（教育技术学专业论文）从信息科学角度对网络课程信息的研究与组织设计.pdf

学位论文独创声明 v 6 9 0 7 5 9 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以 标注和感谢的地方外，不包含其他人或机构已经发表或 撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启示和所做的 贡献均已在论文中做出明确的声明并表示感谢。 学位论文作者签名：日期 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、 使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国家有关部 门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权辽宁师范大学学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在 解密后适用本授权书。 学位论文作者签名 签名日期： 导师签名 签名日期 从信息科学角度对网络课程信息的研究与组织设计 中文摘要 当今技术的发展给知识以网络为媒介来传播的学习方式带来前所未有的机遇，网络课 程在国内迅速开展起来，但是国内研究者的注意力主要集中在对网络课程模式的探索上， 放眼国外，他们的研究触角已经涉及到网络课程比较细致的方面，尤其是对网络课程信息 的研究构成了国外网络课程研究中的比较重要的一个方面，而网络课程中信息的设计是重 要的因为信息的组织设计是为了接受者能对信息进行有效的信息加t ，信息的呈现模式 影响着学习者对知识的理解和记忆方式，进而决定了学习者的学习模式，因此网络信息的 设计在网络课程传递的效率科效果中就占有很重要的位置。基于这个观念，本文把网络信 息的组织设计作为研究的重点，引入了信息科学作为研究的主要工具对网络中的信息作以 量化分析研究，主要应用了信息科学中信息熵的公式进行推导，得到学习内释信息组织的 基本模式，并充分利用网络自身特性和学习理论对知识信息进行细致的设计，此外还对链 接和导航信息进行了设计，在网络课程的适麻性方面作出了努力，把交互信息与辅助学习 信息的分析设计与应用和对网络页面信息的总体调节优化作为主体信息设计部分的补充， 最终形成了网络信息组织设计的方案，力求创设一个能够有效传递知识信息，减少网络自 身弊病，并带有一定适应性的网络学习环境也使更多的网络课程的设计者关注网络信息 这个因素。 关键词：网络课程信息熵信息传递有效性路径导航适应性 2 丛堕星型兰鱼壁翌塑堑堡堡笪星墼型塞兰丝婴塑生 t h ei n v e s t i g a t i o na n dd e s i g no ft h ei n f o r m a t i o ni nt h ec o u r s eb a s e do nn e t w o r k f r o mt h ei n f o r m a t i o ns n i e n c e a b s t r a c t t h em o d e r nt e c h n o l o g yg i v eac h a n c ef o rt h ep a t t e r no ft r a n s m i t t i n gk n o w l e d g ew i t h n e t w o r k ，t h ec o u r s eb a s e do nn e t w o r kh a v eo p e n e du pi t sw a yi nc h i n a ，o u rp u r s u e r p a l dm o r ea t t e n t i o nt ot h em o d e ，b u ti na m e r i c a ，p u r s u e rh a v es t u d i e dt h em o r e w i d t ha s p e c t ，s ot h ei n v e s t i g a t i o na n dd e s i g no ft h ei n f o r m a t i o ni nt h ec o u r s e b a s e do nn e t w o r kisv e r yi m p o r t a n t ，f o rt h ed e s i g no ft h ei n f o r m a t i o nd e c i d et h e p a t t e r nh o wt h es t u d e n tr e c e i v et h ei n f o r m a t i o n ，w h i c hw i l l e f f e c tt h ew a yo f k n o w l e d g eu n d e r s t a n d i n ga n dm e m o r y ，a n dt h ew a yi sr e l a t e dt ot h es t u d yp a t t e r n ， s ot h ed e s i g no ft h ei n f o r m a t i o ni nt h ec o u r s eb a s e do nn e t w o r kisv e r yi m p o r t a n t t ot h ee f f i c i e n c ya n de f f e c t s ot h ec o r eo ft h ep a p e rist h ei n v e s t i g a t i o na n d d e s i g no ft h ei n f o r m a t i o ni nt h ec o u r s e ih a v et h ee n t r o p yf r o mt h ei n f o r m a t i o n s c i e n c ea st h ea n a l y s e st o o lt oa n a l y s e st h ei n f o r m a t i o n ，t h e s ew o r kt e l lu st h e e f f i c l e n tp a t t e r nt ot r a n s m i ti n f o r m a t i o n ，b a s e do nt h er e s u l t ，id e s i g nt h en e t p a g e ，o fc o u r s e ，s t u d yt h e o r ya n dt h ec h a r a c t e ro ft h en e ti t s e l fa r ea l s ot h e f a c t o r si e m p l o yf o rd e s i g nag o o dn e tp a g e t h e n ，1 i n k sa n dn a v i g a t i o ni s c o n s t i t u t e df o rs t u d e n t sa d a p tt ot h ec o u r s eb a s e do nn e t w o r k o t h e ri n f o r m a t i o n i sa l s od e s i g n e d t h ep u r p o s eo ft h ep a p e ri st op r o d u c eai n d e p e n d e n c en e ts t u d y e n v i r o n m e n t ，w h i c hc a nt r a n s m i tt h ek n o w l e d g ee f f i c i e n c y ，m a k eu pt h es h o r t a g e o ft h en e t k e y w o r d s ：t h ec o u r s eb a s e do nn e t w o r k ，e n t r o p y , t r a n s m i tt h ek n o w l e d g ee f f i c i e n c y , p a t h n a v i g a t i o n ，a d a p t a b i l i v j 3 从信息科学角度对蜘络课程信息的研究与组织设计 1 问题；i 出分析 1 1 网络课程的发展 1 1 1 对网络课程的认识 网络课程可以认为是c a i 发展的新阶段。网络课程要求课程内容有相对完整的学科知 识体系，而c m 课件可以是针对某个或某几个知识点而制作，可以是课程的一个片段。网 络课程与其他形式的课程主要差异在于课程实施的环境和方式不同。对网络课程的定义， 许多教育技术领域的名家也给出了界定，何克抗和李文光在其编著的教育技术学一书 对网络课群的含义作以如下解释：网络课程是通过网络表现的某门学科的学习内容及实施 的教学活动的总和，按一定教学目标和教学策略组织起来的学习内容和网络支撑环境构成 了网络课程的两个部分。惟存教育实验室的柳栋对网络课程的认识更加全面，他认为“关 于对一个事物的定义，我们至少可以从这样两个维度米进行：l ，从抽提现有人们称之为 “网络课程”这类活动中的共性出发。2 从“网络课程”之所以区别其他教学活动的独特 性出发。 根据第一种思路，凡是在过程中运用了网络技术的教学活动均可称之为“网络课程”， 无论你是通过网页发布学习内容；通过电子邮件与学生交流；通过网络传递视频信息，将 一堂讲授型的课共享给另外一个课堂的样式( 类似电视直播) ：还是基于网络信息资源的 信息加一r 样式一一如w e b q u e s t ，咀及基于网络应用的研究型课程等等都属于“网络课 程”。 根据第二种思路，要寻求在网络技术条件下怎样的学习活动方式是独特的、是其他媒 体无法取代的。于是我们要了解各种学习方式的分类与特点、各种媒体技术的特质，以及 他们相互之间的关系。网络技术是双向交流模式的代表媒体；网络提供了海量的知识资源、 庞大的智慧资源；网络为探究学习方式提供了极佳的交瓦手段；网络技术为构筑开放型泛 在学习环境提供了可能。而这些特点，是其他媒体、其他手段所无法比拟的。从现有的网 络课程实践来看，广义定义造成了一定思想混乱、结果是在网络技术应用的初级阶段徘徊， 经常停留在“是否引入了技术”这个层面，部分地阻碍了实践探索的深入。为此，特别建 议网络课程概念的运用是否可以采用其狭义定义，以利于课程整台实践探索的深入与推 广，以利于教育信息化效益的体现。” 由此可见，对网络课程的界定要从其主要特性出发。网络课程最大的特性麻该是他在 资源上的优势和对学习者的适应性方面，网络课程打破了时空对学习者的限制，其虚拟化 的环境和交互性适合个别学习者的特点，内容的开放性和内容组织的超文本特性又使学习 者充分利用资源进行探究学习的开展，网络技术特别适合自主和探究学习。网络特性对课 程的编制的各个环节产生了显著的影响。基于学者的研究和本人对网络课程的理解，本研 究所指的网络课程是专指利用计算机网络的特性和网络资源，基tw e b 实旆的自主探究式 网络课程。 1 1 2 网络课程的优势 网络课程鲜明的特点之一就是海量的信息资源一一互联网各个终端硬盘中的备类信 息；配合多媒体技术的运用，网络中许多超媒体百科全书；专题网络“图书馆”( 反映建 4 些堕，旦型兰垄堡翌塑塑堡垦笪星墼坚壅兰里墨堡生 设者趣味、关注或擅长领域的专题资源网站) ，配合网络信息可便捷检索的特点，互联网 构成了史无前例的巨型信息资源库。互联网各个终端背后的大脑又是学习过群中极其丰富 的智慧资源。 其次，内容组织的超文本化和内容的开放性给学习者带来更多的学习自由，学习者可 以找到适合自己喜好的资源，用自己喜欢的方法，为了达到不同的目的而学习，而这些活 动都可以发生在一个网络课程系统中。 总之他比传统教育更具优势的所在是，网络课程的知识被置于一个相互联系的背景 中，比传统教育显的更加真实，更有趣味性并能吸引学习者的注意力。 1 1 3 网络课程出现的问题 网络课程与其他形式的课程主要差异在于课程实施的环境和方式不同，这样的环境和 方式为课程带来革薪性的改变。网络课程虽然有着吸引人的优势，但同时现今的网络课程 还不成熟，在发展中也产生了很多问题。 首先是网络的信息过载问题，网络媒体虽然极大的丰富了信息资源，使学习的信息量 扩大，但在无形中产生了传播者只注重量不注重质的问题，以为传递的信息量越大，效果 越好，实际上缺乏设计的大量信息的传递引起学习者的强烈反应，因为信息的灌输取代了 知识的理解和思考，这样的网络课程不但没有体现网络本身的优势，在效果方面甚至不如 传统教学。更进一步网络中存在的是更多的不确定和不准确的信息，这就需要学生不但要 理解所看到的东西。他们要学会如何辨别，如何处理，利用不是很明确的信息。如何创设 这样一种引导学习者思考和能力增长的信息环境是至关重要的。 其次。网络课程的学习效果有待商榷，为数不少的网络课程仅仅通过静态网页发布学 习内容，让学习者仅仅是接受这些结论或是通过网络视音频将一个教室内的讲授课共享给 另外一个教室。这样的技术运用方式，与通过电视播送一节讲授型课没有什么区别，与通 过黑板上的大量板书和滔滔不绝的单向灌输讲课也没有什么区别，这样的技术运用仅仅是 技术手段升级了，而交流的模式、学习方式没有变化。不同技术手段之间可以简单替代， 无论是向下替代、还是向上替代。此外，缺乏设计的链接引起的网络探究的迷失也引起学 习效率和效果的降低，甚至导致不能完成学习目标，任何人在网络学习中都可能迷失方向， 但这不完全是学习者的错误而是由设计不当引发的，甚至按照j o s h u a 的观点，是设计者 的网页设计致使学阅读者迷失方向，无论对于新手和精通网络的人都可能发生。学习者对 所显示的学习内容形成错误的概念甚至可能被误导，总之迷失是由缺少设计和设计不当引 发的。此外还有学习深度问题，网络独特的超媒体的环境决定了一些不利的浏览习惯方 便的图标点击和链接降低了对仔细阅读文本甚至理解图象的依赖，学习者不加思考的快速 采取行动产生了更粗略的浏览行为，使学习的深度遭到质疑。一些网络课程设计者为了避 免过于繁杂的信息对学习者的干扰，设计的网页内容过于简化，也阻碍了学习者对内容的 深入理解。 最后，网络课程缺少适应性，缺乏经验的网络学习者缺少判断力，不能通过自主学习 达到有效学习的目的。学习者不能按照自己的要求进行探索活动，导致探究兴趣的降低， 使学习进程停滞不前。 综上所述，网络课程出现的这些问题是网络本身固有的问题更是人为利用的问题，我 5 从信息科学角度对网络谋程信息的研究与组织设计 们必须利用网络有利于学习的特征，并通过人为的设计尽力避免网络课程中山现的不利因 素才能真正体现网络课程的优势。而网络课程出现的这些问题也将成为本文要解决的核 心。 1 2 信息科学为解决网络课程的问题提供了新的角度 现代信息论由于科学与t 程技术的推动而产生。电报、电话等现代通信技术的发明， 促使人们去研究这些通讯系统的“信息容量”问题。这首先要能准确地计量“信息的量”。 正是这种高度精确的以数学模型为工具的定量研究，使信息论的成熟插上了飞快的翅膀。 人们通常认为信息科学产生于1 9 4 8 年香农( s h a n n o n ，c e ) 的一篇论文中，1 9 4 8 年6 月 和1 0 月，由贝尔实验室出版的科技界著名杂志“贝尔系统技术( b e l l s y s t e m t e c h ) ”连载 了香农博士的文章“通讯的数学原理”( a l n a t h e m a t i c a l t h e o r y o f c o m m u n i c a t i o n ) ， 从而奠定了信息基本理论的基础。在这篇文章中，他首先严格定义了信息的位“熵” 的概念。在此基础上，他又定义了信道容量的概念，并给出在不同噪音情况下无失真通信 的极限传输速率，这些贡献对今天的通信工业具有革命性的影响。人们一般把用统计学方 法研究通信系统中信息的传递和信息处理的科学称为狭义信息论。广义信息论指应用数学 和其他科学的方法，研究一切现实系统中存在的信息传递和信息处理的科学。如今，他已 经和控制论、系统论台称为三论影响着自然科学和社会科学领域，在教育领域也起着越来 越深入的作_ = i j 。信息论主要研究信息的量度方法和信息传递的理论。控制论主要研究以信 息进行控制的理论和方法。系统论主要研究如何对各要素进行连接，构成的最佳选择。信 息科学是一种研究机器、生物和人类关于信息的获取、存贮、变换、传递处理、呈现、利 用和控制的综合性学科。信息论、控制论、系统论是信息科学的主要内容，电子科学、计 算机科学是信息科学的主要j 二具。 杜威是较甲认识到教育实质上是信息传递的学者他写到：“总体上是间接的知识。 别人的知识，常常成为词语。没人反对信息是由词包装的，交流必须通过词来进行。”他 认为知识无法直接从一个人的大脑中传到另一个人的大脑中，别人在向你传递知识的时 候，你所听到的看到的仅仅是词语，信息是由此构成的，所以知识交流必须通过词即信息 来进行。 在传统教育中，信息传播就已经受到重视，从信息传输机制来看，教学信息通过教学 者采用一定的方法技巧，应用信息传播媒体传播给学习者，刺激其知识结构产生反应，并 在教学者与学习者之间可以双向交流对信息的不同认识。通过对教育传播学深入的学习和 探讨，我们对教学中的信息传播系统的各个要素进行分析与组织，将能使教学取得更好的 效果。信息科学在教育领域的应用形成教育信息科学这一独特领域的的发展，计算机技术、 通信技术和数据库技术等手段和t 具的出现又进一步方便了教育信息的生成、存贮、处理、 传递和利用。信息在教育系统中贯穿始终，教育内容信息直接关系到教育者的发展方向和 发展水平，浩如烟海的信息如果不经过精心的采集和整理，就让学习者接受与加工，是难 以让学习者得到有益的发展的，在传统教育中信息的采集和整理的原则与方法非常重要， 在网络的开放性环境中对信息的去芜存真，利用信息的组织引导学习者对知识的提取是必 要的。在传递同样的信息量的情况下，有的方法会使传递与接受加工相当迅速、方便、省 力，而另外一些方法将会十分繁琐。寻找合适的信息传递与加工方法的技术，就是信息传 6 从信息科学角厦埘网络课程信息的研咒与组织设计 递的优化技术。这方面传统教育研究中已经有不少可借鉴的经验，应该用到网络教育中来， 以解决网络中出现的问题。 信息科学是本文的统领，教育信息科学是一种新的、科学的思想、观点和方法，即用 信息科学的思想、观点和方法来认识教育系统、研究教育系统，并表现其教育内容和特点， 教育信息科学是用信息科学的理论和方法对教学系统中的各种信息进行处理，并将这些处 理的结果有效的用于完善教学系统的设计、控制和评价中。网络课程是一个特殊的教学系 统，是信息最为集中的媒体，信息科学为解决网络课程的问题提供了新的角度。 2 本论文拟解决的关键问题 基于以上分析，本文将从信息科学的角度对网络课程的信息的量和质最的理解进行完 善，同时运用教育信息科学和学习理论的研究成果探索网络信息组织和学习效率、效果之 间的关系，利用信息熵的理念和方法对网络课程的内容信息进行分析，通过对信息的组织 设计解决网络课程出现的问题，达到网络学习内容信息形式优化的目的，并从信息设计的 方面对网络课程的适应性进行探索，最终形成能够促进有意义的学习、理解性学习的网络 课程环境。 3 相关研究综述 网络发展的历史不k ，是教育：具里的新生媒体事物。在网络上开发课程经历着一个 单纯的页面视觉设计到认知设计的过程。冈为在网络课程之前已经有计算机为媒体的课 程，他们的经验是值得网络课程设计借鉴的。但是早期的设计更关注信息感知与信息模式 识别( p e r c e p t i o na n dp a t t e r nr e c o g n i t i o n ) ，多是从技术角度将人机的交互行为视为 视觉感知最大化的因素。这些研究强调的是需求问题而不是认知问题，大多数情况下是技 术驱动的，而几乎没有考虑使用者如何使用所显示的信息，也没有考虑这些信息是如何被 使用者接受和编码为成人的记忆的。大部分人们认为，传统的印刷晶和网络页面是相似的， 因此关于印刷品的经验被广泛应用到网页设计方面来，他们对我们理解计算机屏幕显示的 文本是如何被感知的有很大的帮助，但在一些重要方面，计算机屏幕与印刷媒体存在非常 大的著异性，至今仍有些设计者没有注意到这个问题并没有深入研究网页自身的性质。 更重要的是大家几乎没关注过屏幕即网页设计在认知方面的作用与效果，更没有人关注过 其中隐含的教育意义。 较近的研究越来越关注信息作为长期记忆的处理加t 与编码的这个方面。学习者从网 页上感知知识，同时还与网络信息进行交互，所以网页的设计尤其是学习网页的设计不仅 是与屏幕的技术方面的问题相关，更多的与屏幕设计语义方面的问题相关。 n o r m a n ，w e l d o n y 与s c h n e i d e r m a n ( 1 9 8 6 ) 已经提出，计算机信息是以三种不同的“展示方 式”加以组织，他们分别是：描述计算机内部的信息、数据展示的电脑设计；描述了计算 机屏幕上信息与物件物理组织的表面设计；以及描述了使用者已经形成的信息智力模式的 认知设计。后两方面是最为设计人员感兴趣的因为他们反映了影响学习者的屏幕或网页 设计的两个方面。归结到网络的教育应用上，研究者认为知觉问题和语义方面的问题是信 息设计的主要问题，知觉问题主要是吸引井保持学习者注意力( r i e b e r ，1 9 9 4 ) ，引导学习 者的注意力到与学习内容相关的方面( h a n n a f i n & h o o p e r ，1 9 8 9 ：g r a b i n g e r ，1 9 8 9 ) ，颜 7 从佰息科学角腰对棚宝 课挫佰忌婀研冗与组取世计 色与类型特点的作用也被放在注意力的环境中，从文本的可读性与识别性角度加以研究 ( g a l i t z ，1 9 8 9 ) 。语义知识一方面是与如何进入界面有关的，被称之为计算机概念或知 识的内容；另一部分是与要完成的任务相关的任务概念，他们是教学的目标，s c h n e i d e r m a n 承认在不同类型的认知处理和学习活动与不同概念和任务具有相关性，这一点在决定使用 者该如何与特定的屏幕或网页交互中是非常重要的。因此匹兹堡大学的l o u i sh b e r r y 认为网页课程的设计要考虑认知因素，并且这些因素包括内容设计的因素、文本显示与密 度、视窗环境、视觉复杂性、学习者要素、浏览者智力和导航与路径寻找、认知超负荷等。 发展到现在，国外已经把网络课程的设计精细为几个方面，但核心问题离不开人机交 互的问题。而这个问题与信息的设计有很大的相关性，学习者面对的主要是视觉化的材料， 异步的与网络课程的指导者和其他学习者进行交互，因此视觉化的呈现非常有意义，设计 必须能引导学习者的认知，把视觉材料与文本材料通过有意义的方式加以联系并呈现给学 习者。在网络课程中界面同时也是学习战略的体现，一。个好的学习界面只需要学生将精力 集中在理解和记忆经过计划、设计的教学问题上。因此网络课程的信息设计是内容、学习 策略和界面设计的综合结果。 尽管国外对此研究的如火如茶，国内对网络课程的研究至今仍停留在模式的建构上， 而对网络课程的信息设计方面还有不足，涉及的论文篇目也极其有限，因此加强这方面的 研究对网络课程的发展是必要。 4 论题的重要性阐述 首先，国内探讨网络课程的模式方面的文章比较多，从网络课程信息的角度专门讨论 网络课程设计的文章儿乎没有，本文力图在这方面有所突破。 其次，本文除了应_ i = | j 传统的学习理论对课程进行分析外，还把信息科学作为重要的_ r 具，加强了网络课稃分析的力度。 最后，信息的组织设计是为了接受者能对知识进行有效的信息加工，在传统课堂上有 教师帮助学生进行信息的分析和启发学生自己进行信息加工，而在网络的自在环境中缺少 人为的帮助，所以网络课程的信息的组织设计就变的尤为重要，他将影响着学习者对信息 的理解和加工方式，进而决定了学习者的学习模式。同时网络教育主要依赖于超文本的交 互，因此网络信息的设计在网络课程的效果中就占有很重要的位置。 现在的技术条件使人人交互只能是有限的，同步交互更加稀少，教师只能通过邮什、 b b s 提供有限的指导和学习辅导，而大部分的网络课程以学习者与网络上的信息进行交互 作为主要形式，因此本文探讨也是基于现在网络课程的普遍问题而提山的，比较具有现实 意义。 5 本文基于的理论基础 网络课程的信息设计是本文的主体内容，信息科学尤其是教育信息理论以及学习理论 成为网络课程设计的基础理论，因为网络课程本身就是一个信息系统，教育信息理论的许 多成果提供了网络这种独特的传播媒体的设计方式。而网络作为教育内容的传播工具必然 涉及到学习者学习的心理过程，应用学习理论加强网络课程的认知设计是教学设计和网页 设计相结合的必然结果。本文应用了如下的理论基础。 8 从信悬科学角厦对州培谦程倍恳的研咒与组织设计 5 1 教育信息科学理论 本文主要应用信息科学中关丁- 香农对信息熵定义的应用和教育内容信息形式优化 理论。熵的定义起源在前边有所论述，他是对信息量的度量，在教育中信息量是指信息相 对学习者而言的不确定程度，教育就是为了消除学习者这种不确定性而进行的。此外还应 用了信息科学教育内容信息形式优化理论。信息形式优化理论是指在拟传递的信息内容不 变的前提下，适当的选择或改变信息形式，使受教育者以最小的时间和精力完成对这些信 息的接收与加工、存贮，达到预定的要求。优化现象的产生主要有两个方面的原因，一个 是教育内容本身的因素，不同的教育内容适合不同的信息传播方式，另一个是受教育者的 学习效果主要由其大脑内部对信息接收和加工的原理所决定。 5 2 学习理论 在学习理论上认知主义学习理论和建构主义学习理论都不同程度的在本文得到了应 用。奥苏贝尔的有意义学习理论指导了知识信息组织的原则和对知识内容进行组织的两种 方式，一种是为接受而设计的，一种是为发现而设计的，根据奥苏贝尔的观点，两种组织 方式都能够达到有意义学习的效果。此外认知主义学习理论之细化理论强调知识的网络特 征，在知识网络中既可横向移动又可纵向移动的灵活性对于超媒体教学系统的设计是特别 有利的。而网络课程本身就可看作一个超媒体的环境，因此细化理论被用作信息设计的策 略。信息加工的心理过程研究也是不得不提的一个重要方面，他表明了学习者在接受外部 信息的内部状态，他的研究成果反过来影响了信息本身的设计，结合网络自身的特点，对 设计出符合学习者认知过程的网页是有利的。建构主义学习理论强调学习者自己的心理结 构的改变，所以网络课程的信息设计为学习者提供了更多的开放空间，并提供了在探索上 攀援而上的上具，为学习者自己搭建认知结构创设了学习环境。 6 网络课程的信息组织设计 6 1 网络课程的信息要素分析及总体设计原则 一般的课程中所需要分析的信息要素是有关学习目标和内容的信息、有关传递过程的 信息、有关学习环境的信息、有关学习过程的信息和有关测试的信息，在网络中要考虑网 页上信息与物件物理组织的表面设计以及描述了使用者已经形成的信息智力模式的认知 设计。因为网络课程的信息设计是内容、学习策略和界面设计的综合结果，所以对网络课 程应该分析以下的信息要素：网络课程内容信息，辅助学习信息和交互信息。网络课程内 容信息是学习者学习的主体内容，也是本文分析的关键信息部分，这部分信息设计的好坏 直接关系到学习者对学习内容的接收和加工的效果。辅助学习信息是在课程内容之外帮助 学习者熟悉网络环境和内容的信息和工具。交互信息主要包括学习者自身的信息和网络管 理者的反馈信息，便于学习者的自我管理和课程管理者对学习者的总体监控。 本文将着重对网络课程内容信息进行设计因为他们是解决网络课程现有问题的关 键。美国著名教育心理学家奥苏贝尔指出能否搭建起新旧知识之间非任意和实质上的联系 是影响学习的唯一重要因素，即在新的知识观念和学习者原有认知结构的某一方面( 如一 个表象、一个已有意义的符号、一个概念或一个命题) 建立这种联系就被视为有意义的学 习，并且通过“发现学习”和“接受学习”这两种学习方式都可以实现有意义的学习。传 q 些堕皇型兰垄塞型鬯丝堡塑堡璺塑堡壅皇墨璺墨生 递接受学习是传统课堂一直沿用的学习方式，在人类教育的历史上一直占主导地位， 在传递概念、原理性知识上有较高的效率。人们把发现学习定义为提供的学习材料是一些 未经分类的事例或未经整理的实验数据，学习者的任务是从这些事例平数据中发现概念或 规律，如概念形成、一些科学定律的发现等。在网络这种资源开放的空间里发现学习体现 为网络探究的学习方式，网络是提供发现的资源并通过设计提供便于发现的空间。网络课 程的信息组织设计其实质是学习环境的设计，因为在网络中信息构成了环境。而教育本身 义是信息的传递，因而这里的环境决定了学习方式和学习的效果。因此本文在对网络课程 的信息组织设计中以接受学习方式和网络探究学习方式作为设计的目标，即把课程的信息 组织设计成能够有效接受学习的环境和方便发现的学习环境，并利用信息科学和学习理论 的方法构建这样的环境。 有关信息的特性应该包含两个，一个是信息的量，一般认为在单位时间内传递的信息 越多越好，即信息传递的效率。另一个是信息的质量，这是我们网络课程中谈及较少的， 一个标准是信息传递的准确性( 在本文不予讨论) ，另一个应该考虑学习者对信息的接受 和理解的程度，即我们在谈及教育信息的传递时重点分析的还有信息组织与学习效率之间 的关系，那么决定信息组织设计的关键问题必须是与信息传递效率和学习效率相关的。 信息冗余和主体冗余是网络课程中影响学习效率的重要因素，在知识点呈现的时候。 网络是信息传递的媒体，谈及媒体都会涉及一个冗余度的问题，信息冗余对提高信息传递 的抗破坏性是有好处的，还能帮助学习者对知识的理解。冈为网络课程以学习者自主学习 为中心，缺乏教师的调节，冗余信息的适度问题就成了网络课程内容编排中比较关键的要 素。主体冗余是学习者原意识形成的，他对学习效率也有重要影响，在传统教育中它就倍 受关注，只不过群体教学中难以把每个学习者的经验程度考虑其中，在网络课程的条件r ， 鉴于一些比传统教学更方便的适合自主学习的条件，本文将主体冗余度进行进一步的探 索。信息冗余度和主体冗余度是对信息冗余和主体冗余的衡量，本文还将信息冗余度和主 体冗余度综合考虑为网络课程的内容组织和学习效率搭建桥梁。 此外，网络课程所在的是一个开放性的全球互联网大环境中，如何利用和组织这个泛 在环境中的资源为学习服务是提高学习者逻辑判断和信息创新能力的问题，冈此对课程外 信息也有所分析。 网络课程的信息组织其目的是为了进行有意义和有效率的学习，有的专家甚至预言网 络学习是基于资源的学习，从信息科学的角度说，信息的内容是学习的核心，信息的组织 方法也就决定了学习的模式，在网络课程中较少教师的组织，信息本身的组织对学习方式 和效率的影响就更加重要了。超链接的合理与否决定了对学习者学习内容的理解、处理及 编码的效率、效果。导航机制的设立是避免迷航和提供个性化探索学习的利器。 交互信息与辅助学习信息以及注意力信息的调节也与学习效率息息相关，因此三者都 将在本文加以探讨。 根据以上分析，下面以网页的形式呈现所要分析与设计的信息要素，在网页中用视窗 技术将3 类信息以固定的位置呈现出来，根据研究，学习者进入网页后首先分析的是形式、 方位等方面的信息，并通过粗略的浏览找寻下一步信息，因此特定的区域被稳定的体现同 类信息有助于学习者的信息选取，如图： 1 0 从信息科学角度埘网络课程信息的研究与组织设计 图i 6 2 网络课程内容的设计与呈现 6 2 1 对网络课程中信息冗余度和主体冗余度的分析 网络是传播的媒体，谈及媒体都会涉及一个信息冗余度的问题，冗余信息是指在信息 形式上对信息内容的多余对应及对同一内容的重复，按照信息科学中的严格定义，冗余 信息产生于信息之中各要素和符号的非独立性及依赖性。信息中箨符号之间越是有某种互 相制约关系，则其中的冗余信息就越多。在传统的教育信息的传递中，印刷媒体网为本着 主题突山的原则出发不可能承载太多的冗余信息，教师在传递信息的过程中会根据学生的 反应用多种例子从不同角度促进学生理解或反复强调同一内容使学习者加强印象，冗余度 是由教师来控制的。但在网络课程中，冗余信息由于媒体的强人变的可能呈现，也因为出 现的自在性而出现控制的必要性，因为根据教育信息科学，在信息传递时，如果冗余信息 太多，则会占用大量的时间和精力而使传递有用信息的效率受到影响。但是，如果没有冗 余信息，那么在传递有用信息时如果发生了一点错误，那么信息的内容完全变了。所以， 保持一定的冗余信息，对提高信息传递的抗破坏性是有好处的。冗余信息还有一个作h j ， 就是帮助学生对知识的理解。囡为网络课程以学生自主学习为核心，缺乏教师的调节，冗 余信息的适度问题就成了网络课程内容编排中比较关键的要素。信息冗余度是对媒体中出 现的冗余信息的度量。 主体冗余度是在信息传递时对学习者原意识的度最，主体冗余是人的经验产生的，根 据建构主义学习理论，人的学习是在先前经验的基础上进行的，教育工作的任务之一就是 1 1 从信息科学角度对网络谦程信息的研咒与组飒设计 让学生在最短的时间内学到新的知识，但每堂课都给学生灌输人量的新知识学生对这些 知识没有足够的过去经验可以利用，因此欲速而不达，学习效果很差，但如果用大量的时 间去复习原有知识，新内容传递的少，那么学生对新内容都能掌握，但毕竟学习效率太慢， 怎样使单位时间传递给学生的有效信息量达到极大值，主体冗余度概念的引入为这一问题 的解决提供了理论方法。人的学习能力相对常定的理论已经基本得到验证，即人的学习能 力不随年龄而改变，而是和经验有关，在排除了经验因素之后，成人和儿童对于言语材料 的学习能力相同。随着学习材料中主体冗余度的增加，学习就比较容易，这是由学习速度 随主体冗余度变化的规律决定的。 信息冗余度和主体冗余度我们都可以用信息熵的形式来度量，首先来讨论信息冗余 度。通过对信息熵的了解我们知道信息熵是信息的量度，用概率的形式表示 h 2 一k 蕃l p 1 。gp j ( k 为常数，仅取决于所采用的度量单位) 该式是香农_ ； 3 来描述信息量的公式，这表示在一个可能的事件集里，事什出现的概率为 p 1 ，p 2 ，p 3 ，p n 的情况r ，对各个事什的选择余地即对选择结果具有多人的不确 定性。而我们已经知道消除事件的不确定性就是该事件的信息量，所以这个熵的减少量表 达了这个事件集的信息量。在教育系统中我们取2 为底的对数来定义信息量，则此时k 的取值为1 ，其信息量的单1 1 i 7 ：为字位b i t ( 若对数是以e 或l o 为底，h 的单位为n i t 或d i t ， 而k 则另取其他的值) ，这样对丁n 个事件构成的概率系统，每一事件产生的平均信息量 为： h = - 薯1 p i n g2p i 当这个事件集中有n 个事件，而每个事件h 现的概率一样，那么p i = l n ，这个事件 集的信息熵为 n h = 一l n j 。g 1 n _ = 1 h = 一n 1 ，n j 。g ，l n h = l 0 9 1 n 当事件的概率一样的时候，这个事什集的不确定性是最人的，我们称之为最大熵 h m a x 。由于信息事件的出现并非相互独立的、等概率地随机排列，所以实际传递的信息熵 h 减少，h 2 - 争4 _ 爿顺序通过向前和向后的链接形 成知识体系的基本构架，这就是课程内容的线性安排方法。( 6 专5 争 _ 3 2 _ 争4 7 顺序形成原则是优先安排目标水平较低的知识点，若目标水平相同则选择应i | = j 性较大的知 识点，廊用性相同的目标中，优先安排基础性目标，若基础性也相同则按照经验安排) 。 知识主题内的知识点之间的关系的分析也是采用的i s m 分析方法，所涉及的知识点要 ， 坠堡璺型兰塑堕盟塑塾堡型焦璺塑旦窒皇垫塑堡生 素很多则须借助计算机的帮助。i s m 的对内容的分析方法主要是对目标结构的分析，他提 示了知识结构形成的先后顺序，此外，学科专家还要重点挖掘他们之间的语义联系，使知 识主题和知识点的相互链接形成网络图，以便丁 学习者对知识的理解。 为了重复利用信息页面，所以在整个网络课程学习中，凡涉及到相同知识点的时候，都可 以通过建立信息链接对该知识点进行反复引用。如图是一个包括知识主题和其中知识点的 知识结构图： 图9 如图的信息点之间的链接是根据所要学的内容本身的逻辑关系，和分析者对内容的理 解、认识和经验构建的联系，他基本能把知识整体结构全面的表现出来，知识结构是个抽 象的智力结构，他联系各种概念，并形成一种网络概念，有利于个体对各种经验的解释。 在前面的知识内容设计中出于教育心理学的影响，我们特别强调学习者认知结构的建构， 在前提信息中搭建了学习者的原认知结构和新的知识结构之间的关系，知识主题中首先把 这一主题中的结构部分作为传递的内容，但还不能建立整个知识体系完整的网络知识结 构，用链接来联结任何有关系节点是网络自身的优势，他帮助学习者建立正确的认知结构 2 3 从信息科学角度对网络课程信息的研究与组织设计 并能满足不同学习者的需求。其中，学习者可以根据自己的水平以不同的知识主题作为起 始点。图中空心箭头表示安排的线形流程，知识点之间的链接是通过“相关知识点”的热 键达到关联的，这样形成的才是一个立体的网状知识体系。 6 3 2 对节点和链接进行信息的量化探索，考察节点和链接的功能 在网络中以节点和链接完成上面对知识网络的建构，节点是知识主题和知识点在网页 中的外在表现，这里指的节点不仅指一个知识点，他用来描述大部分的知识模块，一门课 程可以是一个节点一个章节是一个节点，一个知识主题也是一个节点。节点是存贮数据 或信息的单元，每个节点表示一个特定的内容，他的大小根据实际需要而定，节点的信息 载体可以是文字、图形、动画、声音或他们的组合。节点按信息载体的不同分为a 文本 类节点，节点内存贮的是文字符号信息，可用来表达思想，解释现象，描述概念等。b 图 文类节点，节点内存贮有文字和图象媒体，适于表现事物的形态、结构。c 视觉类节点， 节点内存贮有波形音频、m i d i 等音频媒体，他能提供听觉感受。d 视听类节点，节点内 存贮有视频、动画的视听媒体，他能给人综合的视听感觉，是最具表现力的节点。e 程序 类节点，节点内存贮的是计算机程序，具有特殊的功能，进入该节点将启动特定的程序， 完成一定的操作。这些节点通过层层嵌套的表达信息可以很方便的表达出我们要组织的课 程组织模型。 节点本身除了所存储的内容信息外，还应当有标识符、重要性、信息量大小、表现形 式等多种属性，这些都是为了链接方便而存在丁数据库中的信息。链本身的信息也很丰富， 链接表示不同节点中存放信息间的联系。他是每个节点指向其他节点，或从其他节点指向 该节点的指针。信息间的联系是丰富多彩的，链也是复杂多样的。链接不仅是连接两个既 定文本，而且改变材料被阅读和理解的方式。 对节点和链接信息的利用有利于超链接的构建和导航信息的设计，例如这些量化信息 可以在导航分析的时候使用，也可以用于学习者对自己f 一步链接的判断，把鼠标挪到链 接上，就会看到他们的属性。对于在页面上的链。由于缺乏必要的提示信息，用户无法预 知其指向的页面是否具备阅读的条件，无关的内容、丰富的链会给初学者学生带来一定的 心理负担，用户需要在超媒体空间的航行中得到方向上的指引，缺乏指引，在一个小的超 媒体空间里都可能迷火方向。由于无法预知链所指向的页面内容，咀及避免浏览过多的不 具备条件阅读的内容所带来的心理负荷。 下面就是作者认为应该挖掘的节点和链接的属性信息要素。 首先，节点间的关联程度是被标记的重要属性，一个节点可能对应许多的链接， 在内容上链接问的重要性没有主次之分，但是对应主题目标他们具有不同程度的 对目标的贡献，用不同的标识加以标志有利于学习者根据自己的需要选择，对导 航信息的指引性也有参考价值。 学习者在自主学习的时候，更多的是按照自己的喜好来选抒，冈此对节点实际参 考的次数是反映学习者的认知倾向。我们需要记录主题中各节点被参考的比率， 他的计算公式可以按照如_ 卜的方法表示： 各节点被参考的比率= 被参考的节点总数可供参考的节点总数 这样的比率反映的是学习者取得同样的效果采用的最少的认知加工负担。 2 4 从信思科学霸度对刚缮谭程信思的研艽- u 组黟l 设计 学习者浏览某一节点的路径也能被记录下来，那么他自己的浏览节点的过程也是 我们关注的重要信息，关于他t l 的应用将在r 一节中阐述。 为了改善教育超媒体空间的组织结构，要对节点进行标识，其结果可以支持更多先 进的导航机制。从图9 我们看到每个节点都有唯一的标识作为导航中应用的数据。 对节点和链接进行信息量化的目的是为了适应不同的学习者，链接本身通过网页技术 可以实现很多功能，如链隐藏技术根据当前用户的知识状态，系统通过这种方式对超 文本空间进行适度的剪裁，例如阻止片j 户访问无关的内容或访问尚未具备访问条件的内 容，这种方式可以进一步分为： 隐藏链接，即锚点和周围的普通文本变成一样，没有突出显示，但链接依旧存在， 熟练的用户依旧可以去访问链接的页面 链接失能，虽然还能看山该锚点的存在，但已失效，不能去访问原来指向的结点。 链接删除：锚点处己变成和周围普通文本完全一致，完全不能区分开来。 心理学表明，链隐藏也容易形成错误的关丁超媒体空间结点关系的心理模型，采用链 标记技术的效果可以部分取代链隐藏的功能( 例如用变暗来取代隐藏) ，而不会有这种副 作用。 通过以上的信息组织分析，我们已经建立了许多节点之间的链接，但是网络课程也最 忌讳内释无限膨胀，如果某个节点被频繁的调用，他就应该放在一个与其他一些网页相互 链接的网页上，如果某个节点在课程中只调用一两次，那他只需链接到导航图中就可以了。 因为用在以下行为过多的时间和精力都会影响学习效率：往返于不同页面、进入不相关的 文本、参与不必要的交互、等待与学习任务毫无相关的花里胡哨的声音、图像或动画等。 如果能在进入下一个节点前就了解所耍得到的信息，将提高学习者的学习效率。冈此，在 设置链接的时候除了考虑内容和目标因素外，经验也是必不可少的因素。如在线性路径的 每个节点上都有回到初始点的快捷链接，学习者不用按原路返回而节约时间。利用单向链 接限制信息的层次，减少认知负荷，例如对热字的链接只是作名词解释作用，不必有进一 步的链接，以免学习者偏离当前主题。 6 4 用导航的信息设计引导学习者对知识的获取 普通的线性文稿( 比如课本或论文)