從信息論和控制論角度分析優(yōu)化化學(xué)教學(xué)的途徑

信息論是關(guān)于信息的本質(zhì)和傳輸規(guī)律的科學(xué)的理論，是研究信息的計(jì)量#65380;發(fā)送#65380;傳遞#65380;交換#65380;接收和儲(chǔ)存的一門(mén)新興學(xué)科#65377;控制論是研究各類系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制規(guī)律的學(xué)科#65377;它是研究系統(tǒng)的通訊和控制的過(guò)程，探討系統(tǒng)的信息交換#65380;反饋調(diào)節(jié)#65380;自組織#65380;自適應(yīng)的原理和改善系統(tǒng)行為#65380;使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的機(jī)制#65377;從上述科學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，研究化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化，具有重要的價(jià)值#65377;

從信息論#65380;控制論的觀點(diǎn)來(lái)看，化學(xué)教學(xué)過(guò)程是一個(gè)有目的有計(jì)劃地進(jìn)行化學(xué)信息的傳遞#65380;接收#65380;加工#65380;貯存的過(guò)程#65377;

化學(xué)教學(xué)系統(tǒng)的信息傳遞，從信息源(教材及社會(huì)實(shí)踐等)一直到學(xué)生穩(wěn)定的貯存在自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中，主要有以下步驟:

1.在備課環(huán)節(jié)，教師對(duì)信息進(jìn)行加工#65377;加工的目的是使學(xué)科知識(shí)心理學(xué)化，以利于學(xué)生接收#65377;

2.在教學(xué)環(huán)節(jié)，師生雙方互動(dòng)也可以使學(xué)生自己接收#65380;實(shí)現(xiàn)信息傳遞#65377;其主要傳遞形式是課堂教學(xué)，但是隨著中學(xué)化學(xué)課程的改革，學(xué)生通過(guò)自學(xué)和社會(huì)實(shí)踐獲取信息也占有越來(lái)越大的比重#65377;

3.學(xué)生將接收信息進(jìn)行加工，融入原有的信息結(jié)構(gòu)中，形成新的信息結(jié)構(gòu)#65377;

4.學(xué)生通過(guò)練習(xí)不斷強(qiáng)化貯存的信息，鞏固記憶#65377;

5.學(xué)生練習(xí)中輸出反饋信息，教師接受反饋信息，對(duì)教學(xué)進(jìn)行調(diào)整#65377;

在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生貯存的有效信息量越大，說(shuō)明教學(xué)系統(tǒng)越優(yōu)化#65377;要想使學(xué)生貯存的有效信息量更大，需要做到以下幾方面#65377;

一#65380;教師在備課時(shí)，要對(duì)信息進(jìn)行充分地組織和加工，使信息處于可以有效傳輸?shù)臓顟B(tài)

首先，教師要充分掌握教材和課程標(biāo)準(zhǔn)，將教材內(nèi)容運(yùn)用教育學(xué)#65380;心理學(xué)的原理進(jìn)行加工#65377;課堂上教師要教什么#65380;怎么教，學(xué)生怎樣才能更快#65380;更好地學(xué)會(huì)，這些問(wèn)題都要進(jìn)行充分的準(zhǔn)備#65377;

其次，教材是主要的信息源，但不是惟一的信息源#65377;所以教師要善于將社會(huì)#65380;生產(chǎn)#65380;生活中的實(shí)際問(wèn)題同教材有機(jī)結(jié)合起來(lái)#65377;尤其是在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，教師更要注意知識(shí)的更新，而不能局限在教材之內(nèi)#65377;

再次，備課時(shí)注意三維目標(biāo)的全面落實(shí)#65377;不能把信息僅僅理解成化學(xué)知識(shí)，能力#65380;過(guò)程與方法#65380;情感態(tài)度與價(jià)值觀都是信息的組成部分#65377;而后幾方面的信息，需要與化學(xué)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，潛移默化地對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，這就對(duì)化學(xué)教師提出更高的要求#65377;在備課時(shí)應(yīng)做到三維目標(biāo)并重，把信息進(jìn)行合理加工，以達(dá)到最佳傳輸狀態(tài)#65377;

二#65380;在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中，傳遞信息量遵循申農(nóng)—維拉公式

申農(nóng)-維拉公式S=B#8226;T#8226;log₂(1+P/N)，S表示傳遞信息量，B為傳遞信號(hào)的頻帶寬，T為傳遞信息的時(shí)間，P為輸出信息的平均功率，N為噪音的平均功率，P/N為信噪比#65377;

一般在化學(xué)教學(xué)中，教學(xué)時(shí)間是一定的，很難改變#65377;因此傳遞信息量取決于頻帶寬和信噪比#65377;

1.據(jù)測(cè)定，人的聽(tīng)覺(jué)接受到的聲波頻帶寬為20～20000Hz;而人的視覺(jué)接受到的光波頻帶寬為3.9×10¹¹～7.5×10¹⁴Hz#65377;對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，光波比聲波能傳遞更多的信息量，正所謂“百聞不如一見(jiàn)”#65377;因此，在教學(xué)中教師首先應(yīng)做到精講，精講就是抓住教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)#65380;難點(diǎn)進(jìn)行講授，講關(guān)鍵#65380;講網(wǎng)絡(luò)#65380;講方法#65380;講思路，并結(jié)合學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)上的缺陷，進(jìn)行啟發(fā)和誘導(dǎo)#65377;精講可以留給學(xué)生較多自學(xué)閱讀#65380;討論交流的時(shí)間;其次，教學(xué)中要注意盡量給學(xué)生呈現(xiàn)實(shí)物#65380;模型#65380;掛圖#65380;電教和多媒體資料等;再次，利用探究式學(xué)習(xí)，把教學(xué)與學(xué)生的親身體驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，探究式教學(xué)將會(huì)做到最理想的信息傳遞#65377;

學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生視覺(jué)#65380;聽(tīng)覺(jué)#65380;觸覺(jué)#65380;味覺(jué)，比單一的感知覺(jué)頻帶寬大得多，因此化學(xué)實(shí)驗(yàn)是實(shí)現(xiàn)最大傳遞量的理想方法之一#65377;化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力#65380;分析能力和思維能力，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度#65380;化學(xué)研究的過(guò)程和方法#65377;因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一定要保質(zhì)保量地完成規(guī)定的全部的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，盡量將教師演示實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)#65380;邊講邊實(shí)驗(yàn)#65377;在教學(xué)中要提倡實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)探究可以在三維目標(biāo)方面都做到最大的信息傳遞#65377;

2.增大輸出信息的平均功率，取決于教師的水平和素質(zhì)以及學(xué)生的條件#65377;一方面，教師的教學(xué)能力和教學(xué)態(tài)度影響學(xué)生獲得信息量的大小和有效性，所以要求教師不斷提高自身業(yè)務(wù)水平，同時(shí)要以飽滿的激情#65380;嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對(duì)待課堂教學(xué)#65377;另一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和非智力因素，以及原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)方法也影響信息獲得，因此教師在教學(xué)中要注重設(shè)置恰當(dāng)?shù)膯?wèn)題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);注重新舊知識(shí)的聯(lián)系，提倡有意義學(xué)習(xí);要注重學(xué)生學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)，使學(xué)生主動(dòng)地#65380;有效地去獲取信息#65377;

3.在化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)盡量消除與教學(xué)無(wú)關(guān)的干擾因素，降低噪音#65377;譬如教室的布置不應(yīng)過(guò)于繁雜，而應(yīng)以科學(xué)#65380;嚴(yán)謹(jǐn)#65380;刻苦#65380;奮進(jìn)為主旋律;實(shí)驗(yàn)室是化學(xué)教學(xué)的理想場(chǎng)所之一，現(xiàn)在提倡探究式教學(xué)，許多課程教學(xué)都將在實(shí)驗(yàn)室完成;教學(xué)中還要注意學(xué)生的動(dòng)態(tài)，與教學(xué)不和諧的現(xiàn)象要及時(shí)消除#65377;此外，教師的著裝一直是一個(gè)爭(zhēng)論的話題，教師穿得漂亮或者富有個(gè)性本無(wú)可厚非，但如果穿得過(guò)于花哨或奇異，就會(huì)分散學(xué)生的注意力，這對(duì)于教學(xué)來(lái)說(shuō)，就是一種噪音#65377;

二#65380;在教學(xué)中注意新舊知識(shí)的聯(lián)系，注重有意義學(xué)習(xí)

奧蘇貝爾認(rèn)為，學(xué)習(xí)分為有意義學(xué)習(xí)和機(jī)械學(xué)習(xí)#65377;有意義學(xué)習(xí)過(guò)程的實(shí)質(zhì)，就是符號(hào)所代表的新知識(shí)與學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)中已有的適當(dāng)觀念建立非人為的和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系#65377;有意義學(xué)習(xí)是科學(xué)的#65380;生動(dòng)活潑的#65380;積極思維的#65380;高質(zhì)高效的學(xué)習(xí)#65377;只有學(xué)生接受到的“傳輸狀態(tài)信息”與學(xué)生原有的信息建立聯(lián)系，才能更好地進(jìn)行加工(編碼和轉(zhuǎn)化)，形成可以貯存的新的信息#65377;如果是機(jī)械學(xué)習(xí)，學(xué)生接受到的“傳輸狀態(tài)信息”不能與原有的信息建立有機(jī)聯(lián)系，則很難進(jìn)行加工和編碼#65377;

有意義學(xué)習(xí)的過(guò)程即新舊知識(shí)相互聯(lián)系#65380;相互作用的過(guò)程(同化的過(guò)程)，這一過(guò)程可簡(jiǎn)單描述為:當(dāng)學(xué)習(xí)材料本身具有邏輯意義，學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中又具備適當(dāng)觀念時(shí)，學(xué)習(xí)材料對(duì)學(xué)生就構(gòu)成了潛在意義，接著，學(xué)生積極主動(dòng)地使這種具有潛在意義的新知識(shí)與頭腦中的適當(dāng)觀念發(fā)生非人為性和實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，這種聯(lián)系是理解和思維的本質(zhì)#65377;其結(jié)果，新知識(shí)被納入到學(xué)習(xí)者的原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中去，獲得了心理意義，真正內(nèi)化為學(xué)生自己的知識(shí)，自己的“血肉”，自己的心理品質(zhì)#65377;而原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)吸收新知識(shí)，自身也得到改造和重新組織#65377;正因?yàn)?/p>

如此，奧蘇貝爾也把有意義學(xué)習(xí)看成是認(rèn)知結(jié)構(gòu)的組織和重新組織#65377;

三#65380;在教學(xué)中要對(duì)所傳授的內(nèi)容及時(shí)歸納和總結(jié)

通過(guò)歸納和總結(jié)，可以對(duì)信息進(jìn)行深度加工，增強(qiáng)信息存儲(chǔ)的有序性#65377;網(wǎng)絡(luò)化的信息系統(tǒng)與分散#65380;龐雜的分散信息相比，更有利于信息的貯存#65377;

每節(jié)課進(jìn)行幾分鐘的小結(jié)，每個(gè)單元#65380;章節(jié)進(jìn)行更為系統(tǒng)的總結(jié)，通過(guò)分析#65380;對(duì)比找出傳授的內(nèi)容之間的區(qū)別與聯(lián)系#65377;

四#65380;經(jīng)常復(fù)習(xí)，加強(qiáng)練習(xí)

任何化學(xué)信息均貯存于一定的信息分子，記憶的形成必須有一定的物質(zhì)形式#65377;一個(gè)人的學(xué)習(xí)行為只有引起穩(wěn)定的化學(xué)變化，產(chǎn)生一定的信息分子時(shí)，才能形成牢固的記憶#65377;因此，在化學(xué)教學(xué)中，對(duì)同一信息要反復(fù)多次輸入才能形成記憶#65377;所以經(jīng)常復(fù)習(xí)#65380;加強(qiáng)練習(xí)很有必要#65377;

記憶保持的最大變化就是遺忘#65377;為了克服遺忘，將所貯存信息不斷地提取#65380;應(yīng)用，可以克服遺忘#65377;所以，要適當(dāng)“多練”，強(qiáng)化信息的貯存#65377;練習(xí)的種類有多種:預(yù)習(xí)練習(xí)#65380;隨堂練習(xí)#65380;課外練習(xí)#65380;復(fù)習(xí)檢測(cè)等#65377;多練不是搞題海戰(zhàn)術(shù)，而是結(jié)合教學(xué)進(jìn)行練習(xí)，把精講和巧練緊密結(jié)合#65377;巧練就是針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)#65380;基本技能#65380;重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行練習(xí)，練基本題#65380;典型題，以開(kāi)拓思路，掌握技巧，舉一反三，以質(zhì)取勝#65377;

五#65380;教學(xué)過(guò)程“多反饋”，保證信息輸送通道的暢通

教學(xué)過(guò)程是教師和學(xué)生的雙邊活動(dòng)，其教學(xué)行為與教師#65380;學(xué)生和教學(xué)環(huán)境有關(guān)#65377;可以把化學(xué)教學(xué)過(guò)程歸納為以教師為主變量的多變量的復(fù)合函數(shù):

B=f[T#8226;S(T)#8226;E(T)]

其中B為教學(xué)行為，是因變量;自變量T表示教師，S表示學(xué)生，E表示教學(xué)情景;學(xué)生與教學(xué)情景往往與教師有關(guān)#65377;由這一公式說(shuō)明了在教學(xué)過(guò)程中，教師和學(xué)生在信息傳遞過(guò)程中都有著十分重要的作用#65377;教師應(yīng)隨時(shí)掌握教與學(xué)的情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)#65377;達(dá)到這一目的的主要方法就是通過(guò)信息反饋，及時(shí)掌握反饋信息，根據(jù)學(xué)生的反饋信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程中所存在的問(wèn)題，對(duì)教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，改進(jìn)教法，把教學(xué)穩(wěn)步推向前進(jìn)#65377;反饋的方式有多種，通常有觀察#65380;談話#65380;作業(yè)#65380;測(cè)驗(yàn)#65380;練習(xí)等#65377;對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，也會(huì)從反饋信息中了解自己學(xué)習(xí)的情況，并作出相應(yīng)調(diào)整，提高學(xué)習(xí)效率#65377;

(責(zé)任編輯 李海燕)