现代科学技术在教学中的应用

• 教育系统论是现代教育技术的基础，教育系统论把教育视 为一个系统，组成这个系统的要素包括教师、学生、媒体 等。教育系统论就是采用系统分析方法，即从系统的观点 出发，坚持在系统与部分之间，整体与外部环境之间的相 互联系，相互作用、相互制约等关系中考察、研究系统， 以求得最优化的问题处理。教育是一个复杂系统教育要优 化，不仅仅是从教师或学生一方来考虑，而是从整个系统 来考虑，协调好各教学要素之间的关系，使之间相互支持、 相互理解、相互协调和齐心协力。因此系统的功能，不仅 有各个要素的功能，而且有各要素相互联系形成新结构产 生的新功能。
– 结构功能原则：
• ⑴要素不变时，结构决定功能。如种类无数的 有机物几乎都主要是碳、氢、氧、氮组成。常 常是组成结构不同。
• ⑵结构、要素都不同则可以有相同的功能。如 人脑系统和计算机系统在部分功能上相似。利 用这一原则，可以设计各种仿真系统。
• ⑶同一结构可能有多种功能。如一付中药可能 有多种疗效。
• 系统论的原则主要是整体性原则、结构功能原则、 目的性原则、最优化原则要素性能好，整体性能 一定好，以局部说明整体的机械论的观点。体现 在三个方面：
• ⑴整体的性质不是要素具备的。 • ⑵要素的性质影响整体。 • ⑶要素性质之间相互影响。系统中各要素不是孤
立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位 置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构 成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素， 如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要 素的作用。
大时较少法国人可以战胜较多数马克留木人③没有凡高弟
弟凡高就出不了成果；没有赫歇尔妹妹则赫歇尔不能成为
伟大的天文学家；没有阿贝尔的老师就没有阿贝尔；没有
孟母就没有孟子；没有伽罗华之母就没有伽罗华④人们常 说"三个臭皮匠等于一个诸葛亮"⑤反面例子如上网、吸毒、 赌博等。⑥"三个和尚没水吃"，其原因是他们的能量消耗 在内耗上。
• 目的性原则：确定或把握系统目标并采取 相应的手段去实现。这是控制论的研究内 容。见控制论。
• 最优化原则：为最好的实现目标而通过改 变要素和结构使系统功能最佳。如田忌赛 马的故事；战争时的布阵；材料的人工设 计等。决策论，分配论讨论优化问题。
• ⑹系统的适应性：一个系统和包围该系统 的环境之间通常都有物质、能量和信息的 交换，外界环境的变化会引起系统特性的 改变，相应地引起系统内各部分相互关系 和功能的变化。为了保特和恢复系统原有 特性，系统必须具有对环境的适应能力， 例如反馈系统、自适应系统和自学习系统 等。
• 把系统论和教育理论相结合，用以指导教 育实践，就产生了教育系统论。
• ⑸系统的复杂性和随机性：物质和运动是密不可分的，各 种物质的特性、形态、结构、功能及其规律性，都是通过 运动表现出来的，要认识物质首先要研究物质的运动，系 统的动态性使其具 有生命周期。开放系统与外界环境有 物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时 间 变化。一般来讲，系统的发展是一个有方向性的动态过程。
• 亚里士多德早就说过“整体大于部分之和”。因 此对系统的研究可以说从古代就已经开始了。作 为现代系统论的基本思想最初产生于本世纪20年
代初由奥地利生物学家贝朗塔菲提出的，只不过 它一开始被作为"机体生物学"，这是生物学中的
有机论概念，强调生命现象是不能用机械论观点
来揭示其规律的，而只能把它看作一个整体或系 统来加以考察。1968年，贝朗塔菲发表了一般系 统论的代表著作《一般系统理论――基础发展与
要对象。例如，经营管理系统要按最佳经济效益来优化配 置各种资源;军事系统为保全自己，消灭敌人，就要利用 运筹学和现代科学 技术组织作战，研制武器。
• ⑷系统的层次性和相对性（有序性）：一般系统论的一个 重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的 结构稳定性联系起来，也就是说，有序能使系统趋于稳定， 有目的才能使系统走向期望的稳定系统结构。
• 系统——由两个或两个以上的要素组成的具有整 体功能和综合行为的统一集合体
• ⑴系统的整体性：即非加和性。系统不是各部分的简单组 合，而有统一性，各组成部分或各层次的充分协调和连接，
提高系统的有序性和整体的运行效果。例如：①钢筋混凝
土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和。②拿
破仑说数量小时较多数法国人不敌少数马克留木人，数量
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• ⑵系统的相关性：系统中相互关联的部分或部件形成"部 件集"，"集"中各部分的特性和行为相互制约和相互影响， 这种相关性确定了系统的性质和形态。
• ⑶系统的功能性和目标性：大多数系统的活动或行为可以 完成一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳 系或某些生物系统。人造系统或复合系统都是根据系统的 目的来设 定其功能的，这类系统也是系统工程研究的主
应用》。现在系统思想形成了一股重要的思潮， 日益发挥重大而深远的影响。
• 系统论的内涵和外延理论界现在说法不一。人们 现在把系统论作为介于哲学和具体科学之间的横 断科学来对待。它被用作比具体学科更一般化的 科学理论加以研究，但又不同于哲学。现代系统 论具有可否证性、抽象性、数理性特点。贝塔朗 菲把一般系统概念定义为"系统是处于一定相互关 系中的与环境发生关系的各组成成分的总体"。或：
第一章 现代科学概述
• 物理学革命（哲学的革命） • 相对论 • 量子力学 • 现代化学理论
• 宇观世界探索 • 微观世界和追求物质统一性 • 地球系统科学 • 生态学 • 环境科学 • 生命科学与人工智能 • 系统科学与探索复杂性
第二章 以数学为基础的科学
第一节系统科学
• 系统工程（systems engineering）是一问 统筹全局综合协调研究系统的科学技术， 是系统 开发、设计、实施和运用的工程技 术，是在系统思 想指导下，综合应用自然 科学和社会科学中有关 的先进思想、理论、 方法和工具（当今，主要是电 子计算机）， 对系统的结构、功能、要素、信息和反 馈 等，运用多学科成果，进行分析、处理和 解决实 际问题，以达到最优规划、最优设 计、最优管理和 最优控制的目的。