过程和考核中反映出来的问题及时进行修订。例如，最优化理论、博弈论和系统动力学三个不同教学部分的教学时长分配、教学难点的设定等教学设计内容，均可进行适度的实时调整。

2.借助现代化教学手段和工具，在教学过程中的多个重要节点，如课前预习与答疑、课堂讲授与学生互动、课后复习与数据跟踪，进行实时的数量化分析。通过对相关数据的收集与分析，对教学效果和学生反应进行较为客观的分析与判断［3］。更为重要的是，应用上述的数据分析结果，对教学设计进行实时的修订，以此来形成教学过程→教学设计的实时教学反馈结构。例如，可以根据学生课前预习的数据和时长，判断学生对博弈论部分的内容是否有所了解，进而在教学设计环节对该部分的教学时长和教学重点、难点等内容进行有针对性的修订。

3.在考核形式多样化、日常化的基础上，通过对教学考核相关内容和数据的分析，掌握学生对教学设计和教学过程的接受程度以及对课程知识的领悟程度。将较为独立的课程考核环节集成在教学设计和教学过程中，以实现教学设计、教学过程和教学考核的系统化集成。完成三个环节的系统化集成后，可以实现“考核中有教学、教学中有考核、考核影响设计、设计影响考核”的总体系统集成效果，从而形成教学考核→教学过程、教学考核→教学设计的实时教学反馈结构。

完成上述三个方面的变革后，就可以在传统教学反馈机制的基础上建立一种多层次的实时教学反馈结构。

（三）在教学过程中体现系统思维

原“环境经济与管理优化方法”课程中，虽然教学过程涉及了系统动力学这一结构性系统思维方法，但学生无法对系统思维如何应用在资源环境问题中有直观的认识和了解。因此，在教学过程中需从多个角度体现系统思维在解决资源环境问题中的重要性。一方面，要使学生意识到，线性思维这一常见的思维方式已经不足以面对和处理复杂的资源环境问题；另一方面，要从系统思维的整体性、动态性和协同性等特性出发，使学生意识到系统思维应用于资源环境问题的必要性和重要性。

为达成上述两方面的目的，在“环境经济与管理优化方法”课程的改革方案和课程讲授环节中，采用了计算机仿真模拟的方法，使用“世界模型Ⅱ”1900年至2100年的运行结果。“世界模型Ⅱ”主要用于研究全球发展问题，包含人口、资本、自然资源、农业、环境（污染）等子系统，设有5个状态变量，7个决策变量和104个方程［4］。通过对“世界模型Ⅱ”进行情景模拟，可以直观对比线性思维和系统思维处理资源环境问题的结果。

使用“世界模型Ⅱ”进行情景模拟教学的具体步骤如下：

1.教师介绍“世界模型Ⅱ”的基本情况和相关观测指标情况。

2.在模型给出的基础数据中进行基准情景的模拟，从多个指标的模拟数据出发，让学生了解当时的发展情景是不可持续的。

3.对人口出生率、人口死亡率、每人每年消耗自然资源量、人均年投资量、资本折旧率、收放食物指数和年污染排放量等决策变量进行单独调整，并分别将决策变量调整后的模拟结果与基准情景进行对比，以此来说明线性思维在处理资源环境问题时的局限性。

4.采用启发式策略，鼓励学生提出自己的多重政策系统协同情景，并在计算机上进行实时模拟，观察学生自己提出的系统协同情景是否能达成未来世界的可持续。

5.教师对线性思维和系统思维在资源环境问题中的应用进行总结，让学生对如何在资源环境问题中使用系统思维、系统思维在解决资源环境问题中的重要性产生深刻的理解与认识。

结语

笔者对使用系统思维指引下“环境经济与管理优化方法”课程的教学内容、教学模式和教学过程的改革方案进行了总结。从2021年秋季学期首次应用改革方案开始，经过教学实践验证，改革方案表现出良好的可操作性，并取得较好的效果，学生不仅对系统思维在资源环境问题中的应用有了更加直观的印象，还对什么是系统思维和系统思维的本质、表现形式有了较为深入的理解，养成了一定的系统思维能力，且课程考试的不通过率从上一年的28.57%降为16.21%。但学生距离能自如和自觉应用系统思维来思考资源环境问题还存在一定的差距，也是未来“环境经济与管理优化方法”课程教学继续改进的方向。