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（Instructional Sy-stems Design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、Dowd,ng、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(chaos theory)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Yeongmahn You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(Butterfly Effect)”。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，一个小误差或差异是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。故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(Strange attractors) 吸引子是系统被吸引并最终固定于某一状态的性态。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。
