在探索中前进 在创新中发展*——教育技术装备发展研究的历史启示

◆赵晓宁 新乔 任熙俊

作者：赵晓宁、新乔、任熙俊，《中国教育技术装备》杂志社（100081）。

1 教育技术装备的发明、生产、供应、管理是教育技术装备体系构成的基础

教育技术装备的发明、生产、供应、管理是构成教育技术装备体系的重要内容，对这方面的情况也是本书（指将来出版的课题研究成果）重点关注的方面。为此，本书在各个章节依不同阶段情况分别做了相应论述。笔者还重点考察了教育技术装备形成时期，科学仪器设施与教学仪器设施的融合情况，重点关注了这一时期的发明、研制和流通的初期情况，以完整体现教育技术装备的发生、发展过程。笔者感到，教育技术装备的发明、生产、供应、管理对教育发展有重要影响，缺少了这一环节，不足以支持教育教学发展。

系统看待教育技术装备作为教育技术装备的实物产品供应端，是为满足教育需求、应用而存在，并因需求、应用发展而发展的。相对于生产者，教育技术装备在未投入教育应用前，更多是以产品形态存在；进入教育应用后，属性即转化为教育教学设施。管理则是贯穿于装备生产、配置、应用、体系建设的全过程的动态调控优化行为。

教育技术装备自身构成具体到教育技术装备的物理形态构成与分类，一般可认为包括相互联系的三个大的部分：一是一般通用设施，包括教育、教学普遍需要并采用的教具、用品，包括标本、图书、挂图等；二是实验教学仪器设施；三是实践、实训类器材设备。1993年，张润兴先生编撰的我国教学仪器设备产品和教学用品分类标准，计分为12大类（如表1所示）。近年来，虽然教育信息化快速发展，教育技术装备产品的信息化特征日益突出，但其基本上仍在这个分类范畴内，未有根本改变。

需求是推动教学仪器设施发明、生产的动因教育的变革和不断发展，产生了对仪器设施的需求。雅各布·施莫克勒在《发明与经济增长》一书中指出，在发明家构想发明以满足某种人类需要或填补人类所欠缺之物时，总是要凭借先前已有的科技知识，发明都是过去的知识成就与未来的一种社会经济的、功能性的东西的融合。科学与教育对仪器设施的需求，引发了人们的热忱，也带动了制造者、发明家的极大兴趣，多方面的因素因需求而合力于一个方向上，借鉴前人和当时的科学成果、技术经验积累，先是发明和生产出急需的主要仪器设施，然后是辅助设施，进而通过集成实现系统化，形成针对学科课程分类的教育技术装备体系。这一体系又是动态变化的，不断有新的发明、产品进入。教育技术装备制造和流通业也在这个过程中产生，出现专业科研机构和工业生产，形成独立的行业形态。

教育技术装备发明、生产、供应、管理，始终处在一个不断满足教育需求的必然过程。教育目标如此宏大，科学发展如此迅速，以至于这个行业人们的认识始终难以到达其深处。为突破这一局限性，人们必须选择深度融入教育教学，以前瞻和发展的视野，不断向理论和实践寻求支持，在技术、工艺、材料等诸方面时时都要做出适应性转变。这一结论基本适应这一行业百年来的情况。

表1 产品（物资）编码所用字母与对应的GB 7635—87代码对照表

不可忽略的工匠群体的作用教育技术装备的产生和发展也离不开具备长期技术传统的工匠群体的努力。在漫长的人类发展史上，自然物的工具化利用是十分普遍的现象，但仅凭自然物利用还不足以推动人类进化，有些物种也可以做到这一点；而有意识地发明、制造和应用工具，开辟了人类自我进化的重要通道和阶梯，并在这一过程中形成了悠久的技术文化和深厚的工匠传统。以工具属性来说，其源于人类古老的从石器时代以来利用石料制作生活、生产工具的传统。

技术相对于科学，有着更为久远的历史和文化依据，教学仪器设施的发明制造，正是源于这一悠久的传统和群体性的技能传承。教育必须得到重视，但发明和制作教学仪器设施的人们同样值得钦佩。这并不意味着教学仪器设施的发明制造者们有理由自傲，而是首先必须始终精益求精，产品品质能够更具科学和教育的精密度、系统性、适用性特征，使应用者能够通过产品感知制造者思想和技艺的温度，并有理由乐于而不是勉强使用，进而影响教育教学保持持续发展。

工匠群体为教育技术装备的产生和发展起到了重要的作用。维系这一群体对精密性孜孜不倦地追求，具备善于发现、创造的思维品质的工匠精神，使发明、生产、制造始终处于不间断的状态。考察教育技术装备产生和发展的历史，会感到有赖于这样一个群体，他们之中不仅有出色的手工业者，还有教师、医生、学者、学生，甚至有小商人。长期以来，特别是自16世纪望远镜发明开始，在这样一个群体的努力之下，随着教育与科学需求的扩大，教育技术装备的发明和制造十分活跃，蔚成风气。如莱顿瓶、显微镜、听诊器、记录仪、温度计等大量的仪器设施，在近代都是经过这些乐于发明的人们的奇思妙想，然后手工或个别加工出来，进而普及到广泛应用。这一传统应该在现代继续得到传承并不断发扬光大。

2 科学理解教育技术装备与教育的关系

教育技术装备是因教育需要而形成而创造出来的，其产生和存在的全部意义就是参与教育与科学研究的过程，为实现教育的目的服务。教育与教育技术装备的关系，是人们在实践中经常关注到的问题，而在教育史的研究中又很少提及。之所以要作上述说明，是因为无论人们如何看待教育与教育技术装备的确切关系，都不能否认教学仪器设施之于近现代教育形成和发展具有的重要意义。科学史上的科学仪器设施如此，教育史上的教育技术装备也如此，尽管这方面的研究十分匮乏。因此，有必要从教育实践出发，从历史的角度来加深理解教育与教育技术装备的关系。

教育技术装备是近现代教育事业构成的重要基础条件办好教育一项重要的任务就是要抓好教育装备建设。近现代教育的发展过程表明，教育技术装备一直处于一种被高度关注的状态，无论是欧洲近代教育变革时期，还是清末新学创办、民国时期的教育、抗战时期，以至于新中国成立以来的教育事业发展，教育技术装备事业从未游离于科学教育人士、教育机构、政府决策部门的议事日程之外，有很多时候甚至可以成为主要矛盾方面，成为主要要解决的问题中心。清末新学创办时期，解决办学经费是主要问题，大臣奏折很多主要部分都列有如何解决装备设施以及详细预算内容，言之不可不谓切切，心情不可不谓殷殷。

1919年，司徒雷登受命创办燕京大学，为解决校址问题，他经常骑着毛驴四处奔波。为了寻求美国富豪和中国官绅赞助，他四处化缘，一连几天陪一个盲聋老太太聊天玩游戏，希望她在财产遗嘱中别忘了燕大。他曾叹息说：“我每次见到乞丐，就感到我属于他们那一类。”经过他的努力，一所近代中国规模最大、设施齐全、环境优美的校园终于建成，与哈佛、牛津和普林斯顿大学建立了合作关系，蜚声中外。

抗战期间，民国政府财政赤字极其严重，但仍未敢放弃对教育的投入，谓曰“战时当作平时看”。西南联大物资极度匮乏，经费高度紧张，以至于著名建筑学家梁思成先生不得不几易其设计，将校舍屋顶改为茅草苫盖。讲课没问题，但没有精密仪器配合，则不免难以奏效。时任联大物理教授吴大猷在回忆录中谈及，为了上实验课，他恳请北大校方在岗头村租了一个泥墙泥地的房子做成实验室，请助教把三棱镜等放在木制架子上，拼凑成一个最原始的分光仪，试着做一些拉曼效应实验。利用简陋木架做成的分光仪，在20世纪，在任何实验室，可能都是绝无仅有的。依靠如此简陋的仪器条件支持，教授和学生仍然坚持开课、做实验、写论文。

使用者与教育目标教育技术装备本身就寓于教育教学之中，与其有不可分割的联系。教育技术装备本身就是教育的一部分，是教学内容的具体体现，是具象化的知识承载体系。而要体现出其这一内在特质，关键还在于使用者的理解、发现和创造性应用。

教育技术装备又从来都不是单独存在的，从它产生那一天开始，就与教育制度、教师、教材、课程共同构成相互影响、相互促进、有机联系的动态体系，其中教师即主要使用者起着关键作用。教育技术装备功能在何种程度上得到发挥，除了设备设施自身的品质水平状况，还与使用者的状态包括思维品质、专业水准和技能有重要关系。以实验教学及设施为例，历史上很多泰斗级的科学家、教学领军人物本身既是包括实验仪器设施在内的教学仪器设施的发明者或制造者，也是教学应用者，有的还多年深耕服务于实验室，从事教学研究，组织实验教学。相当一批著名的科学家、科学成果就是从教学实验中产生的，包括伽利略、牛顿、爱因斯坦等一批大师及其载入科学史册的成果。

发掘与创新应用乐器所用的弦，在科学研究领域多关注其材料构成及物理性能；而应用于教育教学时，除上述性能外，还延展至声学、乐理、生理学等多学科的知识。17世纪初，马林·默森（Marin Mersenne）的《普遍的和谐》一书记述了相关内容。据说毕可拉斯发现，音乐的和声与物质材料的数学表达之间的密切关系集中表现在弦长和音高的关联上，如把弦长减半，可提高一个正八度的音高。默森对此作了系统的实验探索，证明音高取决于振动频率，而后者又由弦的长度、张力和粗细决定，普遍和谐的概念可根据规则运动和悦耳声音之间可验证的关系加以论证。这里的“弦”显然已不是一般的物质，而是物化了、具象化的知识流动体。

这一事例表明了使用者的思维品质、对于装备知识的理解程度是如何深度影响教育目标的达成的，也可以看到创新应用之重要。显然，教学所用装备设施看似简单，实则蕴含有丰富的科学教育内容。教育技术装备的目标并非简单应用，应对其内在的知识体系进行深入开掘和拓展，以达成教育提升受教育者素质的目标。教学仪器设施的应用实际上包含了教育者传授知识的方法，要求按照教育规律，将教学仪器设施作为由此到彼的渡船或桥梁，体现教育者的教育理想，包括教育文化，而不仅仅是局限于课程体系所表示的内容。

教育技术装备应用过程也表现为教育者对教学有效性、教育规律、途径和方法、技术的探索。这方面的事例很多，包括长期以来一直在进行的，为弥补仪器设施功效性缺失或不足，大量教育者所做的自制教具的努力，以及教学仪器设备生产者根据教学内容、课程要求、教育文化所作出的适应性改进，及在原有基础上推出新的产品和设施。

3 科学仪器设施与教育技术装备的同一性

仪器设施与科学、教育的天然联系科学仪器设施的不断丰富和发展，有其内在的原因。科学发展与仪器设施有着十分密切的关系。400多年来，从哥白尼发表《天体运行论》，到费米的核心反应堆在芝加哥达到临界，再到20世纪末围绕地球的太空空间望远镜升空，对仪器的功能、精密性的追求从未停止，应用范围越来越深入和广泛。这主要有以下几个原因。

一是现代科学本身就是在质疑中产生的。科学发展过程始终伴随着不断探索。科学家天生的偏好就是要证明给你看，尤其是在初期与宗教经典理论发生冲突时。在这些过程中，科学包括教育面临的问题不仅是科学发现和研究有多少困难，而且是如何证明自身是正确的，而并非异端邪说。尽管这一表现和说明过程的结果极端残酷，但科学并未因此摒弃正确的努力，甚至不惜以生命为代价。对发现和理论的最有力的证明无疑是证据性演示和说明，为了达到这一目标，除了理论的逻辑能够达到之外，唯一能够提供支持的选项就是制造和应用仪器设施，包括仪器设施的知识及其使用技能，否则要证明正确是几乎不可能的。显然这是一个过程，这一过程不仅是逻辑的，同时更应是可感知、可视化的，是一个无障碍、完整、紧密联系的链条，并且是可重复、可再现的。就这一点而言，依托和发展仪器设施无疑又是符合认知规律的选择。

二是科学的每一分支的发展，都具有其相对应的不同方法，方法论可以在科学家思维实验中产生，也可以在实验室中产生，但无论如何，最终都需要借助科学仪器设施的工具性技术来完成验证。这一过程也表现为科学发展的过程，形成大量实验研究的方法和案例，进而形成实验科学及其实验设施体系。

三是科学本身探索的实践，对本质现象研究不断产生新的发现和知识。

上述三个方面构成一个相互联系、不断深化的动态过程。论述、分析的过程，以及对现象和原理的说明、证明，构成不同的科学理论的初级形态和方法论的雏形。在科学探索中所产生的仪器设施，与为满足教育本身需求所产生的教学仪器设施整合应用于教学，与教育目的和教学方法有着高度契合。因此，科学仪器设施向教育应用的流动也就成为一个自然的过程。

既相互影响又相对独立应当进一步说明的是，科学仪器设施应用于教育、转化为教育技术装备，也是科学发展的自然过程。事实上，无论科学如何发展，科学仪器设施与教育技术装备从未疏离，而是一直发展着更为积极的相互影响。历史上的科研与教学仪器设施，有相当部分是由科学与教育工作者通过自发的创造性发明努力而产生的，共同推动形成了逐渐完善的教学仪器设施体系。尤为重要的是，在科学仪器设施产生的表象背后，实际上是科学理论、科学思想的宝贵实践。应用科学仪器所进行的科学研究活动中所蕴含着的科学理论、知识成果、模式和方法，以及思维模式、发现过程，都对教育提供了必要借鉴，包括大量科学著述与教科书成为科学教育的基础教材，在丰富科学教育课程体系内容的同时，也为教学仪器设施应用打下坚实的基础，科学仪器设施也因之得以不断转化为教育教学设施，进入教学体系，有力支持了科学教育的发展。

同时应该看到，这一关系又是多元的，是相互呼应、相互补充、变化和发展的，相对于其中一方，不是简单的附属品或者可有可无，不仅是物理的、机械的，同时是文化的、科学的、教育的。例如，科学语言与教学语言、实验科学与实验教学是有联系的，科学仪器与教学仪器有时甚至部分或全部相通，但这不等于是等同或简单照搬，必须与不同的实践领域、实践目标、实践过程相统一，因此，它们又是相对独立的，仅仅在表象上有时是不好区分的。

教育技术装备的相对独立性教育技术装备是有形设施与无形知识的完整结合。教育技术装备在其产生、丰富、逐渐系统化的过程中，也逐渐显现出其与科学及其他装备的不同属性，这主要表现在其主要用于知识传授、交流和再发现、再创造，主要的作用对象是人而非物，通过教与学体现出其功能作用，主要是精神的、意识的、智力的，而非仅仅是物质的、人工的、有形的产品。教学仪器设施本身由于加工制造、材料、工艺技术的不同，构成不同的、可区别的有形物体，而其中所承载或被同步赋予的知识体系则是看不见的，看得见的有形的与看不见的无形的紧密结合，共同构成较为完善、生动、具有成长性的应用于教育的功能体系。这一内在要求意味着教育技术装备形态不仅应该是技术设施本身，也应是科学知识的具象化、承载者，符合教育教学规律的再设计、转化，而非简单的移植、照搬、套用。

教育的目标在于人的科学文化素养的提高，多注重于通识性、基础性的知识传授，包括培养受教育者的科学素养、创造性的思维方式。教育技术装备应用于教育，之所以不应是简单的物化迁移，更多体现为知识的承载物，是因其多用于人的认知领域并引发思维方式变化的教育属性决定的。因此，一个简单的科学仪器设施在应用于教育教学时，简单照搬是不适用的，因课程目标不同，其所包含的内容、应用形式等很多方面都发生根本转变。

广泛的抑或是严格的适用性则是教育技术装备相对独立的重要内在原因之一。教育技术装备与科学仪器设施抑或是其他装备的不同，还在于其广泛的、近于规范化的以众多学习者为面向对象的应用，而其他装备则一般限于个别或局部、少数人的因不同需要的应用。与科学研究的深度探索、有所发现的追求目标不同，教学仪器设施的应用更在于知识的有效传承，包括其方便有效和可延展。因此，将科研所用的，简单转化为教学所用，照搬照抄、拿来主义，显然是不够的，而应做适当的改造以适应应用方式的改变。

4 科学发展对教育技术装备应用的积极影响

科学与教育的发展都与仪器设施的应用有着不可分割的联系。仪器、设施、科学实验，对科学发展起到重要的推进器作用，在人类科学探索、发现、研究中帮助人们突破直觉、感觉的局限性，科学发展舍此难以突破。这一结论同样适用于教育技术装备应用于近现代教育。

提供了科学理念的支持近代以来，实际上直到17世纪，近代科学发展与教育变革，尤其是近代科学进入教育教学，曾经历了一个较长时期的与宗教神学的冲突时期，科学与教育大都仍然处在神学的统治之下，这是伽利略的时代科学与近代教育先驱者遇到的主要问题。新科学与新教育最终得以确立，有赖于当时一批学者不畏艰险地发展科学与教育的努力，有的甚至以生命的代价来坚持科学的信仰，传播科学的主张，极大地推动了科学发展的进程。这一群体的整体贡献改写了科学与教育发展的历史，改变了人们的知识领域，极大地拓宽了人们的视野。新科学最终获胜，主要是因为其有了可以利用的仪器，其中望远镜和显微镜起到关键性作用[2]。

望远镜从伽利略最早用于观察星空开始，就已经成为天文学不可缺少的仪器，它伴随着天文学揭示宇宙的奥秘，构建关于宇宙的认识。显微镜在19世纪获得成功应用，成为医学和地质学等科学领域极其重要的仪器。得益于科学仪器、科学实验的支持，以伽利略为代表的科学思想战胜了教会，哥白尼的思想得以在天主教会中传播，为牛顿的学说不受宗教约束地提出创造了条件。这一过程使科学理念得到认可，也为牛顿物理学等新科学顺利进入教育教学起到有力支持。

提供了范式遵循对科学发展来说，进行观察是基本的要求，在没有文字的人类文化中，观察能力受到两方面的严重限制：一方面是地域的限制，包括地域文化、环境以及海洋和地壳变迁等地球物理条件的限制；另一方面是人的生理条件，特别是与视觉有关的生理条件的限制，这一切无论是从历史的角度，还是从人类学的角度，都是如此。

凭记忆与文字记录作为科学知识基础是远远不能达到科学研究要求的，这是因为“视觉是离析的，而听觉是综合的”。视觉与听觉形成的记忆，对知识传承和理解、解析来说，往往只限于记住自然界中出现的部分事物，停留于表层或是不完整的。而科学仪器设施正是针对人类生理观察的限制而产生的发明创造，不仅能够支持深入观察，突破人类的生理限制，产生发现、引发思考，而且包括对总是希望被实验和观测肯定的假设进行验证。将这些过程理性解析并记录下来，以完整、精确进行科学研究，形成系统的相对准确的认识，需要共同制定并形成一套规范要求。在这一过程中形成的规则、方法也是研究的一部分，共同构成同一知识架构。

科学研究中形成的规则、方法，为教育教学中仪器设施的应用提供了遵循。这些规则、方法与仪器设施一同迁移到教育应用领域，形成教育教学应用的基本模式。这是因为教学的主要任务不在于观察事物表象，而是探究事物内部规律，对现象涉及什么做出解释，且解释与本质相符合，足够诚实和公正，能够承认任一结论都不是绝对的；事实与理论不一定总是完全符合，显然没有一定条件下的范式（包括方法、规则的统一要求），是很难完成教育教学的问题和任务的。范式包括规则、方法，有利于明晰仪器设施的工具手段、载体、辅助功能的定位，有利于有效应用，以促进教学目标的达成，鼓励新发现，培育创新思维。

促进创造了统一的科学概念、语言表达体系造纸、印刷术的发明和新大陆的发现改变了人们的知识领域，并且极大扩展了学者的视野，数学语言、数学表格以及度量衡的日趋统一，都有利于科学与教育的进步。但这仅提供了初步的条件。

没有统一规范的概念和语言，教育技术装备应用特别是科学教育是难以为继的。教育教学更需要一个与之相匹配的，统一于科学理论的，规范的、完整的，被共同理解、相对稳定的关于定义、概念、语言的体系。很难想象，一个没有统一概念、定义、语言的科学教育会实现知识的传承或创新；同样，离开了这一基础，任何教育教学设施也难以为实现教学目的所用。

16世纪以来，众多科学和教育家将上述作为一个重要问题，为此付出大量努力。1800年，意大利物理学家亚历

山德罗·伏特发明了第一块电池，由此将电压单位命名为伏特，电池最初被称为伏特堆，而后统一称为电池。电池的发明是科学史上的一个里程碑，为科学研究打开了一个广阔的空间，科学开始分科，被划分为不同的分支，科学体系获得长足进展。法拉第创造出anode（阳极或正极）、cathode（阴极或负极）以及ion（离子）等术语；英籍新西兰物理学家欧内斯特·卢瑟福把射线分成三种类型，分别命名为a、β和γ，并发现了原子核。望远镜的发现和使用，将宇宙的界限推向了几乎难以企及的远处，而在此基础上产生的显微镜又使对物质世界的深入观察到了更细微的程度，由此也产生细胞概念。伴随着这一过程，科学、物理学等名词逐渐成为教育包括日常生活使用的基本用语，特别是化学、电解、元素等语言也逐步流行起来。

科学的语言体系发展，表明了科学研究的不断深入与教育发展的要求，标志着既有科学仪器设施的充分应用，理论的发展与实验室观察的结果正在不断地相互影响。科学仪器设施的不断产生，新的仪器设施的应用，不断发生创新，不断产生新的实验观察结果，又产生新的科学术语，推动包括实验仪器设施在内的教育技术装备走向越来越广泛的科学实验教育，教育技术装备应用也由此获得更为稳定的基础，进而成为教育发展的基本问题之一。

（未完待续）