第二章 文獻探討
第二節 系統思考的語言
要了解系統思考,首先分析英文「系統」(system)這個單字,源於希臘文 sunistanai,原本的意思是「造成彼此團結在一起」(Senge, 2000/2002)。要團結才能 成為一個系統,代表系統是由很多不同的個體所組成的,每個個體之間會相互影 響。在系統思考中要表達整個系統常以因果回饋圖來表示,為使用系統思考的方式 分析系統,首先須學習系統思考發展出的名詞及符號,才能將系統思考運用自如。
壹、系統的基本要件
Meadows(2008/2016)指出系統是一組相互連接的事物,在一定時間內,以特 定的行為模式相互影響,例如人、細胞、分子等,任何一個系統都包括三種構成元 件:要素、連接、目標。
一、要素
要素並不一定是有形的事物,無形的事物也可以是系統的要素。舉例來說,「學 校」可以稱作系統,在學校這個系統裡,要素有校長、教師、學生、幹事、工友 等,這些要素為有形的事物;又如「記憶」也是一種系統,其中的要素有:習得知 識、理解知識、將知識存入記憶、遺忘知識、重新習得知識,而這些要素皆無形。
而要素能否量化,會影響該系統是否能使用程式模擬,為區別能量化與不能量 化的要素,在因果回饋圖中所使用的符號、名稱也不相同,不能量化的要素稱為變 數(variable),變數在因果回饋圖中直接寫出即可;可以量化的要素稱為「存量」
(Stock),存量可以是物質的,如:浴缸中的水、人口數量、錢等;存量也可以是 非物質的,如:自信、良好口碑、對世界的美好希望等,在因果回饋圖中存量寫出 後須加上文字的外框,以文字有無文字外框來區分變數與存量。
二、連接
為找尋系統各個要素之間的關係,須將要素連接在一起,沒有任何內在連接或
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功能的隨機組合體就不是一個系統。在因果回饋圖中將要素「連接」的表示方式即 為單箭頭,在箭頭前端加上正、負號以表示要素之間的關係為正向或負向。系統思 考的基本要件符號整理於表 2-2-1。
表 2-2-1
系統思考的基本要件符號表-1 存量 正向 反向
以圖 2-2-1 舉例來說,欲分析「學業優異」與考試「排名」之間的關係,將考 試的「排名」視為「存量」因排名為可量化的數值,故以文字方框表示;而要將
「學業優異」量化較為困難,因此在此將它視為「變數」即可,在圖中只須將要素 的文字寫出即可。學生的考試成績「排名」進步,會讓學生「學業優異」,此為正向 關係,因此以正向箭頭表示兩者間的關係;「學業優異」的學生,因成績已在班級的 前段,因此「排名」無法再進步,為負向關係則使用負向箭頭。
圖 2-2-1 基本要件示意圖-存量及連接
三、目標
系統中最不明顯的部分即它的功能或目標,它才是系統行為最關鍵的決定因 素。所有系統皆呈現動態平衡,將因果回饋圖畫出之後,必須藉由實際行為推斷系 統的目標,分析整個圖形的循環過程,找出造成問題不斷發生的最主要原因為何。
以圖 2-2-2 舉例來說,班級中學業成績優異的學生,若已經是校內的第一名,
但模擬考成績公布時,才發現自己的成績在別的學校排名較後面,此問題可說是冰
排名 學業優異
-+
+
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山理論中的事件;其固定形式為因為班級內第一名的學生會認為自己已經沒有進步 空間,安於現狀不再求進步,導致沒盡全力發揮自己讀書實力;繼續探究此事件可 知該系統結構可歸類為「成長上限」的基模(將於本章第三節說明);最後此事件的 心智模式為,學生會將自己的學業知識成長侷限於「校內」排名之中,若將排名範 圍擴大即會發現,自己還能再更用功學習,以增進自身學業知識。
圖 2-2-2 冰山理論圖-例 2
此事件若以因果回饋圖表示,能更清楚看見該事件的問題。圖 3 只將圖 2-2-2 的事件中適合放入系統基模的要素寫出,由圖 2-2-2-2-2-2-3 可知所有事件的要素,經由簡 化後只寫出四個要素,而四個要素中「學業優異的學生」、「用功程度」、「侷限於班 級排名」三個要素沒有加文字外框,因為在此事件中這三個要素不是需要量化的要 素,「學業優異的學生」、「用功程度」安排在圖中只是想表達排名進步對學生造成的 影響,無量化的必要;而要素「排名進步」的文字則外加了框線,代表它是存量,
在圖中除了表達它是一個可以量化的數值之外,也暗指整張圖的目標著重在「排名 進步」。
圖 2-2-3 基本要件示意圖-要素
用功程度 排名進步 學業優異的
學生
侷限於班級 排名
事件
心智模式 系統結構
固定形式 看得見
通常不被看見
學業優異的學生模擬考成績在別校排名後面
安於當校內的學業優異的學生
成長上限
侷限於校內排名
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連接則是要素與要素之間的箭頭表示,以圖 2-2-4 所示,正向箭頭如從「排名 進步」到「用功程度」,如果學生的排名進步,大多會讓學生產生成就感,而導致更 用功讀書,當然也有例外,但在此圖不予以討論;負向箭頭如從「學業優異的學 生」到「排名進步」是反向,因為已經是學業優異的學生,他們的成績表現相對在 班級的前段,因此進步空間較小,而另一負向箭頭在圖 2-2-4 的最右邊,「侷限於班 級排名」會導致「學業優異的學生」不再努力。
圖 2-2-4 基本要件示意圖-連接
系統中「目標」的尋找須觀察整個系統運作過程,以圖 2-2-4 舉例,只看左邊 的迴路可發現,箭頭皆為正向,形成一增強迴路(將於本節第貳點說明),代表若圖 形只有左邊的循環的話,會造成學生的排名一直進步,但實際上排名是不會一直進 步的,因為排名進步到一定的程度之後,會觸發圖形中右邊的迴路;右邊的箭頭符 號有一個正向、一個負向,它們互相抵消形成了調節迴路(將於本節第貳點說明),
降低存量「排名進步」,不讓它一直上升,為了要排名繼續成長,需消除限制因素,
讓增強迴路再度發生作用,讓系統能有另一層次之提升。
因此研究者的推論為,學業優異的學生們會因為侷限於班級或學校的排名,認 為自己的成績已經在其他同學的前面,不需要再更多努力。因此以圖 2-2-5 讓學生 了解,不能只關注在校內名次,為提升自我可將自身學識程度與全臺灣甚至全球做 比較,因此將圖 2-2-5 的限制因素從「侷限於班級排名」改為圖 2-2-6 的「擴大至全 臺灣高中的排名」,意即能讓自己有另一層次的提升。此外若只停留在此基模中,即 會不斷遇到成長上限的「上限」,甚至遇到上限外的「極限」,學生真正應該在乎的 不是排名,而是經由學習所得到的知識,不斷習得知識充實自己。
用功程度 排名進步 學業優異的 學生
侷限於班級 + 排名
+
-+
-16
圖 2-2-5 基本要件示意圖-突破限制
貳、系統的迴路 一、流量(flow)
存量會隨時間的變化而改變,使其發生變化的就是「流量」。也就是說系統會隨 著時間的流逝而產生各種變化,此為系統的動態性。
舉例來說,一邊記憶英文單字的時候,也是一邊在忘記英文單字,但為了要讓 英文單字在腦中的存量變大,我們除了要計算每天背的單字量之外,還要扣掉可能 會忘記的單字量,還需考慮成為長期記憶、已經不會忘記的英文單字量。而這些存 量都會隨著時間改變產生流量,這即是系統的動態性。
二、反饋迴路(feedback loop)
當一個存量的變化影響到與其相關的流入量或流出量時,就形成反饋迴路。如 圖 2-2-6 迴路從「單字存量」增加,「英文字根量」就會提升,「背單字的能力」會 因為「英文字根量」增加而提升,最後因為「背單字的能力」提升又回去影響「單 字存量」提升,形成一個互相影響的迴路,在系統思考中此情形稱為反饋迴路。
圖 2-2-6 英文單字圖-增強
因大腦記憶程度不同,單字的存量會隨時間減少,如圖形 2-2-7 的迴路所示,
用功程度 排名進步 學業優異
的學生
擴大至全臺灣 高中的排名 +
+
-+
-單字存量 英文字根量
背單字的 能力
+
+
+
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「單字存量」增強會對「忘記單字」產生正向影響,因為記憶越多單字也會忘記越 多單字,而「忘記單字」的情形增強則會反向影響「單字存量」,導致「單字存量」
下降,形成一相互影響的反饋迴路。
圖 2-2-7 英文單字圖-調節
圖 2-2-6 皆為正向箭頭使「單字存量」上升,而圖 2-2-7 的迴路中有一負向箭 頭,使得「單字存量」下降,此兩種反饋迴路對於「單字存量」的作用不同,由此 可將反饋迴路依正向、負向箭頭的數量不同,分成二大類:調節迴路(balancing feedback loop)、增強迴路(reinforcing feedback loop)(Meadows, 2008/2016)。
(一) 調節迴路
具保持存量穩定、趨向一個目標進行調節或校正的作用,讓系統呈現動態平 衡。以圖 2-2-8 舉例說明,因為「單字存量」增加會導致「忘記單字」增加,為正 向箭頭,「忘記單字」增加會造成「單字存量」減少,此為負向箭頭,因此形成有奇 數個負向箭頭的反饋迴路,代表此迴路會因一正一負呈現平衡,不會讓「單字存 量」一直增長。這樣的調節迴路在系統思考中以「天秤」的圖案,隱喻此迴路為系 統的調節作用,並將天秤的圖案標示在調節迴路的中間,如圖 2-2-8 所示。
圖 2-2-8 英文單字圖-調節 2
單字存量 忘記單字
+
-單字存量 忘記單字
+
-18
(二) 增強迴路
不斷放大、增強原有的發展態勢,像「滾雪球」一樣,在系統動力學中使用一 個滾雪球的小圖案表示。以圖 2-2-9 舉例說明,因為「單字的存量」增加會導致
「英文字根量」增加,為正向箭頭,「英文字根量」增加會造成「背單字的能力」增 加,也為正向箭頭,最後因為「背單字的能力」增加會導致「單字的存量」增加,
「英文字根量」增加,為正向箭頭,「英文字根量」增加會造成「背單字的能力」增 加,也為正向箭頭,最後因為「背單字的能力」增加會導致「單字的存量」增加,