現在首先論述係統科學三原理以及由此演繹而得到的教學三原則：反饋原理及教學原則一，意義興趣原則；有序原理及教學原則二，逐步躍遷原則；整體原理及教學原則三，結構能力原則。其次，具體地探討了物理概念形成的係統論模式：係統關聯模式、協作現象模式、數理匹配模式。然後，本書第七章中更詳細地以三個實例，說明應用係統論的思想，如何在中學物理教學中實施“數理匹配”模式。
係統科學的原理
牛頓力學以牛頓第一定律（慣性定律）、牛頓第二定律（動力學方程）、牛頓第三定律（作用力與反作用力定律）作為基本原理，邏輯地演繹出經典力學體係。熱力學以三個基本原理為理論基礎：熱力學第一定律，簡單地表述為，第一種永動機不可能；熱力學第二定律，簡單地表述為，第二種永動機不可能；熱力學第三定律，簡單地表述為，達到絕對零度不可能。愛因斯坦的狹義相對論，以狹義相對性原理和光速不變原理為基礎；愛因斯坦的廣義相對論，以廣義相對性原理和等效原理為基礎。受上述科學原理的啟發，作者認為把控製論、信息論、係統論、耗散結構論、協同論、超循環論作為一個整體，即統一為“係統科學”來研究，其基本原理是：反饋原理、有序原理、整體原理。並首先將這三個原理應用於教育科學。
係統科學的三原理表述如下。
一、反饋原理
肯定表述：任何係統隻有通過信息反饋，才可能實現有效的控製，從而達到預期的目的。
否定表述：沒有信息反饋的係統，要實現有效的控製，從而達到預期的目的是不可能的。
沒有反饋的係統，要實現控製是不可能的，對於機器係統是如此，對於生物係統、社會係統也是如此。從蒸汽機、內燃機到各類電機、電器等機器係統，要保持穩定的速度、功率等狀態，都有反饋裝置。從人體係統看，人的體溫、脈搏、呼吸等狀態，都是通過神經係統的反饋實現控製的。在社會係統中，注意調查研究，貫徹“從群眾中來，到群眾中去”的工作方法，以及各種民意測驗、社會統計等，正是不僅要發出信息，同時又要不斷聽取反饋信息，從而正確執行方針政策；否則，就會犯“左”或“右”的錯誤。在社會係統中，尤其要注意吸收前饋信息，避免引起大的損失。
二、有序原理
肯定表述：任何係統隻有開放、有漲落、遠離平衡態，才可能走向有序。
否定表述：沒有開放、沒有漲落、處於平衡態的係統，要走向有序是不可能的。
沒有開放的係統，要走向有序是不可能的。對物理係統是如此，對生物係統、社會係統也是如此。任何非開放的係統，都不可能自發地從無序轉變為有序，即不可能從較低級的結構轉化為較高級的結構。耗散結構隻可能出現在與外界有負熵流的開放係統中。對於生物係統而言，新陳代謝是不可缺少的條件，這就表明任何生物係統必然是開放係統。對社會係統來說，要進步，要走向有序，開放係統是必不可少的條件。中國近代科學技術落後，在一定程度上與長期以來實行閉關自守的鎖國政策有關。要實現現代化，對外實行開放，對內搞活經濟，無疑是正確的。
三、整體原理
肯定表述：任何係統隻有通過相互聯係，形成整體結構，才能發揮整體功能。
否定表述：沒有相互聯係，沒有整體結構，要使係統發揮整體功能是不可能的。
沒有結構的孤立部分，要發揮整體功能是不可能的。對物理係統是如此，對生物係統、社會係統也是如此。僅僅有電阻、電容、電感這些孤立的元件，不可能顯示出一個電子係統的整體功能。隻有當這些元件按一定結構聯係起來，才能發揮出某種整體的功能。人體有各種器官，這些器官相互聯係、相互製約形成有機的整體。僅僅是孤立的器官，不可能形成一個活生生的人。沒有結構的生命是不存在的。生物最基本的組成部分——細胞，也是有各種結構的。對於社會係統，在不同的社會製度下，有不同的社會結構。中國堅持改革，就是使結構發揮更大的作用，從而大大增強整體的功能。
在上述三個原理——反饋原理、有序原理、整體原理的基礎上，有可能建立一個完整的理論體係。熱力學是在三個限製性原理的基礎上建立理論體係的。這三個限製性原理是：第一種永動機不可能（熱力學第一定律）；第二種永動機不可能（熱力學第二定律）；達到絕對零度不可能（熱力學第三定律）。與此類似，從控製論、信息論、係統論中也抽象出三個限製性原理：沒有反饋的係統，要實現控製不可能（反饋原理）；沒有開放的係統，要走向有序不可能（有序原理）；沒有結構的孤立部分，要發揮整體功能不可能（整體原理）。如何由這三個限製性原理去建立係統學的體係，這需進一步研究。這三個限製性原理有一定指導意義。
四、係統科學原理的哲學基礎
係統科學三原理與辯證唯物主義的三大規律是一致的。辯證唯物主義三大規律包容著係統科學三原理；係統科學三原理是辯證唯物主義三大規律的具體化與發展。
對立統一規律：自然界、社會和思維領域中的任何事物都包含著內在的矛盾性，事物內部矛盾雙方又統一又鬥爭推動事物的發展。
反饋原理中，反饋的概念就揭示出事物內部任何兩個係統之間，關於信息的內在矛盾性。A係統對B係統有信息，B係統對A係統也有信息，這就是反饋。簡單地表為AB。這顯然是對立統一的具體化與深化。係統對目的的偏離，通過信息反饋加以控製，這一過程充分體現事物矛盾雙方又統一又鬥爭，以此推動係統的發展，以達到預期的目的。
因此，可以說對立統一規律包容了反饋原理；反饋原理是對立統一規律的具體化與深化。
質量互變規律：一切事物在發展過程中，量變和質變是內在聯係和相互轉化的。這一規律表明，事物由內部矛盾所引起的發展，是通過由量變到質變和由質變到量變的轉化過程，以及通過量變和質變的循環往複不斷產生新質的辯證運動來實現的。
有序原理中，有序的概念就揭示係統演化的量度。有序原理揭示出了係統進化的必要條件：開放、有漲落、遠離平衡態。而係統演化則完全遵循質量互變規律。有序原理的具體內容大大豐富了質量互變規律。
因此，可以說質量互變規律包容了有序原理；有序原理是質量互變規律的具體化與深化。
否定之否定規律：一切事物自身發展的整個過程是由肯定、否定和否定之否定諸環節構成的。其中否定之否定是過程的核心，是事物自身矛盾運動的結果，矛盾的解決形式。
整體原理中，整體的概念就揭示了整體與部分的肯定、否定和否定之否定的關係。整體公式：整體—部分—整體*，這正是否定之否定的過程。“部分”是對“整體”的否定；“整體*”是對“部分”的否定之否定。整體的結構，發揮整體的功能，是係統結構自身的矛盾運動的結果。整體結構發生變化，出現新的整體結構，從而發揮新的整體功能。
因此，可以說否定之否定規律包容了整體原理；整體原理是否定之否定規律的具體化與深化。
反饋原理與教學原則
一、反饋原理的內涵
反饋原理：任何係統隻有通過反饋信息，才可能實現有效的控製，從而達到目的；或者說，沒有反饋信息的係統，要實現有效的控製，從而達到目的是不可能的。
1.反饋才可能控製
一個控製係統，無論是物理係統、生物係統，還是社會係統，其信息通道必然是一個閉合回路。既有控製部分的控製信息輸入到受控部分，也有受控部分的反饋信息回送到控製部分，形成一個閉合回路。沒有反饋信息的非閉合回路，不可能實現控製。控製部分正是根據反饋信息的量才能比較、糾正和調整它發出的控製信息的量，從而實現控製。控製部分和受控部分，可分別屬於兩個係統，也可以同在一個係統。
輸入信息、控製信息、輸出信息、反饋信息，以及環境變化引起的隨機的幹擾信息——這幾種信息量之間存在函數關係。控製論主要從數學上去研究控製過程中信息的傳遞、貯存和變換的規律。
有人認為，有的係統，例如，用普通槍炮打靶，似乎第一次瞄準了，射中目標，就無需反饋信息。這有兩點誤解：
其一，如果內外環境有較大的變化起伏，無需反饋就射中目標是不可能的。隻要考慮環境在變化，要射中目標，總是需要反饋調節的。認為無需反饋就能射中目標，這是忽略或忘記了環境的變化。
其二，有的人在環境變化的情況下，也能準確射中目標，是過去多次反饋調節積累了大量經驗的結果，這也決不意味著無需反饋信息就能有效控製，達到目的。一次沒有反饋就射中目標的打靶，不能否認曾經進行了接收過大量反饋信息的多次練習。
所以，從總體上說，隻有通過反饋信息，才可能實現有效控製，從而達到目的。
2.負反饋、正反饋、前饋
如果反饋信息的作用與控製信息的作用相反，則這種反饋稱為負反饋。負反饋的功能是維持穩態，是可控過程。負反饋能維持係統的穩態。但是由於信息的傳遞總是需要一定的時間，信息不可能以無限大的速度傳遞，所以反饋信息總要滯後一段時間才能糾正偏差，不僅有滯後，而且容易矯枉過正，產生波動。
環境變化所產生的幹擾信息作用於受控部分引起輸出信息改變的同時，幹擾信息也可直接作用於控製部分。這就可能在輸出信息未出現偏差之前，控製部分即可發出控製信息糾正即將發生的偏差，而不是產生了偏差之後通過反饋信息再來糾正。幹擾信息對控製部分的這種直接作用，且控製部分又能理解這一作用的影響，這種情況稱為前饋。前饋沒有反饋的那種滯後與波動的缺點，但前饋與反饋是密切聯係的。對於生物係統，當通過多次反饋建立起條件反射後，則可實現前饋；對於智能機器係統，當通過多次反饋能記憶下經學習獲得的產生式程序，則也可實現前饋。可見，前饋仍然是以反饋作為基礎的。反饋原理是在自然、社會、思維中普遍起作用的原理。