教学机器：作为主体技术与反馈回路的学习（Teaching Machines: Learning as Subjective Technique and Feedback Loop）

Stefan Höltgen、Rolf F. Nohr¶

本章简要梳理教学机器（teaching machines）的媒介史，重点关注其在 1960 至 1970 年代西德控制论研究所（Institute for Cybernetics）中的发展。我们从媒介考古学（media archaeology）的角度，特别考察了 Helmar Frank 与 Ingeborg Meyer 设计的 MORE 计算机及其“计算机学”（Rechnerkunde）方法。据此，本章认为：通过追溯美国的教学机器观——以 B. F. Skinner 的工作为代表——与西德对这类系统的看法之间的摩擦（frictions），便可辨识出教学机器在当代所激起的认识论回响。

每有一块旧黑板，如今就有数百台新的电子计算机。 ——Dwight D. Eisenhower（Norberg 2005, 267）

当前，数字工具在教育领域的使用正经历一场热潮，这并不仅仅是由于新冠疫情带来的挑战。这些技术—教育方法常常是临时拼凑的，也屡屡失败——主要是缺乏基础设施和设备所致；但撇开这些不谈，这场临时性的实地试验有一点值得注意：它并非史无前例。教育史与媒介史中充满了试图制造学习辅助系统的尝试，其中一些旨在扩展和支持教育环境；另一些则干脆打算取消教学主体，把学习成果的生产自动化，同时使之可测量。鉴于当前由技术驱动的教学场景，考察自动化教育的历史似乎恰逢其时，尤其是考虑到自我调节机制和自动化个体学习始终是这段历史中颇具前景的方面。因此，我们将关注 1950 至 1960 年代教学机器的发展，特别是德国计算机科学家 Helmar Frank 及其控制论研究所（IfC）的工作，并论证自动化学习系统与特定主体效应之间的关联具有深刻的谱系学维度。我们认为，要理解和评估当前关于教育软件、远程教学、混合式学习和翻转课堂的争论——尤其是涉及结果与绩效（performance）的争论——就必须考虑为这些技术的实施铺平道路的历史格局。¶

教学机器（Teaching Machines）

机器辅助学习系统最早于 1950 年代中期出现在美国，恰逢控制论（cybernetics）、基于计算机的数据处理、数学模型论、运筹学（operations research）和系统动力学的兴起。这些教学机器最初被设计为机械装置——而非电子装置——曾短暂地受到大量关注。它们有时被相当热情地引入学校和科学领域，公众对其观感也颇为正面。1961 年，《大众机械》（Popular Mechanics）刊登了一篇题为《机器人会教你的孩子吗？》的教学机器报道——这个标题与事实可谓相去甚远。副标题许诺了“一场大众教育的革命”：这一说法与当时关于该话题的讨论一脉相承（Bell 1961, 152–57）。¶

1960 年代初教学机器首次在美国学校中使用时，人们并不把它视为通过自动化的第三方来组织教育的手段。相反，它提供了一种方法，以自主、自我激励的学习路径为基础，务实地帮助克服中小学和大学的危机（Foltz 1965, 17）^[1]。因此，最初的焦点在于课程大纲本身——而非技术——而大纲基本上是通过带即时反馈的多项选择测验来呈现的。学生坐在一台机械装置（尚不是计算机）前，在密集的问答过程中自行攻克学习内容。装置先呈现一段学习内容，随后给出一组学生必须回答的问题。答案正确，装置便进入下一步；答案错误，则以复杂程度不一的迭代重复呈现该内容。学生依照各自“处理知识”的能力，按自己的节奏推进大纲。这些迭代——原则上可以无限执行——旨在确保学习的进展。教学机器同时以技术和人为基础，这一事实本身便凸显了学习过程的个体性，以及学习进展可以被明确测量和处理这一点。然而，教学机器也预设了人类教学主体可能成为多余。它们体现了学习过程算法化的承诺，暗示传统的教学形式、主观的教学风格以及协作学习都可以被搁置。这里的关键观念——或者更确切地说，支撑“教学机器行之有效”这一信念的认识论话语——是对学习主体进行条件化的能力，即行为主义（behaviorism），以及学习过程中半自动化反馈过程与回路的有效性，即控制论。相应地，教学机器被开发给学龄前儿童和成人使用，被用于数学课和语言课，甚至被用于培训核导弹发射井的工作人员。¶

Skinner 的机器（Skinner's Machine）

教学机器的兴起与现代教育的推进及其代表人物之一——Burrhus Frederic Skinner——的崛起同时发生。Skinner 是行为主义的代表人物，并对这一学科作出了重大贡献；他和这一领域为程序化学习（programmed learning）奠定了基础，而这不仅仅停留在理论层面。事实上，Skinner 亲自致力于开发他自己的教学机器。在 1958 年的一篇开创性论文中，Skinner 指出了他认为使建立自动化学习成为必要的两项核心发展：一方面，人口增长使教育任务日益复杂（Skinner 1958, 969–77）；另一方面，使教育环境适应当时技术可能性的挑战——视听媒介的发展正是教学机器得以引入的原因之一。在自传中，Skinner 描述了最初激发他仔细研究教学机器的那次核心“启发性经历”。他去旁听女儿的数学课，注意到学生没有就自己的表现得到即时反馈（Skinner 1983, 64）。班上进行了一次测验，学生交卷后，试卷被批改，几天后才发还给他们。Skinner 说，这违背了行为主义学习理论；测验与批改之间缺乏即时反馈，这一事实削弱了学习成果（Watters 2021, 19）。于是，Skinner 制造了他第一台机器的原型（图 1），它严格遵循巴甫洛夫关于操作性条件反射（operant conditioning）的观念〔译注：操作性条件反射通常归于 Skinner 本人，巴甫洛夫对应的是经典条件反射；此处照原文译出〕；当学生对一个问题给出正确答案时，铃声就会响起（Watters 2021, 20）。¶

在后来的发展中，Skinner 援引了心理学家 Sidney L. Pressey 在 1920 年代末进行的研究——Pressey 曾提出自己的程序化学习系统，但起初并未获得公众成功（Skinner 1958, 969；Benjamin 1988, 703）。Pressey 从自己的学习理论出发，并紧密遵循 Edward L. Thorndike 关于“工具性条件反射”（instrumental conditioning）的思路（Niemiec and Walberg 1989, 265），开发出一种简单的测验装置：学生须通过按键回答问题，装置对其输入提供即时反馈。1926 年，Pressey 本人总结了他在俄亥俄州立大学的工作成果：反馈的即时性会把正确答案固定在受试者的记忆中，而且该装置可以改装为在学生达到特定水平时发放糖果或其他形式的奖励。这种对成就的确认将“巩固学习成果”（Pressey 1960, 37；Watters 2021, 61–80）。¶

[图 1] B. F. Skinner 早期的教学机器。Source: image by Silly Rabbit, CC BY 3.0. https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3806150.

在对 Pressey 工作的诠释中，Skinner 认识到，用于程序化学习的机器既能测验和评估，同时又能触发实际的学习过程。这些过程在相当程度上还将以学习过程的个体化为特征^[2]，从而带来一场“教育中的工业革命”（Skinner 1958, 969）^[3]。然而，Skinner 超越了 Pressey 的工作，重新定义了学习过程本身：学习是对所发出的行为变化的修正，而不仅仅是知识的传递。在 Skinner 看来，这使得机器相对于真正的“改变知识的程序”而言成为次要的行动者（Niemiec and Walberg 1989, 266）。¶

除了与当时流行的泰勒式效率提升原则明显相似之外（Niemiec and Walberg 1989, 264），行为主义学习的基本观念（Lumsdaine 1959, 164）是理解教学机器运动的关键。在有关教学机器的讨论中，学习效果通常被理解为操作性条件反射的一部分，其特征是对学习成果——更确切地说，是对答案的正确性——给予近乎即时的、个体化的反馈（Foltz 1965, 41）。这正是行为主义占主导地位的思维方式：可观察的、经验的、明确无歧义的人类（及动物）反应被追溯到环境刺激。黑箱（black box）隐喻便是一个典型例子：被研究对象的内部结构起初无关紧要；关键在于输入与输出之间可证明的联系。就教学机器这一具体情形而言，输入是特定的教学内容，加上班级规模、学生年龄和教学时长；输出则是测得的学习过程的成功程度（Zöller 1975, 99）。¶

1960 年代，这种对学习过程的操作性构想催生了两种基于教学装置的程序化学习流派：Skinner 学派和 Crowder 学派（Fry 1963, 17–34）——Norman A. Crowder 是美国工业公司（US Industries）教育科学部的副总裁兼技术总监。这两类学习程序设计的区别在于如何看待重复的作用。二者都强调重复的信息和提问对于课程学习的有效性。然而，Skinner 的线性程序聚焦于问题的细小细节、学生措辞的答案以及学习的进展，以极小的步子推进——完全秉承操作性条件反射的学习路径。与之相对，Crowder 的分支式程序设计强调错误的显性作用。错误会把学生引入强化的重复例程，同时——借助分支更多的算法架构——保证对学生个体知识水平进行“内在的”（Fry 1963, 5）适应（Vogt 1966, 40–43）。Crowder 更多地以 Pressey 的工作为基础，偏好带即时反馈的多项选择测验。这使他成为批评的对象，批评者认为他的方法说到底近乎单纯的“测验与小测问题”（Deutsch 1964, 44）。最终，Skinner 学派占了上风：¶

[Skinner] 制造出的不只是一台机器；他发展出一种推动全新教学路径的教育技术……1960 年代初，教学机器的热潮已经兴起，而大多数装置都以 Skinner 的学习理论为基础。（Benjamin 1988, 709）

热潮（Booms）

因此，Skinner 那台会响铃的教学机器以及对 Pressey 工作的重新发现，标志着教学机器热潮的开端（Niemiec and Walberg 1989, 264）。1962 年，美国教育心理学家 Robert Glaser 提出了“教学系统”（instructional system）一词（Glaser 1962, 1–30），其焦点是教学机器和程序化学习。1965 年，心理学家兼教育家 Robert Gagné 出版了《学习的条件》（The Conditions of Learning，[1965] 1970），该书迅速大获成功，成为教学理论的范式性著作，并引发了对教学设计的广泛关注。1962 年，Charles I. Foltz 出版了《教学机器的世界：程序化学习与自学装置》（The World of Teaching Machines: Programmed Learning and Self-Instructional Devices）。该书是教学机器运动中的一部奠基之作；不过，据其导言所述，Foltz 采取了观望态度，谈论这一问题时尽量不过分热情。尽管如此，到 1960 年代中期，一个真正的市场已经形成：Foltz 估计，到 1965 年前后，大约有 40 到 50 家学习装置制造商，另有 20 家公司为这些装置出版教科书和教学大纲。据此，他推算该行业此后十年的预期营业额将达到 1 亿美元（Foltz 1965, 47）。与此同时，一项由国家机构和私人机构——例如卡内基公司（Carnegie Corporation）、福特基金会（Ford Foundation）——共同资助的研究资助计划启动，旨在支持大学在这一问题上的基础研究（Czemper and Boswau 1965, 88）。¶

随着相关各方的抱负日益转向以幻灯投影、影片辅助（Lumsdaine and May 1958）和计算机为基础来诠释教学方法论，在短暂的教学机器热潮的第二阶段，大学与计算机行业硬件制造商之间的合作有所增加。这些合作项目通常被归入“计算机辅助教学”（computer-assisted instruction）的名目之下，或归入美国政府推动的其他项目，例如由美国教育部运营的程序化教学中心（Center for Programmed Instruction）（Molnar 1990, 80–83；Niemiec and Walberg 1989）。在此背景下，明尼苏达教育计算联合会（Minnesota Educational Computing Consortium，MECC）值得一提。MECC 与 Dale LaFrenz 等人于 1968 年创立的“教育全信息系统”（Total Information for Education Systems）一道，建立了一个计算机网络，利用调制解调器把大明尼阿波利斯地区的郊区学校连接到大型主机。数十年间，该网络一直被用来向学童提供学习软件和自动化学习辅助系统。MECC 最成功、最著名的学习程序之一是 1972 年的《俄勒冈之路》（The Oregon Trail）。这款模拟 1840 年代美国西部的游戏，是许多美国人最早接触的电脑游戏之一，至今仍被视为经典电子游戏（Google, n.d.）。¶

然而，我们并不想在此把讨论集中于教学机器向智库、新兴计算机产业的扩展，或关于自动化与控制的一般性争论。我们感兴趣的毋宁是教学机器在德国引发的争论，以及由此产生的特定情形。¶

控制论研究所（IfC）是西德发展教学机器与信息心理学的关键机构之一。该所于 1964 年 8 月 28 日在柏林教育学院（Pädagogische Hochschule zu Berlin）成立，由 Helmar Frank 领导，是德国高校中第一个从事控制论教育学（cybernetic pedagogy）研究的研究所（Lehnert 1969, 3）。“因此，控制论教育学的首要目标之一，是把教育者所完成的某些智力成就客观化，即把它们委托给为此专门开发的控制论机器”（Lehnert 1969, 3）^[4]。尽管该所与程序化教学协会（Gesellschaft für Programmierte Instruktion，GPI）有联系，它仍坚持至少在一定程度上发展自己的控制论路径。另一方面，GPI 是一个科学性的伞式协会，它¶

汇集了来自程序化教学、语言实验室和远程传输教学法（如教育电视）等领域的研究者与实践者。该协会尤其值得称道的是，它成功吸引了来自程序化教学全部四个可能领域的科学家。无论他们代表的是人文学科（Zielinski 教授）、控制论（H. Frank 教授；K. Weltner 教授），还是经验实用主义或行为主义（W. Correll 教授），GPI 不仅尊重而且欢迎他们的观点。（Heyder 1965）

柏林控制论研究所与 GPI 之间的差异，或可说明控制论教育学如何将自身同程序化教学的种种操作性路径以及关于教学机器的话语区分开来。尽管如此，这两个机构——连同位于威斯巴登的教育技术中心（Bildungstechnologisches Zentrum）——都在德国教学机器和程序化教学的发展中开辟了新天地。IfC 曾与本地计算机公司合作，并拥有自己的计算中心——最初由西门子（Siemens）以一套 S-303-P 系统资助，后来由 Nixdorf 以四台 N-820 计算机资助（Lehnert 1969, 4）——这一事实提供了一条尤为相关的线索。¶

Helmar Frank 与控制论研究所（Helmar Frank and the Institute for Cybernetics）

控制论学者 Helmar Frank 很早就转向了信息美学（information aesthetics），后者后来成为他的控制论教育学的理论基础。1950 年代末，他在斯图加特以此为题撰写博士论文（Frank 1959），当时他身处 Max Bense 将信息美学转化为实践性与理论性计算机艺术项目的圈子之中。获得博士学位后，Frank 起初在卡尔斯鲁厄 Karl Steinbuch 的团队中研究教学机器，1963 年被任命为柏林教育学院信息科学教授。在那里，他把自己关于信息美学的理论性初步思考转移到教育学上，并在 1962 年出版的《教育学的控制论基础》（Kybernetische Grundlagen der Pädagogik）一书中界定了自己未来的工作领域。1960 年代末，Frank 从柏林迁往帕德博恩，领导新成立的客观化教学方法研究与发展中心（Forschungs- und Entwicklungszentrum für objektivierte Lehr- und Lernverfahren，FEoLL），并创办了控制论研究所。在帕德博恩，Frank 还推行了一项政治策略，因为西德计划与计算机制造商 Nixdorf 以及新成立的本地大学合作，在那里建立一个信息技术中心。¶

相应地，Frank 及其同事把工作重心放在将他最初的理论思考物质化上，这一工作具有双重侧重：“进行建构性和经验性的工作，以生产作为一门学校课程的、与计算机相关的材料”（Frank and Meyer 1972, 23）^[5]。为此，Frank 决定把所有过程都描述为控制论反馈（feedback）操作，从而既为一般教学法奠定基础，也为他的“计算机学”（Rechnerkunde，Computer Science）奠定基础——这是德国计算机科学教学的第一个范例：“计算机在两个观察层面上被引入：首先作为读者将要熟悉的教育对象，其次作为他将要学会去教授的教育对象”（Frank and Meyer 1972, 23）。这一学习过程以人与机器之间的对话形式进行，双方在其中相互学习。然而，这意味着一个人必须对机器有精确的理解，才能被它教授。因此，Frank 的计算机学先从今天所谓的计算机工程讲起，再转向实用计算机科学。这就形成了一种归纳式的学习过程：¶

从教学法的角度看，使用面向问题的程序设计语言（Algol、Fortran、Cobol 等）来引导学生进入数据处理是错误的做法，因为这些语言会遮蔽——如果不是完全阻碍——我们对计算机所执行的客观化的认识。当学习者尝试过用机器码或面向机器的代码为计算机编程，并由此熟悉了计算机的功能之后，他们便不需要（同时也不会具备必要的知识）去学习高级程序设计语言。（Frank and Meyer 1972, 21）

不过，Frank 控制论教育学的一个核心方面在于：他的计算机学本身并不构成目的。毋宁说，它为学习者提供了进入控制论研究的入口。Frank 将计算机理解为有助于例示控制论原理的模型，并据此称之为 MORE，即德语“模型计算机”（Modell-Rechner）的缩写。在概述这些模型机器之前，有必要先简要介绍 MORE 项目及其前身。¶

BAKKALAUREUS

BAKKALAUREUS 是“自主并借助计算机完成考试与教学工作的可组合控制论自动机模块系统”（Baukastensystem aus kombinierbaren kybernetischen Automaten leistet autonom und rechnerunterstützt Examinier- und Schulungsarbeit）的首字母缩写（Frank 1969, 45）。使用这一模块系统的装置于 1964 年至 1973 年间在柏林和帕德博恩开发。我们认为，这些装置日益增加的复杂性，既让人得以洞察德国教学机器的发展，也显示了数字技术和计算机技术对德国这一领域逐步增强的影响。¶

[图 2] 1973 年教育行业 Didacta 博览会上的 BAKKALAUREUS 项目。Source: authors’ personal archive.

1970 年推出的 ETS/e 系统是一台键盘经过改装的打字机。一台 Nixdorf N-820 计算机可以通过远程控制锁定或释放按键，这意味着 ETS/e 可用于多项选择题。BAKKALAUREUS 项目中的大多数早期教—学装置都力图在技术上支持多项选择题（Frank 1975, 89）。尽管这些装置与用户之间真正的交互性从一开始就是控制论教学法的主要目标，但直到数字计算机被整合进来之后才得以实现。¶

由大众汽车基金会（Volkswagen Foundation）资助、在柏林开发的 GEROMAT 系统，于 1964 年至 1970 年间经历了四次迭代，也属于 BAKKALAUREUS 项目（Thomas 2006, 42–44）。该系统为语言实验室提供了一套多媒体附件，包括以下组件：¶

• ROBBIMAT：由中央教学单元控制的多工位测验系统。
• DIDACT：带显示单元的个人训练装置。影片、幻灯片和照片必须手动放入装置。
• MITSI：提供音频信息的附加单元。
• ROBBIMAT III：该系统的最高扩展级别。一台 Nixdorf N-820 计算机作为“主控计算机”（Frank 1975, 57）控制所有训练装置，但由于价格高昂而很少使用。

不过，Nixdorf N-820 计算机后来又被用于 ITERATOR 系统；这是一个供 30 名学习者使用的模型计算机仿真器（emulator）。同样，MORE（图 3）起初也只是一台概念计算机——一台双重意义上的模型计算机。控制论研究所的档案中保存着关于 MORE 仿真的大量材料，其中包括一份 100 页的 N-820 汇编程序清单打印件（图 4），它提供了有关这台计算机工作原理的信息。然而，仅仅仿真 MORE 会与 Frank 本人的要求相矛盾；也就是说，通过编程来发现“计算机的功能”，意味着被编程的不应是（另一台）计算机。于是，Frank 的两位合作者 Sommer 博士和 Closhen 博士造出了一台实体的 MORE 计算机，并于 1970 年春完成（Frank and Lehnert 1973, 25）。在 IfC 工作的女性教育学学生 Ingeborg Meyer 以这台计算机为基础，设计了一门实用计算机科学课程。关于使用 MORE 的计算机学课程的报告，一直可以找到 1970 年代中期。其中包括 Simons 博士撰写的实地报告（1973 年和 1975 年）；G. Lobin 编写的教学大纲《使用 MORE 的计算机学 A/B 课程》（1973）；Meyer 计算机学 C 课程的学生练习单和评估表（无日期）；以及 Meyer 与 Frank 合著的《计算机学》（Rechnerkunde）一书本身。¶

[图 3] 模型计算机（MORE）示意图。Source: authors’ personal archive.

[图 4] N-820 汇编语言编写的 MORE 仿真程序节选。Source: Archive of the Institute for Cybernetics. Courtesy of the Deutsches Technikmuseum Berlin.

MORE 的技术—教学简化（Technical-Didactic Reductions with the MORE）

本章所用的 MORE 计算机原型^[6]——属于 IfC 档案的一部分——是一种被称为 TTL 计算机的机器。在这种机器中，系统的 CPU 不是单一元件，而是由 74 系列的各个逻辑模块（TTL）组成的“离散化”集合。这些是包含若干数字逻辑门的集成电路，自 1960 年代以来被反复用于电路实现（Texas Instruments 1972）。由于这些集成电路的型号很容易识别——其上印有制造日期——因此可以缩小这台 MORE 原型的制造时间范围：最早的元件出自 1973 年，这意味着该原型不可能早于这一日期制造。¶

MORE 被设计为一台符合冯·诺依曼架构的二进制 10 位计算机：7 位用于寻址——由此最大可寻址存储为 128 字节——3 位用于指令——最多允许八条指令。这台计算机提供两种时钟频率：2 赫兹和 4 赫兹。它通过开关和二进制机器码编程，数据输出则以二进制值的形式由 LED 灯显示。MORE 起初是在纸上编程的。程序先写成助记符代码，然后手工翻译成机器码——即由零和一组成的串。由此，编程者便获得了关于机器指令构造的详细知识。¶

MORE 以一台穿孔卡片阅读器作为主存储器，程序和数据可以经由它载入，但不能存储（图 5）。尽管只有八个操作码（opcode）——即机器指令码——MORE 却具备图灵完备代码的全部功能；也就是说，这台计算机可以被编程来完成任何任务，因而直到今天仍可用作一台经过教学简化的模型计算机，等价于任何一种符合冯·诺依曼架构的图灵完备数字计算机。¶

[图 5] MORE 穿孔卡片阅读器。Source: authors’ personal archive.

计算机学（Rechnerkunde）

在计算机学教学法中，MORE 的作用得到了扩展。Frank 与 Meyer 在书中提出了五个步骤，全部使用 MORE，以“科学地考察计算机这一现象”（Texas Instruments 1972, 13）：¶

1. 哲学步骤：逻辑；思维的微粒；实现。
2. 算法步骤：作为算法的人类思维；客观化过程。
3. 工程与控制论步骤：物理—化学实现；计算机技术。
4. 研究组织科学步骤：计算机作为研究、社会和媒介技术中的工具。
5. 商业与社会科学步骤：计算机所改变的生产条件。

大学层次的计算机科学课程通常涵盖第二和第三步，但据 Frank 与 Meyer 所说，他们的计算机学在高中阶段就已处理全部五个步骤。这之所以可能，要归功于他们的计算机中所实现的教学—技术简化及其简单的设计，这种设计原本打算在试用期后投入量产。MORE 将由柏林的教学机器公司 ELFE 制造（图 6）。然而，除宣传册之外，我们未能找到有关这家公司的实质性信息——只有 EMF 2000 模型计算机（一台壁挂式演示机器）和 EMT 2000（一台供学生使用的小型装置）的广告，以及后者的模板，这些模板确实可用于编程练习。¶

[图 6] ELFE 出版的 MORE 宣传册（正面）。Source: authors’ personal archive.

《计算机学》还描述了 MORE 的构造、功能和编程，并阐述了这台计算机的教育范围。据 Frank 与 Meyer 所说，计算机学课程应以六个主要问题为指导〔译注：原文此列表编号误作 6–11，今改为 1–6〕：¶

1. 教什么：学习内容的范围与结构（S）。
2. 教谁：学习者的心理结构（P）。
3. 为什么教这些内容：教学机器所指向的教育目标（O）。
4. 可能出现的额外的、可预见的、激发性的或干扰性的社会文化影响（I）^[7]。
5. 用什么对象来教授学习内容：所使用的媒介配置（M）。特别是 MORE 及其附加件（保护罩、阅读器等）。
6. 教授学习内容所依据的教育策略（E）。（Frank and Lehnert 1972, 28–30）

这六个问题构成了计算机学教学法的结构，Frank 对此作了如下形式化说明：I、M、P、O 和 S 是条件域（condition fields），E 是可以作出教学决策的决策域（decision field）。因此，对于一种给定的教学方法，这些变量的组合构成 D 函数，Frank 将其表示为例如 D_IMPOS^MORE 或 D₃₂^MORE——其中 32 表示第 32 号教学函数，它属于将六个教育变量分配到条件域与决策域这两个子集中的 63 种可能方式之一。这一形式化描述也是计算机学教学方案的基础（Frank and Lehnert 1972, 32），Frank 在其中依照以下原则引入 MORE：¶

• 数字信息处理的初步导论（Frank）
• 二进制代码
• 二进制算术
• 逻辑函数与布尔代数
• 加法器
• 计算机体系结构
• 外部程序控制（状态机）
• 内部程序控制（图灵机）
• 向当时商用计算机的迁移
• 计算机学的教学方法论路径（Meyer）

课程应尽快引入 MORE，以帮助在实践中例示理论教学。此外，学生应把所学内容融入 MORE 的可能应用之中，并借此通过试错学会编程。¶

单板教学计算机（Single-Board Teaching Computers）

在 1960 年代末和 1970 年代初，控制论研究所的教学机器代表着前景可观的技术。在 1973 年的 Didacta 博览会上（图 2），MORE 和 BAKKALAUREUS 项目实际上被展示为未来的教学技术——而且不只是面向计算机科学领域。此外，根据我们的研究发现，这两个项目都曾在帕德博恩和柏林及其周边的职业学校和高中实施。自 1970 年代中期起，微处理器技术开始主导市场，计算机变得如此廉价，以至于学校能够大批量采购，技术进步本身便“取消”了控制论研究所的系统：¶

配备适当设备的工作站计算机实际上看来就是一台通用教学机器。它当前的可能性远远超过了以往的教学自动机。教学机器受益于工作站计算机的所有人机工程学特性（图形用户界面、语音输入与输出、高分辨率图形屏幕等）。（Zuther 1996, 101）

从教学法的角度看是开放的 MORE 系统，随后逐渐被封闭的微型计算机所取代，这给计算机学带来了重要转变。基本上，它被翻了个里朝外：此后，计算机科学教学法抛弃了以机器为中心、自下而上的路径，转而偏好以用户界面为出发点的面向问题的教学（Höltgen 2016, 141–51）。然而，MORE 的架构以及关于单板计算机的教科书——例如 SEL-Z80 Trainer——都表明，控制论教育学和 MORE 的教学与技术原理绝没有过时。今天，这种小型教学计算机的技术原理仍可见于 Arduino、Calliope 和树莓派（Raspberry Pi）等价格低廉的系统，以及 Gigatron 或 Instructor 50（图 7）等可自行组装的小型 TTL 计算机。我们认为，计算机逐步的黑箱化——在用户一侧表现为微型化、网络化和虚拟化，在制造商一侧表现为纵向的技术分化——重新唤起了旧有形式的好奇心（Höltgen 2022, 204），这一事实可被视为控制论教育学的回归。这种好奇心使计算机学及其认识论路径得以复兴，如今它表现在对计算机的黑客改造（hacking）、创客制作（making）和维修之中。¶

[图 7] Signetics Instructor 50。Source: authors’ personal archive.

结论（Conclusion）

这段关于教学机器及其从美国转移到西德的简史表明，二者背后的话语变得多么不同。起初，教学机制被简单地构想为一种操作性条件反射；很快，一种把学习过程理解为某种自我监控的反馈回路（feedback loop）的认识发展起来。这又导致人们日益重新评估作为教学机器目标的绩效。在德国，这些系统潜在的控制论化促成了专门化的教育内容与教学机器之间的耦合，催生出一种形式与内容相互契合的元系统。那么，是什么导致了这场短暂的教学机器热潮的失败？在我们看来，仅仅指出其创造者所预期的辉煌而成功的教育项目未能实现，视角未免过于狭窄。我们认为，处理教学机器所产生的稍微更为抽象的问题——例如它们的“控制—政治”效应——是一种更富成效的策略。¶

即便在美国教学机器的早期阶段，现实与所用方法的极端功能性之间存在摩擦，这一点就已经变得清楚。一个主要批评点针对的是行为主义对学习的理解，以及与之相关的人性观——它并不把学习视为一个主体性的过程。相反，行为主义在刺激—反应式的外部治理（governing）框架中，把被教授的主体视为过程中一个过度个体化的、可管理的组成部分。这把主体贬低为不再服从其自身意志的学习对象。此外，围绕教学程序与机器之间的摩擦也出现了一场争论：常被引用的一句话“程序就是一切，学习机器什么也不是”，概括了对所谓“翻页机器”的批评（Deutsch 1964, 39）。这种评价认为，在复杂的学习情境中——例如工业职业培训——使用教学机器会让学生感到受机器居高临下的摆布，从而产生不服从机器的倾向（Schirm 1964, 132）。就此而言，教学机器可以被视为系统对某一危机阶段——即教师短缺、教育面临新挑战、斯普特尼克危机——的反应，而这一危机的核心在于一种控制政治的后果（Schestakow 1965；Vogt 1966）^[8]。¶

在德国，教学机器的发展较少由危机驱动，更多是自 1940 年代以来科学在治理中作用日增的结果。“调节可调节者；确保一切不可调节者变得可调节”（Schmidt 1941, 81）。与大约同一时期在英国讨论的可预测性观念相一致，教学机器似乎是对“教学过程能否完全自动化”这一问题的某种乌托邦式回答。当教学机器被其他机器——图灵机——取代时，这一乌托邦式的承诺终于得以兑现。微型计算机于 1970 年代后半期进入学校，取代了 BAKKALAUREUS 机器，并延续了 MORE 的遗产。这带来了新的技术障碍，这些障碍又使钟摆从实在（the real）摆向象征（the symbolic）——从硬件摆向程序设计语言——这一事实把计算机科学的话语引向了其他教学方法。¶

在某些人看来，教学机器或许显得陈旧，不够复杂或有效，甚至近乎天真。但是，教学机器与今天基于软件的学习项目究竟有何区别？像 Duolingo 这样的语言学习工具、大学讲座开放内容的短暂热潮，以及各种课堂工具，本质上都使用着与教学机器领域中相同的机制。画出一条线：从 1950 年代的教学机器出发，经过 1960 年代的自我教学学习模式，抵达今天关于游戏化（gamification）的争论——这似乎是对该领域演变的合乎逻辑的描述。然而，半自动化学习系统的不同装置（apparatus）与架构，似乎已在其预期的行动理性功能之外，发展出了自己的生命。使用游戏化方法和自我调节特性的学习过程，变成了一个似乎不断受到“游戏”威胁的过程。Skinner 早就谈到过一种弹球机效应，他观察到，在所编程的教育内容之外，学习机器本身会打断学生的游戏操作。Skinner 认为，与弹球机类似，存在这样一种风险：与学习机器的交互会把游戏操作激发到如此程度，以至于学生战胜机器——即赢得游戏——的意志可能变得比学习过程本身更占主导。“创新效应的消极方面……在于，大多数孩子的积极性如此之高，以至于他们宁愿在游戏中征服或欺骗机器，而不是从中学习”（Foltz 1965, 47）。¶

总而言之，从以上篇幅中可以得出关于学习主体与教学机器之间的联系、关于为此所用的技术以及关于控制论认识论的洞见。在这个意义上，学习主体从教学机器那里获得的奖励，不仅仅是知识的习得，还有一种表面上的自我赋权和自我效能的体验。教学机器项目的核心存在着一种（相当天真的）学习主体形象：他们是不受上位的、目的论逻辑控制——或不被学习算法处理——的个体。相反，他们会运用自己直觉性的行动能力，从而在预先结构化的过程基础上直觉地发展出学习成果。然而，就教学机器的话语而言，把行动主体理解为被连接的主体（connected subjects），即可以通过游戏这一教育工具加以召唤的实体，会更有道理。这种自我决定的学习具有双倍的效力：因为这些类游戏的过程创造出一种体验，训练与发展在其中达到高度的有效性，而此情境中的主体是自我激励的、自愿地调适自身的——也因为他们的绩效变得可测量。¶

尽管如此，学习的游戏化已经结出了果实，只不过是在教学大纲的规制之外。在黑客空间（hacker spaces）、编程道场（coding dojos）和维修咖啡馆（repair cafés）中，被称为计算机的旧黑箱一再被转化为新的学习内容，并通过试错、做中学这种控制论—自学式的方法被习得。为了获取隐藏在技术之中的知识，一种颠覆性的认识论自 1950 年代末开始蔓延，并引出了本章所讨论的部分发现。本着同样的思路，在 IfC 未编目的遗存中找到 MORE 的文档之前，人们已经对这台装置本身进行了细致考察（见注释 6）。因此，通过关于这台装置并借助这台装置进行教学——完全秉承 Frank 计算机学的精神——实验者们从装置中学习，推导出了其背后的教学法。¶

因此，在本书的语境中，教学机器为摩擦问题提供了一个不言自明的洞见。一方面，它们提供了这样一种路径：认为这些系统不过是对事先设计好的理论与模型的纯粹实施——即体现在 Skinner 工作中的那种路径。另一方面，它们提供了另一种视角：在这些机器的技术深处，发现将为教—学过程提供启示的教益。简言之，这些观点使人得以追溯两种本质上相互摩擦的能动性（agencies）：一种旨在把教学机器用作部署某一程序的工具；另一种则让程序本身成为技术过程的产物。由此或可论证，第一种路径始终与机器所产生的知识型（episteme）相抵牾，在教学机器的衰落中起了相当作用。然而，这样的论证并没有承认，例如，Frank 的事业——作为第二种视角的代表——同样受到了未能理解机器知识型展开的方式与节奏这一点的影响。上文提到的 TTL 计算机与微处理器之间的较量，难道不正说明了这一点吗？或许，以摩擦为动因的分析方法使我们得以确认：我们能从控制论时代获得的主要洞见之一是，在复杂技术系统的底层，一种新的知识正在发展起来——一种倾向于逃脱人类控制的知识，它例如催生了教学机器的永恒生命，如今具体化为游戏化系统或开放的微型计算机套件，继续塑造着我们学习与认知的方式。¶

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注释