论智能化时代教育科学的超学科范式

      [中图分类号]G434 [文献标志码]A

      不经意间，一个多学科交融创新时代来临了。人工智能、认知科学和神经科学等的快速崛起与交叉融入，推动教育从"Internet+"向"AI+"和"Neuro+"发展[1]。随之，教育科学由跨学科(Interdisciplinarity)尝试和多学科(Multidisciplinarity)探寻，走向超学科(Transdisciplinarity)范式。超学科，是不同学科的学者和利益相关者协同工作去解决生活世界问题的一种尝试，既有别于多学科中其他组群的个人知识总和，亦非跨学科里已有学科的交叉部分，而是将来自多种学科的知识整合而生成一个超越性的学科新形态，建构起一种新范式[2]。对此，本文基于神经科学和人工智能勃兴背景，凸显学习认知神经科学，采用文化哲学视角，简要阐释教育科学超学科范式的形态、结构与方法。

      二、教育科学的超学科形态

      自古希腊以来，人类知识经历了一个不断分化的过程。最早，学科间没有明显界限。启蒙运动后，受还原论影响，逐步发展出许多有着精确边界和独特方法的单学科，学科间的围墙越筑越高。20世纪，人们逐渐意识到学科过于分化的弊端，掀起了科学综合化运动，致力于“实践观照”与“学科交融”。在教育学、心理学、神经科学以及技术学的交融中，学习认知神经科学观照具体科学与教育实践的结合，伴随着从教学机器到信息技术，再至人工智能的换代，穿过教育心理学、神经心理学和教育神经科学三个阶段，引领教育科学历经跨学科和多学科进入超学科形态(如图l所示)。

      (一)第一阶段：教育心理学孕育学习心理学

      19世纪末20世纪初，是科学信念盛行的时代。进化论的传播、詹姆斯(James W)的《心理学原理》、霍尔(Hall G S)的儿童研究运动及杜威(Dewey J)的实验学校，都在一定程度上推动了教育的科学化进程。心理学原理被认定可以给教育学提供科学基础，成为教育领域的热门话题。在这样的背景下，桑代克(Thorndike E L)于1903年出版了《教育心理学》一书，教育心理学正式成为一门独立学科。它作为心理学与教育学交融的产物，确定了跨学科的性质和研究对象为“教育过程中的心理现象与规律”[3]。根据这一概念，斯金纳(Skinner B F)开发使用了“教学机器”[4]，教育者则普遍地对神经科学视而不见(如图1(a)所示)。

      

       图1 教育科学进化三阶段

      注：由下而上标示三个阶段；由左到右，左栏表示三个阶段不同学科间的关系，即学科交叉；中栏表示三个阶段学科交叉创生的新学科领域，即学科创生；右栏则表示三个阶段主要的研究范式特点，分别为跨学科、多学科和超学科。

      在教育教学情境中，教中一定蕴含学。学习的心理现象与规律，顺理成章地成为教育心理学的核心研究领域，被视为是教育教学的理论基础，受到学者们的普遍关注，并发展出行为主义、认知主义、人本主义和建构主义等各具特色的学习理论。这为我们透析学习的本质与规律提供了很大帮助，也为学习心理学这一分支学科的孕育奠定了基础。学习心理学致力于探寻“学习的本质”“学习的过程”“影响学习的因素”等问题，为教育教学实践贡献了诸多理论。其间发展出的“教学机器”和“程序教学”理论是后来计算机辅助教学和现代教学软件开发以及教育信息技术的直接思想来源(如图1(b)所示)。

      这一时期的跨学科范式表现为教育学和心理学两个单学科互动(如图1(c)所示)，在概念和方法上持续交流找到共通之处，并建构和孕育出教育心理学、学习心理学(如图1(b)所示)。学科的发展过程充分体现了其作为跨学科的学科间性，着力在课堂上开发使用教学机器。然而，当时的研究主要局限于“心理学原理在教育情境中应用”，很多教育原理源自实验室情境下的动物实验，在一定程度上脱离了真实人类的教育实践。所幸的是，新兴的神经科学、神经心理学扩展到“认知”活动(如图1(a)所示)，学习研究也逐步深化到心智“认知”层面，并为后来学者们对神经网络和新联结主义的热衷、学习的神经科学解释成为当代学习研究中最重要的取向之一奠定了基础。

      (二)第二阶段：神经心理学凸显认知神经科学

      20世纪初，社会生产力的高速发展，促使科学研究由孤立走向群体化，“大科学”出现。列强开始研发氢弹、人造卫星，以及国际广泛参与合作的人类基因组研究等，它们的兴起与发展否定了笛卡尔的“主—客体”二元对立的个体认识论模式[5]。学科间相互合作借鉴成为常态，各层次的交叉学科如雨后春笋般不断涌现。大量自然科学和社会科学在教育领域中的应用，产生了复数形式的教育科学[6]。神经科学是一门研究神经系统的学科，其与心理学的融合催生了神经心理学(如图1(d)所示)，它把心理与生理过程重新联结起来，将“心脑关系”作为核心命题，对脑与人的各种认知活动的关系进行探讨。

      继布鲁卡(Broca P)和威尼克(Wernicke C)等人开创神经心理学研究后，福多(Fodor J A)提出的大脑机能组块理论则将相关研究推进到认知神经心理学(如图1(e)所示)[7]。人们开始运用认知解析的方法，探讨心理过程的神经表征模式，尤为关注学习过程的内在神经机制。认知神经科学是一门以揭示大脑认知功能的神经基础为目标的前沿学科，[8]它借助事件相关电位和功能性磁共振成像等手段，从时间和空间两个维度揭示行为科学观测不到的学习的神经机制。与此同时，以西蒙(Simon H A)为代表的人工智能专家通过计算机模拟对人类问题解决方式的探索，开启了学习研究的“机器”隐喻，[9]整合信息技术创生了计算机辅助教学、认知诊断测验等新颖教、学、评方式。