现代教育技术中的系统科学理论

1932年,美籍奥地利生物学家贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy)提出了一般系统论,认为系统是“统体的完整性”,是“相互作用的诸要素的复合体”。1947年以后,贝塔朗菲又进一步发展和完善了他的一般系统论,从而丰富了系统和要素的概念。在系统论迅速发展的同时,1948年维纳(N.Wiener)创立了控制论,申农(C.Shannon)创立了信息论。系统论、控制论和信息论各有其相对独立的理论与观点,但它们之间又相互渗透、相互交叉、密不可分,组成了系统科学理论,它是现代科学研究的一般方法论,对教育技术的形成与发展产生了重要影响。

1.系统论

系统论是研究一切系统的模式、原理和规律的科学。所谓系统是由相互作用和相互联系的若干组成部分结合而成的,具有特定功能的统一的整体。系统论认为,世界上一切事物、现象和过程几乎都是有机整体,且又都自成系统、互为系统；每个系统都是在与环境发生物质、能量、信息的交换中变化发展,并能保持动态稳定的开放系统；系统内部及系统之间保持一种有序状态。系统论促使人们以整体的观点、综合的观点来考察教育教学过程与现象,运用系统方法来分析和解决教育教学问题。

2.控制论

控制论是研究生物系统和机器系统中的控制和通讯的科学。所谓控制,是指通过反馈实现有目的的活动。而反馈则是指系统的输出转变为系统的输入这一过程。随着控制论的创立而发展起来的反馈控制方法和功能模拟方法等在教育技术中有着十分重要的地位。反馈控制方法是指把系统输出的信息返回到输入端,对系统的输入和再输出施加影响,从而使系统能稳定地保持在某种状态或按照一定路径达到预定目标的方法。一个有效的教育教学系统,必须有一个良好的反馈控制系统。教学过程实质上是教育信息传播和反馈的过程。教师备课就是将教育信息的储存状态重新组合,变换成输入状态,并考虑以怎样的表达方式和顺序传递给学生。在传递过程中,教师要运用反馈原理,不断从学生的反馈信息中获得调节和控制的依据,从而了解情况、发现问题、改进教法、优化效果。学生也可以从教师那里获得反馈评价,了解自己的学习情况和存在的问题,从而改进学习方法,提高学习效率。

功能模拟方法是指在没有搞清楚或不可能搞清楚其系统原型内部结构的条件下,用一个与它的内部结构不同的模型,来实现与原型相似的功能的方法。在教育技术中,功能模拟方法被广泛采用。更重要的是,功能模拟方法启示人们用机器来代替人脑的部分功能,用电脑系统去完成人脑系统才能完成的工作,所以说控制论的发展导致了人工智能的产生和发展。从发展的角度看,人工智能将成为一种重要的教育技术手段。

3.信息论

信息论是研究各种系统中信息的计量、传递、变换、储存和使用规律的科学。信息普遍存在于自然、社会和人类思维之中,它是一切系统保持一定结构、实现其功能的基础。信息论认为,系统正是通过获取、传递、加工与处理信息而实现其有目的的运动的。

由于受信息论的影响,人们对教学过程的认识不再仅仅局限于“教学过程是一种特殊的认识过程”这一抽象的概括上,而将教学过程具体化为“教学信息交换的过程”,认为学生与教师、同学、教材、教学环境之间,以及教师与学生、教材、同事、教学环境之间所存在的信息交换关系,应是研究教学过程的重点之所在。如何对教学信息进行分析与处理,如何分析教育教学系统中的信息传播特点与规律,这就是教育技术关注的问题。信息论为解决这些问题提供了很好的思路与方法。(www.xing528.com)

4.系统科学的基本原理

系统科学理论可以归纳为三个基本原理,分别是反馈原理、有序原理和整体原理,由此构成了比较完整的理论体系。

(1)反馈原理。任何系统只有通过反馈信息,才可能实现有效的控制,从而达到预期的目的。被控系统既有信息输入,又有信息输出。从信息的输入到信息的输出,再反馈到信息的输入,形成一个回路。没有反馈信息的回路,是不可能实现控制的。系统的控制部分正是根据反馈信息才能比较、纠正和调整它发出的控制信息。在教育教学系统中,反馈原理具有普遍的指导意义。

(2)有序原理。系统内部各要素有其排列组合的顺序、层次,组织形式构成系统的结构。系统的结构决定系统的功能,不同的结构可以产生不同的功能。所以,要重视系统内部各要素的合理组织,重视系统的有序程度,发挥系统的最佳功能。系统与外部环境存在着联系与制约,系统、环境与要素是有密切联系的,一种事物总是存在于某种系统之中,从而作为该系统中的一个要素。一切事物又自成系统,有其内部结构。对于一个特定系统来说,其他系统则是该系统存在的外部环境。所以,系统、要素和环境三者是有机统一的关系,是相互联系和相互制约的。

一个系统,与环境有输入—输出关系,即与外界有物质、能量、信息交换,被称为开放系统。开放系统总是要适应外界环境的变化而调整自己的结构。系统由较低级的结构转变为较高级的结构称为有序,反之称为无序。系统从无序走向有序,就是系统的发展,反之则为系统的退化。系统的发展进化是一个不断地从简单到复杂、从低级到高级的有序化自组织过程。

根据有序原理,在研究与处理教育教学问题时,应注意教学系统与环境的关系,重视对构成教学系统的要素加以注意和选择,更要特别重视教学系统内部各要素的组织,以充分发挥教学系统的功能。

(3)整体原理。任何系统都是一个有结构的整体,即系统是由若干相互联系、相互作用的要素构成的整体。但是在功能上,系统的整体功能∑整并不是简单地等于各个部分功能的总和,而是等于各部分功能的总和∑部加上各部分相互联系形成结构产生的功能∑联,即∑整=∑部+∑联。

整体原理要求我们在研究教育教学问题时,要具有整体意识,不仅要注意发挥系统中各部分的功能,更重要的是注意发挥各部分相互联系所形成结构的功能,达到教育教学系统的优化。