| 更新日期:2008-7-24 点击次数:0954次 |
(三) 学习科学与新科学及新技术
随着计算机科学的发展, 新科学与新技术不断涌现,也推动着学习科学的不断前行。
1.学习科学与生物医学工程
生物医学工程是一门新兴的边缘学科, 它综合工程学、生物学和医学的理论和方法, 从分子、细胞、组织、器官乃至整个人体系统多层次认识人体的结构、功能和其他生命现象, 并运用工程技术手段去控制这类现象。其目的是解决医学中的有关问题, 保障人类健康, 为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务。
其中的脑科学和计算神经科学的发展对学习科学的发展产生了重大影响。脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究自然智能机理, 建立脑模型, 揭示人脑的本质, 使得人们能够深入了解人是如何学习的[20]。对于脑的高级功能, 诸如感知、运动控制、学习记忆、情绪、语言、意识等的认识, 也取得了较大的研究进展。感觉信息如何整合起来用以认知外部世界? 意识如何被控制? 意识的整体性怎样被保持? 突触可塑性与学习和记忆形成、记忆检索是怎样的关系? 语言的中枢表象是什么? 这一系列问题应该逐步都可以得到解答。这将为学习科学的发展提供一系列实验性的科学证据。
计算神经科学是使用数学分析和计算机模拟的方法在不同水平上对神经系统进行模拟和研究: 从神经元的真实生物物理模型, 它们的动态交互关系以及神经网络的学习, 到脑的组织和神经类型计算的量化理论等, 从计算角度理解脑, 研究非程序的、适应性的、大脑风格的信息处理的本质和能力, 探索新型的信息处理机理和途径, 从而创造脑。这两类科学的发展为学习科学的发展提供了生物学基础。迷惑了人类几千年的疑问“人为什么能学习”将得到解答。这一切将推动着学习科学在指导学习的方法论意义上的重大突破, 提供更为切实有效的学习方法;从而, 也在生物学意义上开创学习科学的新篇章。
2.学习科学与计算机科学
从最初的认知科学对人工智能研究开始, 学习科学从其诞生之日起就与技术密切关联。今天, 技术设计已
被学习科学家看作学习环境的重要组成因素来研究。
目前, 计算机科学在理论和实践上都已经发展到了一个较高的水平, 其中的多媒体技术、网络技术等已经在教育领域得到了广泛的应用, 并成为像教育技术学这样的交叉学科的重要研究内容。人工智能、虚拟现实和普适计算这三个方向的发展从技术层面上为学习学科的发展提供了许多可具操作的可能性和现实性。
人工智能(Artificial Intelligence) 是一门综合了计算机科学、生理学、哲学的交叉学科; 它研究用人工的方法和技术, 模仿、延伸和扩展人的智能, 实现机器智能。人工智能专家们面临的最大挑战之一是如何构造一个可以模仿人脑行为的系统。这一研究一旦有突破, 将不但给学习科学以技术支撑, 而且能反过来对人脑的学习规律研究更加清晰, 从而提供更加切实有效的方法论。
虚拟现实(Virtual Reality) 是利用计算机模拟产生一个三度空间的虚拟世界, 提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟, 让使用者如同身历其境一般, 可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时, 电脑可以立即进行复杂的运算, 将精确的3D 世界影像传回产生临场感。
从技术的角度来说, 人们的目的是使这个由计算机及其它传感器所组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要, 而不是强迫人去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统。因此, 从这个角度来说, 虚拟现实一方面本身就成为学习科学必须研究的一个分支; 另一个方面, 它使学习科学创造了一个区别于传统的新学习环境的设想成为可能, 换句话说, 它的“复杂运算”正在走向“普适运算”。
普适计算( Pervasive Computing) ,又称普及计算,于1999 年由IBM 公司提出。这一概念强调和环境融为一体的计算, 而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下, 人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。虽然不同的研究者对其定义有不同的理解, 但大家的目标都是“要建立一个充满计算和通信能力的环境,同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起”[21]。我们同意: “普适计算是信息空间与物理空间的融合, 在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”[22]比如, 可以通过覆盖课堂的信息采集系统, 自动确认每个人的身份, 当某人有所行动时, 各种工具( 比如话筒、光笔、键盘、大屏幕、摄像头等) 自动按照一定权限向此人开放, 而记录下来的信息可以智能化地存储和传输。虽然这种技术的应用需要避免成本失控和装备过度的危险, 但可以想象,将学习科学指导下的普适计算用在教和学中, 将对学习的情境和学习的工具带来多大的变革!
从以上角度可以看出, 计算机科学的前沿研究又将与上面所提到的生物医学工程产生紧密的联系, 从而与学习科学一起构成一个统一体。
三、结束语
随着新科学与新技术的不断发展, 人们对“我是谁”问题的答案逐渐清晰。这个古老而又崭新的“学习规律”话题的探讨也将逐步深入。因此, 在学术意义上, 学习科学不是一门全新的学科, 因为古希腊哲学家亚历士多德就开始在探讨它; 学习科学也不是一门古老的学科, 因为对学习规律的真正探索才刚刚起步, 更准确地说是对学习方法的元认知才刚刚开始。
同时, 在现实意义上, 今日中国之教育正处于快速发展和深刻变革的时期, 需要“以人为本”的科学发展观的真正落实, 需要避免浮躁和急功近利的行为。如果说建构主义为教育改革从“教”到“学”的转变提供了理论准备的话, 学习科学则正在开辟广阔的实践空间。
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