|
林建祥 |
LOGO思想与可拓、创新、智慧 申论教育信息化的方法论
|
|
|
北京大学教育学院 摘要 面向21世纪信息社会的教学改革, 是以教育信息化为特征的. 他包含了教育观念的更新, 与充分应用信息技术. 为了顺利实现教学改革, 师生都要进行信息技术教育, 培养信息素养. 也就是说, 应该有个统一的指导思想, 核心的方法论. 那么所谓信息素养是指什么, 什么是他的指导思想. 本文试论LOGO方法论, 或LOGO信息素养, 应该作为其核心的指导思想. 他对于教学改革有多方面巨大的基本意义. 关键字: LOGO思想 教育信息化 分析与综合 建构主义 学习平台
面向21世纪信息社会的教学改革, 是以教育信息化为特征的. 他包含了教育观念的更新,与充分应用信息技术. 为了顺利实现教学改革, 师生都要进行信息技术教育, 培养信息素养. 也就是说, 应该有个统一的指导思想, 核心的方法论. 那么信息素养是什么, 什么是他的指导思想. 是LOGO方法论的持续运用, 导致计算机的诞生. 计算机的巨大威力, 促进现代信息概念信息学科也即工程信息学的形成. LOGO方法论与信息科学已经广泛渗透到几乎所有学科, 也渗透到教育学, 首先促进教育的理念的转变, 与信息教学环境的研发, 并理解对于师生信息素养的重要核心价值. 本文试论LOGO方法论, 或LOGO信息素养, 应该作为其核心的指导思想. 并指出他对于教学改革有多方面巨大的基本意义. 1. LOGO思想内涵及其历史发展背景回顾。 1. 1 LOGO思想的确切涵义。 LOGO思想是一种教育哲学。LOGO是希腊文, 原意是事物的结构、逻辑，是静态的名词。我们这里的LOGO思想所指的是方法论——分析、综合与建构的方法论，是动态的动词。 其简要意思是：“把学习、研究的对象分解为基本成份（元素），在这些成份基础上再进行综合，成为不同层次的模型、模式 (数学领域用语) 或语义 (语文领域用语)。从极其简单的成分可以逐步构成非常复杂的信息世界.” 大意见MIT教授Minsky 文 [1]. 从基本成份可以不断综合, 也就是建构概念的本意. 从“分解为基本成份”与“综合成模式、模型” 常交替进行。又分解，又综合也就是结构的重组。 事物的基本成份首先是对象、属性与关系。各种对象及其间的各种相互关系组成各种结构。.结构又可以看成对象再组成多层次的结构。各种对象的内涵, 由不同属性的不同值表示而区别. 关系, 结构又可以有各自属性而加以区别. 还有一种重要成分叫操作。对象的整体或部分可以通过各种操作而连接生成为结构或变换原有的结构。操作、变换都可以看成对于原有结构的重组。 一批操作组合成为算法, 一个算法又可以看成一个操作 .由这个方法论的运用而构成事物多样的逻辑.结构 我们通过下面几个简单例子，来初步体会LOGO方法论的普遍意义 物质是由基本粒子、电子、中子、质子、原子、分子、超分子等众多层次组成。 由超分子到蛋白质再到细胞,出现生命现象;到有遗传基因传递的生物种群的繁演; 再到具有能思考的大脑与语言通信能力的高级智能生命组成的人类社会. 普通话的语音可以由分解为声母、韵母、声调等成份,再由之进行各种组合而得。 语言文字是由字、词、成语、句、段、篇章等不同层次的成份组合建构而成。 几何画板可以看做是几何图形加上能够保持图形结构的变换，再与函数对应概念诸成分组成一种先进的知识表示方式--微世界。 形象思维可以看成是对视听表象的分析与综合、转换而得的想象创新的过程。 气味的远程传递， 可以通过分析出所有气味的基本成分，进行编码。只要双方有基本成分的共同协议，建立产生器，就可以只传递编码，而在远程地方重组出该气味。 古代易经: 太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,是说把宇宙对象不断分解为成份, 八卦符号是其编码,而卦像是其成分.把编码与卦像再进行组合, 可得万事万物.所以八卦是LOGO方法论的早期体现. 以上例子有的呈现事物本来的逻辑, 有的是反映在人脑中概念的逻辑(概念图), 动态的方法论促进逻辑的拓广与创新, 而又成为许多人造物设计的逻辑. 为什么我们这里特别强调方法论这种动词的含义？强调方法论的动态性，也即强调分析与综合, 操作、算法与建构，更有利于研究事物的生成、过程、发展和动因。这导致了哲学从重视思辨到重视实际建构的进步。
1. 2 从更广的历史长河背景来理解.LOGO思想的重要意义 综观数学长期发展的历史，可以看到存在着从大量实际空间知识不断追求基本成份（概念，规则）从而可以推出、生成、得到大量事实的努力的趋势。是应用LOGO方法论的体现. 这是计算机史前阶段.. 从欧几里得公理系统，笛卡儿坐标法, 命题逻辑，谓词逻辑，集合论（扩展到无穷对象的描述, 因而成为现代数学知识表示的基础），这种持续追求基本成份的趋势与数学应用领域蓬勃发展并存,构成数学的历史。同时理解到成份分解愈细, 愈低级, 愈基本, 组合起来就愈丰富, 多样, 生成力、表达力就愈强. 又过了几十年，到达计算模型，其计算概念比集合论中的计算含义要广泛得多（相当于信息科学中的处理加工），到达了数学概念—数与算---的最基本原子成份。不久就出现功能巨大可称为万能的通用计算机。通用计算机的出现不是偶然的，是这种趋势长期坚持的结晶。接着 基本原子成分分解好，先进的学者就理解到他的巨大威力.确实开始了强劲的综合过程，不断综合建构成更高层次的模式。出现了冯。诺依曼模型计算机—计算机硬件，然后从机器码，汇编语言，程序库，高级语言，到现代数学软件包，已经可以把整个大学水平的数学知识从新构造出来。Mathematica， MAPLE 等数学软件包出现，还包含形象的图形、图像的表示，就是富有说服力的例子。他给人们巨大的启发. 简单成分结构不断操作、演算, 可能生成极其复杂的模型.[2]. 近年又发展到知识工程与本体论, 有更强的表达能力. 由 机器码，汇编语言，程序库，到高级语言。已经经过多个层次，每层都有其基本元素，与算法规则。他相当于语言基本成份，用于编写程序，原则都可以实现任何任务，但是程序量大不一样。我们通常用低一级的通用语言, 写特定领域的基本成分的解释程序. 特定领域的成份再组成高一层的语言, 适用于特定领域, 有很强的表达力. 可是与低一层语言相比, 面貌大不一样. 有了低一层的支持，高一层就比较简洁,方便使用,又仍可以运行。 这实际对于简化认知给以巨大的支持, 大大体现LOGO方法论的巨大价值.
1. 3 推动信息科学的形成 计算机的快速发展, 可以进行极高速的处理，推动着方法论无所不在的渗透与应用。促进普遍的信息概念应运而生，成为物质、能量之外宇宙间第三个无所不在的极端重要成分。“信息”一词的涵义有以下几个来源。（1）通讯的来源。结绳记事，鸿雁传书，超越时空传递消息，有非常古老的历史。但直至电报电话现代技术出现，才大大促进信息传递的现代概念与实践，因而形成信息的通讯理论——信息论与通信科学。（2）成份结构理论的来源。信息指事物的属性状态，属性关系的组合可以形成结构，这与LOGO思想接近。与系统论的出现相关连。（3）进一步从认知角度看，人类的认知就是信息的获得、传递、存储、表示、处理和评价等成分的结合。成分的不断组合生成与不断测试验证构成认识的基本循环,人类的思维就是信息的处理加工，在人类智慧中占据非常重要的位置。 信息概念是三者的交织. 信息传递到目的地后要求仍能被辩识,信息的处理加工概念，是算法的发展，是分析综合概念的概括与发展。信息的价值是由三者的结合来体现的，不能只从通信传递的角度理解信息. 计算机的快速发展推动LOGO方法论更加迅速、明确而自觉地渗透应用到几乎所有的学科，促进了计算机在各领域的应用。所谓信息观点、系统观点、信息分析或三论(信息论，系统论，控制论) 观点，在不同场合有不同名称，意思都相近。这种方法论，按中华文化传统可远溯到周易八卦思想，而西方传来的时髦说法，就是建构主义。而这种方法论在今日信息技术，特别在软件编程设计、建立信息系统中特别流行，有用。分析相当于自顶向下, 而综合相当于自底向上, 信息科学的重要方法论特点就向传统的科学广泛渗透，而产生大量的某某信息学这样的交叉新学科. 现在信息观点渗透到几乎所有学科。也包括心理学与教育学。 教育信息化就是在这样的背景下提出的, 信息观念与教育学的交叉, 现在正在形成一门叫教育信息科学（或信息化教育）的学科. [3]他涉及人类能力与高新技术的交互发展, 即人机互相合作共生的研究 .对于推动信息社会的发展是特别有意义的.
2. 应用于教育领域. 很早就理解教育是教育信息（概念体系）的传递, 传授. 这就是传统的灌输式教学盛行的背景, 但这样理解是不够的. 现代理解到 学习是教育信息的传递与处理加工, 而处理加工却是学习发展极为重要的成分. 我们这里采取ＬＯＧＯ思想的说法，是因为二十年前，国内外教育界曾经流行过这个提法，有成套的理论框架，近年国外也有新的发展, 用这个说法,在教育界, 比较容易与过去衔接，比较容易进到高层次的讨论。希望给教育信息化、信息技术教育课程，提出一个实际建构的理论，建立一个实际可以操作的框架，也便于在其他众多学科课程中引进信息技术, 开发实用有效的课件与信息系统, 进行有效的整合.。
2. 1 LOGO思想早年在教育界已导致许多共识成果, 例:[4,5,6] 学习的搭积木隐喻 用在学习上，这种学习方法论，就像儿童自由搭积木。 积木块就是基本成份。成分组合起来，数量是巨大的，从简单到复杂，千变万化，大部分不见得有意义。但其中却可找到非常有意义的某些组合，(所谓案例，模型，模式)非常吸引人，令搭积木的儿童产生成就感。新板的初一几何就有七巧版拼搭的内容. 而流行的机器人就是现代的积木。(已经加上了传感器与依据反馈信息作出决策的重要认知成份) 编程也可以看成搭积木. 非常有趣. 搭积木是外在操作的建构过程, 而学习是内化到头脑上的概念建构过程. 有意义的特殊概念成分的组合概念图，就是模式,案例. 当然积木块不好再分解, 而程序与头脑上的概念却可以灵活地再分解与重组. 但搭积木却已经反映了建构的性质, 特别它是问题求解过程的简洁模拟 [8,9] 创新的源泉。 这里成份大量的组合中可能找到人们从来没有组合过的. 所以建构式的综合过程，同样是一种创新的源泉。 但如果基本积木块有局限，要达到理想目标，就要设法增加基本积木块类型，当然就更有可能得到新的创新。 但最大的创新源泉，却是要从新设计基础成份—积木块，再在新的基础成份上综合，这里需要对原来对象的进一步分析，设计出新的更好的基本成份组。就是要再分析、再综合,所谓重组。从七巧板到十五巧板到用程序编程实现机器人的控制, 提供愈来愈大的创新与解决问题的可能。LOGO方法论对于创新思维是极为重要的, 这也就是我国独创的可拓学学科, 也把物元分析, 事元分析作为学科构建的基础原因所在. 也因此就有巨大创新与问题求解的能力.[10] 主动学习的重要性。搭积木强调搭建者的积极拼搭, 同时主动思考: 对每个组合理解其意义，判断其价值，与理想的目标还有多大距离，还缺乏什么基本成份,才能达到理想目标等等，,这是典型的问题解决的过程. 简化的问题求解包含生成与测试, 大量事例的由基本成分来组合生成, 每个事例再按是否符合目标要求进行测试.合乎目标要求就得到答案. 搭积木过程正是这样手脑并用的过程. 这种搭积木式的学习, 就是”做中学”, 过程式知识的学习,自然要求学习者的积极性、主动性, 但比单纯被动听讲, 记忆, 所涉及情景与过程要丰富的多, 学习效果自然要好得多。 搭积木是简单的问题求解, 程序设计也是搭积木, 程序设计如同搭积木, 也有从简单到复杂的过程, 复杂的目标需要更新重组基本积木块, 这在硬件的积木难于实现, 而在程序设计中用低一层语言很容易实现, 这构成儿童信息技术基础教育的有效思路.—从搭积木来理解如何应用LOGO方法论创造性编程来解决问题的训练.
2. 2 知识的结构化表示与多种智能 学习学的是知识。 知识是学习的内容，是教学资源的主要部分。因此，知识表示的好坏，对学习效率的作用是重要的。因此更好知识表示的探讨, 是十分有意义的。 知识表示注重结构化, 与表示的多元化 1.. 最早并且发展最为完善的是文字形式。字,词有丰富共通的语义, 由字词组成句,由句组成段, 由段组成篇章. 丰富的语义, 规范的结构, 原则上可以表示任何复杂的思想，有很强的表达能力。文字缺点是不够直观，要理解他很费劲。掌握文字形式的理解与表达是语文智能. 2. 计算机出现,发展了符号形式 概念地图，语义网络。突出知识的高层宏观符号联系结构。他具有多层模块结构，每个概念结点还可以指向符号程序表示.（也可以视听媒体） 特别是给模块或程序段以名字,并具有参量，可以通过点击调用后, 动态灵活运行。 赋予参量值与点击名字调用复杂程序蕴涵着简化复杂度的可能性. 理解与表示符号形式的是数学逻辑智能. 3. 多媒体 (主要指音频, 视频的媒体)。过去的知识表达总是简单的抽象与符号化的。多媒体出现, 可以模拟仿真，生动活泼，丰富多彩地复制世界，所谓数字化, 给学习提供构建类似真实的情景。相当于右脑或视听感官得到的丰富信息. 掌握与创建声像表达的能力需要音乐与空间的智能. 知识可以有不同的形式表示, 但都有共同的结构模式, 操作他需要不同的能力, 但又有共通之处.. 综合多种形式的优缺点, 得到微世界的形式. 是从LOGO思想发展过来的，现在指由基本成份（各种媒体）综合成为各种模型(Modal)，模式（Pattern）的先进的知识表示方法: 他首先是对象世界的模拟，仿真，可视化。他包含了多媒体, 但可以灵活再分解. 还有是在不同抽象层次上对客观对象结构化的表示，他包含通常的虚拟现实, (他提供设计生动活泼的游戏软件的思路) 但又比虚拟现实要广。可以是仿真的，但更有用是适当抽象的数学符号模型，他抓住了主要的关系结构，而省掉次要的信息，减少了复杂度, 这样理解, 思考与设计要容易得多。 数字地球, 数字中国, 人造生命, 虚拟教学系统, 都可以看做大型的微世界知识表示.. 其二是微世界还可以灵活操作，可以自由操作转换。对象通过操作，能够帮助深入理解, 能够正确反应客观的性质，就好象软件有一定的知识一样。这样的表示就能够有力支持自我探试的思路。大大便于深入理解, 成为有力的认知工具。比简单的多媒体资源要丰富灵活得多。通常看到很有吸引力的几何画板,就是一种表现几何抽象空间结构的微世界. 平台上提供一批可以灵活操作巨大可能的菜单项大大有助于几何的理解探索. 所以微世界是非常先进的知识表示思路与方式.推动着宏观知识系统的建构.
这里提供了学科与信息技术整合的深层思路, 即从知识内容整体上条理优化. 数学是一个典型学科, 从LOGO方法论的视野看, 数学的对象, 是研究模型, 模式的学科, 数学的研究是建构模式与重组模式的过程, 而数学的学习也就是在与客观世界交互中建构模式与重组模式的过程. 数学知识已经建构起庞大的知识大厦, 数学建立在程序基础上比传统的集合论基础上, 有许多好处, 统一规范, 又可以运行, 所以把数学早期学习与编程适当结合, 是教学改革崭新的富有创意的思路.
2. 3 学习方式的优化与学习平台的设计 一段程序, 如果是常用的,可以给以名字.需要时, 可以名字调用,无须重编. 类比于编程序,.相同的许多事物, 可以形成共同概念, 概念有明确的复杂语义, 这样思考时, 用概念可以减少许多复杂性, 而进行高层的思考. 在人际交往时, 如有共同理解, 可以以高层概念, 谈论复杂的事项, 而仍能彼此理解. 在网络时代, 万维网发展了标注语言,对结构信息(程序)给以标签(tag),传递时只要传递标签, 假如双方有对标签的协议即共同解释程序,则传递信息量不大, 却可以得到丰富的信息与理解.[7] 类比到通常语言交流(会话)方面, 语义是通过其下层语义成分来建构表示的. 教学过程中,语义在不同成员(师生,生生)间的传递(即使是近距离)的, 如果彼此有共同的词语定义或理解, 那么用高层词语可以交换相当复杂的思想., 都可以相互理解. 但如果双方没有共同的词语定义,(特别师生间知识的不对称)就要回到词语定义本身, 从底层沟通起. 如何沟通的最有效办法, 就是把讲与听变成活动的亲历 早期计算机功能较差, 教育应用更多用于逻辑思维，以文本为主，缺乏形象、直观, 教育效果不好。近年计算机的多媒体技术迅速成熟，提倡情景教学，突出形象思维，大力开发右脑，教育应用迅速扩大. 但发现淡化逻辑思维训练，结果也不好。因为形象思维可以感受，对于情感，意志培育可以发挥作用。但是他不能言传，不一定说的出来，不便理性思考，不便精确表达，不好与他人沟通。特别是对于声音信息, 耳朵可以接受, 口语可以自由表达, 而对于图象信息, 眼睛可以接收, 但这里却缺乏一种器官来自由表达图象信息. 这里还只能靠语言, 靠逻辑思维, 就要思维的训练。就要又分析又综合的LOGO方法论. 体现在情景基础上不断设问, 进行思考回答, 进行思维的训练, 创新的组合, 是否合适, 还要进行测试评价与不断修正. 才会有好的效果 就是说左右脑交互合作, 对于认知是很重要的.. 我们看到接受性学习的好处在于通过营造双方师生共同的词语理解,而可以高效进行高层次思想的传授.问题是老师的词语意义理解,不是抽象的词语能够容易传递的, 还需要学生亲身经历, 共同体验. 营造双方师生共同的词语理解基础, 这是单纯接受性学习所以不够与低效, 需要强调做中学 (通过直接动手,或通过活动亲身经历)的道理. 这里清楚说明即使是多媒体的平面资源的开发, 与新理念强调信息的处理加工，与关注学习的过程，还存在明显的不兼容, 是传统资源概念的不受教师欢迎的原因, 另方面, 如果过分强调”做中学” 的自主探试, 而不重视系统的总结, 与事先的必要引导相结合即适当发挥接受式学习的作用, 都是对于这些关系不恰当的误解. 特别复杂问题, 需要多个角度的视角来理解, 个人视角有限, 理解常有局限,而同伴间群体的质疑讨论, 常可以从不同角度进行, 从比较中得到更深入的理解, 这里讨论, 合作, 相同意见与不同意见的协商,融合, 都涉及应用分析再综合的LOGO方法论的. 这里LOGO方法论的应用, 清楚指明如何提高认知效率, 减低复杂度, 支持有效学习的途径. 从接受性学习为主, 到整合自主性, 探试性, 合作性多种学习方式, 灵活结合. 学习教学概念的更新, 实际也是运用LOGO方法论, 对于学习过程进行优化思考的结果.
学习平台操作界面.的设计 根据以上思路, 可以设计平台操作界面, 支持工作与学习. 字处理的视窗（Windows）界面，是典型的工作平台，而几何画版界面，就是学习平台的布置。他们的共同特点是：把对象（在字处理平台上是文件, 在几何画板上, 首先是几何图形，然后还有数字、表达式、方程与必要的文字，都是视觉可以直接把握的）放在窗口上，而菜单（多级菜单）选项则提供对对象窗口上的某些对象如何操作的多种多样的功能（添加, 删除, 编辑，构图，变换，度量等）。操作时，先指明对象，然后在菜单上点击所要功能的选项，计算机即调用所连接的程序运行, 而窗口上的对象，即接受程序输出信息而进行相应的操作，成为新的对象（仍在对象窗口上）。操作者可以通过不断进行选择操作进行探试而达到设定的目标, 类似于搭积木, 头脑可以有模糊或明确的目标, 来引导选择积木块探试.,逐步达到自己的目标. 这里要着重说明的是：每个菜单中的选项背后都连着程序，可能是相当复杂的程序。我们在平台前操作时，不必编程，也不必知道这个程序是怎样的，所需要的只是了解所要的功能，据以作简单的选择, 代替复杂的程序编写、只要点击菜单, 运行程序, 即可以实现复杂的功能，在字处理情况下, 编辑文稿得心应手, 非常方便. 发挥了计算机快速计算的计算工具的作用。 于是学习者在平台菜单的支持下，摆脱了十分繁琐、艰辛、恼人的劳作，在几何画板情况下, 即时地把隐藏的几何关系外在化。就可以在高级层次（不同层次的几何：平面几何，立体几何，解释几何，动态几何等）进行（非常灵活的）探索、思考、学习。对于数学问题在探试中进行问题求解, 每一步都要观察当时情景, 对如何向目标接近, 进行判断决策, 选择合适操作, 即可以实现思维的训练, 起认知工具的作用。 这里是计算工具与认知工具两类作用的结合，支持做中学. 动作是外在的, 与学习结合, 在探试过程中把知识内化. 学习平台设计提供了有效支持探究性学习进行问题解决的学习环境. 这里显示在LOGO 思想的指导下, 对于学习的机理的理解, 还可以设计非常好的有效支持学习”做中学”的学习平台, 技术大大增强人们的学习, 同样地按着思路, 还可以设计更综合的学习环境.
2.. 4 应用LOGO方法论于课堂教学设计与教师培训专业发展的环境 但是计算机能够表示的, 也就是可以形式化的, 叫做显性知识, 这只是一部分. 而大量人脑所有的而难于形式化, 计算机难于表达的, 是大量的, 叫隐性知识. 这包含许多隐藏在长程记忆深处, 不易连接的, 更多是形象感受, 尚未变成言语表达的, 还有对于宏观的意义, 尚未了解的.. 所以显性的机器可以处理, 而隐性的部分,在今天的人工智能技术下, 机器无法很好处理, 就要留给人去处理. 现在的文本网页, 机器无法理解其意义, 而人类却能很好理解, 进行合适的处理, 但条理化好的网页组织, 也能够给人方便理解大量远程信息, 所以让人来阅读浏览, 人机分工合作, 就使得万维网的技术十年中走向世界. 所以人机合作, 各尽所长, 是重要原则. 这个在教育信息化的过程中, 也是重要的原则.有了上面的分析, 可以对于进行教学的课堂, 与教师的培训与教师的成长环境, 以及虚拟的社区或社会的学习环境, 进行自上而下的分析, 进行设计与开发系统, 其中特别是注意人机各自作用的正确分解与配合.
2. 4. 1 教学设计 课堂的教学设计是, 对于某一定范围(课程)的知识点, 按一节课进行选择, 提取与组织(课堂教学设计),: 包含.通过回忆与上节课相衔接, 或在丰富情景中提出新问题, 进行引导进新课, 然后通过多种学习方式, 包括系统讲解, 案例示范, 分工合作, 动手探试, 来聚焦于问题的解决, 再通过练习,促进迁移, 与获取反馈信息,作出评价, 最后系统总结. 这里包含着科学的共同框架,与针对不同内容,不同学生情况而艺术地灵活应用. 后者完全需要人类教师的创作. 但是这里逐步发展出有效的若干技术, 如应用多媒体技术进行情景的创设, 开发微世界的交互软件支持探试, 利用交互白版进行聚焦共享展示, 合作操作. 利用遥感技术收集反馈信息, 支持即时评价等, 技术对于每个环节都提供更好的支持, 展现智能性., 减少教师的辛劳. 可以提高教学效果. 接着还可以设计自主建构式的学习环境, 提供课件库, 问题库, 案例库, 与基本工具库; 探试解题平台, 与交流合作工具. 灵活支持多种学习形式. 对于某主题, 可以先进行课件阅读学习, 或从任务问题开始, 选好问题, 先找有无类似案例, 有则找出案例进行适当修改, 无则需要从基本工具重新建构解答问题. 提供探索的平台, 有困难还可以找资料, 或求助于老师同伴, 问题做好后提交, 还可以得到更多的学习共同体的帮助. 当然主要还要学生自主进行学习, 但环境设计得好, 可以提高学习的效果. 2. 4. 2 教师培训与建构学习发展共同体 教师培训是教学改革的重要环节. 如何有效支持教师的成长, 系统讲授是必要的.但在活动中进行实地的实践, 从旁进行指导, 特别是信息技术的掌握, 是更为有效的培训途径 .这里同课堂的教学设计类似, 也需要很好的教学设计, 包括讲解与点评开始. 课上教师实地动手, 培训者加以帮助. 成功的可以录下, 作为案例. 接着可以开发网络上专业发展共同体. 教师群可以分别学习, 设计出优秀的教学设计案例, 放在网上, 共同观摩. 还可以发展更好的合作工具, 比方字处理软件上的评注工具. BBS, 各种博客, 相互配合,促进更深入的合作. 在网络上的学习共同体, 还可能发展创造出更好的合作工具.
2. 5 LOGO思想与数学学科课的整合----一个整合的案例. 更为宏观地, 采用信息化观点,，或建构主义，或LOGO方法论, 对于数学学科的对象，内容，甚至研究方法，学习方法都出现新的看法： 数学被认为是研究 “模式的科学”。 数学学科本身的发展就是不断建构模式与重组模式以表示与解决问题的过程。 数学知识的获得也是个人与外部客观世界相互交互中, 建构模式与重组模式以表示与解决问题的过程。接着 数学知识有了非常规范的形式化表示体系。由底层的编程语言，可以逐步建构出数学知识大厦。若干强大的数学软件包已经展示这个事实. 把数学知识体系建立在编程语言比建立在集合论上有很多好处，要灵活的多。特别是经过程序描述，即编程后，就可以运行，非常灵活。显示出计算机对于数学教学的威力来。就得到新的”双基”的一种理解。 因此把编程技术的主要内容与数学学习适当结合起来，是崭新的数学教改思路。请予评论． 同时也可以看到信息技术与学科课程的整合中，通过这些数学软件，在学习平台上的自主学习， 大大促进数学的自主性、探索性、研究性的学习。期望能出现学习的跨越式的发展。
接着我们介绍贵州遵义的符美瑜老师的”通过LOGO学数学”是一个有特色的案例.
他有两个特点，都很有创意：因为他表现明显的教学效果，
所以值得关注、思考、认真研讨。 每个成分都设计有基本程序，设有合适的参数。程序语句容易再组合起来，成为程序段，给以程序名，组成复杂的函数，只要调用程序名，用于画出复杂的图形，计算复杂的几何量。 这里教学创新涉及教学内容，涉及知识的条理化，知识的重组。 (2) 在WINLOGO的平台上，学生调用现成的程序，改变合适的参数，可以做相应的计算与作图。从而观察探索，在动手中理解相应的概念。这时先把程序看成黑箱．完全在数学的层次上学习. 到一定阶段，学生可以打开程序, 读懂程序本身，看程序是怎样编的，可以逐句运行，看每句的含义。由于中学数学概念简单，意义明确，不难看懂. 从中训练了思维, 建构起复杂的数学概念结构. 一般同学通过动手, 对数学容易有兴趣, 容易接受. 把头脑内的概念外化了，而程度好的学生, 就有自主探索新问题的欲望. 在教学方式上．采用大课与习题课相结合的模式. 两者相辅相成. 他的效果可以这样来分析: 数学也称算学, 数与算是相伴两个基本学科成分. 数相当于对象,名词,静态的. 算相当于操作,动词.有过程. 数与算组成复杂的算法,或程序,而给程序以名字,又变为静态的名词概念. 这概念内涵包含复杂算法,但形成的概念可以整体来把握,减低思考复杂度,进到高层的理解 在教学方式上，重视在教师设计、引导下，让学生自己动手。易于理解．在做中学.实验班的数学课每周上两次，其中一次以课堂讲解为主，另一次则以学生上机实习为主。上机实习课就是数学实验课。 但不削弱系统讲授。注意动手基础上教师系统讲解总结的重要性.
由教师设计、准备好程序（目前已有大批现成的程序），上课时进行引导，让学生动手操作。学生要么动手调用程序，进行观察探索，要么改变问题中的条件和结论，自行修改程序，探索新的规律。老师从旁帮助、启发，最后进行总结，布置课外作业。 这种教学模式与几十年前开始流行的习题课类似，但当时学生身边只有纸和笔，而现在有了计算机做工具，并且有一批设计得很好的程序。所以学生容易入手，在“做”中学，感觉非常有趣。 在实践中，教师不断改进数学实验的设计，使课堂上容易组织讨论。发展下去，自然会发展到用机器进行数学建模，解决真实的问题。进而推动科学课程学习的创新。如果有健全的网络，学生逐步也就习惯在网上交流，讨论与合作。
这里在做(动手)中学,手脑并用，左右脑交互，数形结合，使难懂的数学概念变得容易懂，有效地克服了对数学的恐惧感，全班学生很少掉队。而学得好的学生入门不久就会自己独立编程画图，解决数学问题。把学数学适当地与学编程结合起来，使学生学得主动，有兴趣。开始阶段在简单编程上多花一点工夫（经验说明并不难，而且可以与信息技术课统一安排），使学生从中学会使用新的认知工具，得到思维方法的训练。
数学课程的整合的有效经验, 实际提供物理, 生物等一类科学课的整合的思路.．还有地理.
3. 若干需要深入研讨的论点 3. 1 教育信息化几个关键问题. 分析教育现象进行信息化, 常遇到几个不同层次的关键问题: 1. 人脑是否能够正确认识客观世界的问题. 能否正确认识是通过能否满意解决各种问题来衡量的. 错综复杂的问题, 能够满意得到解决, 一定程度上说明认识是正确的. 教育目标就是要培训发展人的素质, 使有能力解决对于自然与社会间所遇到的问题, 其认识能力也是通过辩证的学习逐步发展的.. 这也正是整个教育系统的任务. 其次: 2. 计算机是否能够正确执行人脑的功能. 能够应用信息技术的问题,一定是可以形式化的问题. 所谓显性的知识. 问题变为人脑所能解决的问题是否都能形式化显性表达的问题.. 3. 多媒体所呈现的情景与逻辑思维的关系问题. 多媒体生动活泼, 但是信息太多, 重要与次要并存, 不易抓住本质. 不易创新表达, 如何正确估计两者作用, 正确配合. 3. 2 情景与分析, 左右脑交互 早期计算机功能较差, 教育应用更多用于逻辑思维，以文本为主，缺乏形象、直观, 教育效果不好。近年计算机的多媒体技术迅速成熟，提倡情景教学，突出形象思维，大力开发右脑，教育应用迅速扩大. 但发现淡化逻辑思维训练，结果也不好。因为形象思维可以感受，对于情感，意志培育可以发挥作用。但是他不能言传，不一定说的出来，不便理性思考，不便精确表达，不好与他人沟通。特别是对于声音信息, 耳朵可以接受, 口语可以自由表达, 而对于图象信息, 眼睛可以接收, 但这里却缺乏一种器官来自由表达图象信息. 这里还只能靠语言, 靠逻辑思维, 就要思维的训练。就要又分析又综合的LOGO方法论. 进行创新的组合, 是否合适, 还要进行测试评价与不断修正. 就是说左右脑交互合作, 对于认知是很重要的.. 3. 3 人机合作、人机共生的思路. 但是计算机能够表示的, 也就是可以形式化的, 叫做显性知识, 这只是一部分. 而大量人脑所有的而难于形式化, 计算机难于表达的, 是大量的, 叫隐性知识. 这包含许多隐藏在长程记忆深处, 不易连接的, 更多是形象感受, 尚未变成言语表达的, 还有对于宏观的意义, 尚未了解的.. 所以显性的机器可以处理, 而隐性的部分,在今天的人工智能技术下, 机器无法很好处理, 就要留给人去处理. 现在的文本网页, 机器无法理解其意义, 而人类却能很好理解, 让人来阅读理解, 人机合作, 就使得万维网的技术十年中走向世界. 所以人机合作, 各尽所长,是重要原则, 这个在教育信息化的过程中, 也是重要的原则. 要很好考虑人机分别作用的正确分解与配合. 当然今天要由人来做的事, 由于人工智能技术的进展, 会一部分一部分逐步由机器来做, 比方知识搜索引井, 由于功能的迅速进展, 会愈来愈多的人爱用, 人机结合的分界面就会发生移动. 3. 4 教育信息技术学的一种看法 教育信息技术学包括: 首先用LOGO方法论即信息分析观点对于教育现象进行分析,从而改变传统的过时观念, 得到学习与教学的优化方法, 然后把其中可以又有实效的部分应用信息技术进行开发. 注意人机结合, 互相促进 所以教育信息技术学应该包含相关联,又有区别的两个部分, 但用同一LOGO方法论连接起来. 3. 5 信息社会的宏观情景. 信息社会可以用这样简化模型描述: 单机上信息分别的加工处理与多机群间信息的传递与加工.处理. 同时机群前的有着智慧的人群. 进行着人机交互、共生过程. 这里包括两个不同的过程. 1. 技术促进人类能力的进步. 教育是教育信息的传递, 表示, 加工处理. 教育技术使得人类文化传承与发展的过程更为有效. 使得人更聪明、素质更高, 人们更好理解掌握LOGO建构的方法论. 2. 人类能力的提高进一步改进技术. 受教育的人群对于教育现象进行分析,把可以形式化的部分又变成技术, 智能技术会逐步发展更有效支持人们的学习. 两个不同又互相影响的过程交替出现, 会推动着信息社会与人类潜力的不断的加速发展.
4. 总结 本文从介绍LOGO方法论的涵义开始, 从历史发展, 推动计算机诞生, 各种信息科学的出现所体现方法论的价值, 到教育多方面的作用: 包括: 对于学习机理的正确理解, 高效的现代学习方式的诞生, 学习平台技术与综合学习环境与教师培训的环境的开发. 甚至LOGO语言对于早期儿童信息教育的作用, 师生所需要信息素养的恰当含义, 都有明显的作用. 当然也有若干需要进一步研究的问题, 智能性可以看做复杂度高的处理加工, 我们看到用好人机结合的原则, 不需太多智能, 就可以开发出对于教育学习发挥很好作用的系统, 但是以后要把原先由人来做, 逐步改由机器来帮助, 就需要不断发展人工智能的技术. .LOGO方法论对于教育革新的重要作用, 值得给重视与探讨.
参考文献 [1] Marvin Minsky: Introduction to LogoWork. http://web.media.mit.edu/~minsky/ [2] Stephen Wolfram: A New Kind of Science。 Wolfram Media Inc。 [3] 孙绍荣: 教育信息学．北京:人民教育出版社． 2001。 [4] 钟义信: 信息—知识—智能的统一框架． 信息科学交叉研究研讨会文集. 2005.10 [5] 黄荣怀等: 北师大一组文章。中国电化教育．2005，（4） [6]．宋伟，张铭: 语义网简明教程．北京: 高等教育出版社. 2004. [7] 卢燕林: 小小智能机器人. 小学信息课课本 北京: 中国物价出版社. 2003 [8] 符美瑜, 符元明: LOGO数学实验室. 北京:电子工业出版社. 2002. [9] 可拓学网站。 http://web.gdut.edu.cn/%7Eextenics/
|