CAS理论：探索人类复杂教育系统问题的新工具

徐莉

[摘 要]国内外复杂适应系统（CAS）理论应用现状显示，着眼于从整体上认识和把握复杂教育系统规律，仍是当前破解教育困境的紧迫课题和难题，也说明这一新理论的真正特质和内涵并未被人们所真正了解和掌握，因此有必要重提。复杂性科学包括两个方面：一方面揭示了人类复杂社会系统所具有的复杂性这一外部表征;另一方面揭示了人类复杂社会系统的复杂性表征来源及形成内因。前者是复杂性科学的前两代，后者是CAS理论的贡献，是复杂科学的新一代。CAS理论揭示了复杂社会系统存在和演化的内在机理，为人们提供了认识世界的新视角、新方法。CAS理论强调整体性、动态性和系统统一性，引导人们系统、整体地从内到外地研究事物，堪称探索人类复杂教育系统问题的新工具。可推进教育科学跳出简化思维固臼，而以新视野、新方法重新审视复杂教育系统问题。

[关键词]复杂适应系统理论（CAS）;适应性主体;非线性;教育研究;新工具

[中图分类号]G40-034     [文献标识码]A     [文章编号] 1673-8616（2019）01-0081-12

一、问题的提出

复杂性科学源自于生命的启迪，从奥地利生物学家贝塔朗菲（L.V.Bertalanffy）首先提出“复杂性”概念，到1994年美国圣塔菲研究所（SFI）霍兰，发现系统内部的生命性个体，引入复杂适应系统（Complex Adaptive System， CAS）概念，复杂性科学一路走来散发出愈来愈鲜活的生命气息，如今已经成为具有世界规模的文化运动，正引导着一场深刻的思想革命。长期以来，人们头脑中根深蒂固的简化论思维方式，严重影响着人对世界的准确认知，复杂性科学为人们带来了新希望。复杂性科学与传统简化论思维的根本不同在于“简单性范式认为整体由部分组成，整体等于部分之和”。因此，认识方式是分解的还原的。相反，复杂性科学认为世界的本质是复杂的，“如果对事物进行分解，则会由于破坏了整体结构而失去事物的一些本质属性。”[1]而CAS理论是复杂性科学理论中的重要一支，同时是系统科学理论引人注目的一个新领域。其在关注的目标上实现了再次突破，即关注的是新生事物如何涌现出来，而不是有意去保持某种既存性质。复杂适应系统思想使人们由此知晓了一个开放的复杂巨系统，即凡现在不能用还原论方法处理的问题，都是复杂性问题。社会系统是最复杂的系统，也是最不能用还原论方法处理的问题，教育系统又是社会系统中更为复杂的系统，是更不能用还原论方法论处理的系统，而需要新的理论和方法论。CAS理论的重大价值在于揭示了复杂社会系统的演化原理，为人们“提供了认识世界的一个新的视角、理论、思想，尤其是方法论”[2]。该理论不仅提供了理解复杂系统科学的哲学思想框架，而且将这种思想框架升级为可直接探索人类社会复杂系统奥秘的有效工具。

单就CAS理论部分而言，经过20年的广泛应用，如今其适应性思想已经广为流传，并成为西方发达国家普遍采用的科学指导思想。在我国，也在相当程度上得到了广泛的传播，除霍兰本人多次来我国交流外，在20世纪初，就已经将相关著作翻译为中文出版，并做了比较系统的研究，特别是较早开始从事系统科学研究的学者们，他们从哲学的高度上，全面系统地讨论了复杂系统的相关问题。如苗东升发表在《系统科学学报》的相关文章，就从哲学层面上对复杂系统科学的各个层面进行了讨论，并主张要把对象作为系统来识物想事[3]。如上，人们由此认为该理论早已被国内外学界熟知和运用。然而，梳理国内外已有研究发现，事实并非如此，该理论在社会科学领域的应有作用并未引起人们的注意，人们普遍认为这是自然科学理论，仍主要被运用于自然科学领域，并未真正发挥出其在社会科学研究领域的应有作用，特别是在教育系统的应有作用更是无从谈起。当然，在国外CAS理论在社会科学领域包括教育研究领域的运用，确实已经非常流行和普遍了，其适应性主体模型方法也早已成为教育研究的常用工具，但遗憾的是这些都更多是局限于某一局部侧面的研究，复杂教育系统整体演化研究偏少，或者说人們仍是基于传统的简化思维方式来运用这一新理论。从国内来看，虽然在社会科学领域有了运用，但这些研究主要集中于经济和少量的管理领域，社会科学的其他领域，特别是教育系统内的相关研究寥寥无几。也就是说，CAS理论在复杂社会科学领域的解释优势并未被人们所知晓，更未真正发挥出其应有的作用。教育系统更是如此，尚未发现有真正意义上的CAS理论应用成果。

人们实际仍在以线性思维、简单还原的思维方式进行研究。国家基金采取对教育单列项的办法，也在一定程度上限制了教育的外部视野，不仅对自然科学的研究成果感知困难，也很难融入社会科学的整体领域观察教育，这种分割管理的本身就是简化性思维的体现。难能可贵的是，近年来已有学者关注到此类问题，如有学者指出：“人们承认教育问题复杂，无非是看到了教育现象纷繁，深感在一定条件下某些教育问题的无解与无奈，但总体上并没有从教育作为复杂系统的角度看待教育问题。”近年来虽然出现一些有益的探讨，但整体存在诸如贴标签式的研究，简单地将复杂系统研究的有关概念同传统教育研究范式结合、片段式研究，就某个复杂系统研究概念或观点揭示教育全部问题或个别问题，对复杂系统研究的基本思想缺乏真正了解、组合式研究，以传统教育研究范式为基本框架辅之以有关工具支持，并未真正在研究方法论上实现升华等[4]，这归根到底是人们对复杂系统研究的理论精髓还未真正了解，教育亟待吸收当代科学最新研究成果，形成以复杂教育系统研究为基础的新的世界观和认识论。因此，有必要对该理论加以重申，使人们对其本质内涵有真正了解，并从中发现其对解决复杂教育系统问题的方法论原理及其价值。以下从CAS理论的系统探讨切入，探讨其核心要义及其对复杂教育系统研究的方法论要义所在。

二、CAS理论背景

CAS理论是在1994年圣塔菲研究所成立十周年时，由享有盛名的约翰·霍兰（John H. Holland）教授在题为《隐藏的秩序：适应性如何造就复杂性》（Hidden Order： How Adaptation Buids Complexity）报告中提出的。在这个报告中，霍兰在多年研究复杂系统的基础上，提出了关于复杂适应系统的比较完整的理论。复杂适应性科学是复杂性科学理论中的重要一支，同时又是系统科学理论引人注目的一个新领域。

跨学科的复杂性科学兴起于20世纪七八十年代。这门科学放弃了牛顿的宇宙观，而重点探讨了复杂系统中各组成部分之间相互作用所突现出的特性。他们发现，这个世界并非是线性发展的，而是一个相互进化、相互关联的世界。这个世界既存在着结构和秩序，也存在着混沌，是结构秩序与混沌的统一。由此，他们形成了对人类社会和整个自然界的全新认识。

一般认为，复杂系统研究经历了三个阶段：第一个阶段为一般系统论、人工智能和控制论阶段，大约在20世纪40年代。随着贝塔朗菲于1948年出版《一般系统论：基础、发展和运用》，标志着一般系统论对复杂问题关注的开始;第二个阶段为复杂科学阶段，大约在20世纪60年代和70年代，主要理论如突变论、协同学、混沌理论等。这一阶段复杂科学得到了极大的丰富和发展，为复杂适应系统理论提供了重要的基础和极富价值的理论内涵;第三阶段为复杂适应性系统阶段，大约在20世纪80年代和90年代，复杂适应系统理论、开放的复杂巨系统理论创立发展。这是系统和复杂性科学的新一代理论，由霍兰教授于20世纪90年代创立。与前两个阶段的理论关注的目标不同，该理论关注的是某种新事物性质的涌现机理，而不是如何有意保持某种已经确定事物的性质的机理，这种思想引发了复杂适应系统（CAS）理论的研究。

在这里，我们发现了一个很有趣的现象：理论研究也奇妙地遵循了复杂适应系统描述的规律——在经历了一定的积累后，复杂系统理论在这里开始调转方向，从对系统如何从无序到有序的稳定性追求，转向关注突破和质变的方向上来。可以说，沿着三个阶段的发展脉络梳理过来，我们不难看到理论是如何一步一步向真相进发的奇妙景观：一般系统论从系统、整体、开放及目标对实际行动的影响几个方面对传统科学研究思维范式实现了突破;复杂科学则在构建人类认识的生态圈，揭示事物整体与部分的关系，以及各组成部分和要素及其相互关系如何构成整体等方面对一般系统论实现了突破。

至此，人们知晓了一个开放的复杂巨系统，即凡是现在不能用还原论方法处理的问题，都是复杂性问题。社会系统是最复杂的系统，也是最不能用还原论方法处理的问题。奥地利学派的代表人物哈耶克指出：“尽管社会科学在很大程度上与生物学相类似，但是它却与绝大多数的其他自然科学学科不同，因为社会科学必须处理的是那些在本质上极为复杂的社会结构。换句话说，社会科学必须处理的是有机的复杂现象”[5]。因此，这些系统都是开放的，和环境有物质、能量和信息交换的，因而，又被称为开放的复杂巨系统，这就是今天我们的社会科学所面对的问题。

总之，与物质和生态系统的无目的性和盲目性不同，人类社会的形成和活动过程是一种有目的、有意识的活动。这就使得此前基于耗散结构的自组织理论的方法遭遇到无法应用到生物、社会和经济系统中，或者在运用中带来对这种复杂性的来源和运行机理的解释上的不清晰、理论上的混乱和不足的难题。鉴于此，20世纪70年代，由一些对经济学界现有方法论存在困惑和对社会经济领域感兴趣的物理学家和经济学家共同发起并创立了美国圣塔菲研究所，由霍兰（Holland）创立，并由考夫曼（Kaufman）、阿瑟（Athur）和帕卡德（Packard）进一步发展而成 [6]。该研究所致力将诞生于物理化学界的复杂性科学转化为可以研究经济问题的基本框架。这一工作的巨大成果就是复杂适应系统理论的诞生。

复杂适应系统理论正是在对人类社会的形成和活动过程有目的、有意识的特征的关注上，对基于耗散结构的自组织理论和方法实现了突破，它引入了“系统成员”“自身具有目的性和积极主动性的主体”等概念，并通过“适应性学习”产生适应性生存和发展策略，从而导致复杂适应性系统进行创造性演化。霍兰把这种交互作用称为适应（adaptation）。CAS理论的思想关键或说复杂适应系统理论与其他系統论相区别的关键点在于：适应性产生复杂性系统。它从一个方面概括与抽象出了生物、生态、经济、社会等一大批复杂系统的共同特点，也使得复杂适应性系统框架具有了应用于人类经济及其他社会科学领域研究的重要效用[7]。

复杂性科学被誉为“21世纪的科学”，也被指称为“是科学巨系统的一种新历史形态，其最重要的特点和方法论特性是跨学科性”。其中，复杂适应系统理论将复杂性理论升级为可用来探索人类社会复杂系统奥秘的工具，这无疑给社会科学研究带来了曙光和希望。人类社会是整体的，愈来愈细的分支的叠加难以反映整体的真相，导致社会科学在前进道路上步履维艰，“复杂适应系统理论将有助于以新方法和新工具来迎接这方面的挑战”[8]。

三、CAS理论中的复杂性与适应性问题

（一）复杂系统

归纳本体论复杂性可以分为运动复杂性（即“突变论和混沌论”）两种和结构复杂性（即“分形的和非稳定性的”两种）。复杂系统反映出以下几点主要特征：

一是非线性和动态性。CAS理论认为一切复杂系统都是非线性系统，并同时是动态的系统。所谓的非线性，即指系统的部分之和不能等于整体，系统的每个组成部分之和不能等同于整体，每个组成部分或层次的局部也不能反映出整体的真实状态，高层次的规律也不能简单地用低层次的规律来说明。动态性揭示了复杂系统是随着时间的变化而变化的，系统内部具有与环境之间相互作用、适应、调节的自组织机制，这种机制使得系统经过不同阶段和不同的自组织过程，实现向更高级的有序化发展，进而涌现出独特的整体行为与特征。

二是系统的开放性。开放性是复杂系统得以形成的必需条件，任何一种复杂系统都只有在开放的条件下才能得以维持和生存。复杂系统具有的自组织能力，是在与外界的开放和与环境的反馈中形成的自控和自调力，从而达到适应外界变化的目的，而复杂系统同时所具有的稳定性能力，即是一种保证系统结构稳定和功能稳定的能力，使系统具有了一定的抗干扰性。总之，复杂系统正是由于受到自身结构功能和环境的种种参数的约束，才获得了既不断演化又呈现一定规律地演化的性质。

三是积累效应（初值敏感性）。在混沌系统运动过程中，如果起始状态稍微有一点改变，那么随着系统的演化，这种变化就会被迅速积累和放大，最终导致系统行为发生巨大变化。这是复杂适应系统理论所揭示出来部分之和不等于整体的非线性原理的重要方面。

四是秩序和混沌的平衡性。复杂性的根源是非线性、不确定性、不稳定性。但与此同时，复杂系统自身所具有的稳定性能，又使复杂系统具有了将秩序和混沌融入平衡的能力，系统达到的这个平衡点即为CAS理论所称的“混沌的边缘”，其对新事物诞生极具价值。CAS理论对这个混沌边缘状态的关注，也使其与复杂性科学的前两代理论有了区别。

（二）适应系统

适应是指生物体随外界环境条件的改变而改变自身特性或生活方式的能力。CAS理论的重要贡献是发现了系统适应性原理，其核心思想是探索了具有学习能力系统变化的内因之所在，即系统能够主动并积极地收集和处理信息，且在此过程中积累经验，并从中掌握外部客观世界的规律，指导自己未来的行为，更好地适应环境，并在一定程度上影响环境。系统在对外部环境的适应过程中，由于系统自身内部的行为和结构发生了变化，才发生了对适应环境的外部反馈行为。系统内部行为和结构发生变化的原因，是由于适应性系统内部存在着适应性主体，系统是由这些具有生命活力的适应性主体组成[7]。复杂适应系统在系统与外部环境交互作用的过程中，又通过自适应改变系统本身的组织结构和行为特点，从而引发整个系统不断向前发展和演化。根据霍兰的理论，适应性主体这一概念与其他各种提法完全不同。“它把个体的主动性提高到了系统演化的基本动因的位置，从而成为研究和考察复杂适应性系统的出发点。”[5]

综上所述，适应系统所阐释的是系统复杂性的内因，复杂系统阐释的是系统复杂性的外部表征。当说复杂系统时，是在强调人类社会系统及其任意子系统的复杂性表征;当说适应系统时，是在强调人类社会系统及其任意子系统复杂性表征的内因所在。而复杂性与适应性是相互依存、不可分割的一个系统的两个方面，即复杂适应系统（CAS）理论。

（三）复杂适应系统

霍兰在1993年的演说中发表了如下设想：“许多长期困扰我们的问题——贸易不平衡、可持续发展、艾滋病、遗传病、精神卫生和计算机病毒等，都处于它们各自的复杂系统的中心。而产生这些问题的系统——经济、生态、免疫系统、胚胎、神经系统及计算机网络等，也与这些问题本身一样表现出多样性。然而，尽管存在表面的许多不同，这些系统却共同具有一个显著的特征——在系统中，任何特定的适应性主体所处环境的主要部分，都由其他适应性主体组成，所以任何主体在适应上所做的努力，就是要去适应别的适应性主体——以至于我们可以按照圣塔非研究所的观点将它们归结为单独的一类，称为复杂适应系统。”由此，标志了复杂适应系统（CAS）理论正式创立[7]。

复杂适应系统（CAS）理论有着这样的一种认识，即存在着一些一般性规律，它控制着这些复杂自适应系统的行为，而这些一般性规律指明了解决那些伴随问题的方向。霍兰终身所关心的问题都是对于学习、适应性以及突现等概念的理解[9]。这是人们在系统运动和演化规律的认识方面的一个飞跃。复杂适应系统（CAS）理论的思想内涵主要有以下几个方面：

1.适应性造就复杂性

CAS理论认为，适应性是造就复杂性的根本原因之一，是主体的内部结构和行为方式与外部环境相协调，系统内部自组织和环境共同作用的结果。霍兰将生物学中适应性术语的范围扩大，把学习与相关过程也包括进来。整个系统的演变或进化，包括新层次的产生，分化和多样性的出现，新的、聚合而成的更大的主体的出现等，都是在这个基础上出现的。这就是复杂适应性系统理论的基本思想。CAS理论最基本的概念是具有适应能力的活性主体（Adaptive Agent），简称主体。主体随着时间而不断进化，特点是能学习，会成长，具有积极主动性特征。这种主动性以及它与环境的反复的、相互的作用正是系统发展和进化的基本动因。在人类社会，复杂适应系统包括文化和社会制度。每一个这样的系统都是由许多平行发生作用的行为主体组成的复杂网络。这一理论思想，第一次引导人们从系统内部寻找复杂性的来源，打破了由来已久的形而上学的外部力量观，为人们更好地认识和理解人类社会的演进提供了全新视角[5]。

2.引入“积木”概念

引入积木概念组成内部模型是CAS理论最富有新意之处。CAS理论认为，每一块积木可以简化为控制一定性状的基因组合。每一块积木都代表着适应特定环境的机制，它们的组合有最大的适应性。当然，不同生物的适应过程有不同的时间跨度，但本质是一样的。使用积木组成内部模型是复杂适应系统的一个普遍特征。演化的本质就在于发现新的积木，进行新的组合。那些表现出较强的综合适应能力、强度比较大的规则——积木会被频繁地使用。积木有不同层次，能涌现出许多前所未有的优良性状。复杂自适应系统的最根本适应机制之一就是改善與重组自己的积木[10]。

3.引入“内模型”概念

在CAS理论中，内模型（Internal Model）即具有内在主动性的内部模型，是适应性主体的一种实现预知的机制。它能在主体遇到的大量涌入的模式中挑选模式，然后将这些模式转化成内部结构的变化，变化了的结构即内部模型。有了内部模型，适应性主体能将外界环境输入的各种信息转化成内部结构的变化。这涉及生物体的内在主动性问题。变异即发生了变化的内部模型，是通过自然的选择作用形成的适应性形状[11]。在CAS理论中，进化是变异、自然选择以及生物自组织的共同演化的结果。复杂适应系统的最根本适应机制之一就是改善与重组自己的积木[10]。

4.提出“涌现”概念

涌现即CAS理论的整体大于部分之和的原理，也是“简单创造复杂”的重大命题。涌现的提出将对事物的认识从还原论中解放出来，提倡以整体和系统的观念对待系统中的复杂性问题。CAS理论发现，当系统处于混沌的边缘时，适应性主体之间的差异不断扩大而产生相互干扰，这个时候便导致了涌现的出现，但是在这种涌现状态中，哪个主体在交互作用中会最终占优势，这一点是不确定的。

这也就是说，涌现产生于系统的混沌边缘状态，这也是复杂自适应系统中最活跃的地方。霍兰认为，“产生较大多样性的第一步是突变，它造成了条件交换所需要的环境。随后，交换和重组将会发挥更大的作用，从而充分利用突变积累而逐渐增加的、可能的组合范围”。这一主张提出生物之间的变异并不完全是偶然的，而是有目的“隐约地”朝着有利的方向演进，并且在达到一定程度以后，就开始涌现出更复杂的结构。继而，通过自然选择的作用，涌现出新质的物种将会在自然竞争中优于旧的物种，而更能适应环境，由此使系统实现由低级向高级的进化。这一思想也给万事万物发展中呈现出来的生命周期性找到了原因。复杂系统的多层次的概念对于认识清楚系统本身的结构与关系，确定其不同层次的涌现功能具有重要意义[12]。

总结CAS理论的几个核心要点如下：一是提出了个体与环境的交互性，这一特性提出了系统是活的、自身具有生长和发展前途的内在机制。二是提出了从个体演化到系统演化的模型。这种宏观与微观相统一的、有机的、内在的结合思想，是CAS理论的重要创新点之一，与传统的二元论有了根本的区分。三是强调了智能主体的积极主动的“活性”特征。以前讨论系统一般把元素或部分视为死对象，CAS理论提出的这一特征的突破性，使之具有了与以前理论根本不同的新分析视角与方法。综上，为了理解CAS，我们必须发现属于CAS中的“积木块”（Building Blocks），而且研究描述“积木块”之间的相互依存、相互作用的网络。为更直观地了解该理论揭示的事物发展内在机理，笔者绘制CAS理论核心要义图示（见图1）。

四、CAS理论的基本特征

（一）整体性

CAS理论强调系统具有整体性，认为所研究的对象是非线性的，叠加原理失效，传统研究把研究对象分成若干个小系统分别研究，而后进行叠加的办法是行不通的，必须从总体上把握整个系统，并且必须坚持把个体与环境及其相互作用作为整体的基础。这其中，个体不是一张白纸，而是携带着固有基因和不同学习力的个体，环境不是静止的环境，而是具有不可逆性的时空交织流中的环境。当我们说“整体大于部分之和”的时候，指的正是这种相互作用带来的“增值”。这种相互作用越强，系统的进化过程就越复杂多变。

（二）动态性

CAS理论认为系统是动态的。系统的动态性是指系统及其要素以及它们之间的关联性，都是随着时间变化而变化的，系统动态性的实质是这种关联性按空间划分的物质系统随时间变化而铺展的性质。一切复杂系统必然是这种与时间变量相关的动态系统。由于事物总是处于发展变化之中的，而没有时间的变化，也就没有系统的演化，也就谈不上复杂系统演化的规律。因此，复杂系统的演化是有时间变量的参与，是动态生成性的，并且在复杂系统中，时间反演的不可逆性和不对称性，产生了对称性破缺，从而形成了系统演化的复杂性。

（三）宏观与微观的统一性

复杂性科学认为，系统的宏观变量大的波动可能来自其组成系统的一些元素的小变化。因此，为了探讨复杂系统宏观变量的变化规律，必须研究它的微观机制。但由于非线性机制的作用，又不能将系统进行分解，因此必须将宏观与微观相统一。法国当代著名思想家埃德加·莫兰（Edgar Morin）用物理学中的“全息”这一术语来阐释宏观与微观的统一。他认为，在复杂的领域里，每一个点都包含着所表现的整体的几乎全部信息，每一个点都不是一个孤立的点。从生物体中的细胞到人类社会中的个体，都不是孤立的细胞或个体，而是具有全息性的[13]。就像生命与器官，器官包含着生命的全部信息，而非一部分信息。关于宏观与微观的关系，是系统科学中的层次关系及转化规律问题。CAS理论提出个体是“活的”，有主动性和适应性，以前的经历会“固化”到它的内部。那么，统计方法的简单相加显然是行不通的。CAS理论在此为系统演化找到了内在的、基本的动因，为我们认识、理解、跨越层级提供了新视角。

（四）确定性与随机性相统一性

CAS理论研究了随机性和确定性有机结合的机制和途径。构建了刺激—反应模型、适应度的确认与修改、新规则的产生等机制，这些机制揭示出这样的原理：一方面系统存在着大量随机概率事件带来的不确定性。如从“刺激—反应模型”两端看，环境刺激随机性使主体事先不知道会接收到什么样刺激信号。由于主体差异，反应规则不唯一，系统中存在这种大量的非理性和非制度因素。另一方面系统从混沌（无序）到有序的过程又具有明显的规律性，通过自组织作用，系统向更高级的有序化发展，从而涌现出独特的整体行为与特征，即“系统总的理论框架是十分确定的，虽然没有规定确定的演化目标，但在一定环境刺激下，它向哪个方向发展是确定的”[10]。CAS理论描述了复杂适应性系统既有随机性，又有确定的发展方向這一客观现象。

五、复杂适应系统CAS理论的研究方法

有学者认为，“从本质上讲，复杂性科学是关于过程的科学而不是关于状态的科学，是关于演化的科学而不是关于存在的科学”[14]。按照这样的理解，复杂性科学关注的是时刻处在动态中的复杂难辨的系统运行机制和现象。正如霍兰教授所说，复杂适应系统涉及多种成分，这些成分在互动过程中彼此不断适应和学习，这才是当前重大社会问题的核心。这在研究方法上向人们提出了与传统路线完全不同的新挑战。

（一）整体系统性的研究和方法

复杂适应系统具有广阔的领域，包括为人类的可持续成长做准备、保护生态系统等。每一个问题都显示一个突出的事实：“整体的行为并不是局部行为的叠加。就此而言，整体的行为涌现于局部之间条件性的、非累积性（非线性）的互动。”[7]新理论的发展已经让人们探明这样的真相：两只小象相加不能成为一只大象，一只大象分开也不能变成两只小象。因此，在研究方法上，必须对习以为常的传统还原论范式保有一份警醒，谨记克劳斯·迈因策尔的警告，在一个非线性的显示中，线性思维是危险的，必须坚持用整体观、系统观、动态和对立统一的观点来指导整个研究过程。

（二）多学科视角的比较研究和方法

整体性是复杂性科学的基本原理，这一基本原理告诉我们，把研究对象分成若干个小系统分别进行研究，然后进行叠加的办法，不能反映事物的真相，这就需要突破现存的种种学科界域的藩篱限制，进行多学科的系统化研究。威尔逊在其《论契合—知识的统合》一书中着重强调“知识具有内在的统一性”，他强调了社会研究通过跨学科的事实和建立在事实基础上的理论综合的必要性。《社会科学的科学本质》一书中也强调，我们只有通过从广泛的案例中抽取共通性，方能洞察社会系统的复杂性而加以处理[8]。

（三）理论分析的研究和方法

理论研究是一种重要的科学研究方法。“教育科学的理论研究，是在已有的客观现实材料及思想理论材料的基础上，运用各种逻辑的和非逻辑的方式进行加工整理，以理论思维水平的知识形式反映教育的客观规律。”[15]理论分析是研究复杂系统的必不可少的重要途径，主要包括对复杂系统所进行的事前、事中和事后三阶段的分析与综合。其中，对混沌或复杂系统的判定是事前理论分析的重要内容。

（四）计算与仿真模拟的研究与方法

复杂系统的重要研究方法还包括借助于计算机和智能化科技手段，通过模型建构的方法，进行系统演化内在机理的仿真研究。此类系统模拟仿真研究的辅助，使之具有空前的优越性，它可以直接观察系统运行的情状，为应对人工智能时代社会科学研究带来的挑战，特别是机器人走进人类社会系统中的研究提供了重要支撑。

六、CAS理论：探索人类复杂教育系统问题新工具

如果人们认可教育问题是复杂系统问题，那么CAS理论为人们走出简化思维提供了支持和工具，其重要作用至少有以下两点：

（一）可直接将教育问题在复杂系统中进行整体探察

杜祖贻教授在他的《社会科学的科学本质》一书中，用大量的事实指出了社会科学面临的严峻挑战：“在‘社会科学这把巨伞下，社会研究各个领域的科学性却很难得到认可——即所谓的‘软科学——因为它们未能‘形成有重大价值的、确定可靠的知识整体” [8]而且，“社会科学本身所具有的科学本质，即探究问题的因果关系的基本条件，至今仍然贫弱不足，而从业者的训练和经验也未能提供足够的观察问题的能力和解决问题的方法，因而造成同一问题，每每产生五花八门莫衷一是的解说，以及彼此矛盾互相冲突的乱象。”[8]

这种困境带来的实践问题也日趋严重。如有学者一针见血地指出，教育改革“套用某种片面化的教育理论，不仅造成教育决策严重缺乏充分的论据与基础，而且也造成教育决策因认同感缺乏而遭遇抵触与排斥，并使教育决策的非科学性、非理性问题尤为突出”，“改革立场缺乏整体性品质……由单向度的信念、内容、方法等构成的改革坐标体系，形成了具有明显‘茧式化特征与品质的绝对性、封闭性、排他性改革立场。教育改革无不因立场的冲突与对立而‘逝之短命。”[16]

凡此种种，挑战更多来自于社会科学中普遍存在的问题，即人们往往是以简化的二元论方法来处理复杂的社会系统问题，误以为，把整体划分为部分和个体，把这些个体的属性进行简单聚合，这些研究就可以拓展到社会互动。而实际上，整体不等于局部活动的总和，社会科学家面对的是不断适应和学习过程中的成分和主体。而且这些主体彼此大相径庭，它们之间的互动方式取决于它们对于当下情况的个体知觉。杜祖贻教授因此呼吁：“提供一个令人信服的‘跳板，用于讨论如何在这样一种不平衡中寻求学术研究的正途，也就是推动研究从肤浅走向深刻，从琐碎走向综合，从离散走向积累。”那么，或许复杂适应系统研究将有助于以新的方法和新工具来迎接这方面的挑战。

复杂适应系统涉及多种成分，这些成分在互动过程中彼此不断适应和学习，这才是当前重大社会问题的核心。每一个重大的社会问题，都代表一个突出的事实：整体的行为并不是局部行为的叠加，整体的行为涌现于局部之间条件性的、非累积性（非线性）的互动。因此，我们只有通过从广泛的案例中抽取共通性，方能洞察这种复杂性而加以处理，这就需要交叉的比较研究和方法。而这种交叉比较的设想，在现实中因为学科间的壁垒，实则难以行得通，真正有效的多学科比较实际并不多见。无疑复杂适应系统带来了希望，它提供了一个精确的框架来研究交互作用着的多主体系统，以及可能源自交互作用的有趣的非线性效应。随着这门理论的发展，一个全新的关于网络的适应得以涌现，它清楚地展示了主体联结的方式是如何显著影响系统的整体行为。不管正在研究的系统是物理系统、生物系统还是社会系统，有时适用着同样的见解。这就为我们理解教育的复杂性打开了新视角，也为实现多学科一体化的研究范式打开了学科相融的大门。

（二）可以复杂系统的视野探索教育的内外部环境及其关系

CAS理论是解释系统如何适应环境从而发展自身的理论，并且提出了“适应性主体”这一核心概念，这是人们在系统运动和演化规律的认识方面的一个飞跃。这一核心理论思想第一次引导人们从系统内部寻找复杂性的来源，打破了由来已久的形而上学的外部力量观[17]。这与传统自适应系统是一个不同的方向。霍兰所研究的中心问题是发展与演变的问题，是某种新性质是如何涌现出来的，而不是有意地去保持某种已经确定的性质。霍兰终身所关心的问题都是对于学习、适应性以及突现等概念的理解[18]。而且着迷于对混沌边缘的刻画——这一复杂系统能够自发地调整和存活的地带，也是新事物诞生的地带。复杂适应系统提出了进化过程共同发挥作用的三种行为变量，即变异、自然选择和自组织，认为进化是变异、自然选择以及生物自组织的共同演化的结果，并刻画了这种深化过程的运作机理，为我们打开了辨析教育系统演化现象的天窗。

同時，复杂适应系统多样化和“流”的现象，让我们体会出“群落”与“基因群”的景象。“流”即众多节点与连接者的某个网络上的某种资源的流动景观，节点和连接会随着主体的适应和不适应而出现或消失，因此事物变化呈现为非线性和总体的发展演进状态。而“标识”机制下的选择带来的“聚集”，导致“涌现”的发生，“涌现”引发新质适应性主体出现，进而进入新的选择与组合中。复杂适应系统由此生成的新层次更适应长期存在的目标，以推进世间万物从低级向高级、从简单到复杂不断进化和发展。从生物系统突现出来的人类社会在生物意识的基础上增加了“自反思”的文化系统，从而使人工自主选择成为可能，而且“当我们依次分析系统复杂性的层级时，连接、知识以及行为主体的感知作用（学习作用）就会变得越来越清晰和重要。我们走得越远，知识和知识的获得——学习在最终形成环境以及自身成为环境的一部分中就越重要。”[19]这也同时使我们看到当今人类教育正在发生的重大变化，以及进入学习型社会的必然趋势，并确信从现存社会系统生成的新的学习型社会系统，将更适应未来的需要，适应社会长期存在的目标。复杂适应系统理论可以提供一个直接进行系统分析的研究框架，可以帮助研究者从社会系统中整体地把握和认识教育复杂系统的运作机理。同时，复杂适应系统研究将计算机仿真模拟引入社会科学研究之中，这就为实现教育科学研究的新突破开辟了具有广阔前景的新空间。

综上所述，复杂适应系统（CAS）理论为社会科学和教育科学领域找到了系统演化的内部动因，从根本上突破了传统二分法的局限，并且开辟了新的研究道路和新的研究视野。该理论为社会科学和复杂教育系统研究带来的最大便利是，可将社会科学各领域包括教育这个复杂的人类行为系统有机地放回其本来所生存着的环境——人类社会大系统中去直接进行考察，并且提供了先进的仿真模拟技术，这些都无疑将助力人们冲破人类一直以来线性的简化论的思维方式，这种突破能够使人们更好面对当今社会和教育的最大问题。

参考文献：

[1]黄欣荣.复杂性范式的兴起与科学世界观的变革[J].河北师范大学学报（哲学社会科学版），2009，32（3）：52-57.

[2]时龙.复杂适应系统视野中的学校发展问题[J].中国教师，2017（12）：24.

[3]苗东升.论系统思维系列文章（一）：把对象作为系统来识物想事[J].系统科学学报，2004，12（3）：3-7.

[4]时龙.复杂系统研究的基本思想及教育反思[J].教育科学研究，2013（7）：14.

[5]王蓉.理解制度的演化——一个基于适应系统理论的视角[D].辽宁大学，2008：43.

[6]米歇尔·沃尔德洛普.复杂：诞生于秩序与混沌边缘的科学[M].上海：上海三联书店，1998：1-50.

[7]约翰·H·霍兰.德.隐秩序：适应性造就复杂性[M].周晓牧，韩晖译.上海：上海科技教育出版社，2000.

[8]杜祖贻.社会科学的科学本质[M].洪光磊，李敏谊译.上海：上海辞书出版社，2012.

[9]Peter.M.Milner.The Mind and Donald O.Hebb [J].Scientific American，1993，268（1）：104-109.

[10]金福，陈伟.遗传算法之父——霍兰及其科学工作[J].自然辩证法通讯，2007（2）：89.

[11]Kauffman S.The Origins of Order：Self-Organization and Selection in Evolution[M].Oxford University Press，1993：33-38.

[12]约翰·霍兰.涌现：从混沌到有序[M].陈禹，等译.上海：上海科学技术出版社，2001：20-269.

[13]埃德加·莫兰.复杂思想：自觉的科学[M].陈一壮译.北京：北京大学出版社，2001.

[14]王洪明.复杂性视野下的教育研究[J].教育科学，2006（4）：12.

[15]裴娣娜.教育研究方法导论[M].合肥：安徽教育出版社，1995.

[16]郝德永.变革的陷阱——教育改革的误区[J].全球教育展望，2011（10）：33-35.

[17]盖尔曼.夸克与美洲豹[M].杨建邺译.长沙：湖南科学技术出版社，1997.

[18]Milner P M.The Mind and Donald O. Hebb[J].Scientific American，1993，268（1）：104-109.

[19]賈根良.演化经济学：经济革命的策源地[M].太原：山西人民出版社，2004.

[责任编辑：吴寿平]

Abstract： How the CAS theory is applied both at home and abroad shows that focusing on holistic understanding and grasping the regularity of complex educational system is an urgent and difficult task in solving the educational problem at present， and it also shows that the real characteristics of this new theory have not been really understood and mastered. Therefore， it is necessary to repeat it. The complexity science includes two aspects. One reveals the complexity——the external representation of the human complex social system， and the other reveals the origination and its formation of the internal factors of the complexity of human complex social system. The former is the first two generations of complexity science， and the latter is the contribution of complex adaptation systems （CAS） theory， and is the latest generation of complex science as well. The CAS theory reveals the internal mechanism of the existence and evolution of complex social systems， and provides people with new perspectives and new methods in understanding the world. The CAS theory emphasizes the integrity， dynamics and system unity， guides people to conduct their study through inside to outside in a systematic manner，it is a new tool to help explore the problem of human complex education system.It may promote the educational science to jump out of the simplified thinking， and re-examine the complex education system in a new horizon with the new method.

Key words： CAS; Adaptive Agent; Non-linear; Education Research; New Tools