教育信息化与教育改革

华东师范大学教育科学学院 祝智庭

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 论著选摘

20世纪90年代以来,国际教育界出现了以信息技术(IT)的广泛应用为特征的发展趋向,国内学者称之为教育信息化现象。我们将教育信息化看作为一个过程,其结果是达到一种新颖的教育形态——信息化教育。教育信息化的主要特点是在教学过程中广泛应用以电脑多媒体和网络通讯为基础的现代化信息技术,其发展势头之强,影响面之大,令许多教育者感到困惑,无所适从。什么是教育信息化?教育信息化究竟会对教育产生什么影响?我国基础教育如何迎接教育信息化的挑战?这些都是中国教育者应该认真思考和面对的问题。本文作者依据自己在教育信息化方面的多年研究和思考,力图解答这些问题。

一、教育信息化的特征

教育信息化的概念是在20世纪90年代伴随着信息高速公路的兴建而提出来的。美国克林顿政府于19939月正式提出“国家信息基础设施”( National Information Infrastructure,简称 NII, 俗称“信息高速公路”(Information Superhighway)的建设计划,其核心是发展以Internet为核心的综合化信息服务体系和推进信息技术(Information Technology,简称IT)在社会各领域的广泛应用,特别是把IT在教育中应用作为实施面向21世纪教育改革的重要途径。美国的这一举动引起世界各国的的积极反应,许多国家的政府相继制定了推进本国教育信息化的计划。

值得指出的是,“信息化”这一概念基本上是东方语言思维的产物,我们是在Internet上进行信息搜索时发现这一现象的。西方国家的文献中极少使用“信息化”之类的说法,而在许多东方国家,包括中国、日本、韩国、俄罗斯等,则大量使用“信息化”的概念,并且出现了三种不同的英译法:InformatizationInformationalizationInformationization。笔者最近通过AltaVisa搜索引擎进行检索,得到4893个含有这三个名词的项目(网页),其中含Informatizationde 的项目约占90%,含Informationalization的项目约占6.5%,Informationization的项目约占3.5%,可见Informatization是比较受国际认可的译法。然而,西方人并不认可“信息化”这一概念。笔者曾经就“信息化”的这三种译法请教过多名英国教授,但都不被认可。与信息化教育相对应的译法应该是IT-Based Education,但在西方的文献中也不普遍。西方人似乎不喜欢象“教育信息化”或“信息化教育”之类高度概括的概念,他们用了许多不同的名称,例如IT in education(教育中的信息技术),e-Education(电子化教育),Network-Based Education(基于网络的教育), Online Education(在线教育), CyberEducation(“赛波”教育),Virtual Education(虚拟教育)等。笔者认为IT in education与教育信息化的意义相近,e-Education与信息化教育的意义相近,而其它四个名词主要与网络化教育相关,代表着信息化教育实践的主流。

教育信息化的特征是什么?我们可以分别从技术层面和教育层面加以考察。从技术上看,教育信息化的基本特点是数字化、网络化、智能化和多媒化。

?           数字化使得教育信息技术系统的设备简单、性能可靠和标准统一。

?           多媒化使得信媒设备一体化、信息表征多元化、复杂现象虚拟化。

?           网络化使得信息资源可共享、活动时空少限制、人际合作易实现。

?           智能化使得系统能够做到教学行为人性化、人机通讯自然化、繁杂任务代理化。

我们把教育信息化看作为是一个追求信息化教育的过程。信息化教育具有以下显著特点:

1)教材多媒化:教材多媒化就是利用多媒体,特别是超媒体技术,建立教学内容的结构化、动态化、形象化表示。已经有越来越多的教材和工具书变成多媒体化,它们不但包含文字和图形,还能呈现声音、动画、录象以及模拟的三维景象。例如有一个关于英语词汇的儿童多媒体学习软件,第一幅画面把常用的动作名词和图片汇编在一起,当你选择chase(追逐)一词,电脑会用声音告诉你“追逐”就是在某人或某物后面 run 奔跑)的意思,如果你在两个小孩的画面上点一下,他们就会飞快奔跑起来;如果你还想知道奔跑的确切含义,你再在run上面点一下,电脑又会呈现关于run的声音解说和动画。在这样的多媒体学习材料中,各画面之间好象有无形的链条互相串联,这种无形的链条被称为超链,这种带超链的多媒体又称为超媒体。俗话说,书是死的,人是活的。但有了超媒体“电子书”,活人读死书的时代将一去不返,因为多媒体教材本身就是活的书。如何把“活书”设计好?如何把“活书”学好?这是信息化时代的教师和学生面临的新问题。 

2)资源全球化:利用网络,特别是Internet,可以使全世界的教育资源连成一个信息海洋,供广大教育用户共享。网上的教育资源有许多类型(图2),包括教育网站、电子书刊、虚拟图书馆、虚拟软件库、新闻组等。对于我国教育来说,面临的一大问题是网上中文信息资源的严重不足。开发网上教育资源,不但是教育部门的任务,也是社会各部门以及知识者的义务,美国的网上基础教育资源体系就是依靠社会各界的协同努力建立起来的。

 

  2  网上教育信息资源的分类

3)教学个性化:利用人工智能技术构建的智能导师系统能够根据学生的不同个性特点和需求进行教学和提供帮助。为了做到这一点,学生个性的测定,特别是认知方式的检测,将成为教育研究的重要研究课题。

4)学习自主化:由于以学生为主体的教育思想日益得到认同,利用信息技术支持自主学习成为必然发展趋向。事实上,超文本/超媒体之类的电子教材已经为自主学习提供了极其便利的条件。

5)活动合作化:通过合作方式进行学习活动也是当前国际教育的发展方向。信息技术在支持合作学习方面可以起重要作用,其形式包括通过计算机合作(网上合作学习);在计算机面前合作(如小组作业);与计算机合作(计算机扮演学生同伴角色)。

6)管理自动化:利用计算机管理教学过程的系统叫做CMI(计算机管理教学)系统,包括计算机化测试与评分、学习问题诊断、学习任务分配等功能。最近的发展趋向是在网络上建立电子学档(Learning Portfolio),其中包含学生身份信息、活动记录、评价信息、电子作品等。利用电子学档可以支持教学评价的改革,实现面向学习过程的评价。

7)环境虚拟化:教育环境虚拟化意味着教学活动可以在很大程度上脱离物理空间时间的限制,这是电子网络化教育的重要特征。现代已经涌现出一系列虚拟化的教育环境,包括虚拟教室、虚拟实验室、虚拟校园、虚拟学社、虚拟图书馆等,由此带来的必然是虚拟教育。虚拟教育可分为校内模式和校外模式。校内模式是利用局域网开展网上教育,校外模式是指利用广域网进行远程教育。在许多建设了校园网的学校,如果能够充分开发网络的虚拟教育功能,就可以做到虚拟教育与实在教育结合,校内教育与校外教育贯通,这是未来信息化学校的发展方向。图3是作者提出的信息化学校的教育功能模式。

 

  3  信息化学校的教育功能模式

二、信息化教育模式的分类

由于信息化教育发展如此迅速,新的教学模式不断涌现,要对它作一个系统的分类是比较困难的。本作者提出了一个信息化教学模式的文化分类框架,从哲学观角度考察信息化教学模式的文化取向问题,有助于从总体上了解信息化教育的概况与发展趋向。

       在图4中我们列举了一些典型的信息化教学模式,并按照它们的教育哲学倾向进行分类。对某些模式来说,它们的哲学取向并非那么单纯,往往结合了多种不同的哲学思想。如图所示,传统的CAI模式主要集中在Ⅰ区,强调个别化教学,从传统的以教师为中心转换为以教为中心(因为教师的直接教学任务被机器所替代)。到了80年代以后,由于建构主义学习理论在教育技术中的应用和多媒体技术的发展,国际上信息化教学模式的研究兴趣转移到Ⅱ区,强调以学为中心。90年代以后,由于网上教育的兴起,出现了以合作学习为中心的多种虚拟学习环境(Ⅳ区)。位于Ⅲ区的教学模式是从传统的电化教室发展而来的,增加了多媒体教学,而虚拟教室的出现则大大扩展了其概念。位于中心的是集成化教育系统,指综合了许多不同信息化教学模式的系统。 

  4  信息化教学模式的文化分类

    下面我们对这些模式作简要介绍:

1.个别指导

    个别指导(Tutorial)是经典的CAI模式之一,此模式企图在一定程度上通过计算机来实现教师的指导性教学行为,对学生实施个别化教学,其基本教学过程为:计算机呈示与提问 ¾ 学生应答 ¾ 计算机判别应答并提供反馈。应当指出,实际上存在两种不同性质的个别指导方法,一是程序式个别指导,二是对话式个别指导或称“苏格拉底法”(Socratic method)。一般情况下大多指前者。后者需借助人工智能技术来实现,因此又称为智能导师系统。在多媒体方式下,个别指导型CAI的教学内容呈示可变得图文并茂、声色俱全,并可使交互形式更为生动活泼。

2.操练与练习

    操练与练习是发展历史最长而且应用最广的CAI模式,此类CAI并不向学生教授新的内容,而是由计算机向学生逐个呈示问题,学生在机上作答,计算机给予适当的即时反馈。运用多媒体,可将许多可视化动态情景作为提问的背景。应当注意,从严格意义上说,操练(Drill)与练习(Practice)之间是有一定概念区别的:操练基本上涉及记忆和联想问题,主要采用选择题和配伍题之类的形式;练习的目的重在帮助学生形成和巩固问题求解技能,大多采用短答题和构答题之类的形式。

3.学习监测

    此模式本质上属于CMI(计算机管理教学)范畴,用于检验与调控学生的个别化学习进程,包括提供事前测试、分配学习任务、提供事后测试,以及进行测试分析和提供分析报告。

4.教学模拟

教学模拟是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统(自然的、物理的、社会的)的结构和动态,为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。建立教学模拟的关键工作是建立被模拟对象(真实世界)的模型(数学的,逻辑的,过程的),然后用计算机程序描述此模型,通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。计算机化模拟允许学生通过改变输入数据的范围来观测系统的变化状态。图5说明模型与模拟之关系。

 5  模型与模拟

教学模拟是一种十分有价值的CAI模式,在教学中有广泛的应用。例如,在物理课中可模拟电子运动、原子裂变、落体运动等;在生物课中可模拟遗传过程和生态系统;在化学课中可以模拟化合过程和各种实验;在社会和人文科学中可以模拟历史演变、政治外交等。

教学模拟软件在教学中可以有多种不同的用法,例如:

1)演示法:在课堂讲授时,教师先向学生讲述某一系统的基本原理,接着用模拟程序进行演示,帮助学生加深对于原理的理解。

       2)实验法:让学生通过操纵模拟的系统掌握实验步骤,然后进入真实实验室,可以有效地减少实验中的操作失误,这时计算机模拟实验起到预备实验的作用。另一种做法是利用计算机模拟实验来替代真实实验。例如,有一个名叫电子实验台的模拟软件活象一个万能的电路试验室,允许学生构建各种电路,并用仿真的仪表如电流表、电压表、示波器等来测量各个结点上的信号。

3)探索法:让学生像科学家一样地工作,在模拟的情境中进行探索,去发现隐藏在其中的规律,实际上就是让他们自行找出该模拟的世界所依赖的模型。例如,有一个叫做“虚拟果蝇”的模拟实验软件,可以让学生通过做果蝇交配实验来发现孟德尔遗传定律。学生首先选一只雄果蝇和一只雌果蝇作为亲本,它们有不同颜色的眼睛和不同形状的翅膀。过了几秒钟,这一对新婚果蝇就会繁殖出许多小果蝇,他们中有的像父亲,有的像母亲,有的是二者兼而有之。计算机提示学生仔细观察这些后代果蝇,记录不同形态果蝇的数目。然后,从这些果蝇中再选择一对作交配,看看它们会产生什么样的后代。就这样,经过几代交配实验后,学生最多花几小时就能独立地“发现”生物的遗传定律,而如果用真实果蝇做实验则需要几个星期。

 

4 体验法:利用计算机模拟方法构造一种微型世界,让学生通过操纵其中的对象来形成操作技能和解决问题的能力。例如,有个名叫“模拟公园”的软件可以让学生设计一个公园,他可以选择地形,自主决定载什么树、种什么花和草,以及养什么动物,还有建什么娱乐设施,而这些是要花钱的。当然,如果他的公园设计合理,经营得当,他可以很快得到“赢利”。这样的模拟系统需要学生综合运用动植物知识、生态知识和经营管理知识。有的模拟软件运用了虚拟现实技术。

5)游戏法:利用计算机模拟技术还可以构造寓教于乐的环境,学生可以扮演某些角色,如作为探险家如何在蛮荒险地求生存,作为企业家如何在市场竞争中取胜,作为见习教师如何博得校长和学生的欢迎。

5.教学游戏

    教学游戏与计算机模拟有密切关系,多数教学游戏本质上也是一种模拟程序,只不过在其中刻意加入趣味性、竞争性、参与性的因素,做到“寓教于乐”。在教学游戏中利用多媒体技术,不但可使模拟的现象变得更加逼真,而且可创造在现实世界中难觅的“虚拟现实”情景。

       教学游戏往往还与一种称为 “案例研习”(Case studies)的CAI模式相联系,埃林顿(H. Ellington1981)等人提出一个模拟、游戏、案例研习三者之间的关系模型(图6a),有助于我们澄清概念。罗密佐斯基(Romiszoski1984)则进一步刻画了它们各自本质的区别(图6b)。

 

 6  教学模拟、游戏、案例研习之关系

6.智能导师

    智能导师系统(Intelligent Tutoring System,简称ITS)企图利用人工智能技术来模拟“家教”的行为,允许学生与计算机进行双向问答式对话。一个理想的智能导师系统不仅要具有学科领域知识,而且要知道它所教学生的学习风格,还能理解学生用自然语言表达的提问。然而,世界上迄今所建立的此类系统能达到实用水平的屈指可数。

7.问题解决

问题解决(Problem-Solving)是一个十分广泛的概念。但由于历史的原因,问题解决作为一种CAI模式,是指利用计算机作为解题计算工具,让学生利用计算机的信息处理功能解决学科领域相关的问题。通常有两种不同的做法:一是让学生利用某种计算机语言来编制解决问题的程序,如PascalBASIC等,LOGO语言也可当作适合于儿童的问题求解语言;二是向学生提供问题求解软件包,如力学计算程序、化合分析程序、社会科学统计软件包(SPSS)、通用数学计算程序Mathematica、工程数学计算程序MatLab等。就CAI范畴而言,后一做法现已成为主流,因为它可使学生将精力集中于问题求解的方法而非编程细节。

8.微型世界

微型世界(Microworld)是利用计算机构造一种可供学习者自由探索的学习环境,大多数微世界是借助计算机化建模技术构造的。微型世界的基本特点是学生对模拟的环境可操纵、可建构。例如,有一个名叫“电子工作台”(Electronic Workbench EWB)的软件系统允许学习者利用它提供的元件构造各种模拟电路和数字电路,并能动态测试电路的性能;还有一个名叫“交互性物理”(Interactive Physics IP)的软件系统允许学习者构造属于经典力学系统的大部分实验。还有一种供儿童学习的LOGO语言,也被认为是一种微世界,因为它提供的“图龟”世界允许学习者进行操纵并观察其反应。

随着网络和通讯技术的发展,网络支持的微世界也应运而生。例如:由美国科学探索网络开发的学习化学酸碱度知识的“PH酸碱度”(在www.sci-ctr.edu.sg\sln\phfactor\ph0.html上有新加坡科学馆的汉化版)就是一个很好的网上微世界的例子。它为学习者学习酸碱度知识提供了一个良好的网络学习环境。

在这个微世界中,学习分为七个步骤,即7E模式。所谓7E是指趣味(Excite)、探索(Explore)、解释(Explain)、扩充(Expand)、延伸(Extend)、交流(Exchange)以及测验(Examine),这七个步骤的英文名词都是以E开头。这些学习步骤可以顺序进行,也可以各自独立。

9.虚拟实验室

       所谓虚拟实验室,实际上是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情境,供学生观察与操纵其中的对象,使他们获得体验或有所发现。有一个名叫“虚拟青蛙”的解剖实验室,学生可以做非常逼真的青蛙解剖实验,他可以剥去青蛙的皮肤和肌肉,于是骨骼清晰可见,他还可以进一步解剖其眼睛和大脑。

10.情景化学习

       情景化学习(situated Learning)是当前盛行的建构主义学习的主要研究内容之一。建构主义认为,学习总是与一定的社会文化背景即“情境”(context)相联系的,而在传统的课堂讲授中,由于不能提供实际情境所具有的生动性、丰富性、不能激发联想,难以提取长时记忆中的有关内容,因而将使学习者对知识的意义建构发生困难。情景学习就是利用多媒体计算机技术创设接近实际的情境进行学习,可以利用生动、直观的形象有效地激发联想,唤醒长期记忆中的有关知识、经验和表象,从而使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识,赋予新知识以某种意义。

       情景学习模式的主要方法有认知学徒、抛锚式学习等。认知学徒模式是从传统的师徒传技授艺模式中得到启发,认为可采取类似的方法,非常有助于培养学生的认知技能即解决问题能力,并提炼出几种基本的教学技法:

?           示范法(Modeling):教师演示典型问题的解法,学生认真观察。

?           教练法(Coaching):学生尝试解决问题,教师观察和发现问题,并随时给予指正。

?           支架法(Scaffolding):教师与学生一起解决问题,教师起着“支架”作用(提供帮助)。视学生能力进展,教师应逐渐减少帮助,直至完全撤去“支架”,放手让学生自行解决问题。

其中教师的作用可由智能代理实现,也可在网络上由教师通过适当的教学通讯工具来提供示范、教练和帮助。

所谓抛锚式学习(Anchored Learning),其实质是将教学“锚接”于(即安排在)有意义的问题求解环境中,这些有意义的问题求解环境被称作是“大环境”(macrocontext),因为它包括复杂的环境要素,要求学生系统地解决一系列相关的问题。每个环境能够支持学生进行持续的探索,学生能够在几个星期甚至几个月时间内从多种角度对其中的问题进行持续的求解,而且各个“锚点”(及其伴随的教学事件)都能够提供多课程的延伸。

11.案例研习

    案例研习(Case Studies)系统为学生提供一种丰富的信息环境,系统中包含从实际案例中抽取的资料,让学生以调查员的角色去调查案情(犯罪案件、医疗事故、道德伦理问题等),通过资料收集、分析和决策,得出问题的结论。

12.基于资源的学习

       基于资源的学习(Resources-Based Learning)由来已久,不是信息化教育特有的。正如我们在第四章所介绍,学习资源的概念非常广泛,基于资源的学习就是要求学生利用各类资源进行自学。但在信息化教育的范围内,基于资源的学习从量与质两方面来说都不可同日而语。现代信息技术,特别是多媒体与计算机网络技术的应用,为学习者提供了极为丰富的电子化学习资源,包括数字化图书馆、电子阅览室、网上报刊和数据库、多媒体电子书等。Internet上蕴藏着无穷无尽的信息海洋。学习者只要掌握了一定的网络通讯操作技能,就可以通过各种网上检索机制,方便快捷地获取自己所需要的知识进行高效的学习。

       除了信息资源外,人力资源也是极有价值的学习资源。这儿所谓的人力资源,就是指可能有助于学生学习和使学生感兴趣的人。通过计算机网络,学习者可以不受时间与空间限制,接触到世界各地的人才,他们在不施加任何压力的情况下给学习者以帮助,向学习者介绍自己所拥有的知识、经验、特定的技能和能力。

13.问究学习

问究学习(Inquiry Learning)是让学生利用系统的信息服务功能,通过信息收集和推理之类的智力活动,得出对预设(通常由教师所给)问题的解答。有一个关于世界饥荒问题的调查学习范例:学生四个人一组,分别扮演营养学家、政治学家、历史学家和新闻记者(图8),根据教师提供网上资源线索,通过调查明白什么是饥饿,了解世界饥荒的现状与成因,寻求解决饥荒问题的可能方法,并提出自己的建议。最后,小组成员将从不同方面调查获得的信息整合成一份小组报告在网上发布。

 

 8  问究学习的例子:世界饥荒

问究学习与案例研习、基于资源的学习的相似之处是都涉及信息检索技术的应用,但它们的数据组织与范围是不同的。问究学习的数据库通常按学科范围组织而成,案例研习的数据库是围绕有一定实际背景的事例来组织的,而基于资源学习的资源通常无预定范围。

14.计算机支持合作学习

    计算机支持合作学习(Computer-Supported Cooperative Learning Computer-Supported Collaborative Learning CSCL)是与传统的个别化CAI截然不同的概念。个别化CAI注重于人机交互活动对学习的影响,CSCL强调利用计算机支持学生同伴之间的交互活动。在计算机网络通讯工具的支持下,学生们可突破地域和时间上的限制,进行同伴互教、小组讨论、小组练习、小组课题等合作性学习活动。

15.虚拟学伴


       虚拟学伴系统(Virtual Learning Companion System 简称VLCS)是利用人工智能技术,让计算机来模拟教师和同级学生的行为。关于人工智能在CAI中作用,存在着一个认识不断发展的过程。八十年代初提出智能导师系统的概念,即企图用计算机模拟教师的行为;八十年代中期提出让计算机扮演学习者的角色,而不是当教师;八十年代末期更进一步提出了让计算机同时模拟教师和学生(多个或至少一个)的行为,从而形成一个虚拟的社会学习系统(参见图9)。台湾学者陈德怀是目前研究虚拟学伴系统方面的代表人物。

9  虚拟社会学习模式

16.虚拟学社

       虚拟学社是指利用网上群体虚拟现实工具MUD/MOO支持实时或异时的学习交流。公告牌(BBS)、新闻组(Newsgroup )、聊天室(Chat)、电邮列表(ListSev)是一些比较经典的虚拟学社支持工具。MUD/MOO90年代中期才开始在Internet上流行起来的多用户异步通讯系统,MUD代表虚拟的多用户空间 Multi User Dimension)。MOOMulti user dimension Object-Oriented)是由MUD发展而来的,是一种面向对象的MUD,它通过对由各种MOO对象构成的核心数据库的共享来向用户提供虚拟社会环境。每一个用户通过自己的客户机程序进入MOOMOO提供实时的在线通讯,它引入房屋空间隐喻的概念,一个“房间”有一个议论主题,使得在实际地理位置上处于分离状态的用户能够在一个共同概念空间中进行交互和协作。MUD/MOO本来是为支持网上虚拟社会中的交际活动而设计的,但近年来,MUD/MOO越来越多地被应用于教育和研究工作中,它给网上合作学习提供了新颖而有效的手段。

17.协同实验室

       网上协同实验室(Collaboratory或简称Collab)是对真实实验环境和虚拟实验平台的集成,它实现了基于网络的问题求解过程。在协同实验室中,学生可以同学习伙伴一起设计实验,并通过模拟软件观看到实验结果。直到他们认为方案成熟,就可以转移到真实的实验环境中完成实验,以验证真实的情形。学生的所有行为都会被系统记录,以供进一步研究找出最佳学习路径或分析实验中的交互行为。

       网上协同实验室中的学生组成一个个学习小组,所有学习小组构成一个学习型社会。在实验过程中,只有组长能够控制实验器材,获取实验数据。其他成员只是向组长提供想法和观察实验结果。当然,组内的每一名成员都进行了明确的分工,他们各司其职。教师在整个实验过程中监控每一个成员的表现和实验结果。

18.计算机支持讲授

    计算机支持讲授(Computer-Supported Lecturing)包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用,例如:电子讲稿制作与演示;用网络化多媒体教室支持课堂演示、示范性练习、师生对话、小组讨论等。计算机在课堂教学中的应用使传统的教学形式得到新生,并且有助于教师在信息化时代的教学过程中继续发挥其应有的作用。

19.虚拟教室

虚拟教室(Virtual Classroom,简称VC)是指在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的学习环境,允许身处异地的教师和学生互相听得着看得见,不但可以利用实时通讯功能实现传统物理教室中所能进行的大多数教学活动,还能利用异步通讯功能实现前所未有的教学活动,如异步辅导、异步讨论等。

20.认知工具

认知工具(cognitive tools)是指那些能够帮助学习者锻炼思维能力的软件系统,可以起到这种作用的软件有许多种。值得一提的是有一种所谓概念映象(concept mapping)工具,是专门用来建立“概念地图”的。概念地图实际上是语义网络的可视化表示,图中有许多节点,节点与节点之间的关系用加语义标记的连线来表示。 例如,有一个名叫“灵感”的概念造象软件很受教师欢迎,可以让学生把课程中的所学知识元素按语义建立关联,有助于知识的系统化。 

三、 教育信息化与教育改革之关系

教育信息化为我们展示了未来教育的美好前景。但是,我们必须清醒的认识到,信息技术的应用不会自然而然地创造教育奇迹,它可以被用于促进教育革新,也可以被用于强化传统教育,因为任何技术的社会作用都取决于它的使用者。我们的观点是,教育技术变了,教学方法也得相应变革。而教学方法的选择是由教师的教育观念所支配的。如果说信息技术是威力巨大的魔杖,那么教师就是操纵这个魔杖的魔术师。因此,对于我国广大教师来说,面临正在带来的教育信息化浪潮,认清教育改革的大方向,懂得如何利用信息技术来支持教育改革和促进教育发展,是十分必要的。

信息技术对于教育变革有何作用?我认为可以从两方面来分析。一方面是由于信息技术在社会各领域的广泛应用带来了信息的多源性、可选性和易得性,学生们可以轻易获得大量信息,这就使得教育者的权威受到削弱。由此迫使教育者采取两种姿态:一是趋向于比较民主的教育模式,二是教育者本身也得利用信息来强化自己。这是一种在信息技术刺激下顺应教育变革的姿态。另一方面是出于对现行教育状态的不满而千方百计地寻求教育变革之路,其中有一种思路就是相信现代化信息技术可以成为当代教育改革的强大支持力量。这是一种利用信息技术来谋求教育变革的姿态。当然,在多数情况下这两种是互相交织的。

并非任何教育变革都是合理和有效的。为了有效的进行教育改革,首先必须认清当前世界教育改革的大方向,清楚地认识传统教育地弊端是什么?革新的教育有什么特征?1993年美国教育部组织了十多位资深专家(B. Means等)产生了一份题为《用教育技术支持教育改革》的报告,为如何运用现代化教育技术进行基础教育改革提供了指导性框架,在很大程度上反映了国际教育界关于面向21世纪教育改革的共识,值得我们借鉴。报告提出了革新教学的若干特征,从表1中可以看出革新的教学与传统的教学之间的明显差别。

1  传统教学与革新教学之特征对照表

传统的教学

革新的教学

教师制导

学生探索

说教性的讲授

交互性指导

单学科、脱离情境的孤立教学模块

带务实任务的多学科延伸模块

个体作业

协同作业

教师作为知识施与者

教师作为帮促者

同质分组(按能力)

异质分组

针对事实性知识和离散技能的评估

基于绩效(面向过程)的评估

 

如何利用信息技术来改革教育?首先有个策略问题。按照B. Means等人的观点,现代教育改革的核心是使学生变被动型的学习为投入型的学习(Engaged Learning),让他们在务实的(Authentic)环境中学习和接受挑战性的学习任务。在教育中应用技术的未来目标是促进教学形态由低投入(被动型)转向高投入(主动型)。而用于教育的信息技术从性能上讲有高低之分(为方便起见,以下简称高技术与低技术)。

在这些认识的基础上,我们可以建立一个关于利用技术支持教学改革的策略空间。如图11所示,我们目前的教育状态基本上是属于低技术支持的低投入型学习(A)。选择教学改革策略如同走象棋,存在多种走步策略:

1)一次性简单策略

AàB:  用高技术支持被动型学习。假定教学模式无根本变化,教学过程中较多地使用高技术来替代教师的教学授递功能。学生仍然处于被动的学习状态。

AàC用低技术支持投入型学习。假定教学模式有重大改革,贯彻了以学生为主体的思想,教学中应用一些比较普通的媒体技术作为辅助手段。

AàD:用高技术支持投入型学习。假定在教学中以高技术为重要教学手段,并且教学模式有重大改革,体现了革新教学的许多特征。

  

11 利用技术支持教学改革的策略空间

2)二次性简单策略

AàB àD先用高技术支持被动型学习,尔后转向投入型学习;

AàC àD先用低技术支持投入型学习,尔后进化为用高技术支持投入型学习。

3)综合性策略

    上述策略分析是以线性思维为基础的,而事物的实际发展一般不可能是直线式的。我们假设可以采取综合性策略,在不同的教学阶段,针对不同的教学目标和学生特点,而采取不同的教育技术应用模式。为了能够合理地选择技术应用模式,我们首先必须认清不同改革方案的教育价值。

    方案B假定与传统的课堂教学模式无大差异,正如人们通常批评的那样,传统课堂教学是一种灌输式的教学,那么,我们可以说方案B的作用是以“电灌”代替“人灌”,应该具有提高教学效率的作用。此外,好的媒体化教学还应该具有激发学习者兴趣,增强学习动机的作用。

    方案C假定在没有高技术条件下进行教学改革,充分发挥人的积极因素,可以在教师作为帮促者、异质分组、协同作业、基于绩效的评价等方面体现革新教育的特征。

综合刚才的讨论,我们承认每一种技术应用方案都有其特有的教育价值,并且是难以相互替代的。我们把方案B看作为用技术强化传统教学,把方案C D,特别是D,看作为用技术革新教学。

    对于教学来说,技术与方法(特别是教学模式)既可相互独立又可相互联系。例如,对于上述方案A可以说是技术变了而方法没变,方案B则是方法变了而技术没变,而方法C是技术与方法都变了。

    对于具体的教学技术来说,它本身是媒体与方法的结合。然而,当你把技术用于课堂教学时,你还可以通过不同的授递环境改变其预定的教学模式,这是教育技术的实用学问题。例如,一个具有高度交互功能的微世界软件,如果在一人一机的授递环境中,那么学生与机器(计算机)之间就有良好的互动效果,他们可以“做中学”(Learning by doing)。但是,如果你把它放在一个计算机多媒体播放系统中,由教师一人操作,学生只能观看,他们就变为“看中学”(Learning by seeing)。做中学与看中学代表两种截然不同的教育哲学和教学方法。

    我们的观点是,在使用技术时,应做到人机优势互补,把机器(各种媒体技术)所擅长的事让机器去做,把人(教师)所擅长的事留给人做。

关于如何选择适当的技术来支持教学改革,当然有许多复杂的因素需要加以考虑,有主观方面的(如教育观念),也有客观方面的(如人、财、物、设备条件等)。但是,在你作这类考虑前,必须懂得各类技术在支持教育改革方面的不同作用。米因斯(B. Means)等人曾提出一些建议,现概括于表2,对我们有一定参考作用。

2  教学技术对教学革新的支持作用

教学革新

            的特征

支持技术

学生异质分组

基于绩效的评估

务实的多学科任务

协同

作业

交互式指导

学生

探索

教师作为帮促者

电子数据库

 

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X

 

 

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X

电子参考工具

 

 

X

 

 

X

 

超媒体

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智能CAI

 

 

 

 

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智能工具

 

 

 

 

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基于微机的实验室

 

 

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X

 

X

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微世界与模拟

 

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多媒体工具与手段

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网络及其应用

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双向视听远程学习

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电视摄录编系统

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录影光盘与CD-ROM

 

 

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字处理及

智能写作工具

 

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有人可能会很自然地提出这样的疑问:既然象图11中的方案C那样,用低技术也能支持教育改革,那么方案D有必要吗?这涉及到对教育技术,特别是媒体技术的教育作用的认识问题。按照行为主义的观点,教学就是通过提供一定的刺激来激起预期的学生反应,可以说利用任何媒体都可以产生满足这种需要的刺激,教学中起作用的是方法而不是媒体,这就是以科拉克(美国著名的教育技术专家)为代表的学媒无关说的要义。但是,按照当前国际流行的建构主义教学观,则认为媒体与方法同样重要,因为没有适当的媒体很难创设允许学生自由探索和建构的学习环境。也就是说,现代信息技术在教育中的作用具有不可替代性。笔者认为,建构主义学习理论是与我国倡导的创新教育密切相关的。为了认识这一问题,我们首先明白创新教育的本质特点是什么,然后将这些特点与信息化教育模式相联系。

创新教育的实质是为了培养具有创造性思维、创造性人格和创造性技能的人才{钟启泉,1999}。创造性思维的重要性何在?美国依阿华州教育部曾提出一个三元结构模式,它包括基础性思维(常规思维)、批判性思维、创造性思维三方面。基础性思维依赖于从课程教学中所接受的知识,是大多数学生都能获得的;批判性思维依赖于基础性知识,能够对知识进行重组;创造性思维需要依靠基础性思维和批判性思维,能够为人类社会产生新的知识。这三类思维的整合形成复合思维过程,具备较大的创新潜能(图12)。因此,我们可以将这个整合思维模式作为创新人才的思维能力结构。

 

 12  创新人才的思维能力结构

 

联系到图4中的信息化教学模式分类,客观主义的教学模式在培养基础性思维方面证明是比较有效的,而建构主义的学习模式在培养创造性思维和批判性思维方面有独到之处。由此可见,创新教育既需要客观主义的教育文化也需要建构主义的教育文化。另一方面,现代创新人才应该既有自主意识又有合作精神,这意味着创新教育既需要个体主义的教育文化也需要群体主义的教育文化。由此我们得出一个结论,利用信息技术支持创新教育,我们需要整合多元教育文化和综合运用多种教学模式。

四、我们怎样迎接教育信息化的挑战

面对正在迅速到来的教育信息化时代,我国的中小学教育界应采取什么行动?本人提出如下建议:

1.全面地认识信息技术在教育中的作用

首先,我们应该全面地认识信息技术在教育中的作用。当早期人们用计算机辅助教学时,第一个直接的想法是让计算机扮演导师的角色,从程序式教学发展了后来的智能导师系统。麻省理工学院的S. Papert教授提出一个截然不同的见解,他认为应该让计算机扮演学员的角色,而让学生充当老师来教计算机做事,并为此设计了一种适合于儿童使用图形程序语言LOGO,使儿童可以从使用这种语言来指挥计算机作图绘画开始,逐步进入程序设计的抽象殿堂。既然计算机可以当老师和当学员,为什么不可以当平辈的学伴呢?现在已经出现了虚拟学伴系统,可以与学习者进行互帮互学。计算机还可以充当教师和学生的助手,例如寻找和整理资料、代理通讯联络、提示事务日程等。以上这些可以当作为信息技术的拟人作用。

另一方面,信息技术在教育中的拟物作用日益受到重视。我们可以用计算机和网络构造便于学生进行探索性学习的情境,如微型世界、虚拟实验室、虚拟学社、虚拟教室等。利用网上资源丰富的特点,我们可以发展基于资源的学习。更自然的做法是让教师和学生使用信息工具,包括效能工具、认知工具、通讯工具,支持他们教与学的活动。图13较好的刻画了信息技术在基于中的拟人和拟物作用。 

 

 13  信息技术在教育中的作用

显然,随着以学生为主体的教育思想日益深入人心,信息技术的拟物作用和从属拟人作用越显重要。

2.学会信息化教学设计

从目前国内的信息技术教育应用实际情况来看,存在许多片面性,一讲到计算机辅助教育似乎就是开发课件。其实课件只是信息化教育系统的一个构件,图14清楚地描述了课件的地位。课件本质上是目标特定的结构化学习材料,光有课件还不能构成一个完善的教学系统。一般说来,一个完整的信息化教育系统除了课件外,还需要一个功能强大的学习管理系统,并且还需要利用多种信息工具和大量的信息资源作为教学支撑。 

 

 14  课件在信息化教育系统中的地位

由于信息化教育的发展,我们的教学设计水平也应该从经典的CAI设计进化到信息化教学设计。这儿所说的信息化教学严格地说是e-learning(信息化学习)。信息化教学是以教学过程的设计和学习资源的利用为特征的。表3简要描述经典 CAI 设计与信息化教学设计的主要区别。

 

3  经典CAI与信息化教学的区别

 

经典CAI设计

信息化教学设计

设计核心

教学内容设计,以课件开发为中心

教学过程设计,重视学习资源的利用

学习内容

单学科知识点

交叉学科专题

主要教学模式

讲授/辅导

研究型学习

 

模拟演示

资源型学习

 

操练练习

合作型学习

教学周期

课时

星期 ~学期

教学评价

依据行为反应

依据电子作品

 

3.坚持以学生的发展为本

发展教育信息化的根本目的是推进以素质教育为核心的教育改革,在实施信息化教育时应该始终坚持以学生发展为本的思想,笔者对此有如下建议:

1)信息教育+信息化教育

我的第一条建议是信息教育应该与信息化教育相结合,也就是在进行信息科技教育时,不要过分注重学科的知识性学习,而应该关心如何应用信息技术工具来解决问题,特别是要把信息技术的学习与学科教学相结合,让学生把技术作为获取和加工信息、为解决问题而服务的工具。

2)人脑+电脑

我主张人脑与电脑应该协调作用,实现功能互补。电脑具有信息处理速度快和记忆容量大的特点,可以极大地减轻人们在信息记忆和简单性加工方面的负担;因此人们可以把脑力集中于研究复杂问题的解决方法上。在教育上,我们应该特别注意改革教学方法,从单纯教知识转变为注重教方法,从学习解决结构化问题到解决半结构化问题。

3)左脑+右脑

有人批评目前的大多数学校是左脑型学校,因为目前的教育方法以抽象性知识的灌输为主,比较适合于善于形式思维的左脑型学生。利用电脑多媒体技术,可以使抽象的知识形象化,使得那些右脑型学生更容易获益。

4)创新+爱心

即使到了利用信息技术能够进行自动化教学的时候,教师的作用也丝毫不能减弱,他们可以用更多的精力来研究如何利用信息技术支持创新教育方面和情感教育方面,教师对于学生的爱心是成功教育的重要因素。教育信息化能否帮助教师减轻工作负担,使他们能够把更多的精力投入情感教育?目前看来不能,因为教师必须首先学会如何在教学中应用信息技术,进行信息化教学资源的开发。一种可行的办法是鼓励资源共享,让他们懂得如何利用现有的资源,而不是搞大量的低水平重复性开发。

主要参考资料:

钟启泉:学力?创造性?自我教育力,《教育参考》,1999年第1期。

祝智庭:网络化学习的哲学思考,载于《计算机教育应用与教育革新》(97‘全球华人计算机教育应用大会论文集,19975月于广州)。

祝智庭:关于教育信息化的技术哲学观,《华东师范大学学报教育科学版》,1999年第2期。

祝智庭:信息技术在课堂教学中的作用模式,《2000‘全球华人资讯科技教育应用大会论文集》,19976月于新加坡。

Jonassen, D. H. (1991). Objectivism versus constructivism: Do we need a new philosophical paradigm? ETR&D, 39(3), 5-14.

Means, B. et al.( 1993). Using Technology to Support Education Reform, Documents by U.S. Department of Education.

President’s Committee of Advisors on Science and Technology, Panel on Educational Technology (1997). Report of the President on the Use of Technology to Strengthen K-12 Education in the United States. [Online] Available at http://www.whitehouse.gov/.

Starr, P. (1998). Computing our way to educational reform. [Online] Available at http://epn.org/prospect/27/27star.html.

Zhu Z.T. (祝智庭, 1996). Cross-Cultural Portability of Educational Software: A Communication-Oriented Approach (ISBN 9036508290), pp. 98-166. University of Twente, Netherlands.

 

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