教育技术人一机系统的研究

　　在教育技术的发展过程中，出现了大量的教育技术系统。作者认为这类系统的出现，绝非偶然，试图找出其存在的原因，提出一般开发模式，以期有助于后续研究。

 教育技术“人一机"系统概述回顾教育技术发展历史，作者注意到以下这些教育技术系统：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。以下作者将着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按照系统科学原理，分析一个系统，要从内部构成及其所处的外部环境入手，内部结构表现为系统组分、系统结构特征以及整体涌现，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(即系统自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，我们可以从系统组成要素及特点、系统结构特征、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)组成要素及特点

　　所有这些系统，一般由人和机两个要素组成。人一般包括教师、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，其机包含硬件主要为幻灯、投影、广播、电影、教学机器、录像、卫星电视等和媒体材料(视听教材、印刷材料);对于广播电视教育系统，机包含硬件(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，机包含硬件(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，其机包含硬件(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，其机包含硬件(云设备和计算机)和媒体材料(各种动态资源)等等。

　　(2)系统结构特征

　　一般地，教师、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，教师主控台的信息通过音源设备输送给学习者，在此过程中教师、学习者、机之间相互影响;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，选择合适的学习资源，针对特制的课程内容进行学习;对于泛在教育系统，学习者可以在任何时间任何地点，通过任何移动终端，随意获取当前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，对学习过程和学习资源进行系统安排，创设各种教学系统的过程[11];对于网络教育系统，教师将网络课程资源输入因特网，流向网络学生，向教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。如微格教学系统形成于美国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，形成了微格教学课程[13];对于数字化图书馆，20世纪90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，使得照相技术、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，作者发现尽管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异，但仍然可以抽象出以下共性：

　　①相同的组成要素。各系统都是由人(包括教师、学习者、管理者以及教辅工作者)和机(包括硬件和媒体材料)两个相同的要素组成。

　　②相同的交互关系。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，教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相同或相似。

　　③相同的系统功能。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相同的组织特性。这些系统都是他组织系统。

　　⑤相同的人机特性。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(包括教师、学习者、管理者以及教辅工作者)和机(包括硬件和媒体材料)两个要素组成，人机、人人、机机之间具有相同或相似的交互关系，具有促进学习者学习的功能，并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。

　　要特别说明的是，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体现技术促进教育的教育技术本性，所以不适合归属于教育技术，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。通过对诸多的教育技术“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。

　　以下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和人所组成的人机系统。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相互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相互适应、相互竞争，加上各成员节点的自由流动，必然演化出多样性。③多层性(层次性)。虚拟学习社区往往包含多个层次的成员节点，这些层次之间一般不满足叠加原理。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，一粒种子长成的作物，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过程适应环境而出现新的结构、状态或功能。⑦自组织临界性。虚拟学习社区的发展过程是依赖大量的个体在相互作用、相互影响下的演化结果。⑧自相似性。虚拟学习社区系统的宏观结构与局部结构都具有不同层次的自相似结构。⑨开放性。比如虚拟学习社区系统与周围环境有密切联系，能与周围环境相互作用，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，而且本身对未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，作者认为教育技术“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]经过多年的深入研宄，认为：教育技术，即教育教学系统的构造技术。作者认为，教育技术就是制造教育信息系统的技术。为了更好地提高学习者的学习效率，在制造这些系统时，我们便用各种先进的、适合的技术来促进学习。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教师的教学经验，完全单纯凭借技术来改善学习者的学习绩效，技术很多时候会“无能为力”，甚至有时会适得其反。因此，在技术应用于教育的过程中，技术与教育的合理整合是必需的，人(教育工作者)与技术的结合是合理的、自然的，教育技术“人一机”系统的存在是客观和必然的。作者试图从以下三方面来阐述教育技术“人一机”系统存在的原因以及其存在的必然性和客观性。

　　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]。即便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)过程中也会有很多参数进行干预。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遇变形和弯曲。

　　因为人脑的机制是复杂的，人们还不大可能甚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过程。面对复杂的教育技术问题，仅仅依赖人是不可行的，人的绩效不高，无法像计算机那样高速、准确地“计算”，而计算机的智能再发达也不能代替人脑来处理，我们必然要用教育技术“人一机”系统来解决，因此众多的教育技术“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遇到的复杂性相关技术在当今主要是计算机技术。到目前为止，即使全世界最高级的计算机也是按照冯.诺依曼原理制作的，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，在很多方面还远远不及人类的大脑。因此，在现阶段电脑不可能代替人脑。技术促进学习时所遇到的复杂性表现在如下三方面：(1)尽管人和计算机都使用语言，但两者是有区别的，无论什么高级的计算机语言也不能代替人类自然语言;(2)在现有的计算机硬件水平上，人类难以制造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过程是一个非常复杂的过程，其中涉及的知识难以表示成结构良好的方式，不大可能原样地输入计算机。

　　作者认为，教育技术的初衷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甚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，以技术促进学习遇到了复杂性和困难性，作者认为可以用人机结合的方式来解决。

　　机在当今主要是计算机，能处理的始终只能是可以形式化的、比较有规律的、统计性质比较好的、结构比较清晰的问题，而坏结构的问题只有在经过人的努力把它们转化为良好结构问题时，计算机才能处理[25]。对计算机而言，重要的不是它是否具有直觉形象思维能力，而在于人如何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，采用“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，强调机可以帮助人，人也可以不断改进机，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过程中，我们可以借助专家知识和优秀教师经验，使得形象问题的解决更准确更灵活，机器更加智能高效。

　　尽管各教育技术“人一机”系统以多种不同的形式出现在不同时期、不同环境下，具有各自不同的特点和功能，但制造这些教育技术“人一机”系统的目的都不外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，甚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，所以必然要用“人一机”结合的方式来解决。因此不论技术如何发展，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”系统就是必然存在的，而且很可能将永远存在。

　　三教育技术“人一机"系统的一般开发模式

　　尽管教育技术中诸多教育技术“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认为是简单系统，此类系统中的问题也是一些相对简单、线性的、符合因果决定论的问题，对这类系统的开发采用ADDIE模式;而多数的教育技术“人一机”系统人在其中所起的作用与机相同或者是大于机，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用综合集成方法论模式。简单系统不在我们研宄之列，本文主要研宄教育技术中复杂人机系统的开发模式。

　　1综合集成方法论概述

　　1990年，钱学森、于景元和戴汝为等[26]首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)。综合集成方法论的实质是将专家群体、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、思维的成果、人的经验、知识、智慧以及各种资料和信息统统集成起来，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，从而解决复杂性问题。

　　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，其基本意义主要体现在以下几个方面[28]:(1)为探索复杂系统指出了研宄路线。在方法论逻辑范畴上，遵循还原论与整体论方法的互补思想，形成了自上而下的分析和由下而上的综合相互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，采取了人一机结合、人一网结合、以人为主的方法论策略，充分发挥主体经验在定性判断、系统分析在定量分析中的不同趋势。(3)实现人、机、经验、知识与智慧的综合集成。

　　在迅速发展的信息技术的推动下，综合集成方法论要能够全面更好地应用到具体教育技术“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，各系统的目标和功能不尽相同，其人机结合程度应视具体问题而定，没有统一的开发定式，但作者认为可以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担的角色以及彼此相互协作的关系，人机结合的策略大致可以分为人机结合、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就是一个从定性到定量的过程，具体表现为将专家凭经验得到的定性认识以及各种信息与其他知识，通过计算机及相关的技术，进行综合，建立模型，反复修改，最终上升为对全局的定量的认识。这个过程是非常复杂的，在此过程中，可能需要多层次的反馈。③建模方法。在研宄诸如多数教育技术“人一机”系统这样复杂问题时，一般尽可能地对问题建立模型，从而将对原始问题的关注转移到对模型的研宄上，并对模型求解。作者参考有关开发复杂巨系统问题的建模，及近年来复杂系统研宄所采用的各种方法，这里归纳出6种建模策略或者方法:a基于机理的建模;b基于类比的建模;c基于规则的建模;d基于数据的建模;e基于演化的建模;f基于学习的建模。

　　以上三个问题：人机策略的选择、从定性到定量的形式、建模方法的选择，是教育技术“人一机”系统开发的关键点，直接关系到系统开发的成效。我们在开发教育技术“人一机”系统时，需要结合系统自身的特点，合理选取策略。

　　(2)教育技术“人一机”系统的一般开发模式的提出作者认为，研宄教育技术历史上已经存在的大量的教育技术“人一机”系统，明确这类系统的开发模式，对未来将继续出现的教育技术“人一机”系统的开发有着指导作用。

　　在具体开发中，这类系统的开发模式应以简要的形式向系统开发者说明应该做什么，怎样去做。在综合集成思想的指导下，以上面提到的教育技术“人一机”系统开发中的三点关键问题为基础，作者将综合集成(MSM)指导下的整个教育技术“人一机”系统开发模式分为“问题”、“分析”、“收集”、“建模”、“设计”“开发”、“实施”、“评价”“修正”九个阶段。