知识教学中双向控制系统的分析与构建策略_反馈控制论文

知识教学双向控制系统分析及其构建策略，本文主要内容关键词为：双向论文,系统分析论文,策略论文,知识论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

      当前，许多学者把教学看作是借助信息的传递而实现的有目的的运动状态系统，把知识教学过程抽象概括为信息联系，把系统中的师生互动抽象为一个信息变换过程。由于信息流的正常流动，特别是反馈信息的存在，才使系统能按照预定的目标而实现控制。[1]从学科知识教学方面深入分析教控和学控系统的运行机制，一方面可以加深对教学系统本身规律的认识，使其适应教学改革的发展，另一方面可以为优化知识教学提供新的思考和启示，促进教学质量的提升。

      一、知识教学中“教控系统”分析

      只要有教学存在，就会有教学控制，它永远是教学系统正常运行的一个不可缺少的因素。[2]课堂教学中，无论从知识信息的量到知识信息的质，还是从知识信息的具体内容到知识信息的传递方式，控制的行为主导者都是教师。教师通过对学科教材的领悟、选择和组织，形成蕴含丰富知识和思想的教材内容（教案文本），再通过组织教学活动完成知识的标记和分配，即“再控制”，且形成一个自我反馈机制，更新着知识信息的输入。此连续环节形成的系统称之为“教控系统”，教师是知识控制的主体。这种运行机制可用图1表示。

      

      “教控系统”主要由教师、学生、学科知识三个要素组成，其中，教师是控制者，学生是被控对象，而学科知识则是控制者与被控对象之间的媒介，其信息蕴含在“教材—教材内容—教学内容”这条媒介线中。课堂教学中，教材成了课程的缩影，成了课程标准的物化，但它不会直接成为学生的学习内容，而要依赖教师的选择、组织、转换、教学等控制活动。下面我们以某版本八年级物理教材第八章第四节“液体压强与流速的关系”为例，进一步阐述教控系统运行中教师对知识的控制（参见表1以及下页表2～表4）。

      

      表1是“流体的压强与流速的关系”的教材内容项目表。《义务教育物理课程标准（2011年版）》（以下简称《课标》）对该节的要求是：“了解流体的压强与流速的关系及其在生活中的应用。例如：了解飞机的升力是怎样产生的。”[3]教材据此编排和设计了探究实验、迷你实验、实践活动等项目，但教控系统中教师的控制活动却不尽相同。袁令民、廖伯琴等对我国10个省份的高中物理教师进行调查研究的结果，可以给我们提供一些参考：多数教师对演示实验资源多以演示或讲解的方法使用，58.81%的教师会直接使用教科书上的探究实验，但也有19.39%的教师很少使用教科书上的探究实验资源。[4]面对同样的教材，教师选择和处理的情况却有一定差异，笔者收集了该课时的部分电子和文本教案，通过比较后选出两类典型进行分析和剪辑，得出两份关于“液体压强与流速的关系”的教案项目表（见表2、表3）。

      

      

      通过对“教材项目表”（表1）和两份“教案项目表”（表2、表3）的比较，发现作为知识信息载体的教材，经过教师的选择性简化、增删和调整，变成了具有一定差异性的文本“教案”。通过比较A类教师与B类教师的“教案项目表”，可以看出两类教师对教材的处理方式和处理程度都有差异。A类教师基本按照教材项目的编排顺序进行知识教学设计，对探究实验和实践知识采取的是简化和忽略的态度，除了增加习题，在整个教控项目中并未补充其他内容；B类教师对教材项目的逻辑顺序进行了调整，并增加了情境创设环节和一些辅助实验。二者的唯一共同之处在于习题的大量增加，具有明显的指向性。造成知识控制差异的根本原因除了主体的知识观和价值定位外，还有课程标准、评价和选拔等因素。教材项目和教案项目只有通过“再控制”活动才能转化为教学内容，下面仍以“液体压强与流速的关系”为例阐明。

      

      知识教学对象是具有主观能动性的变量个体，“教案项目”转化为教学内容，是教师对知识信息的“再控制”，主要表现在知识分类和学生标记两个方面。知识分类是知识观的核心，一个可以接受的笼统分类是按照层级序列将科学内容知识分为两类：一类是事实性知识（factual knowledge）；另一类是概念性知识（conceptual knowledge）。[5]知识分类没有绝对的标准，另外常见的知识分类有：程序性知识和概念性知识.[6]实质性知识、方法论知识和价值性知识。[7]教师对学生实施标记的维度也具有多样性，一般来说，主要包括性格、成绩、认知角度、家庭背景等。对知识和学生的不同分类可能会对教学方法或教学对象作出某种方向性的提示，对知识问题的解释力和策略选择也会有影响。比如，事实性知识可能更多面向大众学生，活泼型、参与型、操作型学生则更容易获得探究程序性知识和方法论知识的机会。教师的“再控制”活动构成了教控系统中的重要环节。

      “教控系统”的运行以“知识信息流”为主要载体，教师作为控制主体，依据课标、大纲、学生群体构成、知识观和价值定位等完成对“教材—教材内容—教学内容”的转换和处理，最终通过知识教学实现控制。总体来看，教控系统具有以下特点：第一，“教控系统”是存在于具有非线性特征的教学系统内部的局部线性系统，具有线性特征；第二，“教控系统”中，教师是控制主体，控制行为不仅具有显隐性结合的特征，还具有定向和有序性；第三，“教控系统”有效地保证了知识的传递；第四，教师通过对知识信息的控制来实现对学生的控制，具有间接性。

      二、知识教学中“学控系统”分析

      教学是教师和学生的双边互动活动，整个教学系统的知识信息传递效率及效果，不完全由教师对知识信息的控制状态决定，还取决于学生在学的活动中对教师输入的信息的接受、反馈、抵制等情况，即取决于学生的控制。其运行机制可用图2表示。

      

      学控系统主要由学生、教师、学科知识、反馈信息四个核心要素组成，其中，学生和教师互为控制者和被控对象，而学科知识和反馈信息则构成控制的媒介。如图2所示，首先，学生对知识信息的接受、抵制、处理通过反馈机制反馈给教师，学生作为控制者。其次，教师根据学生的反馈进行自我调整和更新，对知识信息进行“再选择”和“再组织”，从而反作用于学生，此时学生转成为被控制对象。师生之间通过互控和反馈形成一个闭合回路，此运行系统称之为“学控系统”。在系统中控制主体的认知偏好和认知差异会导致输出信息的多元化，教师根据学生输出的这些反馈信息来实现对学科知识内容、特点和方法的元认识，从而进一步满足学生的需求，实现系统的循环和稳定，学生也通过反馈来实现对系统的调节和控制。下面以B类教师“液体压强与流速的关系”教案项目表为例，阐述“学控系统”的运行机制（见表5）。

      

      学控系统中最核心的部分是反馈机制，表5中列出了知识项目和具体内容，描述了学控系统中部分学生可能的反馈行为和态度，比如：参与或不参与、有或没兴趣、理解或不理解等。并例举了教师根据反馈可进行的调节办法，如反复讲解、寻求兴趣点、转换方式引导和鼓励等。总体来看，学控系统具有以下特点：第一，教师和学生都是具有复杂性的个体变量，所以无法脱离具体的课堂情境来具体阐述无序性特征明显的学控系统；第二，理想的学控系统应保证知识信息流和反馈信息流同时有效地循环和往复，表现出动态稳定和反馈性；第三，学控系统随时不断与外界发生信息交换，形成系统本身的不竭源泉和学习的永恒动力，具有自组织性。

      三、知识教学双向控制系统之间的关系

      运用分析—还原主义的认识方式来剖析知识教学系统中的“教控系统”和“学控系统”，不是要割裂整个教学控制系统，而是为了更好地把握系统中的要素和变量。知识教学系统是一个复合的双向控制系统，教师和学生在系统中互相控制，互为控制主体。二者之间的关系可以概括为以下几方面。

      第一，“教控系统”是“学控系统”的基础和前提，“学控系统”是“教控系统”的实现条件。从知识教学系统的整体来看，“教控系统”和“学控系统”是复合并存的，但在具体的行为层面上，“教控系统”先于“学控系统”而存在，没有知识的输入，何来输出呢？同时，教控系统被某些任务和标准所驱动，它的初级目标是促进学生对信息的接受、处理和输出，而该目标的实现依赖于学生对知识的控制情况。所以，“学控系统”是“教控系统”的实现条件，二者互相区分又互相适应，最终实现协同发展的目的。

      第二，“教控系统”与“学控系统”共同处于“平衡—失衡—平衡”的动态循环模式中。知识教学系统中，知识以“信息流”的形式在教师和学生之间循环往复，是一个动态的过程。系统本身总是不断与外界发生物质、信息、能量的交换，当外界信息成为干扰因素进入系统，或者系统内部因素出现冲突时，系统就会暂时处于失衡状态。但是，远离平衡态是系统实现由无序向有序演化的必要条件。[8]系统本身具有的自组织和自我调控性能调适这些冲突和失衡，进一步维持系统的相对稳定，保证了知识信息得以有序的传递和学习。

      第三，“教控系统”与“学控系统”的有序和无序交互存在。教师对知识进行有组织有目的的控制是为了实现教学的理想状态——有序性，其中包括知识的有序和学习行为的有序。这种思维和想法在教控系统中体现尤为明显。知识教学系统的自组织性决定了知识教学过程中必然包含无序性因素。[9]无序性主要由两个控制主体变量引发，主要表现为知识学习行为的无序和反馈信息的无序，在学控系统中最为突出。因此，整个知识教学控制系统中，有序性和无序性是交互存在的。但无序性因素往往会创生出新机遇和新事物，因为它本身承载着学生和教育的奥秘与本真。

      第四，“教控系统”与“学控系统”共同构成了复合双向的统一控制整体。作为知识教学控制的两个子系统，在实际的知识教学活动中，二者是作为一个整体发挥功能和作用的，彼此无法独立运行。其运行机制如图3所示。

      

      这是一个动态循环的知识信息流闭合回路：教材“具体化”成为教材内容，教材内容“教学化”成为教学内容，教学内容“学习化”转换为学生的知识，反馈信息通过教师最后又反作用于学生。其中，实线表现系统中的教控环节，虚线表示学控环节，可见，“教控行为”和“学控行为”是复合并存于整个知识教学控制系统中的，知识教学是二者相互作用的结果，少了教控系统或学控系统，都谈不上知识教学控制。教控系统的关键是信息的选择、加工、组织和输入；而学控系统的关键是对信息的接收、处理、反馈和输出。其中，反馈是核心环节，有了反馈机制，系统才能实现双控，形成一个统一整体。

      四、知识教学双向控制系统的构建策略

      学生的发展是知识教学的根本指向，在不同的时代和不同的社会背景中有不同的需求，知识教学也因此具有现实性和动态性，不同阶段都会衍生出新的困境。对知识教学控制系统的剖析可以进一步明晰系统中存在的问题，并据此提出相应的构建策略。

      第一，针对主体间教学价值冲突的问题，力求平衡“控制”与“自主”的关系。作为系统中的两个控制主体，教师秉持自身的价值观以及需要，而学生不仅具有独特、丰富的价值诉求，而且还有满足自己需要的意愿与能力。需要的多元化会使教师与学生之间产生教学价值冲突，虽然能促进系统自身的运动发展，但也会影响知识教学的效率以及学习效果。以人民教育出版社《义务教育教科书·物理·八年级（下册）》第十章第二节“阿基米德原理”为例。《课标》的要求是：知道阿基米德原理，运用物体的浮沉条件说明生产生活中的一些现象，例如：了解潜水艇沉浮的原理。[3]教师关注更多的是“

”在物理计算中的运用。但阿基米德的故事、“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验探究过程等则是丰富学生情感体验所必需的。要协调和适应这种矛盾冲突的关键是平衡“控制”与“自主”的关系。在“阿基米德原理”的探究教学中，首先，需要鼓励学生自主阅读和分享阿基米德的探究故事，作为情感和兴趣铺垫穿插在知识教学中。然后，最大化地促使学生动手参与实验探究，最终获得对“

”的认知及应用，从而平衡好教师需要与学生需要之间的关系，调适和缓和主体间的教学价值冲突。冲突的存在从侧面反映了学生对“自主”的追求和渴望，不能将控制转换为压制，而应尊重学生的兴趣和需要，促进学生主体性的发挥。

      第二，针对过分强调知识结论控制而导致的知识信息异化问题，力求关注知识的美学意蕴和人性价值，构建人本价值体系。已有研究表明，教师对教材内容“二次开发”的主要原因是满足中高考的需求，主要依据是课程标准和考试说明。[10]在该取向的长期驱使下，知识信息容易异化成为一种工具符号，丧失其内在的人性和文化价值。因此，知识本真价值回归和人本价值体系构建就显得尤为迫切。我们再以“阿基米德原理”一课为例，在实验部分的“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”上，教材设计的探究步骤如下：提出问题→设计实验方案→进行实验操作→得出实验数据→数据分析比较→得出结论：

。另外，在“阿基米德的灵感”部分，教材通过引入阿基米德的科学探究灵感得出“物体浸在液体中的体积，就是排开液体的体积”的启示。在探究实验教学之前，教师可以鼓励学生自主搜集关于阿基米德的故事，包括阿基米德的贡献、浮力和杠杆问题、阿基米德名言等。从而鼓励学生“说”阿基米德，体验物理知识与生活的渊源，激发情感需求和对话。另外，在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的教学中，从“提出问题”到“得出结论”应切实引导和开展探究学习，在自发的基础上促使学生成为一个内在觉醒的参与主体，去发现和体验，实现对知识学习主体人性的关怀。

      第三，针对教学过程和学生学习过程中的不公平问题，力求以学生的“优质均衡发展”为出发点，努力践行“同特兼容”理念。知识教学系统的和谐稳定首先表现为系统要素的均衡性，作为系统中的核心要素之一，学生个体之间的均衡性是系统均衡的基本保障。所以，知识教学系统建构中，要为每一个学生提供均衡的学习和发展机会。差异是教学对话的保证。一个班级的群体构成是复杂多样的，个体之间以及个体自身的诸多差异决定了学习行为的差异。另外，教师对知识以及学生的不同分类会对教学方法或教学对象作出某种方向性的提示，从而导致课堂中知识分配和学习机会的不公平。解决该问题的关键取决于教师的调控。基于差异及个性特点，通过教学调控实现与个体相适切的教育，促进学生的优质均衡发展。以此作为出发点，教师不能完全被学生“牵着鼻子走”，从而进入一个知识分配误区，也不能把学生的认知差异和偏好作为分配知识及学习机会的绝对依据，从而间接削减了某些学生学习某些知识的权利。要处理好统一要求与多样差异之间的关系，努力践行“同特兼容”的理念。对探究合作学习小组采取组内异质、组间同质的划分方式就是“同特兼容”的一个践行表现。学生是不断发展着的个体，短期或者暂时的评价和标签都无法代表其将来的学习和生活，教学过程应致力于促进学生的优质均衡发展。

      总之，知识教学控制不是简单的“教学设计”，也不仅是“教材开发”，而是由两个主体变量主导的以“教材开发”“教学设计”“教学活动”为基础和媒介的双向循环互控过程。“教控系统”和“学控系统”是知识教学控制系统中的两个重要子系统。构建和完善知识教学双向控制系统是保障知识有序和有效传递，彰显学生主体价值，提升教师课程和资源重构能力的重要途径。

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