系統思考的相關研究

系統思考潮流臺灣從 1984 年開始才趕上，由國立中山大學教授楊碩英始開設相 關課程，他因深受 Peter Senge 的理想感召，於 1991 年在中山大學成立了系統思考 與組織學習研究室。2004 年他審訂 Peter Senge 的《第五項修練》，此書出版後引領 臺灣各大企業紛紛要求它的主管、員工應好好修練一番。2002 年 Peter Senge 將第五 項修練的法則應用於教育改革，出版了《學習型學校》，他在書中提倡「學校也要 學」的觀念，教育行政人員、教職人員、父母及學生必須共同合作，教育改革才可 能成功。

此外系統思考這項工具被放入了 107 課綱中，成為學生應當學習的重要核心能 力之一，顯現學生的系統思考能力已逐漸被教育學者們重視。

壹、系統思考國內外相關研究

從臺灣碩博士論文關鍵字蒐尋「系統思考」及「系統思維」，會找到 140 篇論

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文，最早的論文是 1995 年發表的。研究者將這些論文分類如表 2-4-1，可以發現企 業管理、國家社會問題的論文文獻出版時間較早，篇數也相當多，而教育領域發展 的較晚，篇數也較少，這是因為系統思考的理論就是從企業經營管理學開始發展 的。

從指導教授的名單中可以發現楊碩英教授指導的論文多達 24 篇，其次為大葉大 學羅世輝教授指導了有 20 篇之多，代表系統思考的理論漸漸的在教育界蔓延，在網 路上蒐尋「系統思考」，也可以找到許多免費課程的影片可供觀看學習。

表 2-4-1

系統思考論文數量統整表(按年份)

年份 企業/管理 國家/社會/資訊 人文/哲學 教育領域 1995~2000 6 3

2001~2005 10 7 1 1

2006~2010 33 15 1 3

2011~2015 27 16 9

2015~2017 5 1 1 1

資料來源：研究者自行整理。

從表 2-4 1 中的教育領域研究中，挑選將系統思考融入教學的研究作分析，並選 擇適合本研究使用的系統思考評量工具及課程模式。並將研究分成二類：融入系統 思考的教學及利用系統思考提升學科能力的研究。

一、融入系統思考教學之相關研究

劉彥婕（2011）系統思考工具融入自然與生科領域，因受限於時間及學生認知 能力，僅將 BOT 圖、因果回饋圖、六頂思考帽等系統思考訓練工具融入實驗教學 中，並根據 Richmond 所比較之系統思考特性七向度中，從中選擇較適宜的向度作 考量，以動態的思考、內在驅力的思考、整體觀、操作性思考、因果環路的思考等 五向度設計問卷。研究結論為該課程教學有助於提升學生之系統思考能力，以及系

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統思考能力與自然科學業成就有顯著正相關。建議自然與生活領域教師可藉由融入 系統思考訓練工具，提升學童系統思考能力。

蔡志輝（2013）發表的論文「體驗教育活動方案對國小高年級學童系統思考技 能影響之研究-以新北市五年級學童為例」，研究者使用自編之「系統思考能力評 量」，並以體驗教育方案融入綜合活動領域課程對進行教學，其評量內容主要以系統 思考中五項較適合國小學童學習的技能作為向度，依序為：「均衡迴路思考」、「加速 迴路思考」、「時間滯延思考」、「副作用的思考」、「整體浮現思考」，將五種思考模式 融入體驗活動中，透過玩遊戲讓學童發現與真實生活相關的原理。研究結果發現

「系統思考總能力」、「加速迴路思考」與「副作用思考」這三個項向度的數據顯 示，實驗組學生分數顯著較高，並達顯著水準，表示實驗組及對照組學生經過系統 思考的教學，這三項能力有顯著差異。建議綜合活動教師可進行系統思考體驗活動 融入自然學科。

陳伊瑩（2013）發表「見樹又見林-系統思考教學與未來人才培育之個案研 究」，研究者輔以想像力測驗及想像力特質量表做為研究工具，並發展系統思考反思 問卷及系統思考因果回饋圖評量工具，以評量學生的系統思考能力，評量內容為探 討「擴大思考」、「整體思考」、「動態思考」、「閉環思考」及「尋找根本解」五個部 分。課程實施時間為小學高年級綜合領域課程，設計系統思考課程融入自然生態、

社會時事、科技創新、人際關係等多元議題的探討，並適時將系統思考課程融入班 級經營。研究結果發現「整體思考」與「動態思考」的前後測達顯著差異，但想像 力測驗之前測、後測各向度皆未達顯著差異。建議教師可將系統思考融入班級經 營，拉長時間觀察等待學生的變化。

從上述三篇論文發現，課程融入系統思考是可行的，雖然三份研究使用的評量 向度不盡相同，但系統思考的能力經由系列課程的教授，是能被顯著提升的。

二、利用系統思考提升學科能力學習之相關研究

吳佳玲（2011）探討系統思考技巧融入生物科的教學，對國中學生學習生物恆

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定性單元的影響，研究對象共 111 位國中一年級學生，採準實驗研究法。評量方法 則從學習成就的成績表現、恆定性概念與對系統思考技巧融入教學的學習感受來分 析。研究結論為系統思考技巧融入生物恆定性單元教學，有助於提升學生生物恆定 性概念的學習、學習成效，學生對系統思考的教學有正向態度。研究建議除了將系 統循環圖融入教學外，可將資料收集與分析加入教學設計。

蔡曉旻（2013）探討融入即時與真實水文資訊之地球水循環系統思考課程，對 國小高年級學生系統思考技能與知識結構的成效與影響。研究對象共 31 位國小六年 學生，採個案研究法。評量方法以 Assaraf 與 Orion（2010）的系統思考技能階層模 式為架構：系統中的各部分組成與過程、系統中的組成間的動態關係、能了解組織 系統中的架構（系統組成及過程）、能了解系統自然循環過程。研究結論為「地球水 循環系統思考課程」確實能提升學習者的系統思考技能、知識結構，個案學生對於 課程回饋正向。研究建議可採準實驗研究法，課程可使用探究式教學。

王瓊秋（2015）探討系統思考教學模式對提升國小學生問題解決能力之影響。

研究對象共兩個班級的五年級學生，採質量並重的研究法，量化使用準實驗研究 法。融入系統思考之健體領域課程，系統思考訓練工具使用因果回饋圖、心智圖。

評量工具使用新編問題解決測驗、文件分析。研究結論經由系統思考工具的協助，

不但能顯著提升學生問題解決能力，也藉由心智圖和因果循環圖的使用，讓課程的 學習目標更有效達成。學生更將系統思考模式運用於生活情境中發生的問題來做討 論，可做為提升學生問題解決能力的有效教學模式。

余畇緗（2016）的論文為「運用認知工具及學習鷹架促進系統思考與生物系統 特質概念及生態系統概念理解之研究」，主要探討學生在通過結合系統思考認知工具 與學習鷹架的課程之後，能否提升他們的系統思考技能，同時促進學生對生物系統 特質概念及生態系統概念之理解。融入系統思考之生物領域課程，以準實驗設計法 研究，採用的工具為自編的生物系統特質概念測驗、兩種不同系統情境之系統思考 技能測驗，以及生態系統概念診斷測驗。研究結果為實驗組在系統思考技能與系統 特質概念理解之表現顯著優於其他兩組；在不同情境的系統思考技能測驗之表現，

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Ben-Zvi Assaraf, Doddick, &

Tripto (2011) Vehoeff,

Waarlo, &

Boersma (2008)

Vachliotis, Salta, &

Tzougraki (2014)

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從表 2-4-3 知，系統思考可融入自然科的教學，自然科學本存在自然界的「系 統循環」模式如：資源循環、人體循環，有些學生經過教師設計之系統思考課程，

學生系統思考的能力有顯著的提升，但從國內外的研究皆無教師將系統思考融入數 學科的教學研究，也無使用系統基模訓練學生系統思考，故本研究將以此為方向提 升學生的系統思考各項能力。

貳、系統思考在教育的應用

從系統思考的相關研究中，分析系統思考如何應用在教學中，分成系統思考應 如何教授與評量。

一、系統思考的學習

(一) 教學重點

劉彥婕（2011）整理指出系統思考的學習可分為兩個層面：學習用系統的觀點 談論事物（Forrester，1994）；學習看到自己的學習系統—雙環路學習（double-loop learning），Peter Senge 則稱之為學習之輪（learning wheel）。

學習之輪為，教學時在科學知識上的架構安排可採用系統的觀點來談論事物，

選擇跨領域、統整的系統範例，並向學生介紹系統的特性，透過工具看到自己與所 學習的知識為一個系統。系統思考的第二層面，則可在教學上透過工具讓學生看到 自己的學習系統，挑戰、探索與澄清經常習慣的思考方式，更進一步的改變自己的 思考方式。

Richmond（引自蔡安和，2007）列出傳統的思考方式和系統思考的思考方式的 七項比較（表 2-2-4），針對表內容吳佳玲（2011）分析，系統思考更強調了對行為

「變化」的關注，認為行為的發生是來自內在力量的激發；專注在因果關係的認識 將有助於了解行為是如何發生的，因此要觀察因果關係的互動，建立因果環路的思 考，而非採取傳統的線性思考策略。

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表 2-4-4

傳統的思考方式和系統思考的思考方式的不同

資料來源：引自蔡安和（2007: 61）。

(二) 教學工具

1. 長期行為圖（Behavior Over Time Graphs）

Senge 等人（2000/2002）指出系統思考中最基本的工具即長期行為圖，只取英 文名稱字首，可簡稱為 BOT 圖。長期行為圖裡有 X 軸和 Y 軸，其中 X 軸（水平）

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例，X 軸代表一堂課的時間軸，Y 軸則代表聽眾的注意力，畫出的圖形即注意力在 課堂上隨時間變化高低的圖表。

圖 2-4-1 注意力曲線圖

資料來源：取自 Graham Gibbs (1992)

2. 因果回饋圖（Causal Feedback Loop Diagram）

因果回饋圖，只取英文名稱字首，可簡稱為 CLD 圖，是一個表現系統動力學的

因果回饋圖，只取英文名稱字首，可簡稱為 CLD 圖，是一個表現系統動力學的