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用系统论的方法分析信息技术与课程整合的层次性与多样性

 

张轶炳1 李芒2

1.宁夏大学物理电气信息学院,宁夏银川750021;2.北京师范大学教育技术学院,北京 100875

 【摘要】为了进一步明确信息技术与课程整合的实质,本文从信息技术、课程及整合三个概念出发,用系统论的观点阐述三者之间的关系,论证了信息技术与课程整合系统是一个开放的远离平衡态的非线性系统,因此具有开放系统的特征。目前信息技术与课程整合出现的多概念、多层次、多模式、多方法均属于整合系统层次性、多样性及动态发展性的特征,由此也决定了信息技术与课程整合是一个充满活力的动态发展的过程。 

【关键词】信息技术;整合;开放系统;非线性

对于信息技术与课程整合,教育理论界有多种见仁见智的说法,归纳起来主要有“信息技术与课程整合”、“信息技术与教育整合”、“信息技术与学科教学整合”、“信息技术与课程及学科教学整合”、“信息技术与课程的双向整合”、“大整合、小整合”等等。从时空概念上说,又出现了信息技术与课程整合的层次、信息技术与课程整合的阶段及信息技术与课程整合的纬度等。作为实施课程整合的一线教师,面对如此多的整合方法,不知从何人手。因此我们有必要对这些概念作进一步梳理,形成一个概念图型,指导具体实践。

本文拟以“整合”的内涵为突破口,引入系统论的研究方法,探讨信息技术与课程整合的基本原理,论证信息技术与课程整合的层次性和多样性。

一、整合与系统的关系

(一)什么是整合

整合(Integration)在英语中的实际含义可解释为综合、融合、集成、成为整体、一体化等。在不同的学科领域中,整合都具有其独特的含义。而在哲学意义上,整合通常是指若干相关事物或要素之间相互作用而合成为一个新的统一整体的建构和序化过程。在这一过程中,既是此事物整合于彼事物的过程,又是彼事物整合于此事物的过程,其结果是引起这些相关事物的共同发展变化,以及合成一个新的统一整体。

(二)什么是系统

系统(Systems)是由若干要素构筑成的具有一定新功能的有机整体。它是指由若干个相互联系、相互依存、相互作用的要素(Element)所组成的具有特定功能的有机整体。一般系统论的创始人LV贝塔朗菲(LVBertalanffy)系统定义为相互作用的诸要素的综合体。美国著名学者阿柯夫(Ackoff,R.L.)认为,系统是由两个或两个以上有自身独立特征而又相互联系的任何种类的要素所构成的集合。上述定义表明了系统所包含的这样三层含义:一是系统是由各个要素组成的;二是各要素之间相互联系和相互作用,而且它们之间的关系是非线性的;三是系统整体具有不同于部分的特定功能。

(三)系统的特征

1.系统具有整体性

整体性是指系统诸要素集合起来的整体性能,简言之就是系统诸要素相互联系的统一性。整体性表现出的整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单相加,而是各要素之间的非线性相干叠加。这种新的特性是要素、系统整体和外部环境相互作用的结果。因此系统的整体性能不单是取决于组成系统的要素,还有要素之间的相互作用及与系统外部环境的相互作用。

2.系统具有层次性和多样性

要素和系统也是相对的,上一层面的要素也可能是下一层面的系统。就是由于组成系统的诸要素的种种差异和结合方式上的差异,从而使系统组织在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序性,形成了具有质的差异的系统等级和多样性的系统。

3.系统具有动态性和相关性

任何系统都处在不断发展变化之中,系统状态是时间的函数,这就是系统的动态性。系统的动态性取决于系统的相关性。系统的相关性是指系统的要素之间、要素与系统整体之间、系统与环境之间的有机关联性。它们之间相互制约、相互影响、相互作用,存在着不可分割的有机联系。当开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换时,系统内部结构则随时间变化。因此,系统的发展是一个有方向性的动态过程。

(四)整合与系统的关系

系统是动态发展的,整合就是系统中各要素相互作用构成一个新的统一体的过程,是一个时间过程。对于一个开放系统,整合不等于每个要素的直接相加,开放系统其各要素之间的关系是非线性的。当系统与外界发生物质、能量、信息交换过程时,系统中各个要素发生非线性相干叠加作用,整合的过程也是系统在诸要素发生非线性相干叠加的过程。只有开放的非线性系统才具备层次性、多样性和动态性。

线性叠加和非线性叠加的概念来源于光的相干性,我们可以以两束光的叠加为例加以说明。两束光在某一区域叠加,在一段时间间隔内,其合振动的平均相对光强度为:

其中=2 =2分别为两束光的振幅和初位相。

分析(1)式可知,如果在T时间间隔内,,的值变化迅速且无规则,那么其时间统计平均值为零,则不满足相干条件,那么这两束光的合光强为:

这是两束光各自光强的线性叠加,且叠加以后的光强特性与叠加之前完全相同,只是亮度加强了,这就是线性系统的特征。日常生活中自然光就属于这种情况,两盏灯照射同一区域不会出现干涉条纹。

(1)式中,如果在T时间间隔内,的值始终不变,那么第三项的时间统计平均值不为0而是,则这两束光的合光强变为:

(2)式是一个非线性函数,函数中有非线性因子,此时合光强是两束光光强的非线性叠加。而且此时出现了与单个光束特性完全不同的现象——明暗相间的干涉条纹,即有一定规律的平行直线或同心圆。单色光干涉就属于此情况。

通过以上分析我们对整合得出以下结论:(1)整合意味着要素之间的非线性相互作用;(2)整合过程是非线性相干叠加过程,是一个时间过程;(3)整合结果是时间的统计平均值,是一个宏观效应,呈现出一系列有序状态;(4)整合后的系统具有不同于部分的特定功能。

二、信息技术与课程整合的系统特征

信息技术与课程整合就是信息技术要素和课程要素的相互作用,构筑新的统一整体——课程系统的过程。信息技术与课程整合也使课程系统变为一个开放的系统,因此信息技术与课程整合具有系统的特征,遵循系统论的基本原理。分析系统就必须先分析要素,信息技术与课程整合系统中包括了信息技术和课程两大要素,而这两个要素下面又包含了若干个子要素,这些要素之间形成一种非线性结构。在建构系统的过程中,由于组成系统的诸要素的种种差异和结合方式上的差异,也就产生了多种多样的信息技术与课程整合的结果。因此,若想理解信息技术与课程整合的实质必须先界定“信息技术”要素和“课程”要素。

(一)信息技术要素

广义的信息技术是指凡是能够用来扩展人的信息功能的所有技术。人的信息功能包括:感觉器官承担的信息获取功能,神经网络承担的信息传递功能,思维器官承担的信息认知功能和信息再生功能,效应器官承担的信息执行功能。扩展信息功能的信息技术有:感测与识别技术(信息获取),通信与存取技术(信息传递),计算与智能技术(信息认知与再生),控制与显示技术(信息执行)等。由此可见信息技术应包含两方面的意义:一方面是信息的承载技术,是有形的物质设备、工具手段;另一方面是信息的再生技术,包括信息的产生、发送、传输、接收、变换、识别、控制等应用技术,即无形的、非物质的智能形态的方法与技能,当然物化形态的技术是职能形态的方法与技能的实现前提。

教育领域中信息技术的特征是:信息资源是教育资源,应用对象是教师和学生。因此信息技术就是教育信息的采集、加工、存储、识别、再生、交流、应用的手段和方法的体系。“它的内涵包括两个方面:()手段,即各种信息媒体,如印刷媒体、电子媒体、计算机网络等,是一种物化形态的技术;()方法,即运用信息媒体对教育信息进行采集、加工、存储、识别、再生、交流、应用的方法,是一种智能形态的技术。信息技术就是由信息媒体和信息媒体应用的方法两个要素所组成的。

综上所述,信息技术包含了两层含义:物化形态的技术和智能形态的方法和技能。信息技术不但作为一种手段,而且也作为个人参与和灵活地运用信息资源的自身观念和能力。

(二)课程要素

在学术领域,几乎每个课程工作者都因其社会背景、认识论基础和方法论依据的不同而对“课程”有自己不同的界定。主要存在的分歧是关于课程与教学的关系问题。目前主要有五种不同的主张:“教学包含课程模式”、“二元独立模式”、“相互交叉模式”、“课程包含教学模式”和“二元循环联系模式”。

在“二元独立模式”下,课程的本质就是“教育计划”、“预期教育结果”和学生获得的“教育经验”的文本材料的集合,,“课程包含教学模式”是站到人和学生的本性是“活动”的高度,把课程看成是“一段教育进程”。在欧美,课程(Curriculum)的词根源自拉丁语的动词"Currere”,意为奔走,跑步,其名词意为跑步的道路,奔走的过程或进程,也隐喻着一段教育进程

我国著名教学论专家王策三教授把课程定义为“教学内容和进程的总和”;另一位著名教学论专家李秉德则认为“课程就是课堂教学、课外学习以及自学活动的内容纲要和目标体系,是教学和学生各种学习活动的总体规划及其过程”。王策三教授的课程定义包含“教学内容”和“教学进程”这两个要素;李秉德教授的课程定义由于涉及课内外的教学内容纲要、目标体系以及教与学活动的总体规划和过程,所以包含“教学内容”、“教学过程”、“教学计划”三个要素。黄甫全教授提出课程包含教学的大课程观点,大课程观强调课程本质上是一种教育进程,课程作为教育进程包含了教学过程。课程不仅仅是存在于“观念状态”的可以分割开的“课程计划”、“预期教育结果”或需要学生获得的“教育经验”,课程根本上是生成于“实践状态”的、无法分解的、整体的“教育活动”。既然是“教育活动”,就必然涉及到教育的各个方面、各个要素和各种成分。课程实质上就是实践形态的教育,是课程的研制过程。这一过程是由“课程规划、课程实施和课程评价”三个阶段构成。

分析总结以上学者关于课程概念的各种观点,我们认为信息技术与课程整合下的课程是属于“课程包含教学模式”的大课程概念。“课程规划、课程实施和课程评价”可认为是组成课程的三大过程要素。

(三)信息技术与课程整合的系统特性

信息技术与课程整合系统是一个包含信息技术要素和课程要素且面向信息技术环境开放的系统。其整合过程是构筑新的统一整体——新的课程系统的过程。整合下的课程系统是一个非线性系统,在这个系统中信息技术诸要素和课程诸要素之间的关系是非线性的关系,整合过程也是以上要素发生非线性相干叠加不断形成新的有序结构的过程。因此信息技术与课程整合系统具有整体性、层次性、多样性和动态性。以下我们着重讨论信息技术与课程整合的层次性和多样性。

按照系统论的观点,要素和系统也是相对的,上一层面的要素也可能是下一层面的系统。整合层面的课程要素又是下一层面的课程系统,它包含课程规划、课程实施和课程评价要素,而这三个要素又是再下一层面的系统,依此类推。整合层面的信息技术要素,也可视为包含物化技术和智能技术两个要素的系统。随着信息技术的不断发展,要素内容也会不断地变化、更新,因此无论在理解整合的概念中还是实施整合的过程中,由于整合的背景不一样,就会产生多种多样的结果。图1表示了整合的不同切入出境点,其中实线箭头表示局部整合,空心箭头表示全方位整合。

1.信息技术与课程整合的层次性

信息技术与课程整合的最低层次就是教学媒体的更新。将信息技术作为一种物化形态的工具与课程系统整合而产生了新的教学媒体。这只是教学手段的变化。在使用信息技术作为教学媒体的过程中,人们逐渐认识到信息技术也可用来创造一些传统媒体难以运用的教学方法和教学模式。例如,利用计算机模拟仿真方法学习一些抽象的物理和数学内容,这是传统媒体无法实现的;利用计算机网络实施“基于任务或项目的学习模式”也是传统媒体难以完成的。信息技术日益发展,课程的外部环境发生着变化,社会对人才的知识结构要求也发生着变化,课程目标、课程内容不仅单纯地先于课程实施,而且动态地产生于课程实施过程中。因此整合过程中会产生符合人才发展的课程结构、课程内容、课程目标、课程实施、课程评价,这是信息技术与课程整合的第二层次。随着计算机硬件技术日益成熟,软件功能也日益强大,模拟仿真、虚拟现实、人工智能、专家系统等能够帮助人们做以往不能做的事情,人们可以超越技术整合,向教学结构、教学范式发生根本转变的方向发展。当教学系统从以教为主的教学结构发展为以学为主的教学结构时就达到整合的第三层次。信息化时代改变着人们的生存方法和科学方法,我们的教育范式也要从代表工业时代的现代范式向代表信息化时代的后现代范式发展。后现代范式充分体现以人为本的精神,教师和学生都是课程的创造者和开发者,课程不仅是传递知识的工具,也是创造和重新创造我们和我们的文化的工具,课程是面对学习者开放的动态的发展历程,课程具有丰富性、递归性、关联性和严密性。这就达到整合的最高层次。目前在我们实施的信息技术与课程整合还仅仅处于前两个层次,第三个层次只有部分学校的部分课程得以实践。若要实现教育范式转变这样的高层次整合,那是一个庞大的系统工程,还需大家共同努力,如图2

 

2.信息技术与课程整合的多样性

将图1进一步细化,分析信息技术与课程整合的多样性。此时课程包含三大要素或十一个子要素,如图3。课程规划要素又包含了以文本为载体的课程结构、课程计划、课程目标、课程内容、课程教学方法等五个子要素,课程实施就是教学过程,在教学系统中包含教师、学生、教学内容、教学媒体四个子要素,在具体实施过程中还包括教学设计要素。课程评价包含形成性评价和总结性评价两要素。信息技术与课程整合本质是信息技术既作为整合系统中的要素与课程渚要素融合,又作为课程系统的外部环境,与系统发生物质、能量和信息交换。因此以上各个要素不是简单的线性关系,课程系统也不再是处于平衡态的封闭系统。整合以后的课程系统是一个开放的远离平衡态的非线性系统,是一个充满活力的生态系统。整合过程也是从混沌一有序一混沌一有序的螺旋式进动。正如美国路易斯安纳州立大学多尔教授所说:课程——作为内容与教学相互交织的总体——随其螺旋旋转而达到一个个新的有序,使其变得更加引人入胜。

多样性的整合结果与系统要素、要素之间的相互作用及信息化的外部环境有着直接的关系。信息技术与课程整合系统是一个人工系统,系统内诸要素和系统外部环境都是人创设的。具有主观能动性的教师和学生又是组成系统的关键要素,这些个体具有学习和适应能力,能够通过与环境及其他要素的相互作用改变自身的结构和行为,以适应环境的变化。这种适应行为构成了整个系统形成“有序”的基本动因。因此不同学校、不同课程、不同教师和学生都会根据自己所处信息技术环境及学科背景设计整合方案,从不同的纬度进行整合,他们的整合目标、内部结构、外部环境决定了整合的价值取向。整合的宏观表现就是一系列的有序态,具体形式是一些新的教学模式、新的教学内容、新的师生关系、新的课程结构、新的教学目标和新的教学结构等。文章开头提到的各种整合模式就是在信息技术与课程整合过程中,特定的个体在特定区域、特定时段形成的一些有序态。这就是开放的非线性课程系统的多样性特征。

三、用系统论的方法分析信息技术与课程整合的定义

目前国内学术界对信息技术与课程整合的概念定义有十几种,概念分化符合整合系统的特征。我们根据整合的层次性选择以下三种定义,用上述方法对其进行分析:

“所谓信息技术与课程整合是指将信息技术以工具的形式与课程融为一体,将信息技术融入课程教学体系各要素中,使之成为教师的教学工具,学生的认知工具,重要的教材形态,主要的教学媒体。”

“信息技术与课程整合实质上就是一种基于信息技术的课程研制理论和实践,它针对教育领域中信息技术与学科课程存在的割裂等问题,通过信息技术与课程的互动性双向整合,促进师生民主合作的课程与教学组织方式的实现和以人的学习为本的新型课程与教学活动样式的发展,建构起整合型的信息化课程新形态,进而使信息文化与人的学习生活整合而成为有机的连续体和统一体。”

“所谓信息技术与学科课程整合,就是通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种新型教学环境,实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以‘自主、探究、合作’为特征的教与学的方式,从而把学生的主动性、积极性、创造性充分地发挥出来,使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革,从而使学生的创新精神与实践能力的培育真正落实到实处。”

通过分析这三种定义我们发现它们均体现了系统的特征,南先生是根据我国实行信息技术与课程整合现状而定义的,强调信息技术作为要素之一——物化形态的工具与课程教学系统的各要素“融合”,整合的结果是“教师的教学工具,学生的认知工具,重要的教材形态,主要的教学媒体”。处于课程整合的第一层次和第二层次,符合我国目前的国情。

黄甫全教授是课程论专家,他的定义中强调“基于信息技术的课程研制过程”,将信息技术既作为要素又作为环境与课程系统发生“互动性双向整合”,构建以人的学习为本课程的新形态。这属于整合的第二层次。

何克抗教授强调信息技术作为教学系统的外部环境整体影响系统的各个要素,使之相互融合,最终产生聚集效应,促进课堂教学结构的变革,属于整合的第三层次。

这三个定义中的“融”或“互动性双向整合”,均强调整合不等于简单的“加”,而是非线性相干叠加,不是像机器零件式的组装,而是多种元素的有机化合。整合的结果就是产生信息技术与课程独立存在时所不具有的性质和功能,即产生一种新的效果。

四、结论

综上所述,我们认为信息技术整合于课程绝不是将信息技术作为工具机械式地叠加到课程系统中,而是将信息技术既作为物化形态的技术又作为观念形态的方法,既作为要素又作为环境,有机地融人到课程系统中,构筑具有整体性、层次性、多样性及动态性、发展性课程系统,使整个课程体系朝着有利于学生发展的整体优化的方向发展。

信息技术与课程整合促使课程系统发生根本的变革,课程系统由封闭走向开放,由线性走向非线性,课程由此变成一种动态的、生长性的“生态系统”。整合过程就是课程系统从混沌一有序一混沌一有序的动态发展过程。作为实施信息技术与课程整合的一线教师,没必要生搬硬套别人的整合模式,你与你的环境已经形成了一个具有自身特征的整合系统,随着信息技术软硬件的发展和你自己经验的积累,这个系统会从混沌发展到有序,逐渐由低级整合向高级整合过渡。信息技术与课程整合的最高境界就像是数学在物理、化学中的应用一样自然和谐。

【参考文献】(略)

文章选自《电化教育研究》(2005.11