围绕LOGO三问林建祥教授

 

本刊记者 阮滢

 

林建祥教授，１９５１ 年毕业于清华大学数学系。曾任教于北京大学教育学院教育技术系，是“全球华人计算机教育应用协会”（GCSCE）顾问，曾任“中国CBE学会”副理事长，“计算机教育应用促进协会 ”（AACE）亚太分部理事。近年从事教育信息技术的研究工作，提倡用教育界较为熟悉的LOGO思想也即建构主义的学习理论，来做为教育信息化的理论指导，并提倡用不同层次的“微世界”知识表达方式来表达各种知识，使学生可以通过便于自己主动观察与探试来理解的学习平台掌握知识。林教授的学识足以让后辈钦佩不已，其老骥伏枥的人格魅力同样令人高山仰止。

 

您所阐释的LOGO是什么意思？

 

记  者：林教授，首先请您简单描述一下什么是LOGO思想的涵义。

林建祥：大家谈到LOGO一般会想到它是一种编程语言，会想到小海龟，这都没错。但是我想说的是，LOGO不仅是一种编程语言。我们可以从教育哲学的角度，将它理解成是一种方法论，是一种融合了编程理念的思想。LOGO源自希腊文，原意是事物的结构、逻辑，一般是作为静态的名词理解。而我们这里所说的LOGO思想所指的是方法论，是分析、综合与建构的方法论，可以看成是一个动态表示的动词。我们可以借用MIT Marvin Minsky教授的观点，将LOGO的思想描述为：把学习、研究的对象分解为基本成份（元素），在这些成份基础上再进行综合，成为不同层次的(数学领域用语)模型、模式或(语文领域用语)语义，从极其简单的成分可以逐步构造出非常复杂的信息世界。

记  者：我注意到您在描述LOGO时，用到几个比较关键的词：“分解”、“基本成份”、“综合”、“模式、模型”。

林建祥：不错！我想要重点解释一下“基本成份”这一概念。事物的基本成份首先是对象、属性与关系。各种对象依据其自身的属性以及彼此间的相互关系组成各种结构。结构又可以继续看成对象从而再组成多层次的结构。各种对象的内涵，由不同属性的不同值表示而相互区别。关系也好，结构也好，又可以因各自属性而加以区别。

还有一种重要的基本成份叫操作。对象的整体或部分可以通过各种操作而连接生成为结构或变换原有的结构。又分析又综合，也就是重组。操作、变换都可以看成对于原有结构的重组。一批操作组合成为算法，一个算法又可以看成一个操作。对象通过操作、不断综合，就是建构的原始涵义。

其实，我说了这么多对象、成份、属性、关系、操作，就是想让一线教师了解：通过LOGO方法论的运用，能够在我们的头脑中建立起一种对事物的逻辑结构的思想。进一步特别强调LOGO作为方法论动词的含义，要强调作为动态性的方法论，也即强调分析与综合、操作、算法与建构，更有利于研究事物的生成、过程、发展和动因，增加可操作性，逐渐向实际建构前进。

记  者：您谈到了许多高深理论，但一线教师在理解理论的时候更希望能够具体一些，实际一些，离我们的教学实际贴近一些。

林建祥：我最近就是在做这方面的工作，希望能够通过一种浅显易懂、简单明了的方式让一线教师能够对LOGO思想有所了解，能够更好地为一线教学实践服务。一线教师们不妨可以这样理解LOGO思想，它就是使知识内容整体上条理优化，由成分分解来建立建构各种模型、模式。拿我们都熟悉的数学学科来说，从LOGO方法论的视野看，数学是把模型、模式作为研究对象的学科，数学的研究是建构模式与重组模式的过程，而数学的学习也就是在与客观世界的对象交互中建构模式与重组模式的过程。数学知识已经建构起庞大的模型模式结构大厦，若干数学软件包Mathematica、Maple的出现与其巨大威力可以说明这一点。

程序语言用符号来建构描述，与文字自然语言很相似，程序首先是静态的描述。但是描述后还可以运行，程序描述中设有许多参量，不同参量取值不同，结果也就不同，但程序是相同的。清晰体现出规则与实例的层次区别。数学建立在程序基础上比传统的集合论基础上有许多明显差异与好处，即统一规范又可以运行。这就有极大的新意。所以把数学学习与编程适当结合是教学改革崭新的富有创意的思路。Papert教授都（积极主张？）不得不承认：LOGO编程与数学学习结合是一个好的主意。所以，我觉得对于一线教师而言，要理解LOGO思想就是要提炼出LOGO思想里面最重要的分析、综合、操作、算法与建构模型的理念，说得更确切一些，就是编程的理念。用这种编程的理念站在方法论的角度指导我们重新认识我们的数学、物理，以及信息技术等学科的研究对象、研究方法和学习过程，是很有启发的创新思想。

记  者：您对LOGO的关注、研究、看法与您早年在数学、教育技术领域的成就肯定是分不开的。

林建祥：我想我的经历特点对于我对LOGO思想的关注是有联系的。我首先主科学的是数学，早期大学上几何课的吴光磊教授给我数学以强烈结构模型的概念，使我收益不浅。以后我先后转到计算数学，计算机科学，人工智能，最后到教育技术与教育信息科学。这样的经历使我在每个方向都没有取得什么成就，但却使我有个比较综合的较广的视野。我曾有机会到卡内基-麦隆大学，师从司马贺，即塞蒙教授，他对于计算机出现给理解人的心理、高层思维以科学的方法，推动心理学研究的变革，给我印象深刻，他所用的正是编程的技术，当然他也意会到编程的局限。当时用计算机技术支持教育的尝试，正蓬勃发展，而该大学是当时处于美国研究的中心，现在流行的教育技术在该校当时都已经看到，包含多媒体，网络技术，与智能的语言程序。准备经过五年时间，全校师生每人都拥有三个百万，百万点阵荧屏，百万次速度，百万内存的个人计算机。当时中国刚刚有点286的计算机，差异还太大，所以开始我想用计算机来支持教育是太遥远了，不切实际的。但接着又想到今天不努力做好思想与技术的准备，到了某日，有了机器条件，也不易产生真正的效果。所以在相当困难的情况下，还是决定参与与提倡。我自己从关注数学开始，我与我的学生曾研制出求解不定积分的学习平台。以后又曾很快了解到Mathematica 数学包的诞生，并关注与做了不少的宣传与推广工作。九五年到新加坡参加ICCE95，当时曾有好心的教授，告诉我有了网络技术，问题可以由人类教师通过远程交流来解决， 而不必花那么大的力气，由机器来模仿人类的智能。这给我很大的启发，但是这也给我认真思考信息技术的价值的动力。贵州符老师不久来找我，要我支持他的LOGO学数学的实验，当时我并不真正理解LOGO的意义。到了波士顿，就近详细考察Logo Foundation网站，看到Minsky教授的文章，说明他对于LOGO 的支持态度，与对于LOGO实质的理解。使我把他提高到教育哲学层次的高度来思考，来理解。结合符老师的实践，想到了很多，觉得很有深入的空间。同时又看到塞蒙教授的一篇文章，谈到美国的教育技术界的两个争论。一个是强调情景教学，形象思维，认为可以消除不必要抽象思维的困难。而塞蒙教授则认为这种不要抽象思维的想法是不科学的，而且正是这种思潮，导致美国基础数学教育的低水平。另一个是社会建构主义的强调知识的主观性，说通过社会的广泛交流，大家都能接受的就是正确的知识。而塞蒙教授则认为他本人也是建构主义者，但不能接受这种知识是主观的观点。这些经历，又使我觉得需要全面来深入反思技术对于教育的应用，需要辩证来思考与理解许多问题。教育现代化涉及许多学科，既需要综合考虑许多学科的成果，更需要深入探讨深层的本质，而需要有统一的方法论。形式化的编程虽有局限，但却是发展的基础，不可缺少与跨越的。就像中华文明虽博大精深，但缺乏具体建构的成分，而使得现代科学的出现，让位于西方文明。到我们虚心学习补上这课时，才就又出现无穷发展的光明前景。（请看所加的是否太长，是否多余，或移到别处，请修改）。

 

LOGO思想的本质是什么？

     记者：您刚才是从教育哲学的角度给我们大致描述了一下LOGO思想，让我们对于“LOGO思想是什么”略有了解。进一步地，我们想知道LOGO思想的本质是什么，也就是说，LOGO思想的核心是什么？

林建祥：对LOGO思想本质的进一步分析就要从信息科学的角度来审视了。我们要问什么是信息？教育信息化涵义是什么？从信息论系统论的角度来看，信息指事物的属性状态，信息传递到目的地后要求仍能被辩识，属性关系的组合可以形成结构，这与LOGO思想接近。信息还强调各种不同复杂程度的处理和加工，是分析综合概念的概括与发展。信息的价值就是由这三者的结合来体现的，现在正在形成一门统一信息科学。他把宇宙看成一部大计算机，它的发展就是信息的计算。他涉及自然，生命，人类思维，社会等多个层次。在这样大背景下，看LOGO，它的方法论就更有意义，更有价值。

具体到教育信息化，就是信息观念与教育学的交叉，现在正在形成一门叫教育信息科学（或信息化教育）的学科，涉及人类思维能力发展与高新技术的综合，即人机互相合作共生的研究，这对于推动信息社会的发展是特别有意义的。

对信息的认识使我们对学习的理解有了一种新的视角，学习实际上也是教育信息的传递、表示与处理加工，反过来说处理加工又是学习发展中极为重要的组成部分。因为思维、学习就是头脑中信息的处理加工。就像生命现象的本质不是物质的，因为物质不断在新陈代谢，而生命的本质就是信息的处理加工。（LOGO思想也是一种学习的模型）因而LOGO思想的本质也就是信息的传递表示与处理加工的体现。

记者：LOGO思想的本质在教育领域是如何体现与应用的呢？

林建祥：谈及LOGO思想的应用我们不妨打个比方，就像儿童自由搭积木。积木块可以看作是基本成份。成分组合起来，数量是巨大的，从简单到复杂，千变万化，大部分不见得有意义，但其中却可找到非常有意义的某些组合，即所谓案例、模型、模式。优秀的组合的发现非常吸引人，令搭积木的儿童产生成就感。新版的初一几何就有七巧版拼搭的内容，而流行的机器人就是现代的积木，只不过是已经加上了传感器与依据反馈信息做出决策的重要认知成份而已。

搭积木是外在操作的建构过程，而学习是内化到头脑中的概念建构过程。有意义的特殊概念成分的组合就是概念图，模式、案例，这里就有创新。还有一种可能性，如果基本积木块有局限，要达到理想目标，就要设法增加基本积木块类型，当然就更有可能得到新的创新。 但最大的创新源泉，却是要重新设计基础成份——积木块，再在新的基础成份上综合，这里需要对原来对象的进一步分析，设计出新的、更好的基本成份组。就是要再分析、再综合，进行所谓的重组。从七巧板到十五巧板，再到用程序编程实现机器人的控制，提供越来越大的创新与解决问题的可能。LOGO方法论对于揭示思维的创新机制是极为深刻的，因此就有巨大的问题求解与创新能力。

搭积木强调搭建者的积极拼搭，同时主动思考：对每个组合理解其意义，判断其价值，与理想的目标还有多大距离，还需要什么基本成份才能达到理想目标等等，这是典型的问题解决的过程。简化的问题求解过程包含生成与测试，大量的事例由基本成分来组合生成，每个事例再按是否符合目标要求进行测试，合乎目标要求就得到答案。搭积木过程正是这样手脑并用进行探试的过程。这种搭积木式的学习就是“做中学”，过程式知识的学习，自然要求学习者的积极性、主动性，但比单纯被动听讲, 记忆，所涉及情景与过程要丰富的多，学习效果自然要好得多。

编程也可以看成是搭积木。搭积木是简单的问题求解，程序设计类似搭积木，也有从简单到复杂的过程，复杂的目标需要分解、更新、重组基本积木块，这对于坚硬的积木难于实现，而在程序设计中用低一层语言很容易实现，这构成早期儿童信息技术基础教育的有效思路——从搭积木入手来理解如何应用LOGO方法论创造性编程来解决问题的训练。

 

LOGO思想对教学的实践指导意义何在？

 

记者：您在LOGO思想本质的阐释中，提到了很多关于“编程”的思想，对于我们一线教学实际来说，是否需要引入编程？编程对于我们的教学效率是否会产生影响？编程是否也应该满足学生个性化学习的需要呢？

还是以初中阶段的数学学科为例。数学知识有非常规范的形式化符号表示体系。由底层的编程语言可以逐步建构出数学知识大厦。若干强大的数学软件包已经展示这个事实，数学知识体系现在可以建立在编程语言上，比建立在集合论上有很多好处，要灵活的多。数学也称算学，数与算是相伴两个基本学科成分。数相当于对象，名词，静态的；算相当于操作，动词，有过程。数与算组成复杂的算法，或程序，而给程序以名字，又变为静态的名词概念。这概念内涵包含复杂算法，但形成的概念可以整体来把握，减低思考复杂度，进到高层的理解。在教学活动上，重视在教师设计、引导下，让学生自己动手，在做中学，更易于理解。贵州遵义符美瑜老师的“通过LOGO实验学数学”是一个有特色的案例。他有两个特点：第一，按课程标准把整个教材内容分解为基本成份，即基本概念。比如，初中代数有有理数运算、代数式求值、解方程、函数表示等，几何有画点、画线、过直线上某点按一定角度画直线、以点为圆心以某一长度为半径画圆等。每个成分都设计有基本程序，设有合适的参数。程序语句容易再组合起来，成为程序段，给以程序名，组成复杂的函数，只要调用程序名，可以用于画出复杂的图形，计算复杂的几何量。这里教学创新涉及教学内容，涉及知识的条理化和知识的重组。第二，在WinLOGO的平台上，学生调用现成的程序，改变合适的参数，可以做相应的计算与作图，从而观察探索，在动手中理解相应的概念，这时完全在数学的层次上进行学习。到一定阶段，学生可以打开程序，进到下个层次，读懂程序本身，看程序是怎样编的，可以逐句运行，看每句的含义。由于中学数学概念简单，意义明确，不难看懂，但从中训练了思维，建构起复杂的数学概念结构。一般学生通过动手把外在的动作内化到头脑中，对数学容易有兴趣，容易接受；而程度好的学生，就有了自主探索新问题的强烈愿望，较好地实现个性化。

通过符美瑜老师的教学实践，我们可以总结一下：在教学方式上，采用大课与习题课相结合的模式，两者相辅相成。实验班的数学课每周上两次，其中一次以课堂讲解为主，另一次则以学生上机实习为主。上机实习课就是数学实验课，但不（会）削弱系统讲授，而特别注意动手基础上教师系统讲解与总结的重要性。由教师设计、准备好程序（目前已有大批现成的程序），上课时进行引导，让学生动手操作。学生要么动手调用程序，进行观察探索，要么改变问题中的条件和结论，自行修改程序，探索新的规律。教师从旁帮助、启发，最后进行总结，布置课外作业。

符老师的这种教学实验与几十年前开始流行的习题课类似，但当时学生身边只有纸和笔，而现在有了计算机做工具，并且有一批设计得很好的程序，学习时与软件交互，软件会正确进行反馈。所以学生容易入手，在“做”中学，感觉非常有趣。在实践中，教师不断改进数学实验的设计，并使课堂上容易组织讨论，发展下去，自然会发展到用机器支持数学建模，解决真实的问题，进而推动课程学习的创新。

可以将创造性编程进行问题求解的思路和训练引入其他自然学科教学和练习中，这也是一种创新思维的培养。当然，我们也不可否认，编程对教师和学生的综合技能提出了更好的要求，因此也不是说所有的学科、所有的知识点都需要进到编程的阶段。但在实验实施的开始阶段，在简单编程上可能会多花一点工夫，就给学生一个巨大自我发展的体验可能性。我倒觉得如果认同这个思路，完全可以与信息技术课统一加以安排。

编程的思想的确贯穿于LOGO思想本质的始终，可以视作其核心理念。对于你提到的一线教学，特别是小学阶段的教学，是否需要或怎样引入编程的思想，我们也在研究、论证。

 

记者：除了上面重点谈到的LOGO的编程思想和在数学学科中的应用之外，LOGO思想对我们其他的教学实践还具有怎样的指导意义？

林建祥：由于数学或比较形式化的自然科学的教学，LOGO思想的应用比较深入。但是上述数学教学的案例，仍旧对于其他课程的教学有启发。比方：在LOGO 思想的指导下, 对于学习的机理的理解，还可以设计出有效支持学习“做中学”的学习平台。如字处理平台，与几何画板都是工作同时也是学习平台的好例子。他的优良设计更有便于支持做中学。对于知识的表示，把LOGO思想与多媒体技术结合，发展非常有新意的微世界知识表示形式，即既是对象的模拟仿真，又可以灵活操作。就更有利于支持创新的学习。

涉及复杂问题需要多个角度的视角来理解时，由于个人视角有限，理解常有局限，而同伴间群体的质疑讨论，常可以从不同角度进行，从比较中得到更深入的理解。这里的讨论、合作，相同意见与不同意见的协商、融合都涉及应用分析再综合的LOGO方法论。

LOGO思想在教学中的应用，清楚指明如何提高认知效率，减低复杂度，支持有效学习的途径。从接受性学习为主，到整合自主性、探试性、合作性多种学习方式，灵活结合。学习与教学概念的更新，实际也是运用LOGO方法论，对于学习过程进行思考得到优化的结果。

实践中，我们看到多媒体平面资源的开发与新教改理念强调过程，实质就是信息的处理加工，还存在明显的不协调, 这是导致传统资源概念不受教师欢迎的重要原因。另一方面, 如果过分强调“做中学”的自主探试，而不重视系统的总结，也会出现学习效果不佳的现象。从LOGO思想看，也是很清楚的。

更进一步看，教育信息化应该包含两个层面：首先对于教育的一切概念，活动进行信息分析，这是概念层面的工作。上面的分析说明除接受性学习之外，探索性学习与合作性学习也是更基本，更有效的学习，因而就出现传统以接受性学习为主的课堂需要重组的课题。但是分析的结果，发现知识与活动中许多是可以开发技术来支持教与学的，这就是信息化的第二即技术的层面。两个有区别的层面，但都基于统一的方法论。

早期计算机功能较差,，教育更多应用逻辑思维，知识表示以文本为主，缺乏形象、直观，教育效果不好。近年多媒体技术迅速发展，提倡情景教学，突出形象思维，大力开发右脑，可以接受巨大的信息量，教育应用迅速扩大。但淡化逻辑思维训练结果也不好，因为形象思维虽可以感受，对于情感、意志培育可以发挥作用，但是不便理性思考，不便精确表达，不好与他人沟通。这里就需要又分析又综合的LOGO方法论。体现在情景基础上不断设问，要求回答，促进思考，对于创新的组合探索是否合适, 还要进行测试评价与不断修正。这样左右脑合作在“做中学”中进行思维的训练。我国四书中提倡“博学，审问，慎思，明辨，笃行”，五段法，即在博学丰富的信息基础上提问，促进深思，做恰当的判断，的学习过程，正确表达了这些学习方法与思想

LOGO思想还可以应用于课堂教学设计与教师培训专业发展的环境。计算机能够表示的，也就是可以形式化的知识叫做显性知识。这只是知识的一部分。大量人脑所有的而难以形式化、计算机难以表达的是隐性知识。隐性知识隐藏在长程记忆深处，不易连接的，更多是形象感受，尚未变成言语表达。所以，显性知识机器可以处理，而隐性知识在今天的人工智能技术下，机器无法很好处理，就要留给人去处理。就如现在的文本网页，机器无法理解其意义，而人类却能很好理解，进行合适的处理。因此，对于学习，人机分工合作，技术效果有着巨大的提升，这使得因特网的技术十年中走向世界。所以人机合作，各尽所长，也是LOGO思想应用的重要原则。

对于进行教学的课堂、教师的培训与教师的成长环境，以及虚拟的社区或社会的学习环境，进行自上而下的分析, 进行设计与开发教学信息系统, 其中特别是注意人机各自作用的正确分解与配合，我们可以发现同样有LOGO的思想内核在其中，包括分析、综合、操作、算法与建构的描述，信息处理和加工的本质特征，其实最后都落脚在LOGO的编程思想和理念上。

最后，信息社会可以用这样简化模型描述: 单机上信息分别的加工处理与多机群间信息的传递与加工.处理.  同时机群前的有着智慧的人群. 进行着人机交互、共生过程. 这里包括两个不同的过程.

1  技术促进人类能力的进步. 教育是教育信息的传递, 表示, 加工处理. 教育技术使得人类文化传承与发展的过程更为有效. 使得人更聪明、素质更高, 人们更好理解掌握LOGO建构的方法论.

2。人类能力的提高进一步改进技术. 受教育的人群对于教育现象进行分析,把可以形式化的部分又变成技术, 智能技术会逐步发展更有效支持人们的学习.