【毛向辉】学习的混沌法则

字体: 小 中 大 | 打印 发布: 2006-7-04 13:22 作者: edu 来源: 查看: 374次

    说起学习与混沌学有密切关系，很多人可能觉得摸不着头脑。实际上，学习活动无论从微观尺度（例如，一次思考）到宏观尺度（例如，学校教育）都有混沌的潜规则在发挥作用，这些作用甚至可能完全改变一个人的终身轨迹，可能会有巨大的成功，也可能会陷入不可避免的怪圈中。无论在终身学习的哪一个阶段，从咿呀学语的婴儿、在学校学习的孩子，到在工作环境中的知识工作者，都无一例外地会遵循这个法则中的规律。混沌不是“模糊”，更不是“混乱”，混沌中的有序才是今天复杂知识社会的基本形态。

　　微小变化引起巨大的结果差异

　　先从Doug Wilms这位世界顶级的儿童发展问题专家的研究说起。他所研究的内容中有很多具体入微的实验，而结果则显示了很多人们虽然从道理上明白却总是感觉模模糊糊的规律。

　　Doug带领自己的研究团队长期考察加拿大的儿童语言文字能力。他们发现，人的发展是与轨迹相关联的。当我们在2岁的时候，可能在不同的氛围中造成了一些词汇量的差异，这种差异也许很小，只有150个。但是这种小差异会在15岁的时候放大为10年的差距。最高的程度可以达到大学二年级的认知能力，而最低可能只有5-6年级的水平，中间水平可能分别与两个极端相差4-6年的程度。这个实验说明，本来微小的差别可能在随着时间不断放大，而且并非以固定的线性方式增加，最终会不断放大到显著的差距程度。也就是说，这些微小的差异可能完全导致两个人的人生轨迹产生巨大的反差。人生发展轨迹如同航海旅行一样，当年哥伦布船队中有三艘船分别从西班牙出发，如果一开始出发时他们之间只有三度差别，其中一艘可能会到达格陵兰岛，另一艘可能会到达海地，而第三艘会远到阿根廷。这正是微小初始差异在轨迹上造成的不同。你可能会说，这个道理很简单，人人都明白。但是我们从学习的角度就可以发现这样的规律在人的发展轨迹上的同样效应，从而应当引起我们对早期教育，乃至整个终身学习都要有一些新的观点。

　　从以上的实验和规律中可以产生一些最基本的思考:

　　●在混沌学的理论中，我们知道“初始条件”是非常重要的。上面的实验已经显示了这一点。在2岁时只有150个词汇的差别会在后来产生巨大的不同。改变这些轨迹的努力需要有一个持续的累积过程。我们可以在儿童时期做很多事情，但是在15岁却基本上进入了一种“锁定”状态。在学校里做过很多补救性的工作，但是最终却证明收效甚微。而保证儿童日后表现优秀的最佳时间是从四个月大小就开始为他们阅读。人们可能认为不可思议，四个月大小的婴儿怎么能够理解呢？不要忘了他们建立模式识别就是从这时候开始的，他们的词汇表就是建立在你对他们使用的词汇表基础上的。所以要随着时间不断提升阅读的层次。

　　●为了给四个月大小的婴儿阅读，你必须要抱好婴儿。研究表明，抚摸是另一种发展的驱动力。对于孤儿来说最缺少的就是抚摸。所以对婴儿进行阅读可以发自两个驱动力: 词汇表和抚摸。

　　●发展的最显著变化并非来自于学校（这也是国外发起UnSchooling运动的原因），更多是来自于6岁之前最佳时间。婴儿和儿童的学习通常只有一条路径——从玩中体验，这与我们在学校的讲课方式正好相反。

　　这些思考是研究学习活动中借助混沌学的一些基本结论，实际上我们越来越认识到，学习过程远非一条词汇发展的轨迹那样简单。每个人的多方面的智力、情感、技能等各领域的发展无时无刻不处于一种复杂的多因素动态过程中。想找到每个人发展的线性方程显然是不可能的，这是一个非线性的混沌现象。把混沌规律引入学习理论中并非不可知论，而是让我们可以更关注一些初始条件和学习发展过程中的多因素影响。前面的例子说明，早期教育非常重要，在这个时期不但需要建立一些初始优势，而且应当关注如何进入相对具有持续优势的轨道。在优势的轨道上确实多见成功，那并非是说有更容易成功的道路，而是因为这样的人们可以更高效地管理自己的资源，或者说他们的一些思想和行动更容易引起较大的连锁效应。

　　轨迹分析可以看到我们的学习发展过程实际上是各个层面的混沌活动所产生的动态有序状态，过去看似简单的幼儿园、小学、中学、大学等教育流水形式应当需要全新的思考，而终身学习者也需要在学习过程中善用身边的学习工具（例如，网络）去改善自己的轨迹。学习的混沌发生在各个层面，从微观到宏观。

　　大脑的混沌规律

　　人类的大脑是最复杂的物体，近十年来的神经生理学的研究已经让人们更多地认识了大脑。虽然在细节的工作机制上仍然需要不断探索，但是我们毕竟已经可以将很多成果应用到学习理论的分析中。除了我们从前所提到的可塑性和阶段性，大脑中神经元的工作机理也逐步清晰: 一些比较底层的神经元（是指执行最基本任务的神经元）从它的数千个树突上获得外界的信号，然后这些神经元的任务就是做出评判。这是通过总结成千上万的混沌信息并做出一个有条理的答案而达到的，反映了它对“世界”的独特观点。这个过程为什么说是混沌的呢？因为头脑中的大量信息处理过程本身是不确定的一个过程，每一个选择都几乎是大量神经元独立判断选择后的一个汇总结果。即使在完全没有干扰的情况下，任何人也很难在两次表达一个类似的意思时，应用完全相同的句子。这也正说明了大脑中的每次思考和决策都是不确定的。 同样的道理，很多创新的过程也与头脑中的混沌过程密不可分。当人们苦思冥想的时候并不一定产生创造，但是却往往在某些信息无意识地进入头脑的时候出现灵感，产生令人兴奋的发明。当我们学习的时候，实际上是重新让这些神经元建立对知识的新结构模型，而如果很快地让这些模型重新应用起来，则必然有助于达到学习效果。

　　著名的人工智能专家和神经网络计算机的研究者雷蒙德·克兹维尔（Ray Kurzweil）长期致力研究人类模式识别和其他学习能力的机理，并投资于多项机器模拟人类智能的产品研究。与从前的人工智能研究不同，克兹维尔尝试从两个角度去模拟人类的学习方法和思维方式: 递归计算和神经网络。递归计算可以充分发挥计算机的高速重复计算能力，而前面提到的神经网络则触及到人类思维的本质方式。克兹维尔对二十年内让机器透过混沌学的模型获得类似人的思维决策方式非常乐观。

　　大脑的活动在某些层面看是无序的，但是却很明显，一个高级生命体的生存离不开这样的无序。只有在微观层次的无序，才会获得有序的智能学习、判断和决策。

　　教育体系的混沌范式

　　在以往的教育体系研究中，人们往往或只研究宏观的教育法规和政策，或只研究微观的教学和课堂活动。宏观的研究把教育当作一个社会系统，很少解释个体在系统中的角色，甚至不会考虑教育理论等因素。而微观的研究虽然考虑了很多实际的情况，却往往因为思考范围的限制而影响了整体性。近年来的教育研究中开始出现一种综合宏观微观维度研究的新方法，而其出发点就是混沌理论。有时候微观的教育活动看似无序，实则从任何一个尺度来看都有其规律和鲜明的特征，而且即使是一些微观的变化，也会在某个时刻突然影响到宏观的巨大变化。

　　我们曾经在过去提到过VSM理论应用到远程教育，乃至整个教育体系中的可能性。VSM是一种递归方式的系统理论。这样的理论可以支持一个组织内部（例如，学校）实现优化改良，提升其管理的水平。但是如果不考虑多个层面的递归，则不可能在整个教育体系产生积极的正反馈。而一些基于混沌和自组织理论的新型组织理论更强调草根（Grassroots）的力量，尤其是考虑到不同社会阶层的声音。这样的理论对我们的教育主管机构思考如何干预、如何引导，以及如何制定政策将有很大的帮助。尤其在制定一些与教育平等性相关的政策法规时，应当充分观察和吸纳普通个体的建议和想法。否则很可能导致一些看似促进公平性的政策反倒陷入一种无法执行甚至走向反面的负反馈中。美国国家教育部正在更新一项全国性的教育技术计划，他们并非选择一些高级的“专家”闭门造车，而是从一开始就在全国范围广泛征集意见，让所有的公民有机会参与制订这项被视为是国家战略的计划。这项计划中很多内容和步骤都与各个层面的相关人员进行开放探讨，不但保证了民众的知情，还更集思广益，鼓励了相关人员的积极参与。这种方式首先对今后的计划实施做了一个很好的铺陈，减少了发生抵触的可能性。也许我们不能简单模仿美国国家教育技术计划中的内容，但是不能不说这种开放和面向成效的规划方法值得我们学习。这是一种宏观、微观良好结合的例子，某个学生的建议可能会对整个计划的顺利实施产生根本性的影响。

　　学习的混沌法则也会影响学校的教育指导思想。在学校中，学生确实可以跟随教育体制的安排参与学习活动，但是学生的人格、学习风格、做事态度都不是今天的学校可以完善的。学生每天的发展轨迹变化部分可能来自于学校、周围的同伴，还有很多来自于家庭、公众媒体，甚至来自从学校到家庭的路上所见所闻。学校校门之外的超市、商摊、游戏厅和网吧都可能是影响学生每天微小变化的外界因素。而学校能够提供的则仍然是缺少个性的知识填充教学方式，有限的积极影响甚至不如学校周围的社会环境的消极影响。这也是近年来学校的教育功能受到质疑的主要原因。仅仅在美国，在家学习（Home Schooling）的学生数字已经达到了数百万，很多高素质的父母开始在家庭里面自己教育孩子，同时让孩子很早就参与社会性的活动。实践证明，这种仍然占少数比例的试验基本上还是成功的，不能说这些家长们理解了学习的混沌法则，但是起码他们对墨守陈规的学校教育方式已经有了不同的观点。

　　学习的混沌法则

　　社会越来越复杂，多样性越来越明显，个性化越来越突出，国际化越来越普及，而同时信息技术越来越发达。与此同时，混沌法则也会越来越显现其效力。在二十年前，社会的规则非常简单，人们的学习、工作、生活显然都有很强烈的“固定”轨迹。而今天，社会的复杂性已经截然不同，只有成为合格的终身学习者才能够有机会进入优势轨道，让自己的发展适应社会的变化需要，也同时能够达到理想的精神世界。

　　学习的混沌法则自然会指向一个学习效率和有效性的问题。所以作为终身学习者，必须要理解和掌握一些基于混沌法则的学习技能。每个人都会建立自己的学习模式，这些模式之间是有差别的，不但包含了智力因素、习惯因素，还有一些情感因素（例如，好奇心、价值观等）。如果能够在学习活动中把握了这些因素细微之处的重要性，则必然会达到叠加发展的效果，让自己的轨迹变成优势曲线:

　　●分形的时间: 时间虽然对每个人都是公平的，但是对不同人时间的分形程度是不一样的。人们可能会在日常的生活中无形中浪费很多时间，或者因为无奈的应酬而被迫占用一些适合于学习的时间。既然这样，终身学习者应当能够更好地把一些时间碎片利用起来，如果累积起来，其效应也相当可观。而对于人们心智发展、情感发展有关键作用的活动，不要吝啬，应当尽情地投入其中。一味紧张工作或者养成松懈的习惯都会丧失终身学习的优势，很快远离你的优势轨迹。

　　●信息工具: 良好的信息素养不仅仅是帮助你整理信息和数据，还会延伸你的行为线程，这类似最先进电脑CPU的多线程能力。很多工作可以通过电脑里面的新型工具自动完成，而同时你有可能做更多需要亲历亲为的工作。例如，RSS技术是网络上一种轻量级的信息汇聚格式，借助一些信息聚合工具，能够把你所认为重要的信息从不同的信息源提供的RSS数据收集到一起，这样你就可以每天在固定的时间一次性地处理大量的信息，保持与这个世界的同步，而不必在网络上漫无目的地寻找你需要的信息。善于应用如Google这样的搜索引擎，也被一些教育研究者证明有如学会查词典一样重要。别以为Google只是一个搜索引擎，它还有很多潜在的功能。有人甚至能够把它当作一个英汉词典来使用，让人感到惊讶。

　　●社会网络: 社会网络是每个人的终身资产，每个人在每个发展阶段都需要自己的导师（Mentor）和可以真心交流的朋友圈子。这个网络需要经营和不断扩展，并真正发挥其知识价值。最近网络上出现的很多社会性软件（Social Software）都在探寻帮助人们充分利用社会网络的知识价值。而著名的E-Learning专家Jay Cross（http://www.internetime.com）更是直接指出了E-Learning的实质就是优化个人的所有网络（大脑网络、知识网络、社会网络）和它们之间的互联。个人的社会网络无疑能够改善一个学习者的发展轨迹，激发其中的混沌效应。对处于发展期的儿童来说，一个名人对他的一句鼓励的话语也许就能让其彻底改变学习的态度，或者树立更高的目标，这样的效应是不能忽视的。有关社会网络对学习的重要性，我们还会在“学习的互联法则”中深入分析。

　　还有一个我们正在紧密观察的社会现象也需要终身学习者加以重视，那就是近一年来在国内也逐步流行起来的Weblog（简称Blog）这种新型的网络出版形式。它能够帮助人们更及时地整理自己的知识，也会鼓励学习者不断进行反思，不但可以加深大脑活动的混沌程度，而且会直接帮助学习者（尤其是儿童）改善阅读和语言、文字表达能力，还可以建立一种协作性的对话学习方式。有关Blog对学习的辅助作用，目前在国内外已经有很多教育工作者展开了跟踪性的观察和研究，相信会逐步涉及学习活动的更深层次。

　　从混沌的规律中我们可以认识到，粗简的知识灌输并不会引起混沌的发生，即使是冠以远程教育、在线教育等名头也不能改变其实质，顶多只是一种知识的直线积累。这也就是为什么电脑有那么大的存储能力，却仍然无法与人类的思维活动相媲美的原因（虽然克兹维尔正在努力创造更高级的机器智能，但他也承认机器很大时间内与人类的思维仍然有很大距离）。而如果在学习过程中，哪怕是一些小小的互动刺激，都可能引起学习者的思维发生混沌，继而增加知识模型和思维模式的丰富程度。在学校教育阶段，教师的教学设计能力将直接影响学生的发展轨迹的特征，传统的教学方法已经极不适应时代的复杂要求。教学设计要遵循“最近发展区”的原则，能够帮助不同学习风格的学习者在学习过程中善用自己本来的知识和优势，改善自己的发展轨迹。而在具体的学习活动中，沟通、互动、反思则更显重要。不同的阶段互动刺激的种类不同，对于年龄小的学习者，外界环境的辅助作用很重要（例如，游戏和文化熏陶）；而对于年龄比较大的学习者，沟通和反思则越来越关键。无论如何，我们每个人每时每刻都处于一个独特的发展轨迹上，而混沌法则在其中发挥着重要作用，对任何终身学习者都不例外。