系统科学是在第二次世界大战前后兴起的。它是以系统及其机理为对象，研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学，包括系统论、信息论、控制论等基础理论，系统工程等应用学科以及近年来发展起来的自组织理论。它具有横断科学的性质，与以往的结构科学（以研究“事物”为中心）、演化科学（以研究“过程”为中心）不同。它涉及许多学科研究对象中某些共同的方面。系统论、信息论、控制论就是把不同对象的共同方面，如系统、组织、信息、控制、调节、反馈等性质和机理抽取出来，用统一的、精确的科学概念和方法来描述，并力求用现代的数学工具来处理。所以，系统科学是现代科学向系统的多样化、复杂化发展的必然产物。它在现代科学技术和哲学、社会科学的发展中具有十分重要的意义，为人们认识世界和改造世界提供了富有成效的、现代化的“新工具”。
    一、系统论、信息论、控制论的产生
    在人类思想史上，早已有关于系统的观念。古希腊思想家已提出“秩序”、“组织”、“整体”、“部分”等概念来认识世界。中国古代阴阳五行学说把事物看成相生相克的整体。但作为研究各种系统一般原则的系统论则是于本世纪20～30年代，由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲提出的。贝塔朗菲和一些科学家在20年代中期提出了机体论，创立了机体系统论的生物学研究方法，把协调、秩序和目的性等概念和数学模型应用于有机体的研究，主张把有机体作为一个整体或系统，用生物与环境相互关系的观点来说明生命现象的本质，从而解释以往机械论所无法解释的生命现象。贝塔朗菲机体论的基本思想是：（1）整体观点；（2）动态结构与能动观点；（3）组织等级性观点。这些基本思想已包含了贝塔朗菲后来提出的一般系统论的基本内容。他先后发表了《理论生物学》、《现代发展理论》、《关于一般系统论》等著作，对系统概念、整体性、集中性、终极性以及封闭系统、开放系统等都作了深刻论述，从而奠定了现代系统论的基础。
    信息论是本世纪40年代在现代通信技术发展的基础上诞生的，是研究信息的获取、储存、传递、计量、处理和利用等问题的一门新兴学科。上世纪30年代以后，科学技术所发生的革命性变化，主要表现在信息方面，表现在信息的传递、存储、加工处理等技术和通信、控制技术以及人工智能的发展，其实质是人的思维器官的伸展，使人的脑力劳动的解放。
    1924年美国奈奎斯特和德国居普夫、缪勒等人发现电信号的传输速率与信道带宽度成比例关系，从而最早提出了信息问题。1928年，哈特莱发表《信息传输》，首先提出信息是包含在消息中的信息量，而代码、符号这类消息是信息的具体方式。他还提出了信息定量问题，认为可以用消息出现概率的对数来度量其中所包含的信息。另一方面，作为信息论数学基础的概率论也得到飞速发展。在这种条件下，许多科学家从不同角度对信息论的基本理论进行了研究。1948年香农发表《通讯的数学理论》，把物理学中的数学统计方法用于通讯领域，提出了作为负熵的信息公式和信息量概念，给出了信息的定义，为现代信息理论奠定了基础。从此，信息论作为一门独立学科而出现。随着信息论渗透到心理学、神经生理学、生物学和语言学等领域，信息论的含义越来越广泛。50多年来，信息论与系统论、控制论交织在一起获得迅速发展，形成一种综合性的信息科学。
    控制论也是上世纪40年代末在通讯技术发展的基础上产生的。美国数学家维纳被认为是现代控制论和信息科学的创立者。第二次世界大战期间，维纳将数学工具应用于火炮控制系统，处理飞行轨迹的时间序列，提出了一套预测飞机将要飞到的位置，使火炮准确击中的最优办法。而火炮控制系统中一个重要问题就是如何将控制装置的误差反馈回来作为修正下一步控制的依据。维纳从生理学家罗森勃吕特那里了解到人的神经系统与火炮控制系统有相似之处，都有反馈不足和过度的问题，本质上是对信息的一种处理。于是开始找到了人、动物与机器在控制、通讯方面的共同点。维纳与罗森勃吕特合作发表《行为、目的和目的论》一文，论证了目的性就是负反馈活动。1948年，维纳所著的《控制论》一书出版，它标志着控制论的正式建立。1950年，维纳发表《人有人的用处——控制论与社会》一书，对控制论作了更广泛通俗的阐述。与信息科学的发展紧密联系，控制论的基本概念和方法被应用于各个具体科学领域，研究对象从人和机器扩展到环境、生态、社会、军事、经济等许多部门，使控制论向应用科学方面迅速发展。
    二、系统科学的新进展
    20世纪50年代以后，出现了一股研究现代系统理论的热潮，陆续出现了各种新的系统理论，如：普利高津的耗散结构理论、哈肯的协同学、费根鲍姆等的混沌理论。
    耗散结构理论是比利时理论生物学家普利高津首次提出来的。德国物理学家克劳修斯提出的热力学第二定律，无法解释系统从无序到有序、从简单到复杂、从低级到高级的进化过程，这引起了普利高津的兴趣。1969年，他终于发现：一个开放系统在从平衡态到近平衡态再到远离平衡态的非线性区时，系统内某个参量的变化达到一定阈值，通过涨落，系统就可能发生突变，由原来的无序状态变为在时间上、空间上或功能上的有序状态，形成一种动态稳定的有序结构。这种新的有序状态必须不断地与外界进行物质、能量和信息的交换，才能维持一定的稳定性，而且不因外界微小的扰动而被破坏，因而称为耗散结构。这种耗散结构能够产生自组织现象，所以耗散结构理论也叫“非平衡系统的自组织理论”。它解决了开放系统如何从无序转化为有序的问题，对于处理可逆与不可逆、有序与无序、平衡与非平衡、整体与局部、决定论与随机性等关系提出了良好的思考方法，从而把一般系统论向前推进了一大步。
     三、系统科学与教学设计的关系
    ⒈ 教学设计是系统科学在教学领域的应用
    教学设计是涉及到人的因素的活动，教学设计的最终目标是改变人，教学设计中最重要的因素是人。而人是最复杂的系统，至今关于人的研究还在探索中，这些造成了教学设计对人际交流的教学过程研究的复杂性。作为教学设计的理论基础，心理科学和教学科学研究成果众多，如何把这些原理协调起来，整合到一起，成为人们研究的领域。
    ⒉ 系统科学的发展带动了教学设计的发展
    系统科学的发展给教学设计带来了新的发展空间。系统科学作为一个科学体系，它的完善和发展直接带动了教学设计的完善和发展。
    知识结构要依据知识本身的内在联系和学习者的认知特点来设计，知识结构的设计类型包括直线结构(结构内知识点是直线有序展开的)；并列结构(结构内知识点之间是并列的、同级的关系)；层次结构(知识点之间可以是递进、因果、条件等不同级的关系，但后一层知识的学习必须在前一层知识的基础上才能进行)；复合结构(直线，并列的层次结构的结合体，知识之间形成一种网络的复合结构)。设计知识结构还必须遵循体现知识内容的关系，体现学科教学规律，体现知识结构的功能三方面的原则。
    多媒体教材是一种教学程序，程序结构的设计是多媒体教材设计的一项重要内容，教材类型不同，其程序结构也有差异，教学程序设计包括导入、补充指导、练习三部分。导入部分要给出本单元学习的基本目标、主要学习项目以及注意事项，还要进行预备性测试，若发现学习者有补充学习的必要，学习流程将转向辅助学习系列。指导部分又分为主指导成分和补充指导成分两部分，主指导成分是用于概念、法则、理论等基本内容的学习，在学习者遇到困难时，可启发或说明，出现错误时可开治疗处方，但不以任何形式直接提供标准答案。补充指导成分是指对主指导人的学习进行某种补充，学习者可按测试结果不同，从基础、标准和提高三个分支内容中进行选择性学习。练习部分也分为主练习成分和补充练习成分。主练习成分的是掌握和调整所学内容，或提高某方面的技能，对错误应答可提示，可更正，流程多为直线型；补充练习成分是指若学习者对主练习未掌握好或练习量不足，可进入该练习予以补充。
    六、多媒体教材的教学设计要进行诊断评价的设计
    多媒体教材诊断评价，是通过一定方式，了解学习者的学习情况，并对其进行判断诊治的一种教学程序。软件中建立学习模型的基础。
    诊断评价的内容包括：测量学习者完成教学目标和任务的基本情况；测量学习者对学习内容的理解程度。
    诊断评价的方法有前测、问答、练习与测验。
    诊断、评价可以设计成游戏形式或问答形式，一般包括提问，应答和反馈三个部分。提问部分必须意义完整，问题明确能促进思考，所提问题要与知识点紧密联系，问题设置能反映相应的教学目标的要求，提问可用是非题、多项选择题、匹配题或简单填充题。回答部分必须将学习者回答的多种可能性全部罗列出来(或设计成由学习者自己输入)，根据这些可能性、计算机再作出不同的反应，一题一答易于实现，必要时给予提示了对回答的判断应与评分相结合。反馈部分必须对正确答案给予鼓??性建议，并根据不同情况作出不同形式反馈，如指出其错误，要求其重答，给出答案或给予辅导提示等。
    使整个世界越来越网络化，智能化，教学改革迫在眉睫，军事院校更应首当其冲。教学过程最优化是广大教育工作者长期以来追求的目标，优化教学过程，要针对多媒体教学中遇到的问题，积极进行教学改革，紧密结合教学实际，把教学设计的理论与方法广泛应用于多媒体教材的教学设计中，提高多媒体教材的质量和应用价值，进而提高多媒体教学的效益和水平，为培养出素质全面、智能发达的新型军事人才而努力。

[上传时间：2008-06-10]