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――摘自《外国教育资料》1996年4期混沌学与教学系统设计高文王海澜编译．编者按：混沌学是现代科学与现代技术，特别是计算机技术相结合的产物。自70年代以来，各门科学都在注意客观存在的“无序性”，把“过程”而不是“存在”看成科学的主题。70年代未，混沌学的理论已渗透至教学系统设计（ISD）领域，对建立在线性的封闭系统观、决定论的可预测性以及负反馈圈基础上的传统的教学系统设计观提出质疑，并试图将混沌学的非线性开放系统、非决定论的不可预测性、正反馈圈等基本概念引入教学系统设计，以克服传统教学系统设计观的机械性。为引起读者对ISD研究领域中这一新动向的注意，特刊此文以飨读者。传统的教学设计和技术学遵循的是实证主义的范式（Paradigm），然而此范式并未能很好地解释和理解在教学系统设计（InstructionalSvstemsDesign以下缩写为ISD）与开发中所遇到好的各种现象。为此，国外的众多学者如美国的Drscoll、Streibel、Dowding、Jonassen等在过去的一、二十年里提出了革新传统ISD观点的必要性并为此做出了努力。他们的努力之一是运用混沌理论（Chaostheory）考察ISD。但遗憾的是，他们在考察混沌理论对ISD的影响时，几乎没有探讨ISD的基本概念和假设的局限性。因此；他们未能成功地应用混沌理论去开发一种新的ISD模式。为弥补这一缺陷，美国弗罗里达州立大学学者YeongmahnYou试图把混沌理论的关键概念运用于ISD新模式的开发过程中，来探讨ISD与混沌理论之间的耦合性。一、混沌理论的理论框架1．混沌理论的历史背景本世纪六十年代，混沌理论产生于数学与物理学领域，它与相对论、量子论一起被誉为二十世纪三大科学革命。混沌理论之所以首先在数学和物理学中产生，这是因为量子物理学不满于牛顿主义的机械决定论对物理现象的解释。牛顿物理学曾把疑团转为钟，即认为宇宙就是一个钟摆，其中的每种事件都是有序的、规则的及可以预测的。由此，牛顿物理学假设，每一物理事件都完全由它前面的事件所决定。与牛顿的决定相反，量子物理学的非决定论提供了理解混沌的途径，它反对宇宙是一个巨大的，事先决定的机器的猜想，而认为所有的物理现象都象疑团一样是不可决定的，故是不可预测的。这种非决定论的不可预测性与无序性、复杂性、不平衡性、多样性、非线性及不稳定性一起所表示的正是“混沌”。显然，混沌理论的某些推动力正来自于研究非线性动力现象的量子力学。但混沌并不意味着无序。为正确理解混沌，必须注意两个概念：第一，“混沌系统中隐藏着有序”（Hayles，1991），即“混沌是‘有序’的前兆和伙伴而不是敌手”。这样，混沌在有机体的进化和成熟中起着重大的作用；第二，混沌是包含于无序中的有序模式，它随机出现，但却包含着有序的隐蔽结构和模式，即“来自混沌的有序”或“混沌中的有序”。由此可见，混沌隐含着这样一个悖论，即这是一个局部的随机与整体模式中的稳定。混沌理论研究的关键就是要发现隐藏在不可预测的无序现象里的内部有序结构，使学者们有可能进一步探索用现有范式不能描述、解释或预测的现象。2．混沌理论的关键概念混沌理论有以下三个关键的概念：（1）对初始条件的敏感依赖性这一特征也常被称作“蝴蝶效应（Butt-erflyEffect）”。这是一个比喻，即一只蝴蝶在北京振翅时搅动了空气，意能使纽约产生暴风雨。它表明，混沌系统对其初始条件异常敏感，以至于最初状态的轻微变化能导致不成比例的巨大后果。依据混沌理论，一个小误差或差异及系统向着理想状态转化的基本因素。此特征直接与不确定性及不可预测性相关。因为初始条件是不稳定的，不为人知的，故我们不能预测这一不成比例的过程将产生什么效果。同样，对初始条件的敏感依赖性也包含着非线性特征，即系统某一部分中的微小混乱所产生的后果，能导致系统其它部分的巨大变化。放没有任何两种结果是相似的。（2）分形（Fractals）分形是著名数学家曼德尔布诺特（Mandelbrot，1980）创立的分形几何理论的重要概念，意为系统在不同标度下具有自相似性质。而自相似性则是跨尺度的对称性，它意味着递归，即在一个模式内部还有一个模式。由于系统特征具有跨标度的重复性，所以可产生出具有结构和规则的隐蔽的有序模式。由此，分形具有二个普通特征：第一，它们至始至终都是不规则的；第二，在不同的尺度上，不规则程度却是一个常量。（3）奇异吸引子（Strangeattractors）吸引子是系统被吸引并最终固定于某—状态的性态。有三种不同的吸引子控制和限制物体的运动程度：点吸引子、极限环吸引子和奇异吸引子（即混沌吸引子或洛仑兹吸引子）。点吸引子与极限环吸引子都起着限制的作用以便系统的性态呈现出静态的、平衡性特征，故它们也叫做收敛性吸引子。而奇异吸引子则与前二者不同，它使系统偏离收敛性吸引子的区域而导向不同的性态。它通过诱发系统的活力，使其变为非预设模式；从而创造了不可预测性。依此看来，宇宙也受到各种变量的束缚，这些变量对宇宙的活动加以限制，但并不总是允许人们作出简单的预测。总之，正是一个系统的两个相反行为（收敛性吸引子与奇异吸引子）之间的相互作用与张力触发了一个局部丰富多样的复杂的巨大模式。二、传统ISD观点的局限性混沌理论在数学和物理学中的产生对探讨社会科学的新范式有着重要的影响。本节将通过传统的ISD非线性动力系统及混沌理论的关键概念和假设的比较、对照，去揭示传统ISD观点的局限性与问题。1．线性与非线拄一个线性系统是通过两个重要的假设来定义的。其一是有关线性因果关系的假设，即原因和结果是按比例相关的（Davies，1987）。ISD的机械模式表现的是一个教学系统各组成部分之间内在规律性与线性的因果关系。由于因果间清晰的线性关系，初始状态的变化能导致相应成比例的线性的变化。第二个假设是整体为其部分之和。因而，一个线性系统总是与简化或还原密切相关，对整体的理解正是通过把系统分解成各个独立的部分而产生的。历史上这种简化论曾在ISD领域中支配地位。诸如需要分析、教学分析、绩效系统分析、工作与任务分析及学习者分析等各种分析活动反映的正是这种简化思想。常规的ISD模式采取的是通过—种相关的线性程序的顺序形成的直线形式。这是其主要缺点之—。线性特征与—般系统理论（GST）是有冲突的。系统理论作为ISD的基础理论之一，在强调系统线性的目的——手段观是不适宜的同时，突出了系统间的互动联系。在线性的ISD模式中，如第一步骤没有完成，就无法执行第二步骤。因为，第一步骤是第二步骤的前提条件。就这点而言，ISD传统的ISD可被描述为线性的一维过程预定的目标与步骤的顺序，作为达到最终目的的途径，一经给定，则别无其它选择。这种ISD的机制在用于环境动荡或复杂的教育系统时，是欠灵活的。这是因为教学系统设计与开发中的众多因素会限制现性的一维ISD模式适应环境变化的能力。用于动态系统的线性ISD过程，显然忽视了干扰每个设计与开发阶段的一个或多个“凌乱”变量。反之，非线系统表现为相互间的因果性与整体性。在一个非线性系统中，因果之间的关系是不对称的，所以，初始条件中一个微小的变化或干扰可以导致—个不成比例的巨大变化。一个非线性系统还假设，整体并非其各局部属性的总和。整体性既不否定经验分析，也不否认整体分解对于科学的可管理性的价值，它只是要求将对一个复杂系统总体特征的综合作为提高入学研究的意义与效率的先决条件（Sutnerland，1973）。ISD模式各组成成分间的相互联系处多样化的，其最终导致的是与之不相称的变化；其反馈的动态性构成一个非线性系统的动态品质。因而，“非线性显示的是动态系统相互联系的本质”，“非线性概念表明，远离平衡的系统相互联系板为密切，从而有可能仅仅通过对部分的分析达到对系统富有成效的理解”（Chieuw，1991）。基于非线性系统ISD模式可以呈现系统各组成成分间动态的相互关系与彼此的依存性。这就提供了用以将非预期事件整合进该模式的框架。与按步骤渐进流程图相比，ISD过程的混沌显示更适合反映学习过程的动态的与非确定的侧面（Johnson&Eoa，1989）。ISD过程是远比线性过程更为循环、更为系统的过程（Leshin等，1992）。基于非线性系统的ISD模式最终可使自身更为灵活，这有助于反馈的提供和对ISD动态现实的适应。2．决定论的可预测性与非决定的不可预测性尽管决定与可预测性是紧密相关的，但它们并非同义词，并非所有的决定的系统都是可预测的。预测是通过确定源于一已知系统的未知的系统状态而作出的。为了预测一未知状态，首先必须确定该未知状态的管理规则与法规。由此，确定一种未知状态要先于预测一种未知状态。这可导致这样一个结论：“决定论是可预测性的必要条件”（Stone，1989）。决定论的可预测性与非决定论的不可预测性包括着两组相对概念：决定论与非决定论、可预测性与不可预测性。可预测性与系统理论中的简化及规则性相关，而不可预测性则与复杂性及非规则性相联系（King，1991）。决定论的可预测性假设，在稳定的线性关系中，极少数变量的微小变化产生的极小影响是成比例的。然而，面对大量错综复杂的因素，则很难预测系统未来的状况，或了解一个复杂的系统将如何对一种既定变化作出反应。这是因为，初始条件中的细微变化会带来预期之外的、不断增加的影响（Doll，1989）。ISD模式中的线性特征与决定论的可预则性密切相关。“开始于一种方向的范型将持续地沿着同样方向进行”（Doll，1988）。在一个线性的按步骤渐进过程中，每一个步骤或操作都按预测的那样紧随着另一个步骤或操作。但是，在一个系统中，其组成成分之间动态的相互关系及如此复杂，以至于几乎没有可能对它们之间的相互关系进行预测。教学理论包含教学原则，它们事先规定可用何种教学策略去获得规定的学习成果和状况（Reilgeluth，1983）。为规定教学策略、理论起源，首先必须预测客体与条件间的关系。几乎所有的教学技术人员都坚信，影响学习成果的复杂过程是可以控制的。因此，一种传统的ISD观点假设，学习的最终成果是可以预测的，而且，学习过程也可以通过简化法加以控制，该法将一个教学系统的每一成分分解为可以控制的部件：学习者、学习对象、内容及教学策略。一种常规的ISD观点假设，可通过以行为方式确定学生的学习对象，以获得学生知识和技能中可预测的变化（Relgeluth，1983）。引起争论的是，由于教学处方与其效应之间的因果关系，教学处方的实施结果是可预测的。然而，学习过程的复杂性引导我们得出这样一个结论：根据应用某最佳处方所设计的结果来预测学生的成就是不可能的。混沌理论是作为传统ISD基础的决定的可预测性的挑战。它提出，对变化的完全控制是不可能的，因为，一个系统初始条件的小变化或紊乱可获得巨大的非预期的效果。因此，ISD模式的一系列成分的相关不是成比例的。根据Cziko（1989）的观点，人的行为是非决定论的，因而是不可预测的。对非决定论不可预测性的认可，使我们重新思考以确定和控制人的行为目的的传统的科学和理性的系统观点。将这一概念用于ISD进一步表明，将学生是如何学习的作为一种教学干预的结果加以预测是不可能的。3．封闭系统和开放系统1976年，戴维斯（Davies）对开放系统与封闭系统加以区分，他说，封闭系统完全与环境分离，独立于环境。它们是静态的，可预测的，而且始终趋于平衡、静止、非活动性状态。一个开放系统则可定义为与环境进行物质交换，输入与输出能量，增大或分解其组成成分的系统。25年前，冯·贝塔朗菲（1968）就曾指出，应该把一个人作为—个“积极的人格系统”。然而，在ISD领域中，一个起支配作用的比喻则把人描述为一个自我调节的机器人或机器。显然，这种封闭的系统观无法说明人的行为中的创造性与平衡性（Winn，1975）。1979年，Chadwick也批评了这种观点，他指出，教育技术人员未能把握系统观点中的系统概念并加以完整应用，因而没能合理地运用这一可贵的观点。他的论点是：封闭系统观注意的是内部的或功能性的实效，而非探索教学系统与其环境中其它系统的相互