3.2 動態系統理論的方法論

3.2.1 總體方法論

動態系統理論不僅改變了人們對于二語習得的一些基本認知，而且對傳統的科學研究方法也是一種超越。這種改變首先表現在對研究假設的性質的認識（Larsen-Freeman & Cameron, 2008），也就是我們該如何理解與解釋所研究的對象。動態系統理論把研究對象視為一個系統，在此理論框架下所進行的研究更多地關注整個系統的行為，而非系統的具體構成要素，因為系統要素之間是相互關聯、相互協調的，我們并不總是能夠通過研究具體構成要素的性質與作用來解釋整個系統的行為。Larsen-Freeman和Cameron（2008）也借用了Bak（1997）所描述的沙堆效應來說明這一點。我們可以從總體上描述沙堆的變化，包括不斷地增加沙子會導致沙堆坍塌這一事實以及沙堆的具體形狀和大小等，這些都屬于對整個沙堆的整體描述，但是，我們卻無法知道具體的某個沙粒的行為與作用。這一觀點與傳統科學研究中的還原論（reductionism）具有明顯的不同。所謂還原論，又稱優約論、簡化論，是一種哲學思想，認為復雜的系統與現象可以化解為各部分的組合來加以描述和解釋。還原論對于自然科學的研究產生了深遠的影響。例如，現代物理學借助于這一理論把世界的存在歸于基本粒子及其相互作用；生物學家相信分子水平或者更低水平的研究將揭開生命的全部奧秘。長期以來，還原論在人文社會科學領域也占據主導地位。例如，復雜的心理現象可以通過對其構成要素的研究而得到描述和解釋。但是，從動態系統理論的角度來看，僅僅研究構成要素是不夠的，因為人們更感興趣的是這些要素是如何相互影響而產生新的行為模式的。在不了解研究對象整體行為的情況下，我們很難完全、徹底地認識單個構成要素的行為；即使我們能夠做到這一點，我們也無法了解這些要素之間的互動模式以及它們是如何隨著時間的變化而對整個系統的行為產生作用的。當然，我們可以在變化發生之后采用回溯的方式來描述系統和行為，這的確是在動態系統理論框架下研究語言發展的核心任務（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。在二語習得研究的過程中，我們最有可能觀察到的是已經發生的變化。Byrne（2002）指出，這是一個系統所留下的痕跡，基于這些痕跡我們就可以重建系統的構成要素、它們之間的互動以及系統變化的過程。

動態系統理論對于研究方法的影響也體現在分析與解釋的邏輯上，即因果關系的建立上。傳統的研究方法認為，一個事件導致了另一個事件的發生，兩個事件之間就構成了因果關系。而且這種因果關系的確定一般是以它們發生的時間先后為依據的，一個事件發生在前，隨之而發生的事件往往被認為是前一事件的結果。這一因果關系具體到研究設計上就是變量的設定。在一項科學研究中，變量一般被分為因變量和自變量兩種類型。自變量是指能夠影響其他變量發生變化，而又不受其他變量影響的變量。自變量一般是由研究者操控、掌握的變量，是對所研究現象的一種解釋，即所謂的“因”。而因變量是指因為自變量的變化而產生的現象變化或結果。因變量一般是我們所希望解釋的現象，是被測定和記錄的變量，即所謂的“果”。在還原論的研究范式之下，研究者建立因果關系的常用方式是尋找一個關鍵的要素，“從一個因果鏈上去除該要素就會導致結果的改變”（Gaddis, 2002:54）。在這種因果觀的指導下，“一個成功的（研究）項目是利用很少的發現來解釋很多的事情。其目標是利用單個的可解釋變量（即自變量）去解釋無數關于因變量的觀察結果”（Gaddis, 2002:55）。Gaddis（ibid.）又進一步指出，“還原論就意味著自變量的存在是確實的，而且我們明確知道它們是什么”。但是在一個動態的系統之中，由于構成要素的密切關聯性以及系統行為對初始狀態的敏感性，我們很難確定到底是哪一個因素導致了整個系統行為的改變。另外，從要素之間的完全相關性來看，一個系統內部的變量之間是相互影響，互為因果的。因此，我們很難確定哪一個因素是自變量，哪一個因素是因變量。Byrne（2002:31）指出，這種以變量為核心，把某些變量視為原因性的、決定性力量的解釋方法是錯誤的。他明確地說：“讓我們清楚而徹底地意識到，變量并不存在，他們不是真實的。真實存在的是復雜系統，其中子系統包含其中，它們通過社會的和自然的途徑相互連接，而且會因為個體的和社會的行為影響而不斷地變化。”盡管Byrne的觀點看起來有些偏激，但是從中我們也可以看到動態系統理論對于傳統的分析邏輯的影響。在動態系統理論的框架內，研究者應該更加關注系統的變化，其中包括系統的自我組織以及涌現的現象，而不是個體的變量。對于系統構成要素之間的關系，Larsen-Freeman和Cameron（2008）使用“互適應”（co-adaptation）的概念。互適應是一種相互的因果關系，其中一個系統的變化會相應導致與之相關聯的系統的變化，這種相互的影響會一直持續下去。也就是說，幾個因素之間不是簡單的一個因素導致另一個因素的變化，而是以多種方式互相影響，互為因果。van Geert和Steenbeek（2008）以智力的構成為例說明了這一互適應的現象。他們指出，在智力的構成中存在著一種疊加的現象，即同一現象中同時包含著兩個互不相容的特點。智力“一方面幾乎完全是由環境所決定的，另一方面又幾乎完全是由基因所決定的”（p.74）。那么該如何消除這一明顯的悖論呢？他們認為我們只要采用動態系統理論的視角就能做到這一點，“基因和環境應該被視為隨著時間而變化的復雜步驟鏈條上的兩個部分，而不應把它們看作兩個相互獨立的、單獨作用于發展的變量”。

Gaddis（2002）認為，在動態系統理論的視角下，因果關系應該被看作為視情況而定的，而非明確的。換言之，我們要得出的是特殊情況下的概括性原則，而非通用的原則。我們可以對系統的趨勢和行為模式作出判斷，但是不能超越具體的時間與地點。Larsen-Freeman和Cameron（2008）使用教學方法的有效性來說明這一問題。一個教學方法是否有效要完全視情況而定，這要取決于班級內學習者的學習目標和特點，也要取決于這個班級所處的學校和社會的環境，還要取決于這一方法所采用的具體時間，等等。他們指出（Larsen-Freeman & Cameron, 2008:203）：“通過對因果概念的解構，復雜理論的視角消除了這一傳統的觀念，即一個好的理論必須能夠很好地描述、解釋和預測。與以往社會科學家和應用語言學家跟隨自然科學家的研究去探索一些靜止的規律和規則不同，我們面對的是趨勢、模式和偶然性。與因果的變量不同，我們有相互連接和自我組織的系統，它們互相適應，不但會呈現出突然的不連續性，而且會涌現出新的模式和行為。復雜理論的應用在于它能較好地描述這一系統、它的構成要素、它們的偶然性以及它們之間的互動。而區分出這些關系并描述它們的動態變化是采用復雜系統理論進行研究的關鍵性任務。”

在動態系統理論的指導下開展二語習得的研究，對數據的收集以及解釋也會與傳統的研究有所不同。數據是整個研究的基礎，在一個研究設計中，最能體現理論基礎對具體研究方法影響的就是對數據性質的認識和數據的收集方法。Larsen-Freeman和Cameron（2008）認為，與傳統的研究相比，動態系統理論對于數據的收集和解釋會在以下三個方面帶來重要的影響：

一、穩定性與變異性。動態系統理論強調系統的動態性，但是也不忽視系統在變化過程中存在的一些穩定狀態。在復雜系統的演變過程中，它會經歷一系列的狀態空間，會偏好于或者被某些空間區域所吸引（即所謂的引子），進入引子狀態，從而呈現出穩定的態勢。即便如此，整個系統仍然處于不斷的變化過程之中，因為該系統的構成要素之間的互動沒有停止，而且這些要素也會受到與之相關聯的系統的影響而不斷地發生著變化。因此，穩定是相對的，而變異則是絕對的，在穩定之中往往隱含著諸多的變異因素，而穩定性和變異性之間的這種關系可以為整個系統的變化提供有用的信息。在傳統的研究中，研究者更感興趣的是穩定的特質，而把很多變異的表現視為“噪音”，或是測量誤差造成的（van Geert & van Dijk, 2002），有時研究者會把它們視為無效數據而在數據分析中不予考慮，有時會通過簡單的平均算法而把這些變異消除掉。而從動態系統理論的觀點來看，這些變異具有重要的價值，因為變異是系統行為的組成部分；尤其是在系統從一個狀態向另一個狀態轉化時，變異的價值更為重要，它們是系統發展的標志。變異性以及它與穩定性之間的關系可以用兩種方式進行測量（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。第一種方式是把變異性的程度視為“行為引子強度的指數”（Thelen& Smith, 1994:86-87），如果變異性的程度增加，與此同時穩定性降低，那就說明系統正處于一個向新的狀態轉變的過渡階段。第二種方式是采用對系統進行干擾的方式，看它是否能夠輕易地偏離目前的穩定狀態。一個系統越是穩定，在經過干擾之后它越會容易回到穩定狀態；如果一個系統不太穩定，尤其是當它處于轉變的過渡期時，一點很小的干擾就會打破它的穩定狀態（Thelen& Smith, 1994）。

二、環境。動態系統理論更加強調環境與系統的互動作用。環境主要包括物質、社會、認知和文化四個方面，它們都是與系統密不可分的（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。Goffman（1974）認為，不能單純地把環境視為圍繞著系統的一些周邊因素，而應該把它們看作系統的一個組成部分，即環境因素。Thelen & Smith（1994:60）指出，系統對于環境的變化非常敏感，而且會通過“軟裝配”（soft assembly）的過程進行調適。例如，由騎馬人和馬所構成的快速行駛的復雜系統中，馬需要根據騎馬人的位置、風向與風速、以及自身的身體狀況不斷地調整自己，這一過程就是軟裝配。在應用語言學領域，語言的使用過程也可以被視為是語言資源根據具體使用任務的變化而不斷進行軟裝配的過程。語言學習和語言使用活動的環境包括學習者的認知環境（即包括記憶在內的認知能力）、文化環境（如在學習者所處的文化中教師和學生應該充當的角色）、社會環境（包括與其他學習者和教師之間的關系）、物質環境（如教學設施、教材教輔等），等等。這些環境因素都可以被進一步看作是一個動態系統。

三、套嵌的層次與時間尺度。動態系統理論強調系統的復雜性，而造成這種復雜性的一個主要原因在于系統中又套嵌著許多子系統，這些子系統從宏觀到微觀，居于不同的層次，并且相互連接，協同作用。因此，從動態系統理論的角度進行研究，需要特別注意系統構成要素的層次性。除此之外，研究者還應注意測量的時間尺度。在應用語言學領域，時間尺度可以是幾秒鐘（如大腦神經的變化），可以是幾分鐘（如課堂活動的變化），也可以是幾個小時甚至更長的時間（如學習者個體差異系統），這些都要依據具體的情況而定。另外，即使是同一個系統，處于不同層次的要素的時間尺度也是不一樣的，一般而言，處于微觀層次的變量所需的時間尺度要相對短一些。

3.2.2 具體的研究方法

Larsen-Freeman & Cameron（2008:206）從動態系統理論的角度提出了8個方法論的基本原則：（1）具備生態的有效性，要把環境因素作為系統組成部分加以研究；（2）重視系統的復雜性，要把所有的可能對系統產生影響的因素考慮在內；（3）以自我組織、反饋和涌現為核心概念，考慮各個變量之間的不斷變化的關系以及系統的動態過程；（4）采用互為因果的邏輯，而不是建立簡單的、大概的因果關系；（5）克服原有的二元分析法，如習得與使用、語言能力與語言行為等，要更多地考慮互適應和軟裝配；（6）重新考慮分析的單位，識別群體性變量（即那些具有多種要素或者多個系統互動特征的變量）；（7）避免層次和時間尺度的混淆；（8）把變異性視為系統的核心特征。在上述八條原則的基礎上，Larsen-Freeman & Cameron（2008）提出了七種具體的應用語言學的研究方法，在這里我們只介紹其中的六種：

一、人種學研究方法（ethnography）。人種學是人類學的一個分支，研究現代人種的劃分、起源、演變、分布、體質特征，并探討人種與自然環境、生活條件的關系。人種學研究方法又稱實地研究或者田野研究。在進行研究之前，研究者不可能預先假設一個民族是如何生活的、有什么信仰、他們的喜好是什么，只有在研究者實地考察之后才能有所了解。人種學研究方法首先強調研究的情境性。研究者觀察在自然情境下正在發生的情況，并且要求所有的資料都必須在收集資料的環境和情境中得以解釋。它還強調要以整體和全局的觀點去看待問題。每個民族的生活方式，初看上去是零亂的，但事實上它們構成一個有意義的整體，對它們了解的越深，其意義也就越完整；如果只從部分看，或者把它們拆解開來，就失去了意義；而且意義也只有在具體的生活情境中才能體會到。因此，人種學研究要求研究者重點關注整個情境，并且由此形成整體觀念，而不是把注意力分散在細枝末節上。由此可見，人種學研究方法與動態系統理論的基本觀點具有許多的相通之處，它研究的是真實的人在真實人類環境中的互動，而不是像實驗、定量研究方法那樣簡單地把個體平均化。另外，人種學研究的過程本身也是一個復雜的自適應系統。Agar（2004:19）指出：“在你一開始研究之前，你并沒有什么想法。你會學會如何使用自己以前不知道的知識、以正確的方式向正確的人問正確的問題。你會發現某些數據會以一些你原來從未想到的方式相互關聯。……傳統的研究禁止這樣做，而人種學研究則是如此。”當然，人種學研究方法也與動態系統理論有差別之處。因此，Larsen-Freeman & Cameron（2008）認為應該對此方法的客觀性標準作一些調整。在人種學研究中，研究者的一個基本認識是：只要方法應用得當，研究者就可以作出客觀的描述和解釋。而從動態系統理論的角度來看，這種客觀性是很難達到的，因為整個系統對初始狀態具有很強的敏感性，而研究者本人就是初始狀態的一個重要因素，因此，不同的研究者對同一現象的研究往往會得到不同的結果。

二、動態的實驗設計，包括形成性實驗（formative experiment）、基于設計的研究（design-based research）和行動研究（action research）。在人種學研究方法中，研究者需要身臨其境，甚至作為研究對象中的一員去觀察研究對象，它強調研究的情景性，并且要求以全局和整體的觀點來看待問題。但是，如果把這一方法應用于教育領域，研究者就難以發現影響某一個教育項目或者教學方法成功／失敗的因素，自然也就難以發現教學方法與相關因素的互動（Reinking & Watkins, 2000），而形成性實驗可以有效地彌補這一缺陷。形成性實驗多用于教育研究領域，用于研究在某種教學方法或者教學內容等的影響下，學習者在知識、技能和品格等方面的變化。“在形成性實驗中，研究者設定一個教學目標，并根據材料，組織或干預變化來找出使得目的得以實現的各種因素”（Reinking & Watkins, 2000:388）。它把形成放在第一位，把研究放在第二位，是在教育的過程中研究教育。因此，該研究方法強調教學實施的動態性，并且利用了互適應和軟裝配的概念。形成性實驗的基本理念在于一個系統的變化會導致其他相關系統的變化，因此，研究的目標在于發現系統的潛能，而不是具體的狀態，即是要描述影響變化的各種因素所構成的網絡系統以及它們與教學目標的互適應過程（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。

另一個與動態系統理論相吻合的研究方式是基于設計的研究，也被稱為設計實驗（design experiment），是20世紀90年代初在美國學習科學研究領域興起的一種研究范式，它與Simon在20世紀60年代提出的“設計科學”概念以及這一概念所包含的設計思想在學習研究領域的廣泛傳播具有很大的關系（王文靜，2009）。Simon（2004：103）認為，凡是以“將現存情形改變成期望情形”為目標而構想行動方案的人都在搞設計，而“由于人的行為復雜性也許大半來自人的環境，來自對優秀設計的探索……在相當程度上，要研究人類便要研究設計科學。它不僅是技術教育的專業要素，也是每個知書識字人的核心學科”（p.129）。倪小鵬（2007：14）指出：“基于設計的研究可以定義為：在具體的教學情景中，分析具有普遍性的教學問題，設計具有教學理論特征的教學干預，并通過不斷應用、評估、修正的漸進過程來探索實際問題的解決方案和理論解釋。”王文靜（2010）在總結與概括相關研究的基礎上，提出了基于設計的研究的9個環節：（1）從尋找一個有意義的障礙開始，這個障礙應該是大家所面臨的普遍問題；（2）研究者兼具設計者和實踐者的雙重身份，在真實的情景中與教育實踐者共同合作；（3）整合教與學的理論，以保證實踐背后具有一套穩定的理論框架來支撐設計和實施的過程；（4）對相關文獻進行綜述與分析，并結合找出的障礙形成研究問題，闡述研究的理論目標和實踐目標；（5）設計一個教育干預方案，并將這個方案放置于真實的教育情景中進行檢驗；（6）對教育干預方案進行實施與修訂，并如實記錄整個過程的演進路徑；（7）應用形成性評價的方式對教育干預方案的影響進行評估，并發展出更加成熟的干預方案；（8）對整個過程進行迭代循環，發展出更具潛力的設計；（9）撰寫基于設計的研究報告。Barab（2006:155）指出，在復雜的學習環境中，人們很難通過實驗設計的方式來檢驗某個或者某幾個變量所產生的結果，而基于設計的研究“采用迭代的方式不斷變化學習環境，以應付這一復雜性，從而獲得這些變量效果的證據，并循環地應用于今后的設計之中”。基于設計的研究把傳統研究中對實驗結果的關注轉移到學習過程上，而且在整個的研究過程中教師可以對課堂上所發生的事情靈活地反應，而不像以往那樣必須要循序一系列的實驗規程。

行動研究也是一種在動態系統理論框架下值得考慮的研究方法。它是行動實踐者為了改進工作質量，將研究者和實踐者、研究過程與實踐過程結合起來，在現實情境中通過自主的反思性探索，解決實際問題的一種研究方法。教育行動研究是在實際情景中，由實際工作者和專家共同合作，針對實際問題提出改進計劃，通過在實踐中實施、驗證、修正計劃而得到研究結果的一種研究方法。它的基本特征可以簡單地概括為：（1）為行動而研究，以提高行動質量、改進實際工作、解決實踐問題為首要目標；（2）在行動中研究，強調教學行為與科學研究相結合，強調行動過程與研究相結合；（3）由行動者研究，專家（或傳統意義上的“研究者”）與實際工作者一起合作，共同進行研究。研究的問題由專家和實際工作者一起協商提出，并共同確定研究結果的評價標準和方法。行動研究也是以系統為對象，其目的在于發現各種可能性，而不是追求傳統研究的預測。在行動研究中，研究者不再作為一個外部的實驗者，而是集研究者與實踐者為一身，他們會有意識地把傳統意義上的“噪音”引入研究之中，以觀察它們所引起的結果。

三、縱向、個案、時間序列方法。縱向是指在一段相對長的時間內對同一個或同一批被試進行重復的研究，尤其適合于個案研究。Larsen-Freeman & Cameron（2008）認為，在采用此類方法時要特別注意以下兩個方面的問題：（1）時間尺度。單純地延長研究的時間是不夠的，更重要的是要根據系統變化的速度確定好取樣的時間間隔。（2）關注變異性。變異性被看作動態系統理論框架下研究的核心，縱向個案研究是研究變異性的典型方法。van Geert和van Dijk（2002）強調要注意不同變量在不同時間尺度上的變異性，例如，“某個發展變量在逐漸增長中會表現出慢速搖擺的現象，而另一個變量則有可能呈現出間斷式的增長，它可能在一天之內就會出現大幅度的波動”（p.346）。計算機技術為捕捉系統的變異性提供了很大的方便，van Geert和van Dijk（2002）所設計的“移位極小－極大值圖標”就是一個很好的研究工具。“該圖表的制作原理如下：假設在一個研究中共得出50次測量，那么就可以根據數據特征劃分為若干個移動的子系列。比如可以把每5次作為一個子系列，即1-5為系列一，2-6為系列二，3-7為系列三……依次類推。然后，對每個子系列進行極小、極大值計算，得出若干組數據。以這樣的數據繪成圖表，就能把發展過程中雜亂無章的變異性形象化地呈現出來”（李蘭霞，2011：418）。

四、微發展研究法（microdevelopment）。該方法是縱向研究的一種，指在短時期內進行高強度取樣而得到密集語料。微發展研究法的一個基本假設是：在研究對象的發展與演化過程中，研究者可以在某些時間點直接地觀察正在發生的變化（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。另外，由于變化可能會發生在不同層次的時間尺度上，研究者可以通過獲取小時間尺度的變化來構建在大的時間尺度上變化的過程，從而更好地獲取關于變異的信息。Thelen和Corbetta（2002）指出，微發展研究法不僅可以使研究者發現發展過程中一些關鍵性節點所發生的時間，更為重要的是，它可以使他們了解這些關鍵性發展是如何發生的。

五、計算機建模。計算機技術的發展為在動態系統理論框架下開展應用語言學研究提供了諸多便利，其中計算機建模就是一個方面。所謂計算機建模就是為“所考察的真實的復雜系統建立一個計算機模型”（Larsen-Freeman & Cameron, 2008:209）。從動態系統理論的角度來看，語言發展是一個交互的過程，外部輸入要不停地進入到現有的知識之中，這是一個非常復雜的過程，其中所涉及因素眾多，要想在一個實驗或者研究項目中把所有的因素都考慮在內是不可能的。而計算機建模技術可以通過程序的設計讓研究者把各種因素考慮在內，然后把程序在計算機上進行連續的迭代運行，以模擬系統隨著時間的變化而不斷發展的過程，再把模擬結果和真實數據進行比較，就可以推斷各個變量如何在時間流逝中交互作用（de Bot, 2008）。另外，研究者還可以嘗試改變一些參數，以觀察由此而帶來的變化，這些都大大提高了研究的效率。Minar等（1996）所設計的計算機程序Swarm能夠使研究者建立詳細的基于系統因素的模型，可以模擬不同組的因素之間隨著時間的變化而互動的過程。van Geert（2008）還按照雙向因果關系的理念建立了一個母語習得的模型。

六、大腦成像。近30年來，隨著功能影像學技術的不斷發展，現代化的大腦成像技術在應用語言學的研究中得到廣泛應用，其作用也日益重要。對于包括語言能力在內的大腦高級認知功能的研究，有兩個核心的觀察點：時間和空間。所謂時間是指某一語言處理活動發生的具體時間以及在語言處理過程中的不同時間點出現的信息。具有高度時間分辨率的神經學方法可以使我們準確地探測在語言理解和語言產出過程中大腦在不同時間點的活動。所謂空間就是指某一語言處理活動在大腦中發生的具體位置。目前使用最多的功能性成像技術包括血液動力學和電磁學兩種。血液動力學成像技術的基本原理在于，要進行某一項認知任務，就要相應地增強大腦的神經活動，也就隨之增加被激活的大腦區域的糖分和氧的供應，這一變化可以通過局部腦血流量（regional cerebral blood flow, rCBF）反映出來；該技術包括正電子釋放成像（positron emission tomography, PET）和功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging, fMRI）。神經細胞的電化學性質為研究大腦的高級功能活動提供了機會，當人們進行某一項認知活動時，例如，觀察一個物體、識別某個聲音、發出某個語音等，都會引起大腦中電化學的變化，這些變化可以通過安放在頭皮的電磁成像技術記錄下來。目前這些技術主要包括腦電圖（electroencephalography, EEG）、腦磁圖（magnetoencephalography, MEG）以及事件相關電位（event-related potentials, ERPs）三種。這些技術都可以幫助研究者對大腦的動態變化進行研究。