建模和仿真-教育政策工作流研究方法刍议

建模和仿真:教育政策工作流研究方法刍议

摘要:教育政策工作流研究方法代表了当前教育政策研究和发展的方向。建模和仿真的流程是:在构建其理论框架的基础上,通过对各个级别、各个方面教育政策制定和实施过程的建模和仿真,形成不同研究预案的工作流模型;利用仿真环境形象、生动的特点,优化各个模型,调整各指标参数,再参照评估标准,最终可得出教育政策模型的综合效能评价结果。关键词:教育政策;工作流;模拟仿真;方法论文章编号:1002-0845(2010)04-0005-03

进入21世纪,我国教育政策在研究方法上出现了一些新特点。整个学术界已转变传统观念, 从新视角展开研究,用新方法构建方法论体系,并把方法论的探讨集中到高新科学技术的运用方面。教育政策工作流研究方法代表了当前教育政策方法论的研究和发展方向,它通过对工作流的流程定义和运行期控制,解决教育政策研究中两方面的问题,即满足教育政策主体多样化的需求和解决教育政策被调整对象的不确定性。本文试图通过对教育政策工作流建模和仿真理论的描述和整理,分析教育政策工作流研究方法的基本主题、特点以及发展方向,并探求对我国教育政策研究发展的意义。

一、工作流研究建模和仿真的理论框架

1.教育政策工作流研究方法的界定

教育政策工作流研究方法起源于生产组织和办公自动化领域,它是针对日常教育政策研究工作中具有固定程序的活动而提出的一种研究方法。根据WFMC(工作流管理联盟)的说法, 教育政策工作流可定义为能够完全或部分自动执行教育政策的研究任务,即将一组教育政策研究任务组织起来完成某个系统研究的过程。该定义说明了研究的触发顺序和触发条件。每个研究任务可以由一个或多个组协作完成,这些组可以由人组成,也可以由软件系统或二者共同组成。任务的触发顺序和触发条件用来定义并实现教育政策研究任务的触发、任务的同步和信息流(数据流)的传递[1]。教育政策工作流建模和仿真是指在教育政策工作流研究中,借助现代计算机硬件和软件,使教育政策研究活动的进行逐步实现自动化或部分自动化。为了在基于计算机的环境中实现上述教育政策工作流的建模和仿真,研究者必须建立一个工作流运行环境,这个运行环境就是工作流管理系统。工作流管理系统是支持教育政策研究并实现研究过程管理和自动化的强有力的软件工具。它能完成教育政策工作流的定义和管理, 并按照在计算机中预先定义好的工作流逻辑推进教育政策工作流的执行。教育政策工作流研究建模和仿真是人工智能科学的重要分支,是在现代教育政策学理论、研究方法论与现代计算机技术三者结合的基础上发展起来的综合技术,是教育政策学研究自动化系统建设的一个重要方面。它能为研究者提供拟制、评估、优化教育政策方案、系统模拟、设定专家系统等辅助研究功能。为了在教育政策研究过程中能有效利用辅助研究,技术设计者应深入了解研究者的需要和辅助研究系统能给予的支撑,并使二者紧密结合。

2.教育政策形成过程中的三种机制——工作流研究的理论基础

从组织社会学的角度看,不论是国家层面为调整教育关系出台的即时政策,还是地方政府为保证教育政策具体实施出台的配套法规,教育政策实践的过程都存在三种机制:1)理性选择机制和效率机制,即用最小的代价执行教育政策的实践过程;2)合法性机制, 即对教育政策主体的强大的约束和规范的过程;3)政策网络机制,即微观政策结构和政策效能对政策实施行为和结果的影响过程。建立教育政策工作流模型可以利用这三方的建模工具,形象化地建立流程模型。模型既要体现教育政策二面性的作用机制,又要通过接口关系,建立系统所需要的控制数据。在某一政策的执行过程中,就三种机制的相互作用,分析其具体政策的共存和平行的关系、共存和互补的关系以及互相矛盾和互相代替的关系。也可以通过系统本身的流程定义,直接生成控制数据,再现教育政策的制定过程和社会实践的过程,使理性(效率)机制、合法性机制和社会网络机制在教育政策的制定过程中并存共生、互补和互相替代[2]。目前教育政策工作流研究建模和仿真的设计主要有三类:第一种是以教育政策价值为核心,利用运筹学和数据模型完成规定的任务,即传统的运筹学方法;第二是通过模拟教育政策制定的决策思维过程与参与总结政策经验建立的专家系统来完成任务,即人工智能方法;第三种是研究者根据自己的判断,从多个备选方案中选择一个方案,称之为判断分析或预案检测法,这种方法是以分析人员与决策人员交互、定性与定量相结合的方式进行研究的,特别适用于半结构性的教育政策问题研究。

二、工作流研究建模和仿真的基本方法

1.工作流模型的定义及其评价标准

教育政策研究工作流模型是用文字、图表、符号、关系式以及实体等信息描述教育政策调整的一种简化表示形式。通常模型包括一个完整的概念集合、一套相应的表示方法及必要的约束规则。简单的教育政策研究过程通过语言或文字就可以表达完全,但是对实现许多复杂的并列执行的教育政策表述,只有建立与其对应的计算机化的模型才可能对流程的执行情况进行有效的模拟和监控。目前,学术界大多数人对我国教育政策工作流研究方法中工作流模型的评价标准的看法是:表达能力丰富,能清楚地描述任何情况下教育政策的过程, 研究领域的专家和普通的研究者都容易理解,模型中概念不重复,基本元素能达到最小化, 模型定义能够对现实对象进行形式化的描述。此外,通常教育政策模型都提供相应的图形表示,因此,其图例应具有易读性和完整性。本文以基于Petri网的工作流模型为例进行说明。

2.基于Petri的工作流模型

Petri Nets是近几年来比较热门的离散系统建模工具之一。它能够模拟系统的动态变化过程,其方法是将系统划分为两种基本元素:库所和变迁。可用库所或库所的集合表示系统的各个状态;变迁则可表示从一个状态到另一个状态的变化,并通过对网络系统状态变化的分析,对系统结构进行适当的简化和优化,找出系统的缺陷,进而提出改进方案。Petri Ne ts兼顾了严格语义和图形语言两个方面

的特点,经典的Petri网(如En网、P/T系统)以及高级网(如有色网、谓词或变迁系统)的所有元素都是经过严格定义的,具有规范的模型语义。此外,Pet ri Nets 具有足够丰富的表达能力,可完全支持WfMC所定义的六种工作流原语。Petri Nets 是一种基于状态的建模方法,其过程的定义严格区分了活动的授权与活动的执行,这对于模型语义十分重要。由于对不同状态的明确区分,使得其过程的定义在表达上有更大的潜力。如能够动态地修改过程实例,可实现与其他工作流系统的交互操作,使建模过程具有了更多的柔性特征。Petri Nets建立在严格的数学基础上,它具有强有力的分析技术与手段,可以用来分析模型的各种特性,如有界性(安全性)、活性、不变量等;还可计算模型的各种性能指标,如响应时间、等待时间、占有率等。这些分析技术同样可用于从理论到仿真两个方面对工作流过程的一些基本要求和性质进行验证,还可以对模型进行优化,选取性能最优的一个来运行[3]。

CBIS属于离散事件动态系统(Discrete Event Dynamic System,簡称DEDS)。离散事件动态系统是构成CIMS理论体系的重要理论之一。在完成过程建模后,工作流网定义了使获得发生权的变迁运行的四种触发机制,包括自动触发、人工触发、消息触发和时间触发, 而每个活动标记相应的触发机制,都可实现对工作流模型运行的管理[4]。在网络模型的节点加入统计功能,再为变迁设定触发延迟分布,就可以对模型进行仿真和评估了。教育政策工作流研究过程模型建立起来之后,通过实时仿真能直观和全面地了解现有教育政策研究过程中存在的问题,再通过迭代和比较,建立全新的教育政策研究模型。这一模型最大的优点是能够充分发挥研究者的想象力和创造力,并且具有较低的成本。由于教育政策研究过程重构涉及到教育政策的方方面面,特别是教育政策调整对象的重构问题,处理起来比较困难,需要从教育政策最高的决策层到最低的执行层的支持和协作。借助仿真工具的强大图形功能,研究者不仅能够看到未来的教育政策发展走向,有效调整教育关系及其运作情况,而且还可以体验一下自己在未来的教育政策研究过程中所起的作用,使他们真正理解重构活动的意义。