基于最大熵原理的教學目標分類研究

[摘要]新課程標準規(guī)范了課程目標的三個維度——知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀。從對新課程標準的解析中可以知道，落實課程目標是落實新課程改革的關鍵所在，因此，對教學目標進行評價是非常有必要。本文在此基礎之上提出了一種新型的教學目標評價方法——基于最大熵原理的教學目標分類評價方法，目的是實現(xiàn)多元的、更精確的課程評價，為新課程改革作貢獻。

[關鍵詞]新課程改革;教學目標;分類;最大熵原理

一、前言

我國是一個發(fā)展中國家，而且還是一個科技文化水平偏低的人口大國。對于綜合國力的增強來說，起關鍵作用的因素是國民整體素質的提高。換言之，同過去時代發(fā)展主要依賴于為數(shù)不多的精英人物相比較，當前的社會更需要與現(xiàn)代化要求相適應的數(shù)以億計的高素質的勞動者和數(shù)以千萬計的專門人才。在“人口眾多”這一既成的、不可更改的事實面前，除了繼續(xù)執(zhí)行控制人口增長的長期國策之外，充分開發(fā)和利用豐富的人力資源，把沉重的人口負擔轉化為巨大的人力資源優(yōu)勢，就成為制約我國可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素。這也是我國教育無可推諉的重大責任。

為了改變傳統(tǒng)的教育方式，我國開始實施課程改革。從2001年7月起，義務教育階段17個學科的18種新課程標準已向社會正式公布。從2001年秋季起在全國27個省市38個實驗區(qū)開始了新課程的實驗。新課程標準實驗稿的正式頒布實施，標志著我國基礎教育課程改革進入新的階段。

二、新課程改革中的課程目標分類及教學評價

(一)新課程標準中教學目標的分類及具體表述方法

教學目標是課程目標的進一不具體化，是指導、實施、評價教學的基本依據(jù)。用傳統(tǒng)的方法表述教學目標往往含糊不清，有時對同一目標人們會產(chǎn)生不同的理解，它既不能很好的知道教學，也不能指導教學測量和評價。大量研究表明:具體、清晰、明確的課堂教學目標比籠統(tǒng)、抽象、模糊的課程教學目標更能提高學生的表現(xiàn)。

1.新課程標準中教學目標的分類

本文介紹了兩種典型的教學目標分類方法:新課程標準中教學目標的三個維度——知識技能、過程與方法、情感態(tài)度和價值觀;加涅教學目標的五種分類——智慧技能、認知策略、言語信息、動作技能和態(tài)度。

在教學過程中，每節(jié)課不僅要有明確、具體的知識技能目標，同時也要注意體現(xiàn)出這三個方面的教學目標，這樣才能使學生獲得相應的技能。在以下表中，本文只關注課程目標一欄。

2.新課程標準中使用的主要的教學目標行為動詞

新課程標準的課程目標要求包括三個方面:知識與技能，過程與方法，情感、態(tài)度與價值觀，所涉及的行為動詞水平大致分類如下。

3.教學目標的具體表述方法——ABCD模式

在以研究行為目標著名的馬杰提出學習目標三因素的基礎上，有的教育研究者認為有必要加上對教學對象的描述，由此，阿姆斯特朗和塞維吉(Armstrong Savage，1983)提出了ABCD模式。ABCD模式指的是具體課程教學目標中包含的四個要素，ABCD是四個要素的英文單詞首字母，它們的含義分別是:

A:即audience，意思是“學習者”。行為目標描述的應是學生的行為，而不是教師行為。

B:即behavior，意思是“行為”。要說明通過學習后，學習者應能夠做什么。用行為動詞描述學生所形成的可觀察、可測量的具體行為。

C:即conditons，意思是“條件”。要說明上述行為是在什么條件下產(chǎn)生。對條件的表述有四種類型:一是允許不允許使用手冊與輔助手段。

D:即degree，意思是“程度”。指學生對目標所達到的最低表現(xiàn)水準。用以評價學習表現(xiàn)和學習記過所達到的程度。

(二)新課程標準中的教學目標評價

新課標中明確指出，教學評價是指根據(jù)教學目標，系統(tǒng)地收集學生學習情況的信息，對教學過程中的學習活動以及成果給予評價。通過教學評價，教師可以獲得有關學生學習生物課程情況的反饋，不斷改進教學;學生可以了解自己的學習情況，促進自己更好地發(fā)展。

在新課標的第五項目標也明確指出:建立與素質教育理念相一致的評價與考試制度，即要建立一種發(fā)展性的評價體系，改變課程評價過分強調甄別與選拔的功能，發(fā)揮評價促進學生發(fā)展、教師提高和改進教學實踐的功能。一是要建立促進學生全面發(fā)展的評價體系，使評價不僅要關注學生在語言和數(shù)理邏輯方面的發(fā)展，而且要發(fā)現(xiàn)和發(fā)展學生多方面的潛能，了解學生發(fā)展中的需求，幫助學生認識自我，建立自信，促進學生在已有水平上的發(fā)展，發(fā)揮評價的教育功能。二是要建立促進教師不斷提高的評價體系，以強調教師對自己教學行為的分析與反思，建立以教師自評為主，校長、教師、學生、家長共同參與的評價制度，使教師從多渠道獲得信息，不斷提高教學水平。三是要將評價看做是一個系統(tǒng)，從形成多元的評價目標、制定多樣的評價工具，到廣泛的收集各種資料，形成建設性的改進意見和建議，每一個環(huán)節(jié)都是通過評價促進發(fā)展的不可或缺的部分。評價目標多元、評價方法多樣，重視學生發(fā)展和成長記錄，是今后一段時間內評價與考試改革的主要方向。

本文在此基礎上提出了一種新型的教學目標評價方法——基于最大熵原理的教學目標分類評價方法，該方法利用了最大熵原理對最不確定問題分析的優(yōu)點，在教師所編寫的教學目標中隨機抽取數(shù)據(jù)，并計算該數(shù)據(jù)屬于標準庫(新課改中教學目標的三個維度)的可能性也就是說找出其熵最大的分布。抽取出來的數(shù)據(jù)的熵越大，越符合真實狀態(tài)，即該教學目標符合新課程標準中三個維度的要求，否則，就表示該教師編寫的教學目標不科學、不合理。我們的目的就是要對這些不符合新課程標準的教學目標(熵小的)進行分析，看其過度地偏重另外那一個緯度的教學目標，然后在作出對應的改進。

三、最大熵原理

1948年美國電器工程師Shannon，C.E。在其《通信的數(shù)學理論》一文中首次提出了信息熵的概念，把熵作為一個隨機事件的“不確定性”或信息量的量度，從而奠定了現(xiàn)代信息論的科學理論基礎，大大促進了信息論的發(fā)展。

Shannon很好地解決了關于不確定性的度量問題，但沒有解決如何進行概率分布的問題。后一個問題是由Jaynes解決的。設想有一個可觀測的概率過程，其中的隨機變量X取離散值x1，x2，…，xn，，如果從觀測的結果知道了這個隨機變量的均值與方差等值，怎樣才能確定它取各離散值的概率p1，p2，…，pn呢?一般地，滿足可觀測值的概率分配，可以有無限多組。那么究竟應當選哪一組呢?即在什么意義下，所選出的一組概率才是最可能接近實際的呢?Jaynes在《信息論與》一文中，提出一個選擇準則:“當根據(jù)部分信息進行推理時，必須選擇這樣一組概率分布，它應具有最大的熵，并服從一切已知的信息。這是我們能夠做出的唯一的無偏分配;使用任何其他分配，就等于對原來沒有信息做了隨意假定。”Jaynes建立的這一統(tǒng)計推理準則，被稱為最大熵，盡管這個準則在性質上也有主觀的一面，但卻是一個最\"客觀\"的主觀準則。因為，由此得出的估計，人為偏差最小。

這樣，總共有m+n個方程式，組合(13)式和(16)式就可以求解出m+n個未知數(shù)。它們就是函數(shù)的達到極值時各個自變量的值。由此也就可以求解出函數(shù)F(x，y)的值，即該教學目標的熵。

(七)數(shù)據(jù)分析

由于影響教學目標的編制有多方面的因素:學科特點、教師的知識、能力、態(tài)度、偏好、學生的預備技能、現(xiàn)有知識水平、接受能力、學習需求、學習環(huán)境等等。但是對教學目標的評價卻與學科特點密切相關，如語文科目比較偏重于知識的積累，體育科目比較偏重于技能的培養(yǎng)，而思想政治科目則比較偏重于情感態(tài)度和價值觀的培養(yǎng)。因此，在得出函數(shù)F(x，y)的值之后，我們必須結合生物課程的特點進行分析。

在考慮該課程特點的基礎上，熵越大，說明S庫與B庫接近，即該教師編寫的教學目標符合新課程標準的要求，是科學、合理的教學目標;熵越小，說明S庫與B庫相差甚遠，即該教師編寫的教學目標不符合新課程標準的要求，對于不合理的教學目標，教師就可以快而準確地找到其出現(xiàn)問題的原因，如:是否過度地偏重于某一個緯度的課程目標。在出現(xiàn)這個問題時，教師必須及時地修改該教學目標，否則會影響整個的教學質量。在結合學科特點的基礎上，教師就可以提出方案，并對其進行相應的修改。

五、結論

關于最大熵的計算，一共有兩種方法:一是直接用數(shù)學計算，帶入數(shù)據(jù)，直接通過本文上述步驟計算;二是用軟件計算，在MATLAB中已可以直接輸入數(shù)據(jù)并得出結果。

基于以上兩種計算方法，我們可以看出最大熵在教學目標分類中的研究是十分方便、易用的，且與其他的教學目標分類分析方法相比較，使用最大熵原理對教學目標進行分類研究能更嚴密，更能準確地檢查出學科教師所編寫的教學目標的科學性，并為進一步的修改提出了明確的指示，以提高教學質量。

綜上所述，將最大熵原理應用到教學目標分類研究中是完全可行的且有價值的。它可以提高教學質量，優(yōu)化教學目的，符合多元評價的標準。同時它也為新課程改革的課程目標評價提供了一個很好的方法。

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作者簡介:張仕瓊，西華師范大學新聞傳播學院。