ELearning教学设计的三个核心问题_核心素养下的教学设计

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E-Learning教学设计的三个核心问题：信息切割架构、原形速成、通用认知

Three Core Iues for Instructional Design of E-Learning:Chunking and Structuring Information, Rapid Prototyping and General Cognitive Procees

高利明

北京大学教育学院教育技术系

100871

Tel: 010-62885660 E-mail: lmgao@pku.edu.cn 2002年初，当我为研究生准备教学设计（ID）方面的阅读材料时，有一个问题多次出现在我的脑海，迫使我回答：现在教学设计领域有太多的模式和理论，教学设计的过程也变的越来越复杂；与此同时，E-Learning 又要求我们把教学设计做的即有效、又简洁。那么问题的症结在哪里，我们又该怎样找到恰当的答案呢？本文作者在对几篇ID实践与ID理论研究文献进行综述的基础上，提出了自己对于上述问题的可能答案，那就是把我们对教学设计的注意力集中到这样三个问题上：信息切割、原形速成和通用认知过程。然后，文章对这三个问题分别做了讨论。

关键词： 教学设计

信息切割

通用认知 引言

由于当前学术界对E-Learning的界定不同，有的学者认为它是网络教育、有的认为它是数字化学习、还有的认为它代表教育信息化。因此需要说明，本文中对E-Learning的理解限定在“网络教学”的范畴，文中所讨论的问题都是以网络教学为对象。E-Learning在文中的使用为的是切合这次第六届全球华人计算机教育应用大会GCCCE2002的主题。问题的提出

2002年初，当我为教学设计课程搜集和准备专业阅读资料时，有一个问题多次出现在我的脑海，迫使我回答：现在教学设计领域有太多的模式和理论，教学设计的过程也变的越来越复杂；而与此同时，网络教学E-Learning的发展却要求我们把教学设计做的即有效、又简洁。这个矛盾该怎样解决呢？怎样才能找到恰当的答案呢？

本文作者在对几篇教学设计研究文献进行综述的基础上，提出了自己对于上面所述问题的可能答案，在此希望求得与会者的指教。那就是把我们对教学设计的注意力集中到如下三个问题上：信息切割架构（Chunking and Structuring Information）、原形速成（Rapid Prototyping）和通用认知过程（General Cognitive Procees）。3 E-Learning对教学设计的呼唤

网络教学走到了一个需要回顾与思考的时刻。对此不少学者都较为认同： 2002年第1期的《中国远程教育》卷首语的作者苏辛在谈到网络教育时认为：“当前对“研究”本身进行研究也许是很有必要的。”[1] 也是在这一期杂志上，本文作者在《对网络教学的一些体验与思考》一文中指出，“在线教学已成为我们教育领域一个持久性的特征。现在正是我们（对它）提出困惑和问题的时候了。教育的未来很可能就架构在我们今天对这些问题思考的基础上。”“我们要想明智的利用网络教育，就需要首先对它提出质疑，质疑的问题应包括：（1）在线教学的优点是什么？不足是什么？（2）在虚拟环境中我们可以学习什么？不能学习什么？（3）是不是有些东西在另外的环境中能学习的更有效？[2] 2001年12月，联合国教科文组织亚太地区办事处UNESCO-ACEID在曼谷召开了题为“Using ICT for Quality Teaching, Learning and Effective Management的第7届国际教育年会。大会的主题报告是由大家熟悉的UNESCO教育副总干事、著名远程教育专家Sir John Daniel所做的，他的报告，受到了与会者的热烈响应，其中有如下论述：“在我看来，好的学习需要对独立学习和交互学习进行恰当的配比。”“我通过观察发现，学习者的年龄越小，他们的学习所需的交互含量越大。这也就是我们毫不奇怪的看到如下事实的原因：在在线学习中，研究生水平的最成功；而其他水平的在线学习则辍学率可能会到80%。Sir John Daniel还指出，“我们花了太多的时间谈论ICT技术的巨大威力，而对于究竟运用ICT来获得什么考虑的太少。”“我们应该对在线学习和在线教学的产出能力（productivity）进行更多的研究。研究的目的在于让教师们更专注于对教学活动的设计，以达到真正提高学生学习的产出能力。[3] 从上面对于E-Learning的讨论可以看到一个清晰的线索，那就是学者门正在从不同的角度把对E-Learning研究的重点集中到了教学设计这样一个颇具共性的问题之上。无论是对独立学习的E-Learning，还是对交互学习的E-Learning；无论是对成功率很高的研究生水平在线学习，也无论是对辍学率很高的其他水平的在线学习，要想取得优良的教学效果，都离不开成功的教学设计。至于那些只有漂亮界面和新颖技巧，而缺乏丰富的教学内容，甚至违背学习规律的网站和网课，则更是失之于没有进行良好的教学设计。关于媒体作用的温故与知新

E-Learning教学设计是本次大会的选题，也是作者近来学习和思考较多的问题。在教学设计中媒体设计是一个基本内容。我们应该看到，正是E-Learning的蓬勃发展给教学设计提出了新的课题，带来了新的生机。这是因为，如果哪里的网络教学只是把普通院校的课程拷贝下来，传送出去，而不去做有效的教学设计，那是很难不遭挫折的。其次，由于网络教学具有许多独特的优势与资源，只有设计的好，才能达到提高教学质量、扩大教学规模、降低教学成本的效果。无怪乎Reiser把网络教学当作近10年来教学设计发展的6种趋势之一。

提到Reiser的那篇“History of Instructional Design and Technology”文章[4]，我还要感谢北京大学的汪琼和清华大学的张建伟两位学者，是他们不约而同的把这篇文章推荐了给我，使我读后很受启发。我认为，文中的有关媒体作用的观点对于我国网络教学的发展颇有参考价值：

如果对教学设计的发展历史做一回顾与总结，我们可以得到一个有关媒体作用的重要启示，那就是对于媒体的预期效果和实际效果应该进行认真的分析和比对。在过去的一个世纪中，我们看到了这样一个重复出现的有关媒体预期效果与实际效果的轮回怪圈：每当一种新的媒体进入教学运用的时候，人们都会对它产生极大的兴趣，并对它在未来教学中的作用寄予热情的期待。然而随着时间的推移，人们的热情冷淡了，媒体使用的实际结果也总结出来了，它告诉人们媒体的效果是十分有限的。然而，此时另一种新的媒体又在教育运用中出现了，人们又开始对新的媒体焕发出了良好效果的期待，到末了还是效果不佳。不过，接下去还有更新的媒体。。如此往复不断。

我们看到，20世纪初期爱迪生所乐观预言的“电影将形成的对教育的革命”并没有实现；50至60年代颇受关注、也引发了不少争论的电视教学也效果甚微。那么80年代人们所做的有关计算机将会彻底改革教学的预言又是怎样的呢？从90年代中期所获得的有关美国学校的数据看来，预见中的“革命”也没有出现。现在的问题是，未来媒体在教学中的作用会不会比上述的那些已有媒体的作用更大些呢？对此，Reiser的观点是，在未来的10年中，计算机、计算机网络以及其他的数字媒体将为教学带来比以往其他媒体更大的影响。但是，从历史发展的观点看，可以预见，这些已经和即将实现的对教育的影响，无论它们是在学校环境中产生，还是在企业培训环境中产生，都会比人们所热情期待的要慢的多、窄的多。笔者认为，读了Reiser的见解，会有利于我们更客观、更冷静地对待网络教学。温故而知新。5 教学设计的6个发展趋势

前面谈到了网络教学与教学设计两者间的相互依赖关系。可以说，网络教学设计正是近10年来教学设计的一个发展趋势。根据Reiser的归纳，与此平行的教学设计的发展趋势还有如下5种，它们有的是理论方面的发展，也有的是实践方面的发展：[4]（1）绩效技术 performance technology（2）建构主义

constructivism（3）电子支援系统

electronic performance support systems（4）原形速成rapid prototyping（5）网络教学

using the internet to deliver instruction（6）知识管理

knowledge management 对于这6钟发展趋势的分析，由于篇幅所限，我这里只简单提及如下几点：（1）绩效技术展宽了教学设计的眼界与范畴；（2）建构主义为教学设计提出了理论上新的原则和依据；（比如要求学习者解决复杂与真实的问题，让他们意识到自己在知识建构过程中的主动地位。）

（3）电子支援系统EPSS改变了教学设计者的工作；（在过去的10年中相当数量的教学设计人员把工作的重点从设计培训课程转向了设计电子支援系统。）

（4）原形速成为教学设计，特别是为多媒体作品的设计，在实践方面开拓了捷径。（5）网络教学的普及对教学设计提出了另类的（不同于面授的）、高质量的、精品型的设计需求，同时也为教学设计人员提供了新的更广阔的从业机会。

（6）知识管理是这样一个概念：把过去只存在于某些个人或小组中的、不为广泛人群所知道的有用知识进行汇集、筛选和推广。这对于企业绩效的改善无疑是至关重要的。它对教学设计的发展也是影响深刻的。可以预见，随着知识管理的升温，企业内的教学设计人员的职责将发生变更和延伸，他们不仅要关注绩效问题，而且要对企业知识的定位和良好进入（locating and improving acce）开展研究。因为这两者是员工学习与培训的基本出发点。

在讨论了教学设计的发展趋势之后，我们会很自然地想起本文开始曾经提出的问题：“现在教学设计领域有太多的模式和理论，教学设计的过程也变的越来越复杂；而与此同时，网络教学E-Learning的发展却要求我们把教学设计做的即有效、又简洁。那么我们又该怎样找到恰当的答案呢？”笔者认为，如下的3个问题特别关键。其一是针对内容的“信息切割与架构Chunking and Structuring Information”；其二是针对过程的“原形速成 rapid prototyping”；其三是一种“中观”的观点（区别于宏观观点与微观观点），探究人类认知的“通用过程General Cognitive Procees”。笔者对于这3个问题的思考虽然时间已久，但认识和体验尚很粗浅，恳切希望得到批评指正。信息切割与架构

教学是需要对教学内容进行不同层次切割的。在进行信息切割时，考虑学习者的已有知识和已有经验是十分重要的。这会有利于确切把握学习者的认知负担cognitive load。所谓认知负担是指学习者在思考、记忆、学习时所遇到的心智重荷。当学习者遇到教学难点时他的认知负担就很重。

6.1 信息切割

讨论信息切割是与人类进行信息加工的过程密切相关的。有关人类信息加工过程我们知道包括选择性知觉selective perception、短期记忆short term memory、长期记忆 long term memory 等环节。这里有一个元认知metacognition的概念对于教学设计是很重要的。如果我们把元认知一词的英文前缀meta与数据data组词,就是计算机科学中的元数据。其意义是关于数据的数据。举例来说，标题、作者和文件大小等参数（数据）就是一些关于“文件”的元数据。同样的逻辑，元认知则指的是学习者对自己认知和学习方式的认知。这也就是我们常说的“学会学习”的那层意思。毫无疑义，元认知对于学习者学习效率与学习效果的提高是非常重要的。那么元认知会受那些条件的影响呢？它们有：

（1）学习者对学习的关切与重视程度；（2）学习者的好奇心与求知欲；（3）信心。

下面我们具体讨论有关信息切割与信息架构的一些问题。

在网络教学中，特别是在使用超文本、超媒体方式组织知识内容的时候，合理的切割与架构信息是非常重要的。过去的单一线性的组织信息的方式确有缺陷，那么超文本、超链接方式的信息组织是不是就一好百好了呢？不是的。事实上这种非线形的、跨越式的信息组织方式，是需要精心设计，恰当切割的，否则会出现许多负面效果，比如网络迷失、内容结构不清晰、浏览路径过长、消耗时间过多等。因此，合理地分割信息与组织信息是帮助学习者降低认知负担的重要步骤。设想在网络教学中，如果不能进行合理的信息切割，每幅网页中需要记住的信息过多，学习者通过连续阅读网页来学习新概念的能力就会受到挫折。

写到这里，我不禁想起两个很典型的实例。一个是负面的例子，2002年春节期间，我尝试用最短的时间教会我先生使用PowerPoint软件，我总以为有着理科背景的成年人，学会使用计算机软件总应十分容易，不料他却时常焦急地喊道，“等等，等等，你只要先把一种功能教会我就行，别忙着告诉我这个软件还可以做什么。”他的话实际上体现了一种对于不恰当的教学设计的反抗，而启示我们进行交互式教学设计的必要性。另一个例子是成功的。即美国学习公司的示范课程（网址是learning.com），该课程不仅生动活泼、交互性强，而且特别突出的优点是该课程的设计者把“数据库”和“检索”这样的抽象概念为3-5年级的小学生讲的清清楚楚，内容上既无偏颇，又很能引起学生门的兴趣。我经初步尝试使用后深为感叹。他们的成功之处就在于，合理的信息切割与架构，有效降低了学习者的认知负担。[5] 为了降低学习者的认知负担，在网络教学设计时，应该考虑如下5个方面的问题：

（1）短期记忆只能容纳2-7项内容；

（2）避免在一幅计算机屏幕上出现过多的概念；（3）设计者要努力提取教学内容的精髓；（4）呈现的信息要有很好的逻辑关系；

（5）最好在一个屏幕上能展示一个完整的内容。

6.2 信息架构

信息在我们的长期记忆中是相互关联的架构起来的，每片信息在每一个学习者的脑中都拥有数量不同的概念连接concepts connection。哪片信息的概念连接越多，我们对它的记忆越牢固。比如，对于“恐龙”这样一个信息，就会具有动物、植物、火山、地质、冰河时代、侏罗纪公园等概念连接。

可以想象，当一个人对恐龙的认知只有“动物”这样一种概念连接时，他的理解是很单纯也很初步的，记忆也是不深刻的。而当他了解了恐龙的习性、它的生存年代和它的消失原因后，就会建立起另外一些新的概念连接，这时的学习就深刻了许多。当然，如果学习者还观看过侏罗纪公园的电影，把恐龙与电影中的恐龙故事联系了起来的时候，他就会有更多的体会。就可能通过电影这一概念连接，再次加深已有概念间的联系，使他们相互连贯沟通。这也就是我们常说的在学习上“根深方能叶茂”的意思。

那么在教学设计中我们应该如何组织和架构教学信息呢？如下的4个问题是需要回答的：

（1）选取哪些信息？在内容的选取上应严格把守“必要”关。何为必要？是指那些能让学习者最快理解、最快使用和最快掌握的信息。尽量减少那些会过多增加学习者认知负担的内容。通俗的说，就是把那些会让学习者“坐飞机”的内容去掉。

（2）如何使信息关联起来？进行教学设计时需先将内容要点开列出来，再用易于观看，易于理会，易于记忆的方法将各部分内容间的相互关联勾画出来。比如象恐龙概念连接图那样的图示。在此过程中我们还要设想和预测学生会有哪些另外的联想，他们对勾画出的概念连接会提出什么新的问题？

（3）这些信息以及概念连接将如何传送和展现？信息的传播使用什么媒体？是图示？是照片？是声音？是电影？此外，评估学习效果的媒体采用什么？是答卷？是实验报告？是论文还是网页设计。它们都于如何组织架构教学信息有影响。

（4）教学信息如何运用？所架构的信息是仅仅用来引起注意？是要说明某个问题？还是要帮助学习者记忆？另外，还要考虑的是，所架构的信息是供学习者自学的呢？还是用于教师的讲授？

如上4个方面的问题如能妥善回答，相信我们所进行的信息架构就会收到比较切实而良好的教学效果。此外，还有一点需要重视的，就是当我们架构教学信息时，其一是要有清晰的逻辑关系。因为合乎逻辑的组织方式利于学生的理解与记忆。其二，是需要认真的将教师进行的信息架构与学生已有的知识架构对应起来。因为如果我们知道了学生记忆中的相关信息是如何架构的，就可以在组织教学内容时，有意识地将他们的已有架构导入，将所教的内容与学生已有知识架构进行联系，这样有助于他们的学习，有助于他们把新知识纳入已有架构，并更容易的记住他们。总之，教学信息的组织方式与学习者记忆中的相关信息组织方式越接近，对于学习者越有利。原形速成自从90年代开始，教学设计工作者对于原形速成（Rapid Prototyping）的兴趣日渐浓厚。所谓原形速成是一种教学设计方法。它之所以受到推崇，是因为采用它可以只用较之传统教学设计少的多的时间、而能开发出符合更高质量要求的作品或教材来。原形速成所依赖的是对于教学需求的敏锐分析和对教学需求的合理排序。对于那些最基本、最优先的教学需求要在原形设计中首先考虑和保证。并且有意识的将一些从属的和次要的需求留待后续步骤处理。这是我们联想到了细化理论的实质是在教学设计的最初阶段就要把握住设计的全貌（big picture）。当然，原形速成还要伴有相应的持续评估和修订还要有持续的评估和修订。

原形速成的方法涉及如下步骤：首先是在教学设计的开始阶段就简要提出（开发）一个最终成果的雏形（即原形），然后在接下去的设计过程中不断对其进行考验和修订，直至一个符合设计要求的成果产生。我们在这里认为Walter Dick在他的教学系统设计一书中对于原形速成所做的3点归纳是深刻的：[7]（1）原形速成是一个对于完善结果持续逼近的过程。它包括最初原形的形成—原形试用—反馈信息获取—新的原形形成等连续步骤。

（2）原形速成是一个设计与开发同步进行的过程。这有两方面的原因。其一，网络教学设计，多数依赖高科技。参与设计开发的技术人员在一开始是回答不了那么多的有关教学设计的问题的。只有在开发过程中他们才会逐渐体会某些教学设计的规律和原则。这也就是再设计的开始。其二，网络教学常常是多种专业人员的团队工作。他们的学术背景不同，工作经验各异，会有诸多交流与协商方面困难。而最终是需要通过快速形成的原形来进行准确和畅通的交流。

（3）通常，一个网络教学的设计原形应能体现如下内容： ①用户界面的功能； ②程序事件流程；

③为学习者提供怎样的导航； ④让学习者实施那些操作；

⑤最后完成时将哪些和什么样的艺术与媒体内容加入。

事实上，原形速成是一个运用范围十分广泛的设计方法。它在计算机科学中，工程设计中都发挥者重要的作用。我们在E-Learning 中强调原形速成的必要性，首先因为它是一种交互式设计的体现；此外，也因为它能帮助我们从过细、过繁的设计流程解放出来，能在教学设计的开始阶段就对最终的成果进行关注和斟酌。原形速成无论对于网络课程的设计，还是对于多媒体课件的设计，都是一条通向成功的捷径。人类认知的“通用过程”

本文在这里提出人类认知的通用过程General Cognitive Procees是想引起各位学者对它的共同探究。我们都知道，随着信息技术的发展与普及，人类需要学习的知识每时每刻都在飞速的增长，学科越分越细，一个人所能掌握和精通的领域在整个知识世界里所占的比重越来越小。作为教学设计工作者应该如何应对这种挑战呢？我们能够在理论上与实践上习为此做些什么样的有开创性的努力呢？一种可能的思路就是总结成功学习者的共同特征，从他们身上分析与剥离出那些能使不同学科、不同领域的学习者共同取得成功的基本知识、基本技能与通用思维方式。然后围绕这些东西重点地组织教学，千方百计帮助学生真正学会和掌握它们，并受用终身。

关于人类认知的通用过程，是一种“中观”的观点。这种观点力图从跨学科的横断面来寻求那些客观存在的、但过去被我们忽视的利于人类学习成功的因素。这种企图和愿望不是没有依据的，而且已经有人在这方面开展了初步的研究工作。Lev N.Landa就是其中的一位。这位现在美国，有27篇文章被译为15种外语的心理学家，是前苏联教育科学研究院的著名学者。他在那本大家熟知的由Reigeluth主编的绿书Green Book《教学设计理论与模式第2卷（Instructional-Design Theories and Models Volume 2）》中发表了一篇有关培养通用思维方法的文章：“Landamatics Instructional Design Theory and Methodology for Teaching General Methods of Thinking”。具体介绍了他本人在这方面的研究成果。有兴趣的同行不妨一读。文中的如下观点是颇具启发意义的，值得我们在设计新型网络教学模式时参考。

（1）信息时代人们认知方式变化也同知识增长的速度一样快吗？——不是。（2）教学中是所有内容都在持续更新吗？——不是。

（3）一些有效的、成功的思维方式是与具体学科的内容无关的，是具有一般性的。

（4）任何科学界、实业界的成功人士是不是在运用某些相同的认知方法和学习方法处理他们各自的事物？——是。

（5）如果我们认为“如何”教与教“什么”同样重要，那么帮助学生学会和掌握认知的一般规律就应该成为一个重要的教学目标。比如，教他们尽早懂得、尽早运用什么是定义；什么是证明和陈述；怎样给出问题的结论等概念，以帮助学生尽早达到“触类旁通”的境地。

（6）现在我们的教师对于涉及思维方法方面的内容了解的不多，也不善于教学生如何思考。（7）同时，我们的学生对于自己的思维运作毫无知识，也缺乏对于自己如何学习的理解。

（8）因此造成的结果是，学生们学了不少知识，但当他们运用这些知识设计一个实验，或有效地解决一个现实问题的时候却表现的令人失望。[8] 参考文献

[1] 苏辛.中国远程教育.2002.（1）.[2] 高利明.中国远程教育.2002.（1）.[3] John Daniel, Raja Roy Singh Lecture, The seventh Annual UNESCO-ACEID International Conference

on Education, Bangkok, Thailand, December 2001 [4] Robert A.Reiser, ETR & D.Vol.49,No.2,2001,pp 57-67 ISSN 1042-1629 [5] http://www.daodoc.com/

[7] Walter Dick, Lou Carey, James O.Carey, The Systematic Design of Instruction, Longman, pp252, 2001 [8] Lev N.Landa, Instructional-Design Theories and Models Volume 2, Lawrencee Erlbaum Aociates，pp341,1999 In the beginning of 2002, when I was preparing the reference reading materials on Instructional Design（ID）for my graduate students, one question appeared to my mind and forced me to answer it for many times: Now there are too many models and theories in the field of ID, and the proce of ID becomes more and more complicated, while there is a great demand from e-learning to make the ID proce both effective and simple.Where is the crucial reason and how we can find the proper answer? In this article, after synthesis of several research work on ID practice and ID theory, the author has

proposed the poible answer to above question: to focus our attention of ID to such three iues:

Chunking and Structuring Information, Rapid Prototyping and General Cognitive Procees.And then the article discues these three iues separately.Key words: instructional design chunking information general cognitive procees