混沌形态范文第1篇

[关键词]混沌理论信息资源管理信息管理

[分类号]G203

混沌的概念由来已久。在古代巴比伦、印度和中国的神话传说中，把开天辟地之前的形态称为混沌。恩格斯说：“在希腊的哲学家看来，世界在本质上是从混沌中产生出来的东西”。柏拉图把混沌视作物质范畴内的事物。康德(Kant)认为混沌由某种更基本的物质构成，构成的原因则是“多种多样性”，亦即复杂性。混沌真正成为一门科学却是从20世纪60年代才开始的。1961年，美气象学家洛伦兹在进行数值天气预报时，意外发现从两个误差为千分之一数量级的初始值开始，计算出来的天气模式差别越来越大，最终变得毫无相似之处。这一意外发现，播下了混沌理论这门新学科的种子。

非线性混沌科学不但在认识论上有重大的哲学意义，在求解基本问题时有重大科学意义，而且在研究生态环境、医疗诊断、经济发展、科学决策等问题时，都有重要应用价值。将混沌理论(chaos theory)应用于信息资源管理研究将成为一个新的趋势。信息资源的组织是非线性的，其实质是各信息要素之间相互影响、相互制约和相互依存的一类非线性反馈的系统性组织。混沌(chaos)是信息资源管理的一种本质行为，信息资源管理趋向混沌的特性要求必须对以决定论为指导的传统管理哲学重新思考。

1　混沌理论对信息资源管理的哲学启示

混沌理论对信息资源管理的哲学启示主要体现在以下五个方面：

・简单与复杂的辩证关系。混沌理论认为简单中孕育着复杂，从复杂中可以抽象归纳出简单的规律。信息资源管理虽说是一个较为复杂的工程，信息种类繁多，内容庞杂，关系盘根交错，无数信息的非线性相互作用使之成为一个复杂的层级系统，但其中的规律也可以用简单的方式表现。

・可测与不可测的辩证关系。由于信息世界原本处于一种包罗万象、错综复杂、瞬息万变、迷茫混沌的状态，无数的信息单元中有无数的非线性相互作用使之成为一个复杂的层级系统，因而要准确地描述信息或精准地预测信息的未来状况几乎是不可能的。混沌理论指出，混沌并不是简单的混乱，信息的发展变化并不等于没有规律可寻，而是被无序的表面遮盖着的更高层次的有序性。混沌理论要做的就是要在混沌中寻找出信息预测的规律。

・确定性与随机性的辩证关系。混沌虽然难以精确定义，但可以把它看作是确定系统所产生的随机性。“随机性”指的是不规则的、不能预测的行为。混沌的随机性是内在的，是确定性系统自身固有的，信息资源管理的不确定性主要来自于三个方面：①信息技术的不确定性，信息技术的变革可以完全改变信息资源管理的模式；②信息生态环境的不确定性，组织外部的信息生态环境处于变化莫测；③信息需求的不确定性，很难预料组织的信息需求。信息资源管理的随机性在适当的条件下，将以必然的形式从内部产生出来。

・稳定性与不稳定性的辩证关系。信息并不是处于静止的稳定态，而是在不断发生和演化着。传统信息资源管理思维中的那种纯粹的逻辑分析和演绎，往往是在构成论意义上而非生成论意义上来考察信息世界的静态思维，很难反映信息世界的真实状况。混沌理论则是将信息定位于混沌状态。混沌状态不仅具有整体稳定性，而且还具有局部不稳定性。局部不稳定性表现在初值的“敏感性”，初值“差之毫厘”，结果将“失之千里”。混沌理论用动态的思维考察信息状态，为信息资源管理提供了新视角。

・有序与无序的辩证关系。混沌不是纯粹的无序或混乱，而是一种“有序中的无序”。它没有经典意义上的周期和对称，表面上没有明显的有序，但它却有跨尺度的自相似性。这种结构是一种典型的有序性，是一种更深刻的变换中的不变性，有序渗透于表面的无序中。在知识经济时代，数据的无序，并不能说明在组织和管理信息过程中正熵的增加和负熵的减少是一种必然趋势。信息管理的开放性一方面可以使信息管理从外部环境中吸收负熵；另一方面知识经济时代可以通过学习来积聚和复合知识及信息。正如乔治・吉尔德(George GiIder，1989年)在《微观世界》(Mi-crocsrn)一书中所说：“思维征服了微观世界，超越了所有的熵陷阱，了物质本身”。这表明，后现代的信息资源管理不仅仅是处理信息的机器，更要善于创造出新知识。

2　混沌理论下的信息资源管理价值的定位

混沌现象是宇宙中的一种普遍现象。混沌不同于混乱，是介于有序与无序之间的特殊状态。以混沌理论的视角将信息资源管理解读为：信息资源管理的任务是研究如何治理信息源混沌状态和人们认知活动的混沌状态，如图1所示：

信息是数据的高级形态，强调智力和智能，强调运用知识的能力。信息资源管理是一个自组织系统，跟外部系统不断地交换信息。混沌现象是从这个自组织系统内部自发地产生的。混沌与有序是矛盾的概念，是对立统一的关系。混沌再现了信息的多样化和复杂性。信息组织的有序来自信息源的混沌，混沌包含了新的有序结构产生的必要条件和基础。在混沌的驱动力作用下，信息系统自发组织趋向有序，但是有序的过载又诱发了新的混沌。因此信息源本身一直处于绝对有序与绝对无序中间的混沌状态，在此命名为混沌1。引入混沌理论要做的就是，在信息源混沌中寻找出不确定性的规律。

人们的认知活动也处于一种混沌状态，在此命名为混沌2。这是因为，从认知心理学的角度来讲：人们对信息资源的认知具有“选择性注意、选择性理解、选择性记忆”的特点。当信息流不断输入时，人们选择性地注意、理解和记忆信息，有可能造成认知结构混乱。从中可以看出，语用信息蕴含于语法信息和语义信息，它来自于有序态，但对用户的作用却是无序的，这种无序又不是毫无秩序和规律的。人们的认知过程是一个混沌现象；当信息流不断输入到信息接受者的头脑中时，非但不能使用户的思维更清晰、更有序和更有规律，反而可能造成他的混乱；而信息接收者基于本身的认知结构，可以对这些信息有所理解也有所歪曲，有所记忆也有所遗忘，有所接受也有所排斥，经过这些无序的过程、混沌的状态，最后才有可能在新的认识层次上再达到有序。信息资源管理的价值突出表现在，治理信息源的混沌状态和人们认知活动的混沌状态。

3　混沌理论下的信息资源管理的维度

信息资源管理的任务是从信息源和认知的混沌状态找到各种规律。混沌理论有吸引力的方面是提供了把信息资源管理的复杂行为理解为有目的和有结构的某种行为的方法，而不是理解为外来的和偶然的行为。治理信息源的混沌状态，可以利用混沌理论计量各类

信息的产生、增长、老化以及分布状态的规律，当然这种规律不是单纯的线性关系；在信息的采集、组织、提炼过程中引入混沌理论能在有序与无序的辩证中寻找治理信息源混沌的方法；借助于混沌理论能深入了解简单与复杂、确定性与随机性、稳定性与不稳定的辩证关系，有利于在信息分析、预测中寻找信息资源管理稳定的、确定的规律，并把结果通过信息检索系统传递给用户；有助于用户理解、吸收信息和知识，有效治理认知活动的混沌。因此，利用混沌理论从信息计量、信息采集、信息组织、信息提炼、信息分析、信息预测、信息传递、信息检索人手，可以分别治理信息源和认知活动的混沌状态。借助混沌理论从这八个维度构建信息资源管理的框架，如图2所示：

4　混沌理论下的信息资源管理的框架构建

汤姆・J・彼德斯指出，未来的管理将从控制走向混沌。他认为，人们告别了命令和控制的时代，迎来了一个充满“好奇、创造力和想象力的新时代”。因此不要试图去进行指挥控制管理过程，而应去支持资源的分派、知识的再配置和适宜文化的设计。混沌理论为信息资源管理提供了新的发展契机，借助于混沌理论可以从信息资源的计量与采集、信息资源的组织与提炼、信息资源的分析与预测、信息资源的传递与检索8个维度来改进信息资源管理方法，如图3所示：

4.1计量与采集

混沌区具有无穷嵌套自相似结构，即该区域内显示出无穷无尽套迭的彼此相似的结构，任取一个小单元，放大看都具有和原来混沌区整体相似的结构，包含有整个系统的信息。由于信息之间的关系具有多样性，它们之间的地位有主次差别，因此在信息资源管理的信息采集过程中，可以利用混沌理论从混沌运动的自相似性中寻找信息源的分布规律，按照信息的重要程度赋予相应的权值。权重高的信息应该突出表现，并以之为中心。对于权重较低的信息不应该置之不理，或视而不见，应该通过扩大或缩小它们的语义范围，寻找与主要信息的联系，逐渐向权重高的信息靠拢。对于权重很低的信息在采集时也不能完全抛弃，可以作为补充和辅助手段突出主要信息。利用混沌理论采集信息归纳起来就是从混沌运动的自相似性中确定信息片断之间的语义联系，判断信息之间的主次关系，从而找出那些决定事物变化和发展方向的最关键的信息要素。在计量信息源的过程中，可以依照此种原理，描述某一区域信息源的特征，将之作为计量整体信息源的参考依据，对信息相互引证关系进行定量描述和统计分析，以便揭示信息源的数量特征和内在规律，为信息采集工作提供指导。

4.2组织与提炼

在信息世界里，两条信息之间存在着的关系有：非常紧密的关系、完全没有关系、很接近到几乎意味着同一件事、分离的但相等及一个拥有比另一个更丰富的信息。将众多的信息片断放置或排列在一起，可以明确或隐含地向用户表达信息之间的关系，可以将这种信息并置或排列后的结果看作是信息集合。信息片断转化为信息集合的过程就是信息组织的过程。在信息资源管理的信息组织方面，利用混沌理论研究信息源的相关性、转化性、离散性和集聚性。从混沌吸引因子的特性中寻找信息组织的方法。混沌吸引因子表示一个动态行为最终停留下来又被吸引过来的状态，是信息源混沌现象的一种内在规律性表现。根据混沌吸引因子所界定的描述混沌现象过程中的变量数目，通过实现信息片断的分离(信息的区分、分类)、判断其相关陛，寻找片段之间的语义关联，将无数的语义片段集聚排列(信息的归类)、组合整序(信息结构序化)，形成有序的信息内容集合，实现信息的有序组织。更进一层，利用混沌理论提炼混沌吸引因子，将信息集合结构和形态进行转化，使语义复杂性不断提高，将低价值的数据提炼为高价值的信息，从而实现信息的提炼。

4.3分析与预测

信息的分析与预测可以帮助用户减少信息理解和认知的障碍。在以前的信息预测和决策等工作中往往以牛顿范式为指导，即认为时间可逆，任何一个系统，只要知道了它的初始状态，就可以根据动力学规律推算出它随着时间变化所经历的一系列状态。传统的预测方法如平均法、线性回归法等都遵循该原理。然而，对于可能走向混沌的信息系统，长期预测决策注定要失败，稳定发展中总含有波动，危机间或发生。所以，在信息资源管理中应打破还原论的束缚，在预测和决策中用非决定论方法来分析和处理问题。在信息的分析与预测方面，可以利用混沌管理方法中的混沌动力学预测法、混沌唯象预测法、混沌情景预测法优化信息预测的模型。混沌动力学预测可以从动力学的角度研究混沌产生的条件，分析预测信息未来可能出现的情景性质。唯象预测法根据现象而不依赖确定规律的黑箱理论同样适用于混沌的信息预测研究。唯象预测法是一种从现象到现象的预测方法，它通过信息现象探讨事物的本质，以大量的现象为依据，探讨信息的发生和发展规律。混沌情景预测方法可以通过假定模拟当前的信息环境，预计未来的情景，以更好地分析信息的语法形态、语义功能和语用价值，为决策提供依据。

4.4传递与检索

混沌形态范文第2篇

典型的宽带微波混沌信号发生器

宽带微波混沌信号发生器作为混沌电路的一种，其设计过程分三个步骤。首先，设计一个频率和幅度满足应用要求的正弦波振荡器；其次在电路中引入有源非线性子电路，这一子电路可能会破坏原先的振荡条件；最后，适当调节电路参数，使得电路从极限环的工作状态跳变到混沌振荡状态。因此，设计的关键是提高现有混沌电路的振荡频率以获得更高的带宽，从而使其工作在微波频段上。目前，提高混沌电路振荡频率的方案主要集中在文氏电桥振荡器、蔡氏电路和Colpitts电路结构上。下面我们根据这三类电路结构，介绍几种微波混沌信号发生器的典型电路。

1　基于文氏电桥的微波混沌信号发生器

由于文氏电桥不含电感元件且易于实现，因此常被作为设计微波混沌信号发生器的候选方案之一。1998年，Elwakil.A.S.提出了基于电流反馈运算放大器和基于结型场效应管的两种改进型文氏桥混沌振荡器，使得文氏桥混沌振荡器的基本频率提高到298kHz，而混沌谐波的频谱分量延伸到1MHz。但是，由于在文氏桥混沌电路中使用了运算放大器，从而限制了该电路所能产生的混沌信号的带宽。虽然技术的发展使得运算放大器的速率不断提高，但是要达到微波频率尚有困难。同时，文氏桥振荡器工作在混沌振荡状态时，其基本频率只有对应正弦波振荡器频率的十分之一左右，这对电路参数提出了更为苛刻的条件。基于这两个因素，虽然文氏桥混沌电路至今仍有一些改进及研究成果，但是对于提高振荡器以使之工作到微波频段的研究没有继续下去了。

2　基于蔡氏电路的微波混沌信号发生器

具有丰富动力学特性的蔡氏电路一直是微波混沌信号发生器研究的一个主要对象。由于蔡氏电路混沌振荡时的基本频率接近于其处于正弦振荡时频率表达式的取值。因此，蔡氏电路比文氏桥混沌振荡器更适合用于产生更高振荡频率的混沌信号，从而可作为微波混沌信号发生器的产生电路。但是，要使蔡氏电路工作于更高的频段，产生更宽的信号频谱，目前还面临着下面两个方面的挑战。

① 当频率较高时电路的电容电感取值较小，电路的寄生参数将会影响电路的工作状态。对这一问题，通常可以通过将蔡氏电路的部分电容电感以微波电路中的传输线替换来解决，这种形式的蔡氏电路被称为时延蔡氏电路。

② 蔡氏电路中的负阻子电路多是基于运放设计的，运放所能达到的速度限制了电路工作的频率。在这个问题上有大量的研究人员提出多种方案，具有代表性的如采用电流反馈运放代替原先的电压反馈运放，但是这一方法只能将蔡氏电路的工作频率由原先的几KHz提高到几百KHz，距离作为微波混沌信号发生器的目标还很遥远。也有研究人员提出使用一些自身具有负阻特性的高速非线性器件替代蔡氏电路中的负阻子电路。

目前被报道的实验最高水平还只是美国海军研究所1998年的试验。当时他们实现了两个版本的高频蔡氏电路，其中一个电路的频谱覆盖了从直流到150MHz的范围，另外一个频谱从60MHz延伸到100MHz。但是这两个电路工作都不是非常稳定，最终他们放弃了这一方案。

3　基于Colpitts电路的微波混沌信号发生器

Colpitts电路可以工作在混沌振荡状态这一现象被发现后，其逐渐成为一个研究热点，各种变形的Colpitts电路结构一一提出并加以研究。虽然Colpitts电路和蔡氏电路在电路拓扑结构以及动力学特性上存在一定的相似性，但是两者用于产生混沌振荡的非线性部分电路存在着根本性的差别。蔡氏电路的非线性部分一般是基于运算放大器构建的双端口非线性负阻，其工作速度受到运算放大器的速度限制；而Colpitts电路是利用了三极管的非线性特征产生混沌振荡的。现有微波三极管的工作频率要远远高于运算放大器，从这个意义上讲，Colpitts电路更适合设计工作在微波频段的混沌信号发生器。

1995年Kennedy教授了最早的射频Colpitts电路，虽然振荡频率只有25MHz，但是与之前的文氏桥混沌振荡器、蔡氏电路相比，其频率已经提高了好几个数量级。2004年ElectronicsLetters报道了基本频率为1．06GHz的Colpitts混沌振荡器。而目前我国实现的振荡器基本频率已经达到1.6GHz，基本与国际水平保持同步。

今后的主要研究方向及应用展望

虽然微波混沌信号发生器及相关技术已取得了很大成果，但是尚有很多问题有待进一步研究。下列几个问题就很值得关注。

对工作在微波频段的Colpitts电路，一般使用集总参数的电路元件来实现，但当频率很高时，电路的寄生参数影响变得很大，此时一个可能的解决方案就是设计一种全微带的Colpitts电路，这样可以最大程度上消除寄生参数的影响，提高电路工作在混沌振荡状态的基本频率。

工作在微波频段的混沌Colpitts电路产生的混沌信号的带宽可以满足FCC规定中一些应用的要求，但是频谱的分布形态不能满足FCC规定的要求。可以通过一定的方法来对Colpitts电路产生的混沌信号的频谱进行整形，使之满足FCC规定的要求，以将混沌载波应用到超宽带通信中去。

混沌形态范文第3篇

[关键词]混沌理论；幼儿园课程；蝴蝶效应；自相似；奇异吸引子

19世纪牛顿一迪卡尔的机械科学、简单秩序、系统封闭的世界观影响了整个工业化的历史。这种世界观强调数量的精确化，不接受矛盾和不确定知识，强调绝对不变的恒定和单一，认为只有一种思维方式、一个真理或一个最好的过程。自20世纪以来，这种世界观在宏观和微观世界都遇到一些无法解释的现象和问题。随着自然学科研究的突破性进展，被称为“20世纪物理学第三大革命”的混沌学形成，它彻底击碎了关于可控制可测量过程的牛顿式梦和拉普拉斯关于决定论可预测的幻想，由此展开了科学领域范式的重大转移――由现代主义范式走向以开放、动态、不确定性、非线性为特征的后现代主义范式。[1]许多科学家、哲学家和其他领域学者以此为基础在各自的学科领域开展研究。作为一个重要的教育研究领域，幼儿园课程当然也处于这场范式转移之中，封闭的、追求形式化的传统幼儿园课程受到了极大挑战。本文在已有研究成果的基础上，力图从混沌理论视角对幼儿园课程进行重新审视。

一、混沌理论的基本观点

混沌理论亦称“非均衡理论”或“动态系统理论”，产生于上世纪60年代的数学和物理学领域，与相对论、量子论一起被誉为20世纪三大科学理论。传统对“混沌”的理解是“乱七八糟，混乱无序”，今天科学的“混沌”是指在确定的系统中出现貌似不规则的有序运动。现代关于混沌的研究还揭示了另一种“混沌”，即非平衡的混沌，这种混沌出现在有序结构之后，是有序结构进一步演化的结果。混沌学既是一门科学，也是一种世界观和方法论。它的基本观点包括以下几个方面。

1．蝴蝶效应

蝴蝶效应是1963年美国气象学家洛伦兹在论文《决定性的非周期流》中提出的，即一只蝴蝶在世界上某个地方振动一下翅膀，就可能引起世界上另一个地方的风暴。它强调对初始条件的敏感性，即初始条件的微小变化在宏观上将会产生系统的不确定性与不可预测性。从更深的层次看，混沌运动的本质特征是系统长期行为对初始条件的敏感依赖性。在我国，妇孺皆知的成语“失之毫厘，谬以千里”讲的就是这个道理。对初始条件的敏感性是与不确定性、不可预测性相关联的，因为初始条件是不稳定的、不为人知的。

2．自相似结构

混沌运动会表现出非周期性和非对称性，但这并不能说明混沌运动是无序的。相反，它表现了一种混沌之序，是一种整体稳定、局部不稳定的运动状态。在不断运动的过程中，系统会呈现出一定的相似性。从层次关系上看，部分与整体具有结构上的相似，从而表现出有序性。这种有序是一种非周期性的有序，一种更为高级和复杂的有序形态。

3．奇异吸引子

在混沌运动过程中，对行为运动范围的控制和限制体现三种不同吸引子：吸引不动点、极限环和奇异吸引子(即混沌吸引子)。吸引不动点将系统的行为收敛为一个静态的平衡点，而极限环则将系统的行为收敛为一种周期，两者使系统形态呈现静态的平衡性特征。奇异吸引子不同于前两者，它通过诱发系统的活力使行为运动偏离静态固定区域而导向不同的形态，使其变为非预设模式，从而创造了不可预测性。总之，正是以上两种相反行为之间的相互作用与张力，触发了一个局部丰富多样的复杂的巨大模式。[2]

4．非线性

“线性”指小起因引起小结果；“非线性”则是指不起眼的小原因可能引起巨大的、具有震撼性的结果。线性因果关系――般被视为常态，混沌理论却认为“非线性”才是自然和社会的常态。因为任何事物和现象间常因纠葛而形成错综复杂的混沌状态，这种状态是非线性系统长期演变的结果，且每种行为都只是暂时反映当时系统的状态。混沌理论认为，系统的变动情形都是非线性的、动态的和暂时的，永远平衡并不存在。[3]

二、混沌理论视野下的幼儿园课程

混沌理论采取对现象作整体诠释和解析的研究范式，提供“非线性”典范的思考方式，强调混沌和秩序并存，主张以整体、全面和易变的思维方式去看待事件和现象。该理论以开放系统的动态、不稳定为探索重点，将混沌状态和不可预知行为视为主要特征，这为我们研究幼儿园课程提供了不同于传统的思维模式。[4]

1．课程目标要整体规划，统整各方资源，同时应注重培养幼儿的“关键能力”

幼儿园课程本来就是一个复杂、混沌的系统，不仅涉及自身教育观、当代教育思潮、国家教育方针、学科知识发展、幼儿心理等方面内容，也与社区发展及家长的观点等因素密切相关。课程目标可视为整个课程的初始条件，目标基础上的内容选择、课程实施及评价都依赖于初始的目标制定。因此，在进行幼儿园课程目标设计时应考虑其可能产生的“蝴蝶效应”，即任何一个因素都有可能影响幼儿的身心发展。在制定幼儿园课程目标时，宜采取整体规划方式，综合考虑所有相关因素，促进社区、家园积极互动，统整各方面的教育资源，以形成强大的教育合力，使课程得以顺利实施，使幼儿得到全面发展。

“关键能力”是加德纳多元智能理论中的一个核心概念，是指幼儿进行智力活动的核心技能和能力，是取得成功的关键性能力，各个领域都有相应的关键能力。混沌理论的“自相似结构”观点强调整体稳定、局部不稳定、层次上非周期性的有序，它给我们的启示是：尽管课程目标是多层次的，课程方案是多元的，但都必须围绕自相似结构中的吸引中心来确定课程目标，即目标的设定要以培养幼儿的“关键能力”为核心。

2．课程内容应具有开放性、建构性、生成性

传统幼儿园课程在教师的精心准备下严格按照计划好的、确定的内容进行，不允许有“干扰”或“破坏”，较少顾及教学模式或教学内容是否符合幼儿的接受能力。混沌理论认为非线性是一切自然和社会的常态，任何事物和现象都会形成错综复杂的混沌状态，这一状态处于永恒的变化中。幼儿园课程作为一个混沌系统，也应体现其非线性特征。因此，幼儿园课程的内容不应是完全预成的，应注意“生成”，充分体现开放性和建构性。[5]幼儿园课程应不断生成新的内容，以符合不同时期不同幼儿的接受能力和身心发展水平，更好地促进幼儿的发展。

混沌理论强调非模式化和不可预测性。因此，在幼儿园课程的实施过程中，允许幼儿突发奇想、教师随机应变等奇异吸引子的存在，课程内容不

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

应是死的、固定的“教材”，而应体现出开放性和动态变化性。幼儿所有日常生活中的经验都应成为幼儿园的课程内容，因此课程内容不再仅仅是教师本人的价值观的反映，不再是预先设计好的、一成不变的东西，而是教师、幼儿、家长及社区人员等多种价值观的集中反映，是特定时间、特定场合、特定活动和特定幼儿等奇异吸引子在活动过程中不断诱发生成的非模式化的内容。

3．课程的实施是师幼在平等基础上不断对话的过程

混沌运动中的奇异吸引子通过诱发系统向不规则方向发展，使系统产生复杂、丰富、多变和不确定性。在把幼儿园课程视为混沌系统的基础上，应进一步将课程实施看作是一种对话。对话的原始意义专指人与人之间的谈话方式，这里是指一种平等、开放、自由、民主、协调、富有情趣和美感、时时激发新意和遐想的交谈。在这种对话中，说话者能够完全敞开心扉，有一种要去经历一场有趣的冒险的感觉。[6]师幼通过平等对话和相互交流，不断激发和寻求课程实施中的奇异吸因子，创造课程革新的动力。因此，课程实施过程不再是教师“独白”与“自言自语”，而变成师幼在平等交往过程中不断对话与交流的过程。在这种对话中，教师只是“平等中的首席”，而非真理的拥有者和居高临下的指挥者，所有的参与者都是课程的创造者和开发者。[7]

4．课程评价要体现多元性和发展性

混沌理论对幼儿园课程建构多元性和发展性评价有许多方面的启示：首先，混沌理论认为每种行为只反映当时系统的状态，不存在永久的平衡。幼儿园课程的评价应是一个开放的循环系统，应在评价过程中不断与外界进行信息交流与沟通，以保证活动内容及时更新。评价中的每一次循环，都是在前一次评价基础上的进一步发展，都会增加新的信息。[8]其次，由于评价对象的复杂性以及评价过程中价值关涉的复杂特征，幼儿园课程评价也可看作是一种混沌现象。因此，对幼儿园课程的评价不再以园长和专家为权威和标准，而应是教师、家长、幼儿对课程全过程、全方位的评价，不仅评价的主体是多元的，而且评价的内容应综合考虑课程的目标、实施和结果，可以分别把它们看作是课程评价的吸引中心，围绕这些吸引中心进行多重评价。[9]第三，多元性和发展性评价在强调评价结果的同时更应强调评价过程。非线性系统的不可预测性以及系统变化过程中偶然性的特殊作用，要求对评价过程给予特殊关注，在过程中不断完善和发展。[10]由此可见，多元性与发展性评价充分体现了混沌理论的基本观点。

参考文献：

[1]陈建翔．量子教育学：一百年前“量子爆破”的现代回声．教育研究，2003，11

[2]李桂元．一种新的思维方式――混沌理论及方法．自然辩证法研究,1995，8

[3]朱云东．混沌基本理论与教学设计发展的新方向．电化教育研究，1999，5

[4]黄娟．混沌理论对传统教学设计的冲击和启示，电化教育研究，2005，5

[5]张华．走向课程理解：西方课程理论的新进展．全球教育展望，2001，7

[6]滕守尧文化的边缘．北京：作家出版社．1997，4

[7][9]卒子建．后现代视野中的课程实施．华东师范大学学报(教育科学版),2003，1

混沌形态范文第4篇

一、混沌理论的三个基本概念

“混沌”是指非决定论的不可预测性与无序性、复杂性、不平衡性、多样性、非线性及不稳定性的存在。混沌并不意味着无序。理解混沌，应当注意把握两点：第一，混沌系统中隐藏着有序，混沌是有序的前兆和伙伴而不是敌手，它在有机体的进化和成熟中起着重大的作用；第二，混沌是存在于无序中的有序模式。混沌理论中有三个基本概念：蝴蝶效应、分形和奇异吸引子。1.对初始条件的敏感依赖性 （Sensitive dependence on initial conditions）。混沌系统对初始条件是敏感的，在初始状态，一点轻微的变化可能产生巨大的影响。这也常被称为“蝴蝶效应 (Butterfly Effect)” (一只蝴蝶在世界上某个地方震动一下翅膀，就会引起世界上另一个地方的风暴)。根据这一理论，一点小的偏差都可能使我们偏离所希望达到的状态。对初始条件的敏感性是与不确定性、不可预测性相关联的。也就是说，对初始条件的敏感性意味着非线性的含义，来自系统一部分的微小的干扰其结果可能引起系统其他部分的巨大震动，同时对初始条件的敏感性决定了没有两个相同结果的出现。2.分形（Fractals）。分形，是一个几何术语，由美籍法国数学家曼德尔布罗特（B. B. Mandelbrot）1975年提出。Fractals, 本意是不规则的、破碎的、分数的。曼德尔布罗特用此词来描述自然界中传统欧几里德几何学所不能描述的一大类复杂无规则的几何对象。他突破了欧氏几何的规则图形，而是用递归、迭代等算法生成的自然形态图形。所谓分形就是组成部分与整体以某种方式相似的“形”，或部分以某种方式与整体相似的集。分形具有不规则的比例自相似性，每一局部的形态与整体的形态相似，在一定程度上，部分是整体的再现或缩影。3.奇异吸引子 （Strange Attractors）。吸引子是系统的收敛表现，对行为运动范围的控制和限制体现出三种不同的吸引子：不动点吸引子、极限环吸引子、奇异吸引子。不动点吸引子的作用是约束系统到一个静止稳定态；极限环吸引子是指重复或循环代表系统的周期运动；奇异吸引子是非平衡、非线性系统演化的一种归宿，代表系统的混沌运动。奇异吸引子通过诱发系统向不规则发展，使系统产生复杂、丰富、多变、不确定性。根据奇异吸引子的观点，系统被视为可通过限制活动范围的参数而进行限定，但不是可以简单预测的。

二、混沌理论对教学设计的影响

教学系统本身充满了混沌。传统的教学设计原则和假设在两个重要方面是与混沌理论相抵触的：一是教学系统的决定主义假设；二是学习者和学习过程是具有可预测性的。混沌理论挑战了传统教学设计中的线性教学程序――设计者或教学者认为只要按既定的教学程序，对学习者施加干预/影响，就可以得到预期的学习结果。美国佛罗里达州立大学的 Yeongmahn You 教授在1993年《我们能从混沌理论中学到什么？教学系统设计一种可选择的方法》。他以混沌学基本原理为视角审视了传统教学系统设计存在的局限性，从理论上提出了一种可选择的教学系统设计基本框架。以下为传统教学系统设计与以混沌理论为基础的教学系统设计的比较。

两种教学系统设计的主要特征比较图表表明两者存在着重要差别。建立在牛顿经典力学的机械论、还原论、确定论等思想上的传统教学系统设计认为教学系统是一个线性的、封闭的、静止稳定的、可确定的、可预测的系统。这种机械的教学设计观在面对设计、开发教学系统中所涉及的众多复杂因素及其相互依存相互作用的关系显得无能为力，缺乏灵活性，很难适应诸多变量的动态变化。在第二种教学系统设计中，教学系统被看作是一个非线性的、开放的、动态不稳定的、不可预测的、不可确定的、整体的、人类复杂的学习系统。非线性教学系统假设各要素是相互作用、相互依存的因果关系，原因和结果是不成比例的相互联系，初始条件的轻微的变动，可能会产生不成比例的大的后果。整体不是简单系统各部分的总和，对整体的理解和把握，要通过部分――整体――部分…不断循环地即时分析，才能既看清全貌又了解细节。

三、 混沌理论对大学英语教学的启示

1.保持宽容的态度。英语学习过程是一个动态的、复杂的过程，这个过程涉及到学习者个人（心理、生理、智力等）以及其所处环境（社会、文化等）本身的复杂性。把英语学习过程看作一个系统，它就不可避免地具有混沌理论的非线性。既然英语学习过程不能简单地用有“因”必有“果”去解释，那么，它的不可预测性也就理所当然。接受这一观点后，教师应对学习者在学习过程中所犯的错误保持宽容的态度，理解学习者所受的挫折，从而给予更多的鼓励和帮助。2.坚持整体局部相结合。整体不是简单系统各部分的总和。在英语教学过程中，老师在把握好整体规划的同时，要随时注意学生的学习动态，处理好各种即时问题，通过出现的问题不断质疑、反思，发现规划的不足从而不断改进整体规划，促进教学效果。3.采用灵活多边的教学方法。学习者的个性、学习风格、兴趣、动机等扮演着奇异吸引子的角色，这些奇异吸引子若得到充分的发挥，将极大地推动英语学习的进程。教师在设计、组织教学活动时，应多考虑相关因素，采取灵活多变的方法，达到教学目的。4.发扬探索的精神。混沌理论特别强调混沌中的秩序和秩序中的混沌共存。在英语教学过程中，教师要善于发现和总结隐藏在混沌状态下的学习规律。混沌与规律的有机结合无疑将极大提高教学效果。

参考文献：

[1] I. Prigogine and I. Stengers, Order out of Chaos. Shanghai: Shanghai Translation Publishing House, 1998.

[2]Yeongmahn You, What can we learn from chaos theory？An alternative approach to Instructional System Design, ETR&D, 1993.

[3]王明初：《正确认识外语学习过程提高外语教学质量的关键》，《外语与外语教学》，2001.10。

混沌形态范文第5篇

[关键词]混沌现象 初值敏感 无序中的有序

中图分类号：P95 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0390-03

1、Matlab的简介

1.1 Matlab主要功能

（表1）

1.2 Matlab的优势和特点

（1）友好的工作平台和编程环境

（2）简单易用的程序语言

（3）强大的科学计算机数据处理能力

（4）出色的图形处理功能

（5）应用广泛的模块集合工具箱

（6）实用的程序接口和平台

（7）应用软件开发（包括用户界面）

2、混沌理论的基本情况

2.1 什么是混沌理论

混沌理论是一种兼具质性思考与量化分析的方法，用以探讨动态系统中无法用单一的数据关系，而必须用整体，连续的数据关系才能加以解释及预测之行为。

“一切事物的原始状态，都是一堆看似毫不关联的碎片，但是这种混沌状态结束后，这些无机的碎片会有机地汇集成一个整体。”

混沌一词原指宇宙未形成之前的混乱状态，古希腊哲学家对于宇宙之源起即持混沌论，主张宇宙是由混沌之初逐渐形成现今有条不紊的世界。在井然有序的宇宙中，西方自然科学家经过长期的探讨，逐一发现众多自然界中的规律，如大家熟知的地心引力，杠杆原理，相对论等。这些自然规律都能用单一的数学公式加以描述，并可以依据此公式准确预测物体的行径。

近半世纪以来，科学家发现许多自然现象即使可以化为单纯的数学公式，但是其行径却无法加以预测。如气象学家Edward Lorenz发现简单的热对流现象居然能引起令人无法想象的气象变化，产生所谓的“蝴蝶效应”. 60年代，美国数学家Stephen Smale发现某些物体的行径经过某种规则性变化之后，随后的发展并无一定的轨迹可循，呈现失序的混沌状态。

2.2 混沌理论的特性

（1）随机性：体系处于混沌状态是由体系内部动力学随机性产生的不规则，常称之为内随机性.例如，在一维非线性映射中，即使描述系统演化行为的数学模型中不包含任何外加的随机项，即使控制参数、初始值都是确定的，而系统在混沌区的行为仍表现为随机性。这种随机性自发地产生于系统内部，与外随机性有完全不同的来源与机制，显然是确定性系统内部一种内在随机性和机制作用。体系内的局部不稳定是内随机性的特点，也是对初值敏感性的原因所在。

（2）敏感性：系统的混沌运动，无论是离散的或连续的，低维的或高维的，保守的或耗散的。时间演化的还是空间分布的，均具有一个基本特征，即系统的运动轨道对初值的极度敏感性。这种敏感性，一方面反映出在非线性动力学系统内，随机性系统运动趋势的强烈影响；另一方面也将导致系统长期时间行为的不可预测性。气象学家洛仑兹提出的所谓"蝴蝶效应"就是对这种敏感性的突出而形象的说明。

（3）分维性：混沌具有分维性质，是指系统运动轨道在相空间的几何形态可以用分维来描述。例如Koch雪花曲线的分维数是1.26；描述大气混沌的洛伦兹模型的分维数是2.06体系的混沌运动在相空间无穷缠绕、折叠和扭结，构成具有无穷层次的自相似结构。

（4）普适性：当系统趋于混沌时，所表现出来的特征具有普适意义。其特征不因具体系统的不同和系统运动方程的差异而变化。这类系统都与费根鲍姆常数相联系。这是一个重要的普适常数δ=4.669201609l0299097…

（5）标度律：混沌现象是一种无周期性的有序态，具有无穷层次的自相似结构，存在无标度区域。只要数值计算的精度或实验的分辨率足够高，则可以从中发现小尺寸混沌的有序运动花样，所以具有标度律性质。例如，在倍周期分叉过程中，混沌吸引子的无穷嵌套相似结构，从层次关系上看，具有结构的自相似，具备标度变换下的结构不变性，从而表现出有序性。

2.3 混沌理论的研究背景

混沌的发现揭示了我们对规律与由此产生的行为之间--即原因与结果之间--关系的一个基本性的错误认识。我们过去认 为，确定性的原因必定产生规则的结果，但现在我们知道了，它们 可以产生易被误解为随机性的极不规则的结果。我们过去认为，简单的原因必定产生简单的结果（这意昧着复杂的结果必然有复杂的原因），但现在我们知道了，简单的原因可以产生复杂的结果。我们认识到，知道这些规律不等于能够预言未来的行为。

这一思想已被一群数学家和物理学家，其中包括威廉・迪托 （William Ditto）、艾伦・加芬科（Alan Garfinkel）和吉姆・约克 （Jim Yorke），变成了一项非常有用的实用技术，他们称之为混沌控制。实质上，这一思想就是使蝴蝶效应为你所用。初始条件的小变化产生随后行为的大变化，这可以是一个优点；你必须做的一切，是确保得到你想要的大变化。对混沌动力学如何运作的认识，使我们有可能设计出能完全实现这一要求的控制方案。这个方法已取得若干成功。混沌控制的最早成就之一，是仅用卫星上遗留的 极少量肼使一颗“死”卫星改变轨道，而与一颗小行星相碰撞。美国 国家航空与航天管理局操纵这颗卫星围绕月球旋转5圈，每一圈 用射出的少许肼将卫星轻推一下，最后实现碰撞。

混沌理论的特征在证券市场中也存在。周K线图看上去与日K线图、小时K线图、5分钟K线图的形状十分相似，这就是证券市场价格的分形特征，我们可以应用5分钟K线图或者小时K线图来推断日K线图或周K线图的形状，为投资决策服务。

2.4 几种典型的混沌系统

（1）抛物线映射：

抛物线映射是一类混沌映射的统称，通常所说的logistic映射和虫口模型都属于抛物线映射。

3、Logistic方程与混沌

3.1 Logistic模型

由荷兰生物学数学家Verhulst 19世纪中叶提出的昆虫数量阻滞增长模型：

其中：表示第k代昆虫数量（1表示最大值），a为资源系数，0≤a≤4保证了 在区间上封闭. 式（1） 为一个一阶非线性差分方程，反映了下一代对上一代的既依赖又竞争的关系，当上一代很少时，繁殖能力不够，导致后代很少；当上一代很多时，会吃掉很多食物，后代难以存活，也会致使后代很少。

Logistic模型又称虫口模型，它最初是用来描述昆虫种群增长数量的。设是某种昆虫第n年内的个体数目，n取整数值，第n+1年的数目为，最简单的虫口模型是

Logistic方程，见式（4.1）：

其中a为增长率，考虑到食物等有限因素而引起虫口饱和。为了处理上的方便，设，考虑关系式，见式（4.2）

其中不在是种群数量，而是当前数量和该地区能容纳最大数量的比率。

若虫口数量不变，即，意味着，但不都是稳定的。对于方程，当参数μ变化时，随之变化，而只有当

根据的不同，有以下几种情况：

a.当0

b.当1

c.当3

3.2 Logistic方程与混沌――matlab模拟

Logistic一维模型是个简单而能表现出许多典型特征的混沌行为，本文是在matlab基础上对其混沌现象的若干特性作模拟实验研究，程序如下

clear；clf； axis（[2.7，4，0，1]）；grid

hold on

for r=2.7：0.002：3.9

x=[0.1]；

for i=2：150

x（i）=r*x（i-1）*（1-x（i-1））；

end

pause（0.1）

fprintf（'r=%.3f＼n'，r）

for i=101：150

plot（r，x（i），'k.'）；

end

end

结果如图1所示：

再次加密r 取值进行实验，结果如图。

由1分支变为2分支，如图2。由2分支变为4分支，如图3。

由4分支变为8分支，如图4。

由8分支变为16分支（2个局部图），如图5

由16分支分为32分支（4个局部图），如图6

由32分支变为8分支，如图7

由8分支变为16分支（2个局部图），如图8

回到8分支（1/2图），如图9

回到16分支（2个局部图），如图10

结果分析：

（1）刚开始的分支是由少到多，到32分支以后，就变得较无规律，有时变多，有时减少，但总是汇聚为8分支或16分支像是有一定的周期；

（2）不同分支汇聚或发散都是同步的，即r数一致；

（3）出现分歧的点越来越密集，从图上坐标的对比可得出。

主要结论：

（1）混沌是有界的（既不收敛也不发散），其迭代轨线始终局限于一个确定的区域，无论内部如何不稳定，混沌系统是稳定的；

（2）混沌的内部看似毫无规律，但是从Logistic方程上看，前部分虽是越来越分散但是后部分却又汇聚的迹象，那么混沌运动在其混沌吸引与内是各态经历却会在某一时间内达到相同的状态，而且是同时的。

参考文献

[1] 艾玛・A.穆萨，刘君，李红枫，范占军，桁林译. 最新动态：混沌和神经网络理论[J].汇率预测技术与应用，第九章.