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1、教育信息学(化): 从LOGO方法论的特殊视野看,林建祥 北京大学教育学院 Email: ,.,本文特别介绍LOGO思想, 即分析,综合与建构(不断综合)的方法论,目 录,1. 引言-方法论 2. LOGO思想介绍 2.1 LOGO思想的确切内涵 2.2 LOGO思想价值的进一步介绍 - 3. LOGO思想在教育领域的应用成果. 3.1 早期的信息技术教育 3.2 知识表示的优化微世界 3.3 学习从接受到知识建构 3.4 学习平台的设计 3.5 贵州符老师数学教学的经验.,LOGO思想介绍,本文从一个特殊的视野-LOGO方法论角度来讨论教育信息学(化). 首先简单介绍什么是LOGO方法论.
2、他从静态或名词的角度,就是事物的逻辑. 在此我们特别强调其动态动词的角度, 即方法论的视野. 即分析与综合,建构的方法论 . 接着再进行历史长河宏观的回顾, 正是这个方法论的坚持,他导致强大功能的计算机的诞生, 同时导致信息概念的诞生, 与带有巨大方法论意义的信息科学的形成. 信息科学的重大方法论意义, 导致与心理, 教育学科的交叉, 把教育学形成为教育信息科学, 并妊育教育信息技术学的分支.,1. 引言,本体论 认识论 方法论 什么是方法论 为什么要重视方法论 信息科学是具有方法论性质的一门科学. 所以他迅速向几乎所有学科渗透 而LOGO思想分析,综合,建构-是其核心部分. 对于教育学促进人
3、类个体的发展. 而个体发展要大体重复整体历史发展的过程 发展方法论特别对于教育的重要性.,2.LOGO思想2.1 LOGO思想的确切内涵,LOGO思想是一种哲学方法论教育哲学。 LOGO来自希腊文,原意是事物的逻辑、结构，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(不断综合)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），在这些成份基础上又进行综合，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虚拟世界 . S,LOGO思想的确切内涵,事物的基本成份首先是对象和关系。各
4、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。 还有一个成份叫操作。对象的整体或部分可以通过各种操作而变换。又分解，又综合也就是重组。操作与变换也可以看成对于原有结构的重组 .,对于结构进行分解, 综合, 又分解又综合就是重组操作, 变换也是重组.一串操作构成算法(动态,动词) 程序设计=数据结构 + 算法 S,结构(静态, 名词,句) 嵌套结构 数据结构,字 音,宾词,动词,副词,声调,韵母,声母,对象(即成份),关系,结构又看成对象,自然本体 方法论 (程序设计) 概念,语义,LOGO思想的确切内涵我们来看几个初步例子，可以体会LOGO方法论的广泛意义,
5、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。 普通话的语音可以分解为声母、韵母、声调等成份的各种组合。 文字是由字、词、成语、句、段、篇章等不同层次的成分组合而成。 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，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综合，转换而得到的创新想象的过程。 群体的对话, 不同意见的协商磨合, 一定是通过对于不同意见进行分解, 找出其共同成分的方法得到的. 气味(味觉)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
6、码， 而在远程地方重组出该气味。 S,LOGO思想的确切内涵,古代易经:太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,是说把宇宙不断分解为成份, 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方法论的原始体现. 这里都是对于对象结构进行操作, 而创新的来源都是由于重组. 即又分析又综合. 为什么我们这里特别强调方法论的动词含义？强调动态的方法论，也即强调操作与算法，会有利于研究事物的生成、过程、发展和创新。 从思辩到重视可以操作构造的过渡.意义是重大的.,3.2 LOGO思想价值的进一步论证,3.2.1 从计算机的发生发展来看。 综观数学长期发展的历史，可
7、以看到存在着不断追求基本成份（概念，规则）从而可以推出生成, 得到大量事实的努力的趋势. 从古希腊欧几里得的公理法几何, 笛卡儿的坐标法几何, 到命题逻辑, 谓词逻辑, 到集合论, 再到图灵的计算模型 这种追求基本成份的趋势与数学研究领域蓬勃发展并存, 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.生成力愈强, 计算模型的计算又比数学集合论的计算含义广泛得多. 因而通过这种漫长理性发展的岁月, 终于导致具有极为通用意义的计算机的诞生. 计算机诞生可以说是LOGO方法论的价值的高度呈现, 并迅速得到普遍认可.,LOGO思想价值的进一步论证,3.2.2 信息科学的诞生. 计算机
8、的快速发展, 可以进行极高速的处理，形成无所不在的应用。促进信息的概念应运而生，成为物质、能量之外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， (传递后还可以辩识)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思想相近。与系统论的出现相关连。 （3）进一步从认知角度看，主观信息能够接近客观信息.人类的认知就是通过信息的获得、传递、存储、表示、处理和评价等
9、成分的结合。人类的思维就是信息的处理加工，在人类智能中占据非常重要的位置。原始决策控制概念是一种简单智能,但是一种信息的处理加工. 信息概念是三种来源的交织. . 引起大家的极大关注.,LOGO思想价值的进一步论证,LOGO方法论反映在信息技术，特别在软件编程设计、建立信息系统中特别流行、有用。 程序设计 = 数据结构(嵌套层次结构) + 算法(一串操作) 对于问题领域进行信息分析,找到基本成份,编好模块 分析相当于自顶向下编程，而综合相当于自底向上编程. 这强调构成导致了哲学史从重视思辨到重视实际建构的进步。 这里希望给教育信息化、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
10、作的框架，也便于在其他众多学科课程中引进信息技术, 进行整合。,LOGO思想价值的进一步论证,计算机的快速发展使得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。 计算机科学就是研究信息的处理加工的科学，而通讯科学就是研究信息的传递规律，计算机科学与通讯科学的高度融合， 合称信息科学。 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。计算机科学就是“工程(或人工)信息学, 具有巨大方法论价值, 用以研究自然社
11、会现象的强大武器.,LOGO思想价值的进一步论证,这种趋势很早也深入到心理学，教育学。 很早就理解教育是教育信息的传递, 这就是传统的灌输式教学观念盛行的由来. 现代理解到 学习是教育信息的传递与处理加工, 而处理加工却是极为重要的成分. 对于我们来说, 更关注的是分析综合方法论对于教育信息化有什么有效的应用. 几位会做具体而精彩的介绍.,LOGO思想在教育领域的应用成果.,3.1 对学习的搭积木类比。 这种方法论，用在学习上，用在程序设计上, 就像儿童自由搭积木。积木块就是基本成份。成份组合起来，数量是巨大的，从简单到复杂，千变万化，大部分组合不见得有意义, 但其中却可找到非常有意义的某些组
12、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。由此进一步理解,创新的源泉。 这里大量组合中可能找到人们从来没有组合过的. 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，所谓重组。这里需要对原来对象概念的进一步分析，设计出新的更好的基本成份组。就是要再分析、再综合。 基本成分，外在的是积木，在头脑内就是概念。学习是内化 到头脑上的用概念进行建构的过程. LOGO方法论的发展，形成概念的内容含义描述，与其他概念的关
13、系，各个概念与其间的关系合起来就是结构，可以有多层次抽象的结构。头脑内的思维, 以及编程, 比儿童玩的积木要复杂得多，但仍是建构思想的体现。 对于声音, 耳朵可以听, 而口腔可以发音表达. 对于图形, 图象, 眼睛可以接受, 而却没有器官可以用图象来自由表达. 因此最好的办法就是 需要对于外在的世界进行分析, 形成概念, 作为建构的基本成分. 用语言(自然语言)来建构表达所希望表达的意思.,LOGO思想在教育领域的应用成果,新板的初一几何就有七巧版拼搭的内容.而流行的机器人是现代的积木。(它已经加上了传感器与根据反馈信息判断作出决策的重要认知成份) 搭积木是外在操作的建构过程, 从七巧板到十五
14、巧板到用程序编程实现机器人的控制, (从欧氏几何发展到解释几何) 都表示对于基本成分的改进与重组, 才是解决问题愈来愈大创新可能的源泉。 搭积木的案例是这个分析综合建构方法论在儿童早期教育的创意的应用. 他已经被证明是富有成效的.,做中学与强调学习者的主动性,主动学习的重要性。搭积木强调搭建者的积极投入，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等等，才能达到理想目标, 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
15、木过程正是这样手脑并用的过程.,LOGO思想在教育领域的应用成果,3.2 微世界-创新优化的知识表示 微世界是基于建构思路来表示知识，是可操作的模拟，仿真。 最底层可以是视听媒体，就是把LOGO思路与多媒体技术相结合。既有多媒体的生动活泼，丰富多彩，还可以自由操作，分解, 综合, 就是设计开发游戏软件的基础。把逻辑嵌入视听媒体中，潜移默化地理解。既模拟仿真, 或不同层次的模型,又可以操作, 对于学习可以深入到内部, 理解规律.,微世界(模型, 不是仿真)的好例子几何画板, 超级画版,1. 在几何画版上，对象与操作是两个基本的概念。 对象首先是几何图形，但也包括数字、表达式、方程等代数对象，还有
16、文字这自然语言对象。 操作首先是画点、画线与画圆（基本的操作），然后进一步复合，在指定对象上联线，画中点，画垂线等。 还包含对对象加注符号，对指定对象测量，作数值计算，加约束条件等。 2. 命令模式：（对象，操作） 或 （操作， 对象） 一条命令，包含对象与操作两个部分：其功能是对选定对象，做某些特定操作（保持某些约束关系）如对指定两点连线段，对指定线段画中点，对指定线段与一点画垂线等。 命令可以同代数的函数概念作类比： 代数函数的一般模式 ： Y = F （ X ） 也可 （ F X ） 自变量X 因变量Y = F （ X ） X遍历某定义域。 对应关系F 几何画版命令 ： （ 对象，操作 ） 或 （ 操作， 对象 ） 意义为
