教育信息系统分析设计的研究与实践

方案环节，教育系统工程（又常简称为教育工程）就是这样一种最优化的方案环节，一般迭代深入为教育（系统）设计、开发、实施、管理、评价五个环节。[14]这与AECT’94“教学技术”定义（“Instructional Technology is the theory and practice of design，development，utilization, management and evaluation of processes and resources for learning，即：教学技术是学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价”）是吻合的，也就是说AECT’94“教学技术”也是从工程的视角进行定义的，其中，设计是首要环节，必须为整个系统工程形成蓝图，而不是简单预测，这正是当前基于设计的教育（Design-Based Education）逐渐替代预测性教育（Predictive Education）[15]的缘由。教育工程如果同时考虑教育分析环节（客观物质性的教育系统与主观意识性的教育工程之间的接口环节），可如图 2基本框架所示。

图 2所示的教育系统分析、设计、开发、实施、管理、评价六个环节，每一个环节都必须考虑图 1所示的教育系统的一个完整过程，并实现各自的目标。若以课堂教学为例：教学分析（例如，分析约40分钟的一次课堂教学需求，包括教材分析、学生分析等）、教学设计（例如，设计约40分钟的一次课堂教学，常体现为教案等）、教学开发（例如，依据教育设计环节的教案开发课件、教具等）、教学实施（例如，依据教育设计环节的教案，利用教育开发环节开发的课件、教具，实施课堂教学）、教学管理（例如，对设计、开发、实施环节中的事务进行协调或处理等）、教学评价（例如，对教学效果评判、反思等），前一环节是后一环节的依据，后一环节又可为前一环节提供反馈，不断迭代向前发展。

三、过程驱动系统要素的教育系统分析设计

图 1、图 2所示考虑过程的同时，还必须将教育系统不断迭代深入为合适的要素，才能真正解决实践问题，即过程驱动系统要素。例如，从信息系统的涉众、内容、方法、媒体、交互要素迭代出具有一定结构、功能的教育系统将如图 3所示。[16]显然，要素的粒度迭代深入越细，认识或改造教育系统就越精确，但同时也越复杂，应根据具体实践需求划分要素的粒度。

还必须理解的是，图 3所示的教育系统要素迭代深入并不是唯一的，还可能根据实践的具体需求，从不同的视角迭代深入出教育系统的要素及其结构功能，当然必须遵守其基本逻辑规则，主要包括：分析的各个层次必须遵守一致的逻辑标准，各子项必须是并列排斥的关系，各子项的外延之和应该等于父项的外延。[17]后述图 5所示的DDEDSS系统分析，就是教育系统的教育决策支持子系统，根据教育决策支持具体需求而进行的要素迭代结果。

四、社会性与自然性统一

的教育系统分析设计

教育系统这一术语隐含了系统观，即如前面所述，从系统的信息交互、边界与环境、子系统、要素、关系。结构、功能、模型、过程等为着眼点认识或改造教育；同时，又隐含了教育观，即从培养人[18]世代传承社会累积的知识、技能、价值观[19]为着眼点认识或改造教育。如果从图 4所示的人类文化的学科体系层次来看，[20]系统观是偏科学、技术层次的，而教育观是偏哲学、情意层次的，那么，教育系统观则是整个层次的典型统一体（就如现实生活中的教育软件系统和非教育软件系统典型相同点之一就是，它们都是逻辑严密的软件系统；典型不同点之一就是，教育软件系统界面上往往显示一些励志教育谚语，等等），具有典型的自然科学与社会科学统一的特点。既然教育肩负着人类知识文化传承的使命（人类知识文化若从学科视角又常划分为人文社会科学与自然科学），那么，具备人文社会科学与自然科学统一特征的教育系统观，也将为人们更好地认识与改造教育带来契机。后述图 5所示的DDEDSS系统分析结果及其系统设计开发，就是社会性与自然性统一的典型案例。

系统的社会性与自然性统一

五、定性与定量统一的教育系统分析设计

如同任何客观事物一样，教育系统也是质与量的统一，所以教育系统的认识与改造也是定性与定量的统一，定性→定量→新的定性→新的定量，不断螺旋式上升发展。也就是说，从教育系统的信息交互、边界与环境、要素或子系统、结构、功能、过程、模型等为思路对教育系统进行定性分析时，还必须考虑定量因素，特别是数据项、数据类型、数据结构的分析设计。例如，如果最终需要使用Excel作为数据处理工具时，必须根据Excel所支持的数据类型和数据结构进行分析设计；如果最终是需要使用C#编程语言开发软件系统时，则必须根据C#编程语言所支持的数据类型和数据结构进行分析设计，等等。后述的DDEDSS分析设计就是一个定性与定量统一的典型案例。

六、现实系统与软件系统互相

隐喻的教育系统分析设计

教育本质与人（脑）之间的信息交互最为密切。如果能对人（脑）学习时的信息处理进行生理实证研究，是最具说服力的，但是人脑的生命性（人脑是活生生的器官，采用解剖的办法打开这个黑箱，系统的整体结构和功能就会受到干扰和破坏，这样仍难以把握其内部情况）、伦理性（我们不能随便在人脑上做创伤性的实验）、复杂性等因素，当前直接从生理方面研究脑的结构和功能尚无法完全实现，为此，在一些实证研究的基础上，结合逻辑思辨研究人脑是可取的。当前人（脑）最好的隐喻体就是计算机（CPU），人类社会最好的隐喻体就是计算机网络，即使当前最先进的计算机（CPU）也只实现了人（脑）的非常小部分功能，并不具有生命性、情感性和社会性，但毕竟是全球科教人士共同智慧的结晶，其系统与环境的思想、数据结构、信息处理原理与技术已经获得了巨大的成功，所以将人（脑）与计算机（CPU）隐喻、人类社会与计算机网络隐喻而探究教育，目前来说在所有的教育探究模式中是最为稳重可行的。

教育软件系统是教育现实系统的二进制代码隐喻，是通过分析教育现实系统，然后设计开发形成的，也就是说教育软件系统不是凭空产生的，而是由教育现实系统推衍而来的。教育现实系统决定教育软件系统，教育软件系统则可用作人们认识或改造教育现实系统的工具。由于历史的原因，当前人们对教育现实系统的认识总体偏宏观抽象，[21]而隐喻教育现实系统的教育软件系统则天生逻辑严密具体，所以，应该提倡两者互相隐喻地、互为补充地认识或改造教育系统。后续案例将以DDEDSS软件系统隐喻DDEDSS现实系统，辅助教育决策。

七、 案例：DDEDSS（数据驱动的教育

决策支持系统）分析设计概要

上述从多方面对教育系统分析设计进行了思考，但理论辨析并非最终目的，只有将其应用于实践，才能有效营造教育系统分析设计观。为此，下面以DDEDSS（Data-Driven Educational Decision Support System，数据驱动的教育决策支持系统）分析设计作为案例，进行实践检验。

目前集国内几所师范大学之力共同打造的“基于下一代互联网的教师教育创新支撑平台”，①旨在利用最新的互联技术为教师教育提供创新支撑，其中目标功能之一是数据驱动的教育决策支持软件系统。正如前面所述，数据驱动的教育决策支持软件系统是数据驱动的教育决策支持现实系统的隐喻，两者互为补充地促进人们对教育决策支持系统的认识和改造。而教育决策支持系统又是教育系统的子系统之一，自然必须遵循上述的教育系统分析设计的基本原理，并将强调这些原理在教育决策支持方面的具体应用。

1. 数据驱动的教育决策支持系统静态框架图

本案例首先遵循社会性与自然性统一的原理，将数据驱动的教育决策国际标准与具体系统分析相统一进行研究分析，获得系统静态框架如图 5所示。[22][23]该系统框架可融合过程、方法，根据具体实践需求从各种视角、各种层次进一步扩展实现定性分析。

图 5所示，数据驱动的教育决策支持系统的环境划分为国家地方问责政策、全国情景、政治影响力、国家课程标准四个要素。系统自身同时抽象出数据系统、结构支撑、学生学习绩效、知识技能与协作等要素。系统与环境互为统一。

2. 数据驱动的教育决策支持系统数据结构

图 5所示教育决策支持系统框架，如果只考虑要素结构，又可转换为图 6所示，便于定量分析。该基本框架是一个典型的树型结构（数据以学生的学习绩效为中心），可使用XML数据技术或关系数据库技术实现。[24]基于该数据结构框架，可根据具体实践需求，从各种视角、各种层次进一步扩展数据结构，为数据统计分析、挖掘、决策奠定数据基础。

图 5所示的系统定性框架图和图 6所示的定量数据结构框架图，可作为数据驱动的教育决策支持系统的领域知识基础，进而以计算机专业人员为主导进入软件工程环节。例如，以系统要素中的教育决策者、教育者、学习者为主角获取用例，[25][26]从而获取系统的功能性需求，进而设计、开发、测试软件系统，将涉及面向对象编程语言（如C#、JavaScript）、数据类型、数据结构、UML（统一建模语言）面向对象建模、设计模式、项目管理等理论与技术。

八、 结 语

教育系统分析设计是认识与改造教育系统的必要过程环节。本文从过程驱动系统要素、社会性与自然性统一、定性与定量统一、现实系统与软件系统互相隐喻等方面对教育系统分析设计进行了系统性思考，并结合DDEDSS（Data-Driven Educational Decision Support System，数据驱动的教育决策支持系统）案例进行了实践检验，期望为当前教育系统分析设计提供一些借鉴，促进教育系统分析设计系统化、标准化发展。不过，现实教育系统可从不同的视角、不同的层次分析设计，千差万别，所以各种教育系统的分析设计很难寻找出完全通用的标准。如果硬要说寻找标准，那就只能在比较宏观的层次，比较抽象地提炼出前面述及的这些通用规则，这些通用规则+具体系统具体分析设计，将是教育系统分析设计的标准化发展的思路。

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