系统科学的基本理论

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系统科学的基本理论范文第1篇

关键词：钱学森；科学观；哲学与科学；统一性

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一、钱学森关于现代科学体系整体结构的理论

我国著名的科学家钱学森先生把现代科学体系看作是一个系统，并按照系统原理考察其结构。他认为，传统科学分类以学科研究的对象领域为依据，这种分类本身并不科学。因为，一切科学都是以客观世界为对象的，这是科学的共性，不能成为分类的标准。他提出，应该按照研究客观世界的着眼点或角度的不同来划分科学领域。如，自然科学是以物质运动为着眼点来研究客观世界的，社会科学是从人类社会运动的角度来研究客观世界的，等等。

按照所阐释的分类标准，钱学森把现代科学技术分为11大门类：自然科学、社会科学、数学科学、思维科学、系统科学、人体科学、行为科学、地理科学、军事科学、文艺科学、建筑科学。

钱学森认为这11大门类具有共同的结构模式，这一模式包括三个层次和一个通向哲学的桥梁：工程技术层次：直接改造客观世界的知识；技术科学层次：工程技术共有的各种理论；基础科学层次：认识客观世界的基本理论；通向哲学的桥梁：对应用于该学科的哲学分论。

作为重点例释，钱学森还具体而深入地探讨了系统科学的体系结构。他认为，系统科学是从系统的着眼点或角度去看整个客观世界，它既处理自然界的问题，也处理社会领域的问题。所以，系统科学既不从属于自然科学，也不从属于社会科学。另外，他也不同意把系统科学简单地称为交叉学科。他认为系统科学是与其它10大门类科学相并列的一类新兴学科。

钱学森认为系统科学体系与其他10大门类科学的体系一样也分为四个层次：

按照钱学森于1981年绘制的现代科学体系图[1]25，可以绘制出他关于系统科学体系的具体图示（图1）。

图1：钱学森的现代系统科学体系图

二、钱学森科学观的启示

钱学森提出的按照研究视角划分学科的方法富有创新性和合理性。按照研究客观世界的着眼点或角度的不同来划分科学领域，就是引入了某种哲学普遍理性的观念或方法。这样的分类学视角集中体现了哲学和科学的层次贯通和层次相容的统一性关系。

所有层次的科学学科都以某种直接或间接的中介联系的方式通向哲学，而哲学又作为某种具有普遍理性的研究视角和方法通过某种直接或间接的中介方式贯通和作用于所有层次的科学。

哲学是人类追求普遍理性的活动。哲学和科学的统一不能仅仅看成是一种外在的衔接，而应该看作是一种内在的融合；普遍理性和具体感性在人类认识活动中的不可截然分离乃是哲学与科学内在统一的最终根据；普遍理性普遍程度的内在层次差异，规定了科学或哲学自身的层次性，以及哲学与科学划界的相对性。[2]钱学森的现代系统科学体系结构理论说明的正是普遍理性的层次性、相对性，以及哲学与科学的相容性。

哲学是世界观和方法论的统一。从下向上看钱学森图示说明科学是哲学的基础。哲学是世界观。从上向下看钱学森图示说明哲学是科学的指导。哲学是方法论。

哲学的普遍理性乃是统摄人类知识的普照之光，在哲学的普遍理性之光的照耀下，具有内在统一性的人类科学体系的整体及其任何一个部分、领域和层次便都具有了某种普遍理性的色彩、意义和价值。这就是，科学与哲学的内在融合的统一性关系。

从复杂性的观点来看，科学与哲学并不是绝对割裂的，它们在相互作用的过程中相互规定、包含和融合。科学中有哲学、哲学中有科学，二者内在地镶嵌在一起，形成某种相互作用的动态循环反馈环路，它们的发展总是相互影响、相互规定、相互促进、相互转化，并相伴而行。

然而，我们如上的分析，并不意味着钱学森先生的学科分类就已经达到了完善和标准的程度。事实上，钱学森先生对现代科技所作的11大门类的具体划分，以及把系统科学并列于其他11大门类学科的作法仍然有值得商榷的地方。因为他所划分的并列的11大门类中有些门类应该是种属关系，如社会科学与行为科学和文艺科学；有的则是交叉关系，如人体科学与自然科学和思维科学，军事科学与自然科学和社会科学，而系统科学则又普遍交叉于其它10大门类科学。虽然钱学森提出的按照研究视角划分学科的方法具有创新性和合理性，但是，研究视角也应该分有层次，某些只在局部领域中适用的视角分析方法所形成的学科则不应当放到并列的大门类学科之中，如，行为科学、地理科学、建筑科学、文艺科学，等等。另外，钱学森仅把信息科学看作是系统科学的技术科学和工程技术科学层面的学科，从而将其附属于系统科学的观点也是不合适的。信息科学和系统科学虽然相互交叉，但是看待世界的系统方式和信息方式却是完全不同的两种视角，并且，信息方式比较起系统方式来也许对于世界的解读更具有本质性特征，因为，在哲学存在论意义上，信息世界构成了区别于直接存在的物质世界的另一个间接存在的世界。[3]

三、从钱学森科学观的启示中阐发哲学与科学发展的一般方式

古希腊原子论为人类近代科学的发展提供了一个基本的哲学和科学的范式，近代科学分化发展的还原论方式，正是古希腊原子论学派试图对世界终级统一性进行阐明的哲学思辨的方法论的科学贯彻；道尔顿和阿伏伽德罗的原子-分子理论不仅在概念上，而且在基本理论的性质上都恰似古希腊原子论哲学范式的近代科学版本；牛顿质点力学则不仅以古希腊原子论哲学范式为其立论之基础，而且还以西方基督教宣称的上帝创世说为其哲学依据。

现代物理学对宇观和微观领域的研究对科学理论和科学仪器具有高度依赖性，这就在科学理论、科学仪器、观测结果、对观测结果的解释和评价这四者之间建立了某种统一性的关系。这一关系导致了现代物理学的研究既是科学的，又是哲学的，并且，同时又是源于科学的哲学，还是源于哲学的科学。爱因斯坦和玻尔的世纪大论战、爱因斯坦的理想试验和相对论理论、量子力学的微观模型、超弦理论的构想，以及现代物理学对微观终极性的探索，体现出来的正是现代科学中所呈现的科学的哲学化和哲学的科学化的一般发展趋势。

在现代科学的发展中，宇宙学、相对论、量子力学、统一场论和超弦理论，等等，已经日益合流为一门统一的探求宇宙起源和演化的、关于宇宙本性和本源的理论物理学。人类现代科学的微观和宇观研究的相通、相融性充分证明了人类科学、人类科学和哲学的全息相关性和统一性。这样的一种两极相通的性质，不仅是宇宙自身存在和演化的历史的过程和现实的一般情景，而且也是人类哲学和科学探索的过程和现实的一般情景。

现代科学的发展揭示了能量比质量更为基本的性质，从而打破了传统科学和唯物论哲学用有质量的最小微粒构造世界的本体论信条，建立了质-能统一、能量为基的新唯物论。

现代信息科学和信息哲学的发展揭示了一个全新存在领域――自在信息的世界，并且在信息活动的高级形态的层面上揭示了人类精神世界的本质。这样，传统科学和哲学中关于整个存在领域被分割为物质和精神两大部分的信条也被打破了。现代科学和唯物论哲学的发展，集中体现了人类科学和哲学发展的相容性和一致性。

逻辑实证主义――证伪主义――范式革命论――无政府主义……现代西方科学哲学的发展基本反映了人类近代科学向现代科学的转型过程中所呈现的从简单性走向复杂性，从确定性走向不确定性，从决定论走向非决定论的性质。

科学发展的复杂性的现实以及复杂性科学观要求我们必须不拘一格地创新方法、创新理论、创新观念，并在不同的科学方法、理论，以及科学与伪科学、与哲学、与宗教、与神话等人类创造的所有文化形式之间建立某种自由相互作用的复杂性反馈环链。只有这样，科学以及人类的文化才可能获得自由而健康的发展。

近代以来人类知识发展中的科学和哲学的割裂和分离仅只是一种表面的现象。一个明显的事实是，近代以来的人类实验科学的发展深刻促进了哲学认识论学说的发展。医学、解剖学、生理学、神经生理学、脑科学、实验心理学、当代认知科学和信息科学的发展，导致了近、现代不同时期的一些哲学家们利用不同时期的相关科学研究成果对人的认识发生的过程和机制进行具体探讨，从而建立了形形的别具特色的哲学认识论学说。

哲学本体论的研究并没有因为那些所谓专门哲学家们的拒斥或悬置而停滞，相反，随着人类科学自身的发展，在科学自身的进程中就内在蕴涵着某种哲学本体论学说的形而上学。在人类科学自身的发展中形而上和形而下的探索始终是相伴相生的一对。

从人类关于实体和场的统一、四种相互作用的基本力的统一的探索历程中可以发现，人类的科学有一种自发追寻终极目标的倾向。这种倾向既是哲学所追寻的一种思辨性的理念，也是科学所追寻的一种实证的目标，这其中深刻体现着哲学和科学的相协迸进、相互导引、内在融合的统一性关系。

在世界的微观和超微观尺度上具有怎样的终极构造模式的理论建构方面，人类已经走过了如下的历程：

实体――原子论――化学原子――电子、质子、中子――基本粒子（四种基本相互作用力场）――超弦（超大统一力场）。

“图2”简要标明了人类统一场理论探索的历程。

图2：人类统一场理论探索的历程

参考文献：

[1]苗东升.系统科学原理[M].北京：中国人民大学出版社，1990.

[2]邬.试论科学与哲学的关系[J].科学技术与辩证法，2004，（1）.

[3]邬.信息哲学的基本理论及其对哲学的全新突破[J].西安交通大学学报（社会科学报），2006，（2）.

系统科学的基本理论范文第2篇

关键词：工程观；工程方法论；工程哲学；李伯聪

中图分类号：G304 文献标识码：A 文章编号：1008-2646（2011）06-0057-04

一、当代工程观与工程方法论研究的

基本现状和重要意义

当代工程观与工程方法论研究是科技哲学学科前沿――工程哲学研究面临的一个重要课题。现代科学哲学和技术哲学都是外国学者创建起来的，但在创建工程哲学的时候，中国学者走在了欧美学者的前面。即2002年中国出版《工程哲学引论》［1］(李伯聪)，2003年欧美出版《工程哲学》［2］(L.L.Bucciarelli)等。近几年来，中国工程院、美国工程院、英国工程院都在关注和促进工程哲学的发展；在中国和欧美发达国家对于工程哲学的重视程度和研究力量的投入出现了明显加强的趋势，研究进展出现了明显加速的趋势。显然，工程哲学及其工程观与工程方法论的研究和兴起，为当代科技哲学发展开辟了一个新领域。

我国学者对工程哲学关于当代工程观的研究已取得了一些重要成果。路甬祥将上述《工程哲学引论》誉为“具有开创性的崭新著作”，陈昌曙称赞该书为“充满原创性并自成体系的奠基之作”。在该书中，李伯聪提出了科学、技术与工程的“三元论”观点，认为科学、技术与工程是各有其特殊的本质或本性的，并要求在这个前提下认识和把握科学、技术与工程三者之间的复杂关系。殷瑞钰、汪应洛、李伯聪在《工程哲学》［3］一书中，进一步发展了“三元论”观点，从“自然―科学―技术―工程―产业―经济―社会”知识链的角度出发，提出了工程系统观、工程生态观、工程社会观、工程伦理观、工程文化观等思想。随后，黄顺基的《的开拓与创新》［4］、远德玉的《从技术哲学的视角看工程哲学》［5］、徐匡迪的《发展工程哲学，落实科学发展观》［6］、汪应洛的《当代工程观与工程教育》［7］等论文，进一步强化和拓展了当代工程观的研究内容和工程哲学的研究视域。诚然，目前对工程哲学的基础研究还比较薄弱，系统化、理论化的研究成果还不多见，其中关于当代工程观的研究尚处在起步阶段。

同时，对工程哲学关于工程方法论的研究也不断取得新进展。在以往具有代表性的论著中，如上述《工程哲学》专著，介绍了我国的一些标志性工程，从工程思维、工程管理、工程创新、工程人才等方面进行了分析，提出了工程构建都需要经过“工程立项的论证―决策”与“工程建造的设计―施工”两个重要环节等方法论思想，并结合“实践的―认识―再实践―再认识”的辩证唯物论的认识论和方法论进行阐发。陈子辰、许为民在《自然辩证法――在工程中的理论与应用》［8］一书中，论述了“工程技术研究的主要方法”，包括其研究过程、预测评估、发明创造、设计实验和系统方法；虽然在该书中尚未把工程方法论与技术方法论明确地区别开来，但在内容上广泛探讨了工程方法论问题。谢寿生、杨秉政在《工程方法论案例》［9］专著中，选择和剖析了工程技术研究中的诸多实际案例等。目前，从已有的一些研究成果来看，真正属于工程哲学层面上的工程方法论研究成果仍不多见。

进一步加强对当代工程观与工程方法论的研究，在理论和实践上都具有重要的现实意义和应用前景。这主要表现在以下几个方面：

首先，从当代工程观与工程方法论的研究视角看，有助于促进工程哲学的深化与发展。通过深入探讨工程本质论、工程观的基本理论、工程活动论、工程的社会评价等当代工程观，以及工程系统分析方法、工程决策方法、工程设计方法、工程综合集成方法和工程价值评价方法等工程方法论，对于进一步促进当代工程哲学的深化与发展具有重要的学术价值。

其次，从自然辩证法基本理论体系的研究视角看，有助于推进本学科的建设与发展，为工程教育和工程人才培养服务。目前，国内现行的、具有代表性的、反映学科发展主流的自然辩证法理论体系，可以说是教育部组编的《自然辩证法概论》［10］，但在这个理论体系中尚缺少“工程观与工程方法论”。对此，进一步加强对“工程观与工程方法论”的研究，无疑将弥补目前自然辩证法基本理论及其教学体系的一大缺失。显然，这项研究对于开展工程教育和培养新型工程人才具有重要现实意义。

最后，从加强哲学界与工程界联盟的研究视角看，有助于强化为工程实践服务。工程哲学在我国的发展已经初步形成了哲学界与工程界的联盟关系。中国工程院院长徐匡迪多次强调:我们应该把对工程的认识提高到哲学的高度,要提高工程师的哲学思维水平。［11］工程观与工程方法论具有很强的实践性和应用价值，对它的研究和普及有助于人们在工程活动中少走弯路，提高效率和效益。

二、当代工程观与工程方法论研究的

基本思路和主要内容

当代工程观与工程方法论研究的基本思路，如下图所示:

当代工程观与工程方法论研究的主要内容应包括：

工程本质论。基于“科学―技术―工程”三元关系，注重探讨工程理念、工程的本质及其特征、当代工程的发展趋势等。

工程观的基本思想。基于“自然―科学―技术―工程―产业―经济―社会”学科链，注重研究工程系统观、工程生态观、工程价值观、工程伦理观、工程社会观和工程文化观，形成系统化的基本理论。

工程活动论。主要包括:工程活动共同体――主体构成、伦理规范、社会责任、内部人际关系、社会环境关系等；工程实践与工程创新，即结合案例分析工程理念创新、系统集成创新、项目管理创新、风险管理创新、人力资源管理与开发创新等。

工程的社会评价。即注重研究其评价的基本原则、评价指标体系、评价过程的阶段性(事前评价、事中评价和事后评价)、评价主体的多元化(内部评价、外部评价、专家评价、公众评价)。

工程系统分析方法。注重结合案例分析研究:三维结构分析方法及其应用；网络分析方法及其应用；模型化方法及其应用――神经网络模型、灰色预测模型、模糊评价模型等。

工程决策与设计方法。注重结合案例分析研究:工程决策方法；工程设计方法，如常规设计、系统设计、功能设计、可靠性设计、最优化设计等。

工程综合集成方法。注重结合案例分析研究:综合集成方法及其特点；综合集成方法的基本功能；综合集成方法的一般程序及应用――定性集成、定量集成、系统综合集成。

工程价值评价方法。结合案例分析:矩阵技术法、效果分析法、多目标评估法、环境评估法、技术再评估法等。

其中，主要研究重点包括:工程价值观、工程伦理观、工程活动共同体、工程实践与工程创新、工程社会评价过程的阶段性、三维结构分析方法及其应用、网络分析方法及其应用、工程决策方法、工程设计方法、工程综合集成方法、工程价值评价方法研究等。主要难点包括:工程本质论、工程价值观、工程实践与工程创新、工程评价指标体系、模型化方法及其应用、工程决策方法、综合集成方法、技术再评估法等。三、当代工程观与工程方法论研究的

重要观点和突破口

当代工程观与工程方法论研究的一些重要观点包括：

工程的本质是造物。科学活动是以发现为核心的活动，技术是以发明为核心的活动，工程则是以建造为核心的活动。工程活动是现代社会存在和发展的基础，是人类能动性的最重要、最基本的表现方式之一。工程活动是社会存在和发展的基础，是社会文明的主要标志。

从“自然―科学―技术―工程―产业―经济―社会”学科链看，当代工程不仅具有自然科学技术的性质，而且具有人文社会科学技术的性质。它是联系自然界和人类社会最重要的中间环节，并具有更加丰富的内容。

当代工程观不仅开拓了从自然观到历史观的通道，而且为科技哲学(自然辩证法)学科发展增添了新的重要内容。主要包括:工程本质论；工程系统观、工程生态观、工程价值观、工程伦理观、工程社会观和工程文化观等工程观的基本理论；工程活动共同体、工程实践论和工程创新论等工程活动论；以及工程的社会评价理论等。

同时，相对而言，当代工程方法论不同于自然科学方法论、技术科学方法论和系统科学方法论，它同样为其学科发展增添了新的重要内容。这主要包括:工程系统分析方法、工程决策方法、工程设计方法、工程综合集成方法和工程价值评价方法等。

在现代社会，工程的数量越来越多、规模越来越大、程度越来越复杂，工程与工程、工程与自然、工程与经济社会之间以及工程自身内部等都具有极其复杂的关系，需要进行跨学科、多学科的研究，特别需要从宏观层面、以哲学思维把握工程活动的本质和规律。

当代工程观与工程方法论研究，要求工程教育适应工程实践的时代特点，实现工程教育模式的转变。工程教育要培养适应当代工程活动特点的工程创新人才，工程教育要体现当代工程观与工程方法论的基本思想和重要内容。

目前对当代工程观与工程方法论研究的一些切入点和突破口如下:

首先，从总体上看，这项研究要着眼于注重探索如何把的基本观点、基本原理同中国工程的具体实践相结合的研究道路，促进中国技术哲学学派的成长与壮大。

其次，这项研究要着眼于推进自然辩证法基本理论体系的完善与发展。如前所述，目前在自然辩证法基本理论及其教学体系中，仍缺少真正意义上的“工程观与工程方法论”；然而，通过这项研究将弥补这一理论缺失，即形成由“辩证唯物主义自然观、科学观与科学方法论、系统观与系统科学方法论、技术观与技术方法论、工程观与工程方法论、科学技术与社会”基本理论单元构成的完整的自然辩证法理论及其教学体系，并为工程教育和工程人才培养提供新的重要内容。

再次，这项研究要着眼于促进工程哲学的深化与发展。通过深入探讨工程理念、工程的本质及其特征等工程本质论，工程生态观、工程价值观、工程伦理观、工程社会观、工程文化观等工程观的基本思想，工程共同体、工程实践、工程创新等工程活动论，以及工程的社会评价等问题，努力做出系统化的理论梳理、总结、探讨和创新，促进工程哲学的深化与发展。

最后，这项研究要着眼于直接为工程教育和工程实践服务。通过对工程系统分析方法、工程决策方法、工程设计方法、工程综合集成方法和工程价值评价方法等理论研究，其中尤其是通过深入探讨和系统总结钱学森倡导的工程综合集成方法，并把它纳入自然辩证法理论体系，促进工程方法论的深化与发展。同时，通过对某些工程方法如神经网络模型、灰色预测模型、模糊评价模型等案例研究，既可望做出一些具有原创性、开拓性的研究成果，也有助于促进工程教育和工程实践发展。

参考文献

［1］李伯聪.工程哲学引论――我造物故我在［M］.郑州:大象出版社,2002：452.

［2］LouisL.Buccirell.Engineering Philosophy［M］.Delft University Press,2003：236.

［3］殷瑞钰,汪应洛,李伯聪.工程哲学(第3卷)［M］.北京:高等教育出版社,2007：25.

［4］黄顺基.《工程哲学》的开拓与创新［J］.自然辩证法研究,2007(12)：24.

［5］远德玉.从技术哲学的视角看工程哲学［J］.自然辩证法研究,2007(12)：23.

［6］徐匡迪.发展工程哲学,落实科学发展观［J］.北京师范大学学报(社科版),2008(1)：90-92.

［7］汪应洛.当代工程观与工程教育［J］.西安交通大学学报:社会科学版,2008(1)：2.

［8］陈子辰,许为民.自然辩证法――在工程中的理论与应用［M］.北京:清华大学出版社,2008：207-239.

［9］谢寿生,杨秉政.工程方法论案例［M］.北京:国防工业出版社,2007：184.

［10］教育部组编.自然辩证法概论［M］.北京:高等教育出版社,2004：328.

［11］赵建军.工程界与哲学界联盟,大力推进工程哲学发展［J］.哲学研究，2004（9）:93-94.（责任编辑、校对：徐广联）

A Probe into Modern Engineering Concepts and Engineering Methodologies

YANG Shui-yang

系统科学的基本理论范文第3篇

摘要：本文分析了实践教学对应用型人才培养的必要性，指出目前信管专业人才培养面临的问题，并介绍了我院的教改实践。

关键词：教学；实践；专业；信息管理；信息系统

中图分类号：G642

文献标识码：B

1专业培养目标

信息管理与信息系统专业是综合运用信息科学、管理科学、系统科学、数学、计算机科学及工程方法，解决社会、经济、工程等方面信息管理问题的一门综合性极强的学科。本专业要求学习经济管理、信息管理、信息系统等方面基本理论和基本知识，注重于信息资源的组织管理和安全管理，信息系统分析与设计、测试与维护的基本训练，具备将信息技术和经济、管理知识综合应用于经济管理的基本能力。毕业生应获得以下知识和能力：

(1) 掌握现代管理学、工程经济学的基本理论、基本知识；

(2) 掌握信息系统的基本理论、基本知识；

(3) 掌握信息管理的基本理论、基本知识；

(4) 掌握计算机技术的基本知识和应用技能；

(5) 具有信息系统的分析、规划、维护、管理、评价和实施的基本能力；

(6) 具有信息收集、检索、组织、分析、研究、开发利用的基本能力；

(7) 具有一定的综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力；

(8) 了解本专业相关领域的发展动态；

(9) 掌握文献检索、资料查询、收集的基本方法，具有一定的科研和实际工作能力；

(10) 掌握一门外国语言，并具有一定的阅读、翻译、利用外国语言的能力。

2实践教学改革

由于培养目标是应用型高级专门人才，因此如何实现“应用型”就成为该专业教学改革的重要问题。为解决该问题，首先要分析该专业人才培养目标所要求的应用能力，然后探讨具体实施方案。

2.1实践能力分析

本校信管专业的实践教学包含多个实践教学环节：课内实验、课程设计、生产实践、综合实践和课外实践，而不同实践环节又包含不同的实践教学内容。其中，依附于理论课程的课内实验所包括的验证性、设计性和综合性课程实验，是整个实践教学环节的基石。此外，上述实践教学环节涉及的内容多、时间跨度大，牵涉的课程多、教师多、实践平台多，因此必须从系统角度出发，科学制定实践教学框架。鉴于此，我们提出以“四年不断线、一年一个台阶”作为基本思想，制定了信管专业的实践教学应用能力的培养台阶图，如图1所示。图中横坐标是以学期为度量单位的时间轴，纵坐标是以实践教学类型、内容为基础的实践应用能力轴，图形按照专业培养能力要求，将其中应用性能力按照学期分解到各个不同的实践教学类型以及相关的教学内容之中，从而形成了应用能力台阶。按照这样的台阶培养模式，学生可以四年不间断地得到应用能力的培养，并逐级加强、拾级而上，最终达到培养目标。

图1 实践教学体系实践应用能力培养台阶示意图

2.2综合性实验改革方案

综合性实验包括课程设计、课组课程设计和毕业设计等教学环节，是由教师提供参考实验题目和实现目标，不对实验过程做硬性要求，由学生自己设计实验方案、完成实验过程、分析设计结果。此类实验是在学生完成一定数量的课内实验基础上，时间安排在大四(上)学期，属于综合性的课程设计性实验。在该实验过程中，教师作用是“导师”，主要为学生实验过程提供咨询、引导、服务和安全性提示，操作流程如图2所示，图中几个主要步骤说明如下。

图2 综合性实验操作流程图

协作研讨：通常以小组形式进行，以2～5人为宜，并按问题难易、工作量大小不同而确定，其中需要注意学生性别和能力、性格不同的搭配，以尽量建立起一种宽松活泼的学习气氛。小组中的交流方式可以采取：

① 探究式――成员讨论、思考，共同寻求问题的答案；

② 发现式――在共同学习过程中发现问题、提出问题、讨论问题，寻求答案；

③ 验证式――操作各种现有资源，搜寻新的资源，设计新的“资源”(如小程序、算法、操作技巧等)，共同验证答案；

④ 输理式――共同讨论、整理所学知识，形成完整的知识结构，建立小组内相互帮助学习的氛围；

⑤ “人-机-人”式――利用网络进行交流，这样可以跨时间、空间进行，这种能力的培养是21世纪需要的，也是教育发展的趋势。

确立题目：教师必须通过深入研究教材和博览群书，结合以前教学实践活动和实际科研项目，挖掘教材知识点，根据学生认知水平，设计出可以激发学生学习兴趣的、同时学生能通过自身努力加以解决的题目集。创立此问题题目集时需要注意几点：

① 层次性。题目要照顾不同层次的学生实际情况；

② 多样性。题目所涵盖范围需要广泛，尽量覆盖满足实验目标的多个应用方向；

③ 实际性。提倡选择具有实际背景的题目，鼓励教师将自己的科研题目转换成实验题目，按照本校的实际和培养目标，要弱化而不能强化理论研究类题目；

④ 公开性。题目按照一定规范在网络并接受学生的选择，此时要注意掌握公布题目的学生容量与实际学生数量的比例，一般掌控在1.1-1.2:1为佳。题目太分散会浪费教师大量时间来指导，从而影响实验效果；

⑤ 难度性。题目不能太简单或太难，要适中，还需要照顾实验成果的可评比性。

展示考评：展示是为了建立一种竞争学习的氛围，提供满足学生成就感的一种途径，以此激发学生的学习积极性、树立起自信心，同时更重要的也是向学生提供一种其他小组的解决思路、方法、手段，以此拓展学生的思维。考评需要注重的是实际过程，而非结果，最好采用五级而非百分记分制。最后，教师要对各小组成果、过程进行点评。

参考文献

系统科学的基本理论范文第4篇

摘要：在对前人教学设计定义分析与理解的基础上，将教学设计重新界定为：在教育教学理论以及相关理论的指导下，教育者运用一定的方法对教育教学进行规划、安排，建立活动方案，并根据实施结果对方案进行评价、修改的过程。并依据理论基础的不同将教学设计理论分为经验化教学设计、系统化教学设计、非线性化教学设计三种。

关键词：教学设计理论；经验化教学设计；系统化教学设计；非线性化教学设计

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1671-7503（2014）01/03-0030-05

一、引言

作者在厘清了教学设计、教学设计理论、教学设计学的关系及层次后，利用解释结构模型法分析了教学、教学设计、教学设计学、教学论、教学理论、教育技术学、教学方法、教学法、设计教学法及教育学等概念之间的语义结构网络[1]，进一步明确了教学设计学的应用性学科性质，及其与教学的理论、教育技术学的关系，但在教学设计学中的一些基本理论问题仍然存在困惑与分歧，如教学设计的定义、教学设计理论的分类等，本文中作者拟从学科视野就这两个问题谈谈一点认识，即作者认为[2]：教学设计与教学设计学不是同一概念，不能把教学设计笼统地称为“一门学科”或“一种理论”。如果教学设计特指对教学系统进行规划安排的实践活动，教学设计理论就是对该活动进行系统化、理性认识的产物，教学设计学是理论演变发展到一定阶段的结果。教学设计活动古已有之，原先是一种经验化的形态；教学设计学是近代才发展成熟的，主要是一种理论化的形态。教学设计学是以教学设计（活动）为研究对象，揭示教学设计工作规律的一门学科，是以教学的理论（the theories of instruction）为指导，通过教学设计实践活动，将这些来源于教学实践的理论再应用到实践中去，将实践与理论结合起来，是一门将教学的理论与教学实践连接起来的桥梁学科。教学设计理论是教育技术学的核心理论，教学设计理论推动了教育技术学的成熟和发展，教学设计学是在教育技术学母体中孕育和发展成熟的，所以，教学设计学是教育技术学的次级学科。

二、教学设计的定义

（一）前人的定义

教育技术界的前辈对教学设计的界定不胜枚举，在此列举一些具有代表性的定义。

教学系统设计是对教学系统进行具体计划的系统化过程。（加涅）[3]

教学设计是指运用系统方法，将学习理论与教学理论的原理转换成对教学资料和教学活动的具体计划的系统化过程。（史密斯、雷根）[4]

教学系统设计是运用系统方法分析研究教学过程中相互联系的各部分的问题和需求，确立解决它们的方法步骤，然后评价教学成果的系统计划过程。（肯普）[5]

教学设计是设计科学大家族中的一员，设计科学各成员的共同特征是用科学原理以及应用来满足人的需要。因此，教学设计是对学业业绩问题的解决措施进行策划的过程。（帕顿）[6]

教学设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标、建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程；它以优化教学效果为目的，以学习理论、教学理论和传播学为理论基础。（乌美娜）[7]

教学设计是为了达到一定的教学目标，对教什么（课程、内容等）和怎样教（组织方法、传媒的使用等）进行设计。（李伯黍）[8]

教学设计就是在一定的观点和方法的指导下，依据教育教学理论和教师的经验，对教学活动进行规划和安排的一种可操作的过程。（南国农）[9]

（二）分析与理解

针对上述定义，可以对教学设计作出以下分析和理解。

1.笼统地强调“教学设计利用系统方法”并不定准确

因为教学设计经历了不同的发展阶段，如传统教学设计（即平常所说的备课）、教学系统设计等，而传统教学设计并不强调系统方法。

有学者批评了系统化教学设计的线性模式过于僵化和呆板，它将原本具有综合性的学习任务和内容分解为一个个的子目标、独立单元，在这种学习中所习得的知识是彼此孤立的、部分性的而非整体性的[10]。

2.教学设计的概念正在发展之中，应分类型、分层次理解教学设计的内涵

分类型定义“教学设计”，如：传统教学设计，教学系统设计、多媒体组合教学设计、信息化教学设计等。例：多媒体组合教学设计是在教学过程中，积极开发和应用现代教育媒体，并与传统媒体有机结合，在课堂上采用多种媒体优化组合的一种教学设计[11]；信息化教学设计是充分利用现代信息技术和信息资源，科学安排教学过程的各个环节和要素，为学习者提供良好的信息化学习环境，实现教学过程全优化的系统方法[12]。

分层次理解“教学设计”，如：教学、设计、教学设计、教学设计学等。例：教学是教的人指导学的人进行学习的活动，是教和学相统一或相结合的活动[13]；设计是指在创造某种具有实际效用的新事物或者解决新问题之前所进行的探究式的系统计划过程[14]；教学设计学是研究教学系统设计，揭示教学设计工作的规律，并以这些规律的知识指导教学实践的一门应用性学科[15]。

3.教学设计具有以下特征

（1）强调运用一定方法；（2）强调教学理论、学习理论的指导；（3）它是一个对教学活动、系统进行规划、安排的过程。作者认为，第三点是教学设计的本质特征，不管教学设计如何发展，它总是在教育教学之前规划一个实施教和学的优化方案。而教学设计的新发展也表明，现在笼统强调运用系统方法以及教学理论、学习理论的指导并不准确。

（三）新的定义

从以上分析可以得出，对教学设计的定义应从一个较为宽泛的范围着手，在揭示其本质的前提下，不拘泥于某种特定的理论和方法，这样有利于开拓我们的视野（而不把教学设计局限于系统化教学设计，目前许多有关这方面的书籍在介绍教学设计时反映了这种倾向），也有利于我们构架教学设计理论的体系。在这个原则指导下，教学设计可定义为以下内容。

教学设计就是在教育教学理论以及相关理论的指导下，运用一定的方法对教育教学进行规划、安排，建立活动方案，并根据实施结果对方案进行评价、修改的过程。

根据这个定义，教学设计的指导理论不只一种，指导理论不同相应的方法也不尽相同，并且强调教学设计是一个先进行规划和安排，然后经过实施后的结果对设计方案进行评价和修改的这样一个循环往复的过程。

三、教学设计理论的分类

在教学设计理论中有一种倾向就是把教学设计等同于教学系统设计，笼统强调系统方法，但系统化教学设计也有不足，其线性模式过于僵化和呆板，它将原本具有综合性的学习任务和内容分解为一个个的子目标、独立单元，在这种学习中习得的知识是彼此孤立的、部分性的而非整体性的[16]。根据以上对教学设计定义的分析可知，区分不同教学设计理论的标准主要是指导理论，指导理论相同相应的方法也不尽相同，根据这一标准作者认为教学设计理论是对教育教学活动进行规划的理论，在此作者依据理论基础的不同将教学设计理论分为经验化教学设计、系统化教学设计、非线性化教学设计三种。

（一）经验化教学设计

一般认为，教学设计概念的出现是在20世纪50年代，首先，提出这一概念的是美国学者加涅。但在此之前，对教学活动进行计划和安排是历来有之的，在教育实践中遇到了许多对各要素如何协调、如何控制的问题从而萌发了一些科学地进行教学计划——教学设计的原始构想，也就是说，自从有了人类教育就存在教学设计的实践，但当时并没有“教学设计”这个概念，而我们经常听到的或从教育学书中看到的大多是“备课”、“写教案”之类的字眼。当教学设计作为一个较为广泛的概念时，它就应包含此时的对教学活动进行规划的理论，所以，笔者将20世纪50年代教学设计的概念出现之前的对教学活动进行规划的理论称之为经验化教学设计，意指教学设计活动古已有之，原先是一种经验化的形态，具体可定义为：经验化教学设计是在赫尔巴特教学理论的指导下，教育者运用五段教学的方法对教学活动进行规划、安排建立方案，并根据实施结果对方案进行评价、修改的过程。

1.经验化教学设计的理论基础

19世纪以前学校教育发展缓慢，虽存在教学设计活动，但教学设计经验非常零碎，尚不能上升到理论形态，直到19世纪中叶德国教育家赫尔巴特创立了科学教育学，将教学工作建立在科学的基础上，从这时起教学活动受到赫尔巴特教学思想的深刻影响，在教学设计方面受到赫尔巴特教学阶段理论的影响，形成了经验化教学设计理论。

赫尔巴特把教学过程分成4个连续的阶段：明了、联想、系统、方法这四个阶段。戚勒则把“明了”一步分为“分析”和“综合”二步，其余仍为三步（与赫尔巴特相同），而成为“五段教学法”。戚勒的弟子莱因认为戚勒所用的名称不当，改五段的名称为预备、提示、比较或联想、总结、应用。这就是现在所谓的“五段教学法”。

2.经验化教学设计模式

由赫尔巴特教学理论发源的五段教学法影响下，经验化教学设计也基本上由五部分组成：复习旧课、导入新课、讲授新课、课堂小结、巩固应用。

现将这五个部分说明如下：①复习旧课就是使学生回忆过去的经验和有关的事实，为学习新教材做准备。并说明学习的目的，使学生知道当前所要解决的问题，这里有引起动机、明确目的含意，使学生产生一种期待解决问题的心理。②导入新课就是教师提出新教材或一些事例让学生观察。此时，是由教师把预先准备好的教材或事物讲给学生听，或让学生观察，并不是由学生去搜集材料，所以，仍是以教师活动为主。前一个步骤是教师要使学生知道所要解决的问题及与此有关的旧经验。在这一步是教师要指示学生与此问题有关的新材料。③讲授新课就是用问答讨论等方法，把提示的教材加以分析和说明，然后与旧经验相比较、分类并加以排列，找出相同和不同之处。④课堂小结是分析比较的结果，综合概括成结论或原则。⑤巩固应用就是给学生习题，使学生应用所得的原则或知识结论来解决问题，使他们对新知识、新原则有更深的了解，并验证结论、原则的正确性。

3.经验化教学设计的局限

经验化教学设计的这种模式基本上是一种对教学过程的设计，主要是针对教师教的活动，忽视了学习者的特性分析。如果不考虑具体条件机械套用，会使教学过程僵化，但若在某些教学情况下灵活应用仍有一定的使用价值。

（二）系统化教学设计

教学设计真正成为一种有影响力的理论是在系统科学方法引入之后，同时，受到行为主义等学习理论的影响，逐渐发展成为一门连接教育学理论与教育教学实践的桥梁学科、应用学科。杜威在1900年曾提出应发展一门连接学习理论和教育实践的“桥梁科学”，它的任务是建立一套与设计教学活动有关的理论知识体系。教学设计作为一门理论和一门新兴教育科学，却是孕育于二次世界大战之后的现代媒体和各种学术理论被综合应用于教育教学的年代里，在教育技术学形成发展过程中派生出来的。20世纪50年代中期，系统科学被引入教育领域，教育技术也已发展到系统技术阶段，系统研究教学过程的思想逐步得到人们的注意。与此同时，许多教育技术的研究者开始致力于将系统论及其方法应用于教学的实际研究，并应用于教学设计的各个层次，由此系统化教学设计的理论和方法体系逐渐形成起来了。

系统化教学设计是指在教学理论、学习理论的指导下，教育者运用系统方法对教学活动进行规划、安排建立方案，并根据实施结果对方案进行评价、修改的过程。

1.系统化教学设计的理论基础

系统教学设计以教学理论、学习理论及系统科学为理论基础，有的学者认为还包括传播理论。

系统科学思想认为任何事物都处于一定的系统当中，系统是由若干要素组成的具有稳定结构和一定功能的有机整体，即系统具有要素性、结构性、功能性、整体性等特征。将这种思想引入教学之中，我们可以认为：教学系统是由教育者、学习者、教学内容、教学手段等要素组成稳定结构、促进人的发展的有机整体或系统。

把教学看成一个系统，分析诸要素，发挥其合力，以取得最大的教学效果正是巴班斯基教学最优化理论的主要观点。这些观点影响了系统教学设计的前期分析，而在设计阶段它基本上是受到学习理论的影响，起初遵循了行为主义的原则，针对不同的目标，制定不同的教学策略和选择教学媒体来强化知识的传授，并依据反馈原理对方案进行评价和修改；后来增加了认知主义，如在“学习者特征分析”环节中注意对学习者内部心理过程进行分析、教学策略方面考虑激发学生动机等；最近又有倾向于建构主义的趋势，如强调学习情景的创设、学习活动的设计等。

2.系统化教学设计模式

系统方法引入教学设计以后，各种教学设计模式不断涌现，美国学者Andrews & Goodson在1980年时就已经确定了60个教学设计模式，现在已不胜枚举。何克抗教授认为[17]：在教学设计四种理论基础（教学理论、学习理论、系统科学理论、传播理论）中，除学习理论之外的其余三种对所有教学设计模式的影响基本相同，只有学习理论在不同教学设计模式中的体现才有显著的差异。根据这一原则，他将教学设计分为三代：第一代教学设计模式的主要标志是在学习理论方面它是以行为主义作为其理论基础，其代表性模式——“肯普模式”；第二代教学设计模式的主要标志则是以加涅的“认知-联结”学习作为其理论基础，其代表性模式——“史密斯-雷根模式”；第三代教学设计模式的理论基础主要是建构主义理论，系统理论贯穿于三种模式始终，余胜泉、何克抗等提出了一个基于建构主义的教学设计模式[18]。

3.系统化教学设计的局限

系统化教学设计可以为教育者提供一个程序化的、可操作的教学流程，详细规划教学系统的每个要素，以优化教学，但其缺点在于容易使教学过程变机械和僵化。

（三）非线性化教学设计

教学设计在经过系统化教学设计的成熟之后，逐渐繁荣起来，呈现多样化的趋势。对教学设计设计产生影响的理论不仅仅是教学理论、学习理论、系统理论，教学设计的模式也更加多样，教学设计的应用领域也不再局限于课堂教学的微观领域，而是逐渐向宏观教学设计、企业培训领域扩展。此时，教学设计理论逐渐摆脱系统方法带来的“机械”和“僵化”，更多地呈现一种非线性的方法，所以，笔者称之为非线性化教学设计理论，其中，学者们讨论最多的是信息化教学设计。

1.对非线性化教学设计产生影响的理论

非线性化教学设计可以说是一种多元化的教学设计，这种多元化首先体现在它所依据的理论基础不只一种，它突破了以某种教学理论或学习理论为基础的局限，还突破了传统系统理论的局限，多种学科的理论都对非线性化教学设计产生了影响，这些理论包括：认知心理学、阐释学、模糊逻辑、混沌理论、“新三论”（耗散结构理论协同论突变论）。

2.非线性化教学设计的发展趋势

非线性化教学设计的多元化还体现在其发展趋势的多样化，主要有：“主导—主体”教学系统设计模式、活动设计理论、关系论教学设计、网络化教学设计、教学系统设计自动化、教训系统设计与企业培训相结合、教学设计理论向具体学科深入、宏观设计论、信息化教学设计、基于混沌理论的教学设计等[19]。

上述就是教学设计的内涵及理论构架，表1从理论基础、使用方法、共同本质三方面对教学设计理论作了总结。

教学设计理论是教育技术学的核心理论，也是发展最成熟的理论，笔者的上述构架只是依据理论基础的不同而进行的阐述，并且还有一个弊端，就是上述分类局限在学校教育领域，视野相对比较狭窄，若要全景展示教学设计理论，如：广义的教育系统设计，这个构架还需修改或扩充。

参考文献：

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[18]余胜泉，杨晓娟，何克抗.基于建构主义的教学设计模式[J].电化教育研究，2000，（12）：7-13.

系统科学的基本理论范文第5篇

课程是学生知识、能力和素质培养的重要载体，是实现人才培养目标的核心单元。课程体系实质上是课程的组织逻辑，它对实现学校办学定位，形成学科特色和就业竞争优势具有重要作用。工业工程专业课程体系建设的基本思路：一是以提高教学质量为核心，满足学生创新、创业、创造的知识需求，集学生的工程实践能力、创新创业能力、社会能力与专业能力培养为一体。二是强调宽口径、厚基础、重能力，管理与工程并重，强化工程素质的提升和学科的交叉与综合，加强真实项目情景模拟和职业岗位职责训练的实践环节。三是根据学校办学服务定位，坚持“应用型理论教学，工程技术型实践教学”的教学理念，办出专业特色。四是通过重体系、活模块，围绕完整的工作项目流程组织课程体系，强化学生获得知识的结构方式。五是将职业活动的各个元素渗透和融入到实践教学的各个环节，使学生能多阶段、多层次、多途径、全过程地了解职业岗位职责和企业生产运营流程，重视工业工程教育的应用性、实践性和创新性。

二、课程体系建设框架

该课程体系从现代企业对工业工程专门人才的需求出发，探索素质教育与职业能力教育相结合的有效途径，加强人文教育、科学教育与专业教育三者的有机融合。模拟企业运营环境，引入企业真实项目，并根据工作项目过程进行课程知识的集成和课程的拓朴结构设计；以职业岗位能力为导向，将工业工程岗位所需要的职业能力渗透到相关课程中，从而开发出具有我校特色、强化工程素质和提高就业竞争力的体验式教育课程和教育形式。该课程体系具有更加合理的专业知识结构和较强的适应能力、知识迁移能力，可提高学生的就业竞争力。工业工程专业体验式课程体系由课堂教学课程体系和实践创新体系组成。

1.课堂教学课程体系

课堂教学课程体系是培养学生的终身学习能力、适应社会发展能力、交流沟通协作能力、初步的工程能力和科技信息能力，强调厚基础、宽口径、强能力。课堂教学课程体系由三个平台组成，即通识教育课程平台、学科基础课程平台、专业教育课程平台。为了适应企业需求，在考虑区域因素和天津滨海新区的特色产业优势，认真研究工业工程专业所涵盖的知识领域及其所涉及的知识单元和知识点的基础上，构建了以机械加工行业为背景，以知识能力组织为逻辑的体验式课堂教学课程体系。

（1）通识教育课程平台是对工业工程专业人才进行基础知识和能力的培养，强调宽口径、厚基础。培养学生具备较强的计算机应用技术和外语应用能力，具有扎实的自然科学基础与较好的人文、社会科学基础，较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识。通识教育课程平台由通识教育必修课程和通识教育选修课程两个模块组成，分为系统科学与信息技术基础、机械工程技术基础、人文社科基础、创新创业基础四个部分。系统科学与信息技术基础课程组包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计、大学计算机基础、网络技术。机械工程技术基础课程组包括大学物理、大学物理实验、工程材料导论。人文社科基础课程组包括英语、大学语文、思想政治理论课、自然科学史、体育。创新创业基础课程组包括创造学、创业基础。

（2）学科教育平台是对工业工程专业人才工程意识和创新思维的培养，强调工程素养和适应性。培养学生具有机械工程的基本技术和基本的工程素质，掌握管理理论、信息技术和系统工程的基本方法，了解现代工业工程的理论前沿、应用前景和发展动态，掌握工业工程学科的基本理论、基本知识。学科教育平台由学科教育必修和学科教育选修两个模块组成，由机械工程学科、管理科学工程学科和工业工程学科三个学科组成。机械工程学科课程组包括工程力学、电工与电子技术基础、机械设计基础、机械制造技术基础、工程制图、材料与成型、计算机辅助设计与制造、互换性与测量技术基础、机械制造装备。管理科学工程课程组包括管理学原理、运筹学、供应链管理、工程统计学、工程经济学、微观经济学。工业工程学科课程组包括基础工业工程、系统建模与仿真、数据库原理与应用、专业概论、标准化工程。

（3）专业教育平台是对学生职业能力和创新能力的培养，强调职业能力的实现和创新精神。培养学生具有解决工业企业生产管理的实际问题，运用机械工程的基本理论方法解决产品的设计、工艺问题和具备从事系统的分析、规划、改造、设计、研究、评价和创新等工作的能力。专业教育平台由专业教育必修和专业教育选修两个模块，由系统规划和改善能力、系统设计与优化能力、系统研究与创新能力三个核心能力组成。系统规划和改善能力课程组包括：管理信息系统、生产计划与控制、成本控制、精益生产、设施规划与物流分析。系统设计与优化能力课程组包括安全系统工程、人因工程、系统工程导论、质量管理与可靠性。系统研究与创新能力课程组包括新产品开发创新理论、可持续设计与制造技术、先进制造系统。

2.实践创新体系

实践创新体系训练学生从事职业岗位所需要的基本条件和职业能力，强调企业运营流程、岗位意识和职业能力等职业工作完整性的训练。实践创新体系包括基础训练、学科专业实践、毕业综合实践三个平台和第二课堂一个模块，共计42周。为了使学生能在规定的时间内具有较高的工程素养，适应不同企业的环境要求，在毕业后能成为一名合格的工业工程师，构建了基于体验平台的工业工程专业实践创新体系。

（1）基础训练平台训练学生的思想政治、职业道德、身体素质，强调从事职业岗位所需要的基本条件。基础训练平台由军事训练和入学教育、思政课实践、形势与政策教育、毕业教育环节组成。

（2）学科专业实践平台训练学生的职业意识、工程素养和职业能力，强调从事职业岗位工作所需要的专业知识、操作技能和创新思维的体验。通过现代企业认知和企业运营流程实践，分阶段、分层次完成单项角色、各项角色和综合职业角色的体验训练。学科专业实践平台由认知实习、金工实习、生产实习、电子工艺实习、机械设计基础课程设计、基础工业工程课程设计、质量管理与可靠性课程设计、管理信息系统课程设计、设计规划与物流管理课程设计、生产计划与控制课程设计环节组成。

（3）毕业综合实践平台培养学生综合运用所学的理论知识和实践技能解决实际问题的能力，训练学生综合工程能力、科研能力和创新能力，强调职业工作的完整性和就业竞争力。毕业综合实践平台由毕业实习和毕业设计两个环节组成。