39、教育模式与技术伦理:现代教育的探索与实践

教育模式与技术伦理:现代教育的探索与实践

在当今教育领域,技术的融入使得教育模式不断革新,同时也引发了对伦理和教学法关系的深入思考。本文将探讨两个重要的教育相关话题,一是某教育机构(ITESM)的重新设计教育模式及其成果,二是探索教学法、伦理与技术之间关系的框架。

ITESM重新设计的教育模式
  1. 理论框架
    • 学习理论基础 :课程设计的理论参考主要有认知、行为主义和建构主义三种学习理论。认知理论用于促进类比推理、算法问题解决和图式组织;行为主义理论设计“输入 - 输出”或“刺激 - 反应”活动;建构主义理论则是让新知识从新情况与学生先前知识的相互作用中“构建”出来。ITESM采用的是混合模式,建构主义活动最为重要,但也会使用认知和行为主义活动。
    • 设计方法与教学技术 :基于“理论一”,课程设计需包含清晰信息、过程反思和强大动力,活动聚焦于实际应用。为实现这些目标,ITESM采用四种教学技术:协作学习(CL)、基于问题的学习(PBL)、项目导向学习(POL)和案例研究法(CSM)。课程设计还会利用网络社交空间,发展学生的社交技能。
  2. 培训计划
    • 四个阶段 :教授参与的PDHD培训计划分为四个阶段。
      • 动员变革阶段 :让教授了解学院的教育模式和使命。
      • 教学技术阶段 :教授学习技术、课程结构和设计,参加至少一次协作学习研讨会,还可选择其他教学技术。
      • 指导实践阶段 :在重新设计课程的实施过程中,教授参与指导实践并记录结果。
      • 课程评估与改进阶段 :教授根据结果和观察提出课程改进建议,参与每两年一次的课程更新。
  3. 教育委员会
    • 成立背景与作用 :1997年开始的重新设计过程,最初在纸上进行,1998年课程被放入基于网络的应用程序Learning Space。2002年2月,CEM成立了教育委员会,通过研讨会帮助教师在新应用程序Blackboard上更有效地开发和实施课程。
    • 相关角色与职责 :委员会中有教师、导师、教学技术认证促进者和技术促进者。教师负责课程内容和教学材料;导师为教师提供指导,帮助其实现教育模式目标;认证促进者在特定教学技术方面提供支持。自2003年8月起,导师和认证促进者由一人担任。
    • 导师特点 :导师是满足以下条件的教授:至少有一门课程重新设计并获得学院学术副校长批准;具备教学设计知识和/或经验;接受过上述教学技术之一的培训;完成PDHD计划;参与校园其他学术活动,促进MET在全职和兼职教授中的发展。部分导师英语水平高,可指导英语课程的重新设计过程。
  4. 课程结构
    • 文档类型 :教授在设计基于网络的课程时,需纳入信息文档和学习单元两种类型的文档,具体内容如下表所示。
      |信息文档|学习单元|
      | ---- | ---- |
      |引言|单元标题|
      |教育意图|单元引言|
      |目标|单元目标|
      |内容|单元活动|
      |教学策略|与课程内容相关的教学材料|
      |评估系统|采用教师指南|
      |对教师和学生的期望|教学文档|
      |信息来源| |
      |技术来源| |
    • 决策要点 :教授需要做出多项决策,包括定义上述所有文档;确定课程学习单元数量(若按周设计,为4 - 16个);确定学生为实现单元/课程学习目标需参与的活动和经验以及要求;决定哪些活动在课堂进行,哪些在线进行;确定协作活动的数量和频率以及是否使用其他教学技术;建立评估标准并制作记录工具;建议信息来源和支持材料;根据学院使命的态度和价值观确定课程政策。所有这些元素必须与MET保持一致。
  5. 实施成果
    • 课程与小组数据 :过去四年,获得学术副校长批准的课程数量显著增加。2005年8 - 12月学期,各教育项目在MET下的课程和小组情况如下表所示。
      |项目|课程总数|MET下的课程数|总授课小组数|MET下的小组数|
      | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
      |机械电气工程师(IME)|58|42|268|236|
      |建筑学(ARQ)|53|35|70|46|
      |机械商业工程师(IMA)|55|42|261|236|
      |电子系统工程师(ISE)|55|48|234|212|
      |计算机科学工程师(ISC)|55|44|193|169|
      |机电一体化工程师(IMT)|61|47|303|274|
      |工业工程师(IIS)|56|44|226|209|
      |电子与通信工程师(IEC)|56|52|237|216|
      |管理计算机系统学士(LSCA)|55|41|176|158|
    • 教学技术应用情况 :不同教学技术重新设计的课程百分比有所不同,6%的课程没有采用特定教学技术,很少有课程采用案例研究法。从教授接受培训的情况来看,很多教授接受了协作学习和基于问题的学习培训。
  6. 实施结果
    • 学生意见 :2005年1 - 5月学期末,156名学生参与了关于ITESM教育模式实施的调查,结果如下。
      • 教育模式 :超过50%的学生认为课程符合该模式的特点,97%的学生认为课程有助于培养识别和解决问题的能力,94%的学生认为自己正在发展自主学习能力。
      • 教学技术 :学生认识到教学技术丰富了学习体验,有助于培养高级智力能力,但仍需在信息学有效使用、创造力和良好的口头与书面沟通方面提供帮助。
      • 技术应用 :学生可以获取阅读材料和课程资料,但参与辩论、讨论等互动不太容易。
      • 评估 :学生认可课程评估考虑了课堂参与、作业、研究和应用活动以及与教学技术相关的内容,认为教师选择的活动适合课程内容,课程质量尚可但不够优秀。
      • 教师表现 :超过90%的学生认为教师根据课程内容选择了合适的教学材料,活动规划良好,信息新颖,并且乐于接受学生的建议。
      • 课程情况 :学生认为课程作业量适中,每周每门课程需额外投入3 - 5小时完成作业。课程时间分配为45%用于讲课,27%用于协作工作,26%用于个人工作。

下面是PDHD培训计划四个阶段的mermaid流程图:

graph LR
    A[动员变革阶段] --> B[教学技术阶段]
    B --> C[指导实践阶段]
    C --> D[课程评估与改进阶段]

综上所述,ITESM的教育模式重新设计取得了一定的成果,但仍有改进空间,未来需根据新的使命纳入与伦理和公民意识相关的新元素。同时,探索教学法、伦理与技术之间的关系对于设计和开发电子学习或电子教学策略至关重要,这将在后续内容中进一步探讨。

教学法、伦理与技术的关系框架
  1. 三者概述
    • 教学法 :教学法理论主要分为实证主义和建构主义。实证主义教学法基于现实主义本体论,认为现实独立于观察者,教学目的是向学习者传授客观真理;建构主义教学法基于非实证主义本体论,认为现实由观察者和观察行为构成,教学旨在帮助学习者根据社会规范构建自己的现实。教学中“学习”可看作个体或社会活动,存在多种不同的学习隐喻和模型,如“获取隐喻”“参与隐喻”“交易隐喻”,以及冲突的教学和对话学习模型。
    • 伦理 :主要聚焦计算机和信息伦理领域,该领域有一些反复出现的重要问题,如下表所示。
      |重要问题|具体影响|
      | ---- | ---- |
      |数据质量|低质量程序和数据会影响关键系统运行、导致经济损失和危及人类,高质量数据是ICT发挥作用的必要条件|
      |数据和系统访问|涉及公平性和安全性等问题|
      |知识产权|是计算机伦理中可见且突出的问题,如在线教学材料可能引发版权侵权问题|
      |隐私和数据保护|电子数据收集可能侵犯个人隐私,影响对学生的评价|
      |社会结构变化|技术影响社会关系,产生数字鸿沟、权力关系变化等伦理问题|
      |ICT对人类观念的影响|影响我们对人类的认知和相关伦理问题|
    • 技术 :高等教育中广泛使用各种虚拟学习环境(VLE)工具,如提供内容、在线测验、电子邮件交流、讨论论坛等。但这些工具并非价值中立,蕴含着特定假设和意识形态,支持传统的客观主义教育方法。例如,在线测验体现了刺激 - 反应的评估方式,强化了将人类视为信息处理机器的观点;而讨论板则支持参与式/交易式学习和社会建构主义教学法。
  2. 三者的交集
    • 伦理与技术 :电子教学工具与计算机伦理密切相关,具体影响如下。
      • 隐私和数据保护 :VLE收集学生和教师数据,可能影响教师对学生的评价,如教师可查看学生对VLE的使用情况。
      • 知识产权 :在线教学材料可能被学生下载和修改,导致版权侵权。
      • 数据质量 :信息技术环境依赖定量数据,数据质量影响学习体验。
      • 社会关系 :技术影响社会关系,如数字鸿沟、权力关系变化等。不同教学工具蕴含不同的师生权力关系,如选择题测试体现“舞台上的圣人”角色,而在线聊天等工具则不同。
    • 技术与教学法 :多种VLE工具(如电子邮件、教程、测验等)与实证主义教学法相关,为学习者提供学习支持;讨论板则支持参与式/交易式学习和社会建构主义教学法,有大量实证研究证明网络学习和社交互动对学习的积极影响。下面是学习维度与技术工具关系的表格。
      |学习维度|相关技术工具|
      | ---- | ---- |
      |实证主义教学法相关|电子邮件、教程、测验、网页、PowerPoint|
      |参与式/交易式学习相关|讨论板|
    • 教学法与伦理 :实证主义教学法基于现实主义本体论,对应着认为存在有效伦理理论和确定道德正确行动的观点,计算机伦理采用规定性方法;建构主义教学法基于社会建构的现实观,认为伦理问题需通过利益相关者的协商和集体行动来解决,更注重参与和对话。这表明计算机伦理的某些立场与特定教学法理论存在联系。
  3. 结论
    设计和开发电子学习或电子教学策略面临的问题不仅仅是忽视伦理问题。教学法、伦理和技术都受到对现实更基本认知的深刻影响,这些哲学基础影响着我们对人类、社会的看法,以及如何以符合伦理的方式利用技术支持教学。这引发了是否存在一种正确做事方式的根本问题,若不存在,就需要协调不同的世界观。虽然无法给出简单答案,但希望能提高对伦理、技术和教学法重叠部分的认识,所提供的框架有助于理解和应对电子学习和电子教学策略中的伦理风险。

下面是教学法、伦理与技术关系的mermaid流程图:

graph LR
    A[教学法] -- 相互影响 --> B[伦理]
    A -- 相互影响 --> C[技术]
    B -- 相互影响 --> C
    D[现实认知] -- 影响 --> A
    D -- 影响 --> B
    D -- 影响 --> C

总体而言,现代教育在不断发展和变革中,教育模式的创新、教学法的应用、技术的融入以及伦理问题的考量都相互关联、相互影响。我们需要全面、深入地理解这些因素之间的关系,以推动教育朝着更加科学、合理、符合伦理的方向发展,为学习者提供更好的教育体验和发展机会。

基于数据驱动的 Koopman 算子的递归神经网络模型线性化,用于纳米定位系统的预测控制研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕“基于数据驱动的Koopman算子的递归神经网络模型线性化”展开,旨在研究纳米定位系统的预测控制问题,并提供完整的Matlab代码实现。文章结合数据驱动方法Koopman算子理论,利用递归神经网络(RNN)对非线性系统进行建模线性化处理,从而提升纳米级定位系统的精度动态响应性能。该方法通过提取系统隐含动态特征,构建近似线性模型,便于后续模型预测控制(MPC)的设计优化,适用于高精度自动化控制场景。文中还展示了相关实验验证仿真结果,证明了该方法的有效性和先进性。; 适合人群:具备一定控制理论基础和Matlab编程能力,从事精密控制、智能制造、自动化或相关领域研究的研究生、科研人员及工程技术人员。; 使用场景及目标:①应用于纳米级精密定位系统(如原子力显微镜、半导体制造设备)中的高性能控制设计;②为非线性系统建模线性化提供一种结合深度学习现代控制理论的新思路;③帮助读者掌握Koopman算子、RNN建模模型预测控制的综合应用。; 阅读建议:建议读者结合提供的Matlab代码逐段理解算法实现流程,重点关注数据预处理、RNN结构设计、Koopman观测矩阵构建及MPC控制器集成等关键环节,并可通过更换实际系统数据进行迁移验证,深化对方法泛化能力的理解。
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