教育技术人一机系统的研究

教育技术人一机系统的研究在教育技术的发展经过中，出现了大量的教育技术系统。作者以为这类系统的出现，绝非偶尔，试图找出其存在的原因，提出一般开发形式，以期有助于后续研究。教育技术“人一机系统概述回首教育技术发展历史，作者留意到下面这些教育技术系统：视听教育系统、语音实验室系统、广播电视教育系统、计算机辅助教学系统、教学设计系统、微格教学系统、数字化图书馆系统、网络教育系统、移动教育系统、泛在教育系统、云计算教育系统、虚拟学习社区，等等。这类系统除了具有各自的特性外，还隐含着一些共性。下面作者将侧重对上述这类系统进行分析、研宄、概括和抽象，找出其共性。教育技术系统的特点分析和研究根据系统科学原理，分析一个系统，要从内部构成及其所处的外部环境下手，内部构造表现为系统组分、系统构造特征以及整体涌现，外部环境表现为系统诞生的时代特征和发展演化所处的技术、文化、社会等环境。系统的生成、演变、发展、消亡都有其内因(即系统本身内部的自组织因素)，也离不开外部环境和人为的影响和作用。基于上述系统思维，我们能够从系统构成要素及特点、系统构造特征、系统功能、时代、环境、组织特这六个维度，来分析、研宄这些近现代所出现的教育技术系统。(1)构成要素及特点所有这些系统，一般由人和机两个要素构成。人一般包含老师、学习者、管理者以及教辅工作者;不同系统中机所对应的硬件和相应的媒体材料有所不同。如对于视听教育系统，其机包括硬件重要为幻灯、投影、广播、电影、教学机器、录像、卫星电视等和媒体材料(视听教学资料、印刷材料);对于广播电视教育系统，机包括硬件(广播、电视、计算机等)和媒体材料(印刷文本、录音录像、VCD光盘、视频直播课程等);对于微格教学系统，机包括硬件(多媒体、摄录像设备和计算机等)和媒体材料(课堂教学及演示技能、微格教案);对于移动教育，其机包括硬件(终端设备及移动通信设备)和媒体材料(移动信息资源);对于云计算教育，其机包括硬件(云设备和计算机)和媒体材料(各种动态资源)等等。(2)系统构造特征一般地，老师、学习者、媒体设备及相应媒体材料之间以各种形式合理互动。如对于语音实验室系统，老师主控台的信息通过音源设备输送给学习者，在这里经过中老师、学习者、机之间互相影响;对于移动教育系统，有学习需求的学习者利用有效的移动设备和媒体通道，选择适宜的学习资源，针对特制的课程内容进行学习;对于泛在教育系统，学习者能够在任何时间任何地点，通过任何移动终端，随意获取当下所需要的学习资源等等。(3)系统功能所有这些系统，其功能都是改善教育促进学习者的学习。如对于教学设计系统，该系统以解决教学问题、优化学习者的学习为目的，对学习经过和学习资源进行系统布置，创设各种教学系统的经过[11];对于网络教育系统，老师将网络课程资源输入因特网，流向网络学生，向老师和学习者提供一种网络教和学的环境[12]等等。(4)时代这些系统都发生在工业文明和现代信息社会。如微格教学系统构成于美国60年代的教育改革运动，1963年，斯坦福大学借助录音录像设备和电教技术，构成了微格教学课程[13];对于数字化图书馆，2090年代初，开始步入数字图书馆建设时期[14];对于移动教育系统，起源于2000年美国加州大学伯克利分校的MobileEducation研宄项目等等。(5)环境各系统均对应与各自所处时代的技术、人文和社会环境。如视听教育系统，工业革命推动科学技术，使得拍照技术、幻灯机、无声电影等被引入教学领域是其技术环境[16];而美国行为主义学习理论在教育中的主导作用以及人们开始研宄具有视听双重特征的媒体是其产生的人文环境[17];泛在教育系统，随着计算机技术和网络通信技术的飞速发展，泛在计算己经出现，它是继大型主机和个人计算机之后的“第三代〞计算技术[18]。(6)组织特性大多教育技术系统均为他组织而非自组织系统。通过对多个教育技术系统从六个维度的分析，作者发现虽然这些系统在出现的时代、环境和媒体设备的运用等方面都存在差别，但仍然能够抽象出下面共性：①一样的构成要素。各系统都是由人(包含老师、学习者、管理者以及教辅工作者)和机(包含硬件和媒体材料)两个一样的要素构成。②一样的交互关系。这些系统，仅仅只是在不同时期由于不同的媒体设备、传输方式、与媒体想适应的教学材料的形态不同，老师与学习者的主体作用有所不同，但是，各系统中人机、人人、机机之间的交互关系一样或类似。③一样的系统功能。上述这些系统，其目的都是通过运用媒体设备，促进学习者的学习和促进教育的发展，各系统都具有促进学习者学习的功能。④一样的组织特性。这些系统都是他组织系统。⑤一样的人机特性。这些系统全是既离不开人又离不开机的系统。2教育技术“人|机〞系统的概念界定综合以上的概括总结，作者将教育技术中由人(包含老师、学习者、管理者以及教辅工作者)和机(包含硬件和媒体材料)两个要素构成，人机、人人、机机之间具有一样或类似的交互关系，具有促进学习者学习的功能，而且具有人机特性的他组织系统合称为教育技术“人一机〞系统。要十分说明的是，以上五点特性中，人机特性是教育技术“人一机〞系统区别于其他教育教学系统的根本特性。其他教育教学系统由于没有具体表现出技术促进教育的教育技术天性，所以不合适归属于教育技术，应该归属其他教育科学的门类。教育技术“人一机〞系统是教育技术中一类具有人机特性的实际系统的抽象和概括，二者之间是一般与个别、普遍与特殊的关系。3教育技术“人一机〞系统一般是复杂系统复杂性即复杂系统的特性。通过对众多的教育技术“人一机〞系统进行分析，作者发现，教育技术“人一机〞系统大多都具有复杂系统所具有的10个特性，一般是复杂系统。下面以其典型案例虚拟学习社区系统为例来说明。虚拟学习社区是教育技术“人一机〞系统的一个典型案例，首都师范大学王陆教授[21]曾写道：虚拟学习社区不仅仅是学习化社会的一种学习组织，也是一个由计算机、Internet和人所构成的人机系统。虚拟学习社区是一种依托网络而存在的复杂的教育技术“人一机〞系统，具有多数教育技术“人一机〞系统所具有的复杂系统特性。①非线性。虚拟学习社区的组分(社区成员)种类繁多，子系统之间的非线性作用异常复杂，使得系统的各因素或子系统的互相作用所产生的结果是不确定的。②多样性。虚拟学习社区的各成员或子成员之间以及各成员与环境之间的互相适应、互相竞争，加上各成员节点的自在流动，必定演化出多样性。③多层性(条理性)。虚拟学习社区往往包括多个条理的成员节点，这些条理之间一般不知足叠加原理。④涌现性。是虚拟学习社区各成员综合起来所具有的一种整体特性，整体大于部分之和。⑤不可逆性。例如，一粒种子长成的，不会再回到原来的种子。⑥自适应性。虚拟学习社区通过自组织经过适应环境而出现新的构造、状况或功能。⑦自组织临界性。虚拟学习社区的发展经过是依靠大量的个体在互相作用、互相影响下的演化结果。⑧自类似性。虚拟学习社区系统的宏观构造与部分构造都具有不同条理的自类似构造。⑨开放性。比方虚拟学习社区系统与四周环境有亲密联络，能与四周环境互相作用，并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。⑩动态性。虚拟学习社区一直是处于不断的发展变化之中的，而且自己对将来的发展变化有一定的预测能力。通过教育技术“人一机〞系统的典型案例虚拟学习社区，作者以为教育技术“人一机〞系统一般是复杂系统。二教育技术“人一机系统存在的原因初探随着教育技术的不断发展，大量的教育技术“人一机〞系统相继出现，为什么教育技术中会存在如此现象?杨开城[22]经太多年的深切进入研宄，以为：教育技术，即教育教学系统的构造技术。作者以为，教育技术就是制作教育信息系统的技术。为了更好地提升学习者的学习效率，在制作这些系统时，我们便用各种先进的、合适的技术来促进学习。然而，一方面，学习是复杂的，另一方面，技术不是万能的，是一把双刃剑，离开人类有史以来所积累的教育教学知识和老师的教学经历体验，完全单纯凭仗技术来改善学习者的学习绩效，技术许多时候会“无能为力〞，以至有时会适得其反。因而，在技术应用于教育的经过中，技术与教育的合理整合是必须的，人(教育工作者)与技术的结合是合理的、天然的，教育技术“人一机〞系统的存在是客观和必定的。作者试图从下面三方面来论述教育技术“人一机〞系统存在的原因以及其存在的必定性和客观性。1“人一机〞系统存在与学习的复杂性相关从最新的脑神经科学的观点来看，学习是人与生俱来的大脑对外界环境做出高速应变的可塑性[23]。即使是看似简单的课堂学习，在知识的发送(从中介者的头脑)和接收(到学习者的头脑)经过中也会有许多参数进行干涉。所以，一般来说，学习是整合了多维度、多功能、多境脉的活动，单一维度的理论模型在真实学习情境中都会遭受变形和弯曲。由于人脑的机制是复杂的，人们还不大可能以至是不可能弄清楚人脑工作的机理，使得学习具有复杂性，而利用教育技术促进学习也是一个复杂的经过。面对复杂的教育技术问题，仅仅依靠人是不可行的，人的绩效不高，无法像计算机那样高速、精确地“计算〞，而计算机的智能再发达也不能代替人脑来处理，我们必定要用教育技术“人一机〞系统来解决，因而诸多的教育技术“人一机〞系统是客观存在的。2“人一机〞系统存在与技术促进学习碰到的复杂性相关技术在当今重要是计算机技术。到当前为止，即便全最高级的计算机也是根据冯.诺依曼原理制造的，是“左脑型〞的智能设备。它不能像人那样具有形象(直觉)思维、顿悟思维以及模糊思维，在许多方面还远远不及人类的大脑。因而，在现前阶段电脑不可能代替人脑。技术促进学习时所碰到的复杂性表如今如下三方面：(1)虽然人和计算机都使用语言，但两者是有区其余，无论什么高级的计算机语言也不能代替人类天然语言;(2)在现有的计算机硬件水平上，人类难以制作出像大脑神经细胞那样复杂的计算机“元件〞(3)正如常识的表示是知识表示的难题一样，隐性知识在计算机中的表示经过是一个非常复杂的经过，其中牵涉的知识难以表示成构造良好的方式，不大可能原样地输入计算机。作者以为，教育技术的初志就是利用技术来促进学习者的学习，但单纯靠机不行(计算机只能逻辑思维;绝大多数教育问题难以或以至不能找到数学模型，使其数字化处理)，要解决复杂的教育问题，只能靠教育技术“人一机〞系统。3人机结合对促进学习的合理性如上所述，以技术促进学习碰到了复杂性和困难性，作者以为能够用人机结合的方式来解决。机在当今重要是计算机，能处理的始终只能是能够形式化的、比较有规律的、统计性质比较好的、构造比较清楚明晰的问题，而坏构造的问题只要在经过人的努力把它们转化为良好构造问题时，计算机能力处理[25]。对计算机而言，主要的不是它能否具有直觉形象思维能力，而在于人怎样地把它不能处理的非形式化的问题转化成它能处理的形式化的问题，这也就是人一机结合的目的所在。鉴于人和机这种特有的优势，采取“机帮人、人帮机〞的合作方式，人同机的关系是人利用机，机辅助人，强调机能够帮助人，人可以以不断改良机，机能做的尽量由机器去完成，极大地扩展人脑逻辑思维处理信息的能力。在以人机结合的方式进行学习的经过中，我们能够借助专家知识和优秀老师经历体验，使得形象问题的解决更精确更灵敏，机器愈加智能高效。虽然各教育技术“人一机〞系统以多种不同的形式出如今不同时期、不同环境下，具有各自不同的特点和功能，但制作这些教育技术“人一机〞系统的目的都不过乎是促进学习者的学习和改善教育。人们试图用各种先进的媒体技术来教学，以至想以各种先进技术尤其是用计算机来代替教育工作者促进学习，实现完全的人工智能化和自动化。但由于计算机不能像人脑那样思维，人脑的心理机制难以利用数学建模，不大可能被量化，所以必定要用“人一机〞结合的方式来解决。因而不管技术怎样发展，只要电脑永远不能替代人脑，教育技术系统的人机特性就永远不会消失，教育技术“人一机〞系统就是必定存在的，而且很可能将永远存在。三教育技术“人一机系统的一般开发形式虽然教育技术中众多教育技术“人一机〞系统具有人机特性，但在有些系统中，人的作用远远小于机所起的作用。我们把这类人在系统中发挥作用很小或不参与其中的系统以为是简单系统，此类系统中的问题也是一些相对简单、线性的、符合因果断定论的问题，对这类系统的开发采取ADDIE形式;而多数的教育技术“人一机〞系统人在其中所起的作用与机一样或者是大于机，我们把这类系统称之为复杂人机系统，对此类系统的开发我们采取综合集成方法论形式。简单系统不在我们研宄之列，本文重要研宄教育技术中复杂人机系统的开发形式。1综合集成方法论概述1990年，钱学森、于景元和戴汝为等[26]初次把处理开放的复杂巨系统的方法定名为从定性到定量的综合集成方法论(Meta-synthesisMethodology，MSM)。综合集成方法论的本质是将专家群体、信息与知识体系以及计算机体系有机结合起来，构成一个高度智能化的人一机结合体系;它能把人的思维、思维的结果、人的经历体验、知识、智慧以及各种资料和信息通通集成起来，从感性上升到理性，实现从多方面的定性认识上升到定量认识，进而解决复杂性问题。2综合集成方法论用于解决复杂系统开发问题的合理性相比较一般科学方法论而言，集成方法论对复杂系统的开发，其基本意义重要具体表现出在下面几个方面[28]:(1)为探寻求索复杂系统指出了研宄路线。在方法论逻辑范畴上，遵守复原论与整体论方法的互补思想，构成了自上而下的分析和由下而上的综合互相结合的研宄方法路线。(2)为研宄复杂系统提供了技术路线。在技术路线上，以思维科学为基础，采用了人一机结合、人一网结合、以人为主的方法论策略，充足发挥主体经历体验在定性判定、系统分析在定量分析中的不同趋势。(3)实现人、机、经历体验、知识与智慧的综合集成。在迅速发展的的推动下，综合集成方法论要能够全面更好地应用到详细教育技术“人一机〞系统的开发中处理这一系列复杂系统的开发问题，要解决好如下关键问题。①人机结合策略。教育技术“人一机〞系统所面对的问题是复杂的，各系统的目的和功能不尽一样，其人机结合水平应视详细问题而定，没有统一的开发定式，但作者以为能够有一些可供参考的基本策略。根据人与机器系统在问题求解中所承当的角色以及相互互相协作的关系，人机结合的策略大致能够分为人机结合、以人为主的策略，人机结合、以机为主的策略，人机结合、人机协作的策略等。②从定性到定量。处理复杂问题的步骤