互动科普

全球网络化的、使用方便的计算机能提高学生的学业，但是，只有在鼓励学生追根究底、寻求挑战的教育环境内才能实现。

物理学家Murray Gell-Mann指出，20世纪的教育就像被带到世界上最大的餐馆，再给它喂菜单。他这评论的意思是，概念的陈述代替了概念本身；学生被付钱地教一些伟大发现，而不是帮助他们自己去深入地思考和学习。

在不久的将来，世界上任何地方都将能通过笔记本大小的私人计算机迅速获取人类业已发现的所有这些陈述。那么，将来我们还能分清菜单与食物吗？或者是我们不再理解这两者的不同了？间或更糟的是，将来我们是否甚至会丧失了读菜单的能力，而仅仅满足于知道那是一个菜单就行了？

载体和运载内容之间常易发生混淆。钢琴家知道音乐不在钢琴中。音乐作为人类交流情感的专门要求应是来自人的内心。但是，许多孩子在他们的音乐冲动发展形成之前就被强迫去“弹钢琴”；然后他们又为谋生而将钢琴抛在一边。钢琴最多也只能是现有感情的放大器，获得和谐的复调乐曲的音乐效果，这是仅凭人声所无法作到的。

计算机是迄今为止发明的最伟大的“钢琴”，因为它是各种概念陈述的主载体。目前有一种迫切要求人们尤其是孩子们“摆弄计算机”的热潮。计算机能以比乐器更有意义的方式增强人们的向往。但是，如果教师不加点学习和表达的浪漫气氛，对任何新“作品”的外力强制接受都将成为沉重的负担，犹如强迫并不理解作品美妙之处的孩子们去演奏贝多芬的奏鸣曲。快速获得世界上的信息可能会产生事与愿违的影响：学生会变得麻木不仁，而不是充满激情。

除了那种只要有了计算机就能改进学业的看法以外，其他一些有关学习的错觉常常隐藏在现代教育背后。在使用任何教具以前（不管它是一台计算机、一支笔或一张纸）都必须抛弃这些错觉。错觉之一可以称之为教育的流体理论：学生是一只空罐，必须从教师的满罐中把知识一点一点地灌进去。一个与此相关的说法是：教育是一片苦药，只有包上糖衣才可口——这是一种没有领会到学习本身能带来深深乐趣的观点。

另一个错误观点认为，人类象其他动物一样，只能使用与生俱来的智力建筑材料，亦即天生的思维方法去构筑我们的才智。同样使人烦恼的是，现实仅仅是人的意识揭示出来的东西那种幼稚的想法。最后，也许误导最严重的观点是精神单一论，即精神有一个天衣无缝的“唯我”。

恰恰相反，精神非但不是单一的，而且是由不同的思想拼凑在一起的混杂物。纽约大学的Jerome S. Pruner认为，人类有了解和思考世界的多种方式，包括做、看与利用各种符号。更甚的是，我们每个人不得不用尽全力来塑造我们自己的现实版本，亦即塑造我们自身。同样，我们也相当有能力设计能极大地开拓我们能够获得的理解力的新智力块，即新的思考方式。我们开发的智力块将成为新的思考方法。

根据我们较新的智力块设计的最有价值的结构中，有很多可能需要相当大的努力才能获得。音乐、数学、科学和人权仅仅是必须逐层地建立而又综合在一起的思想体系的一些方面。虽然理解或创立这类结构困难重重，但需要为此进行的奋斗不应该成为逃避的理由。困难应该找出来，作为更深入地探究有趣领域的推动力。意欲使每件事情都变得容易而又舒适的教育制将会阻碍从偶发事件中学到很多更重要的东西。

认识到许多思想体系，尤其是科学体系会与一般感觉完全相悖也相当重要。就象作家Susan Sontag曾经说过：“所有认识都是以找到不能接受各种事物所表现出的那种形式为开始的。”事实上，大多数科学从字面上看是一派胡言。仅在诸如望远镜和显微镜那样的仪器揭示出宇宙的组成远远超出我们天真的现实想象时，这些真理才变得十分明显。

简言之，人类被自然界预先安排，生活在远古时代的野蛮环境中。只有通过努力实现意愿，通过使用人类发明的对抗环境压力的手段，才能进入现代，窥视未来。我们的教育体制必须找到帮助孩子们对付这种挑战的方法。

在过去几十年中，孩子面前的任务——也是我们所有人面前的任务——已变得越来越繁重。变革速度在加快，快得使一代人在孩童时期学的东西到20年后成人阶段时已不再适用。换句话说，每一代人都必须能迅速学习新知识，亦即了解认识世界的新方法，老方法不再能长久保持其生命力。甚至科学家都有进行这种转变的问题。正如Thomas S. Kuhn在《科学革命的结构》一书中冷冰冰地指出的那样，知识更新一次大约需要25年，因为必须等待旧知识的保护神们死亡离开。

未来能继续盛行的多数知识必定充满着复杂性。一方面，人类在力求促使复杂事情简单化；语言分类和科学的通用理论已经从这类努力中出现。另一方面，我们也要意识到，许多貌似简单的情况实际上很复杂，我们必须有大量有关的背景知识才能认清这些情况。例如，烧掉一部分雨林可能是得到可耕地的最简单的途径；但是，环境影响表明烧掉雨林不是人类最好的解决办法。

迄今为止，能给我们的各种知识划定意义和限制范围的背景知识其范围已经包罗一切，但却是无形的。使背景有形、使背景成为谈论的对象和使背景明确成为可以改变、可以创造的东西，是与我们时代的迫切要求和急剧变化十分一致的强烈愿望。因此，一个完美的学习环境的职责就是要使知识成为可以争论的甚至是相互冲突的，寻求比较而不寻求绝对答案，以质量为目标而不以数量为宗旨，以及承认需要有愿望与努力的东西。我认为说这些要求与今日美国生活中盛行的价值观不相一致绝非言过其实。

假如音乐不是在“钢琴”中。那么媒介在教室和在其他地方又会有什么用呢？这个问题的答案部分要取决于对现有媒介隐藏的危险的了解。

这不是指摆在我们面前的书本、电视和计算机里的东西，而是指进入我们头脑的知识和我们为什么要学习它的原因。正如通信专家Marshau H. Mcluhan所指出的那样，形式就是差不多进了我们头脑的东西。“我们逐渐与自己看到的形式变得一致起来。”信息载体的形式并非是无确定性质的，它既支配着所传播的信息，又影响着思维过程。

这种特点适合于所有媒介，不是仅仅适合新的高技术媒介。古希腊哲学家苏格拉底抱怨过写作。他感到写作是强迫人服从某个论点，而不是参与提出这个论点。他既不喜欢脱离论点，也讨厌墨守陈规。他被手稿脱离作者传播的作法（因而与作者争论是不可能的）扰得心神不定。更糟的是，作者可能死亡，没有人会在他在其著作中所持的观点立场之外的方面去谈论他。

媒介的使用者也需要了解，技术往往迫使我们在质量与便利性之问作出抉择。试把著名油画和有彩饰的原稿与对原作精心拍摄的照片相比较。它们使人产生的情感会大不一样。对大多数不能直接作这种比较的人来说，他们接受复制品而感到好像没有什么损失，这是可以理解的。因此，对用低清晰度电视录像画面（它们使光线和立体感进一步失真）代替伟大作品的高清晰度照片（这些照片本身已经不能传达原作的神韵）几乎没有异议。结果是，认识（而不是鉴赏）成了生活中的主要目标，也是学校中的主要目标；在学校里，认识是要求大多数学生追求的最高行动。

当便利的价值高于教育质量的价值时，就会使我们直接把学习当废弃物丢掉。这与其他抛弃现象相当类似，平庸的替代物冒充真品。弃舍学习导致弃舍生活。正如纽约大学Nel M. Portrnan所说，一个媒介是否载有废弃物并不重要，因为所有媒介都可能有弃舍物。人们必须确信，不能传播重要论述的媒介（例如电视）不能取代能传播重要论述的那些媒介。

媒介也能诱使我们误入歧途，使我们认为我们是在搞设计创造，而实际上我们都只不过是在拙劣地修修补补。试考虑把粘土（一种可随意成形的物质）塑造成艺术上感到满意的任何东西的困难。完美的“可调整性”，亦即可塑性并不能弥补内在想象力和雕塑技能的不足。不幸的是，计算机适合于这种“泥土造型”；它们能使使用者用修修补补，试试改改的方法来塑出作品。最后，就象McLuhan已经指出的那样，今天传播媒介所提供的即时通信导致了断简残篇。连续性的说明被分割开的、前后意义不连贯的事实所代替，这些事件时常出现仅仅是由于它们是刚刚发生的事情。200年前，美国北部联邦同盟盟员的文章（即James Madison，Alexander Hamilton和JohnJ ay为赞颂批准《美国宪法》所写的文章）被发表在13个移民地的报纸上。50年后，电报和电报网把新闻的目标从深度转到了时事传播，并且报纸也相应作了改变。大约又过了100年，电视出现，开始把新闻传播的重点从广播转到图象的直接传播。

计算机存在着与其他传播媒介同样的缺点，然而，它们也具有可抵销其内在不足的机会。《美国宪法》的作者如果是今天会在什么地方发表他们的文章呢？不是在书本中，因为读书的人不够多。不是在报纸上，因为它的文章都太长。也不能通过电视传播，因为电视不能传达思想丰富的内容。那么在计算机网络上？确实如此。虽然计算机显示每年都有进步，但还不够完善得足以阅读长篇散文。未来趋势是计算机能显示画面、图表和“汽车保险杠上的招贴”那样的短句。因为那是显示能够做得很好的东西

但是，20世纪后期这个问题有了一个有趣的答案：通过计算机网络传送一个所提出的结构的模拟模型和新宪法的程序条款。接收者不仅能启用模型，而且可以改变设想甚至模型本身，来检查这些想法。模型可以与设计源（如弗吉尼亚宪章）超级连接，这样，“读者”可以很容易地把新想法和旧概念作比较。（超级连接可将任何文献扩展到使之包括来自各种各样信息源的有关信息。）现在，接受者能拥有比原来文章更详尽丰富的某些内容，并且有关建议的反馈——再次通过网络——可以很及时、恰当地返回来。

五年前，我和我的同事Ann Marion有意于直接研究将计算机用在改进学生学习方面的长处与不足。我们在洛杉矶特色中心开放学校携手合作，设立了一个称为“苹果植物园计划”的研究项目。我们与校长Roberta Btatt不打算通过引进技术来改善这所已经办得很好的学校。找们只想更好地理解计算机作为教学辅助媒介可能具有的价值。

儿童被用校车接到学校，并且同洛杉矶的其他校车接送学校一样，用抽签的方法来选择学生，这样学生的种族比例整体上大致与城市人口的种族比例一致。父母非常关心他们的孩子以及学校把他们的孩子列入考虑之中的施教方法。父母的关心和参与是该校获得成功的关键因素。人们甚至可能认为，课堂中的教育方法远不如家庭中的学习方法那么重要。如果是这样的话，那么任何方法就都是可行的，虽然有些方法可能比其他方法更生动、更丰富。

我们尤其要调查怎样才能帮助孩子们理解动物、人类和环境都是相互影响的大系统中的组成部分，因此我们把工作的大部分致力于研究生物学和生态学。研究大城市的设计和运转功能也可以使孩子们了解这种复杂性。加利福尼亚工学院的Doreen Nelson多年来一直在向学生教授城市设计课。在她工作的基础上，我们的研究小组为三年级学生引进了一个大型城建项目。我们也帮助学校制定了一个大戏院的计划，这样，孩子们就可以从内部看出艺术和各种系统是如何起作用的。

鉴于生物学与人类和我们这个世界休戚相关，那么学习生物学意味着什么呢？所有生物都是由从分子到行星的许多体系的分体系组成的，也是体系的组成部分。进入这个浪漫领域（我们曾是那个领域中的一部分。扮演小角色、异星际情人、英雄或恶棍）的软弱方式是本意良好地试图把图书、计算机或其他表现媒介作为“传播工具”。可以用激光视盘显示动植物的生长情况，学生可以用拥有的网络存取作物产量、动植物分类等等有关的数据。那么，为什么我们要用“音乐欣赏法”代替直接演奏所带来的乐趣呢？为什么当孩子们能更高兴地（往往也是效果更好地）实际创建整个世界时，要教授他们“科学与数学欣赏”课呢？

生物学和人类其他重要科学研究中的那些美妙崇高的东西是不能“传交”的，但是通过使学生直接接触“大生物链”，它却可以被学习吸收，这样他们就能从内心生成掌握权威概念所需的结构。因而各式各样的媒介都可用于扩大学习的体验，而在过去它们却是一种培养“好材料”的障碍。

如果不采取简单直接的教育方式，开放学校就将毫无意义。因为“事物的生长变化”乃是所谓生命实验计划这一事物的本质部分，挖掉部分操场的沥青面层，得到干净的泥土后，孩子们建了一个花园。三年级学生在从事他们的城建项目过程中，花了数月时间讨论花园的设计。他们最终建造了一个适合儿童的小型花园，园内设有人字形通道，可到达每一个景点。

孩子们发现，他们的计算机的模拟能力能帮助他们比较多种不同路径设计的优劣，这一点不必感到意外。他们象现代建筑师一样，使用计算机帮助把他们的想法建成模型。教师Dolores Paton和Lesdie Bazelay在这一构作过程中提供过帮助，但各种构造设想却都是孩子们提出来的。

加利福尼亚州有很多所生命实验学校。因为这些学校的学生参与了类似的实验工作，学生之间就有了相互讨论的话题。对他们来说，网络所起的作用远比检索固定数据的渠道要多得多。网络可使学生协作开发自己的智力。例如，他们可以根据同时记录的温度数据和大气压数据以及类似的参数方便地作出各自的天气图。并通过网络讨论这些天气图代表的含意。

可利用计算机的能动性更方便地考虑所建造的模型。一个相当简单的推断是，大气压似乎从西向东变化。这是否于地球的旋转有什么关系呢？风向变化更复杂，因为风更容易受地形的影响。那么风向变化与气压变化一致吗？

我们还能更深入下去。当孩子们在考虑他们认为重要的有关问题时，他们能更追根究底，注意事情的本质。动物为什么要做它们所做的那些事？人类的一些行为其目的又是什么？这都是些实质问题。详细观察、理论和角色扮演对解答这些问题都有帮助。阅读有关动物行为的图书也有帮助。教师甚至能解释诺贝尔获奖者Niko Tinbergen的某些理论，如动物的行为可以组成具有固有方式的一些模式的概念。但这仅仅是纸上谈兵。现在，孩子们能做动物行为的动态模型实验，亲自检验Tinbergen的概念。

那么，九、十岁的孩子真能理解某个复杂生物（如鱼）的思想吗？教师B. J. Allen—Conn花了几个暑假去研究有关海洋中错综复杂的生态关系。她探索过种种方法，用以说明某种生物的行为是如何因受到许多其他生物的相互影响而改变的。与此同时，Michael Travers建立了一些动物模拟实验，其中就有Tinbergen所描述的鱼的习性。（Travers是来自麻省理工学院媒介实验室的研究生，和我们一起从事研究工作。）然后，我们小组的Scott Wallace和其他人利用这些想法制成了一种游戏场（Playground），一套供儿童使用的模拟拼装块。

孩子们尤其会被“小丑鱼”所迷住。这种鱼显示出所有期望的鱼类行为，如进食、交配和逃脱敌人的攻击，而且表现出使人着迷的自我保护方法。它选择离群的单只海葵，并通过一连几天时间逐渐适应海葵的毒性。适应毒性后，小丑鱼就有了安全区；假如敌人来攻击它，它就能隐藏在那里面。

在Playground中建造一个简单的行为模型相当容易，这样孩子们就可以建成能够反映小丑鱼在挨饿、觅食、适应海葵毒性及逃脱捕食它的动物时如何行动的模拟模型。随后他们就可以探索在记录不一致时究竟是发生了什么情况。如果这种鱼很饿而在食物附近又有捕食它的敌人时将出现什么情况？这种鱼饿极的时候，是否会把要吃它的敌人看作是食物？当成群生活的这种鱼都单独出去为自己觅食时它们是否能吃得最饱，或者是少许的“利他主义”在整体上说能对这种鱼类会有其好处？

对成年人来说，这些孩子们的工作可以称作是“使用一种规则的专家系统语言的人工智能编程”。我们这些研究人员、教师和儿童则把动态模拟视作检验动物行为理论能否应用于现实世界的一种方法。

正如在每个教室里摆上钢琴并不能解决有缺陷的音乐课程一样，开放学校的计算机也不能把学校从某个薄弱课程中拯救出来。没有计算机，甚至没有一纸一笔同样能出现惊人的学习效果。但是，一旦教师和学生得到了探索的权利，计算机就会象钢琴一样，能成为大功率“放大器”，扩大求学者到达的范围和深度。

很多教育工作者一直反应冷漠，不轻易承认这种知识所有权概念，不能认识到孩子象大人一样对享有文化基础知识的个人特权同样也有着心理上的需要。多数学校强迫学生学习其他某个人的知识。然而，正如教师和教育哲学家John Holt曾经说过，要是数学和科学不被搞得那么规则死板，它们就可能会被学得更好。孩子们如象成年人那样学习，就会学得最好，那时他们就能提出自己的问题，多方觅求答案，考虑不同的前景，与他人交换意见，并在现存的答案中加进他们自己的发现。

    从现在起的十年内，大功能计算机将象电视一样无处不在，并且会与比目前的电话更全面地横跨全球的网络连在一起。我的研究小组在开放学校的经历已经使我们看到了计算机技术对促进学习的一些潜在利益。

第一个利益是交互性大。最初计算机是反应式的，尤如一件乐器，不久它们就也会具有主动性，工作起来像个助手。计算机在任何方面都能适应。例如，可以显示可观察的图象；根据手势指令设备与键盘运行；通过扬声器、钢琴式键盘和传声麦克风等发出声音；甚至用电视摄像机辨别使用者的脸部表情，并做出相应回答有些显示使用时得戴上魔镜和力反馈手套等，魔镜和力反馈手套组合在—起能形成一个虚拟现实，使使用者置身于计算机内部去身临其境地观察和触摸这个新的世界。可以在酶催化两种氨基酸发生反应时去触摸它们的表面；把使用者“变成”电子，以接近光速的速度飞行，去直接体验相对论的畸变。

第二个益处是计算机能变成任何（或所有）现有的媒介，包括图书和乐器。这一特点意味着人们将来能够选择媒介的型式，以此来接受和交流思想；而目前则是要求人们这样做。在传统媒介中十分难以驾御的构成（如文本、图象、声音和电影等），而今使用字处理机，桌上印刷系统、直观图解和多媒介系统就可以方便地操作。

第三个也是更重要的—个好处是可使信息从多个不同观察角度显现出来。麻省理工学院的Marvin L. Minsky喜欢说只有你从多方面理解了一件事情后，你才能真正理解它。可以给计算机这样编程，使与在计算机屏幕上某个窗口检索出的“事实”相一致或相悖的种种论点在围绕该窗口的另一些窗口中自动显示出来。对一个概念可以像一个图象一样将它如实显示出来，从正面、从背面、从内部和从外部去观察它。来自许多不同信息源的重要概念可被汇集到一处。

第四，计算的心脏是通过模拟为一个概念建立一个动态模型。计算机能够超越至多只能起到说明作用的静态陈述，能提供充满生机的、描述和验证相抵触的理论的模拟。依靠计算机领域这些强有力的陈述“观察”能力将是一个很重要的进展，其重要程度不亚于从印象与一般感觉转变成语言、数学和科学的进展。

第五个益处是能把计算机设计成具有思考能力。计算机的建模能力应该使得好象有自己的主见一样的过程能够建成，并且应使设计人员能建立灵活的“代理程序”。这些代理程序将为其主人提出他的要求、考虑策略（向使用者提问以及回答使用者的提问），并通过推理考虑后，确定使用者的需要。

最后，广泛联网的计算机将成为一个无所不包的图书馆，实现热爱知识的那些人的久远梦想，将来任何人可能都能使用个人力所不及的工具（如进行繁重模拟的超级计算机卫星和大量收集的数据等）。

对孩子们来说，这些益处给予他们的权利可能尤其令人兴奋，教师John Dewey指出，20世纪的城市儿童只能在形式上而不是在内容上参与大多数成年人的活动，这就好象把城市女孩担当其洋娃娃的护士所获知识与一个在农场照料活生生的小牛的女孩所获知识相比较一样。计算机已在某种程序上帮助儿童从内容上参与。学生从幼儿园到研究生院如何使用他们的计算机与计算机专业人员如何使用它相类似。他们相互影响，模拟、对比和批评；他们也创造新知识与他人共享。

当大规模联网的个人计算机普及后，人类与其信息载体网的关系将再次发生质变。随着更多的信息垂手可得（很多信息会相互矛盾），批判性地评价许多不同观点的价值和正确性的能力和认识产生这些观点的背景的能力将变得愈加重要。自图书变得能广泛获取以来，这种能力已经非常重要，但要进行比较一直十分困难。如果人类利用计算机能提供有价值的资料的有利条件，比较就会容易些。

计算机设计人员也有帮助。联网计算机媒介最初将利用便利代替逼真，利用数量和速度代替说明和思考。然而，精心设计的系统也可以保留过去的意义深远的概念，并加以扩展，获得考虑这个领域的变革性方法。就如Postman所指出的那样，需要的是某种游击战，不是毁掉新媒介或旧媒介，而是在计算机上建立一个并存的关于介质的意识——一种轻言细语地讲述任何演出中的借方和贷方，并指出通往“材料”的道路的意识。

倒如，天真地接受屏幕信息可能会受到既自动收集所需信息又自动收集一些该显示信息并不可靠的事倒的设计的告诫。

只检索所需东西的联网图书馆会使视界受到限制，并背离建立图书馆的原意；在书架间随意漫步，读者必定能发现很多原来不知道的好书软件可以方便地提供浏览和碰运气发现好书的机会。

今天，事实往往脱离其原来的产生背景。这种脱节现象可以用能将单独、孤立地检索的概念变成前后相接的连续检索的概念的程序来消除。对泥土塑造”（通过不断摸索来创造东西或收集信息）的诱惑可以通过能够帮助人们确定自己追求的目标的组织手段来克服。如果计算机使用者开始时对其所要完成的事物有着明确想象，他们就能以直截了当的方式措着最初建立的结构向前走，并依靠一次次的通过来对该结构进行评价、调整和修改

要是个人拥有的图书是构成各个人对于文艺复兴的概念的一个主要依据的话，那么，未来广泛联网的计算机就会塑造人类——长期以来就一直是的、正常的怀疑论者可以根据其他人的论点和依靠模拟来验证任何一个论点。一位博学的物理学家Philip Morison对充满疑惑的世界有一个精辟的见解：“……真正的信任意味着在任何需要检查的地方有进行检查的机会。那就是为什么我们需要相互共享的是证据（经验本事和使经验有序的论点），而不只是未经证实的最后声明。”

我毫不怀疑当广泛联网的个人计算机普及后，我们中许多人的眼界会扩大。当足够多的人的观念变化后，现代文化将再一次发生转变，就象文艺复兴时期发生的转变一样。但是，在目前这种教育价值状况下，我担心就象16世纪一样，很多人将不会利用这个机会去成长，反而成为落伍者。社会能容忍这种现象再次出现吗？