信息概念對課堂教學的啟示

張江鑫 馬福萍

1.浙江工業大學 浙江杭州 310032 2.杭州技師學院 浙江桐廬 311500

信息概念對課堂教學的啟示

張江鑫1馬福萍2

1.浙江工業大學 浙江杭州 310032 2.杭州技師學院 浙江桐廬 311500

教學過程是一個師生間的信息傳遞過程，信息論的原理貫穿了整個教學過程，運用信息論的理論和方法研究教學過程，指導教學實踐，對于改變教學思維，改進教學方法和手段，提高教學質量，具有重要而深遠的意義。本文應用信息論的觀點，從信息概念著手分析課堂教學，重點探討了消息和信息熵概念對課堂教學的啟示。

信息論；課堂教學；消息；信息熵；多媒體

1948年美國香農博士發表了他的著名論文《通信的數學理論》，標志著信息論的產生。信息論是一門應用概率論、隨機過程和數理統計等方法研究信息存儲、傳輸和處理中一般規律的學科。隨著它在各個領域的應用和推廣，也成為了現代教育科學的重要理論基礎。

教學過程是一個師生之間的雙向信息傳遞過程，信息論的原理貫穿整個教學過程。運用信息論原理來分析和指導教學過程，有助于我們理解教學過程的本質，揭示教學過程的客觀規律。作者從事信息論課程教學多年，深受信息理論的啟發，本文主要從信息論的角度，探討信息概念對教師課堂教學的啟示和指導作用。

1 課堂教學的信息論分析

信息論是關于信息的本質和傳輸規律的科學理論，是研究信息的產生、獲取、變換、傳輸、存貯、處理、識別及利用的一門新興學科。通常把信息論與系統論、控制論聯系在一起構成現代管理科學的理論基礎，它的產生有力地推動了現代科學技術的發展，改變了整個世界的前景和當代科學家的思維方式,對各方面的工作都有深遠的影響。

課堂教學主要表現為教師在有限的時間內，按照教學大綱的要求，把知識傳遞給學生的過程，是使學生從不知到知，或者從知之甚少到知之甚多的過程。利用信息論的通信模型去分析，信源則是知識的來源，如教師、教材、教學實驗等；信道則主要是教師傳遞知識使用的載體，如課堂講授、實驗等；信宿當然就是學生。本文從信息概念的角度出發，重點以消息和信息熵兩方面探討對課堂教學的啟示。

2 消息概念的啟示

2.1 綜合運用各種教學手段，全面有效地傳授知識

信息論認為，消息是比較具體的概念，是從數學層面描述和表達不同形式的信號，是信息的數學表達層。表征物質客體屬性的信息可以同該物質客體分離開來，固定在叫做消息的載體上，同一信息可以用不同的載體，即消息具有不同的形式，如語言、文字、符號、數據、圖像等等。消息的這一概念對課堂教學的啟示是：教師在課堂教學中必須綜合運用各種教學手段。教師所要傳遞的教學信息,是學生還未掌握的新知識，教師要使學生全面地掌握新知識，就要綜合運用各種教學手段，如口頭語言、板書、直觀教具、體態語言、現代化教學手段、實驗演示等等，重點要做好以下幾個方面：

第一，精心設計板書。板書是教學內容的重要組成部分，是教材的思路、教師的教路、學生的學路的有機結合，板書要求語言準確，層次分明，形質兼美。

第二，準確運用語言、語調、表情、姿體動作等傳遞信息。課堂上教師的表情、動作、姿勢等體態語言也具有暗示、傳達、指揮的作用，無時無刻不在傳遞著信息，一個微笑，一個眼神，一個手勢，都能給學生以溫暖、啟發和鼓勵。

第三，充分利用多媒體教學手段。多媒體教學可以變抽象為直觀，變靜為動，向學生展示教學情境，提供豐富的感知對象，激發學生的興趣和探索熱情，促進學生思維的發展。

2.2 加強對知識的變換加工，既準確表達知識，又便于吸收理解

信息論認為，消息是信息的載體，正是因為信息的這個特性，人們可以不直接接觸某物，而通過別人對該物屬性信息的描述了解這一事物，因此關于該事物的各個方面的準確信息是人們對一事物全面、準確認識的前提條件。也就是說，在信息表現為消息時，即在信息的變換過程中，消息必須準確地表達信息。信息論同時認為，不是什么都能成為消息，構成消息通常應具有2個條件：一是能被雙方所理解，不能“對牛彈琴”；二是可以在通信中傳遞和交換。因此，在課堂教學中，教師對教學信息的變換加工時，既要準確表達知識，又要便于吸收理解，具體主要表現為以下幾個方面：

(1)加強對教學內容的信息變換加工。教師對知識信息進行重新組合和再現，在舊知識的基礎上推出新知識，便于學生吸收、理解。學生學習效率的高低,在很大程度上取決于信息變換的技巧。

(2)教師對教學內容的理解和表達要準確。教師在加工過程中，深入理解教學要求，對知識的理解也要符合知識的本意，不能曲解。在傳遞的過程中，所表達出來的應與知識的內涵相一致，不能誤導學生，不要引起歧義。

(3)表述同一個教學內容的各種教學手段之間要具有一致性。不同的教學手段體現的應是同一個意思，相互之間不能沖突。

(4)充分發揮多媒體的特長，便于學生吸收理解。關于多媒體制作的原則，從不同的考慮角度可以提出不同的要求，例如突出重點、難點等等。其實最基本、最重要的原則是發揮多媒體教材的特長，便于學生吸收理解。

3 信息熵概念的啟示

3.1 合理控制教學信息量，提高教學效果

信源發出什么信息是不確定的，信息的測度用信息熵表示。信息熵是信源的平均自信息量，表示信源輸出前信源的平均不確定性，或是信源輸出后每個消息(或符號)所提供的平均信息量。信源的信息熵是表示信源本身全體統計特性的物理量，客觀地反映其平均不確定性，也可理解為信源輸出的信息量。

在教學過程中，當然也不能過度追求課堂信息量，從而影響教學效果。由于多媒體的信息量大、傳播途徑多、傳輸速度快，往往容易造成課堂上信息量的過飽和，這樣的教學效果肯定很糟糕。因此，在設計多媒體課件時，應注意加強知識間的聯系，盡量將知識組成有意義的條塊；不能過多地追求多媒體效果，從而成為對教學的干擾；同時注意合理地控制多媒體教學的速度，便于學生及時消化吸收。

3.2 從學生的實際能力出發，組織實施課堂教學

信息論認為，信源的信息熵是表現信源本身全體統計特性的物理量，客觀地反映其平均不確定性，也可理解為信源輸出的信息量。但通常所指的信息量是指接收者所獲得的信息，即互信息，是指接收者從信源所獲得的信息的度量，是相對的。在無任何干擾時，數量上與熵值相同，但概念不同。互信息量是一種消除的不確定性的度量，互信息量等于先驗的不確定性減去尚存在的不確定性，即信源輸出的是信息熵，真正被接收者收到的信息量是互信息量。因此，互信息概念對課堂教學的啟示可有以下2個方面：

(1)教學要與學生的接收能力相適應。在教學中常常出現不平衡的現象，一部分學生理解的內容，另一部分學生卻不能正確理解甚至根本不懂，說明學生的接收能力是不同的。首先在使用教材時一定要明確使用對象的情況，了解使用對象的水平。教材的節奏也應與學生的接收能力相適應。總之, 教學過程要對內容、結構、節奏和方法等，從學生的角度進行綜合考慮，才能獲得最佳效果。

(2)充分考慮學生主觀因素對教學效果的影響。集中學生的注意力，統一學生的目的。在課堂教學中，開頭應交代主題，開宗明義，明確目的，啟發誘導以激起學生學習的興趣。

3.3 提高教學內容的相關性，促進知識的擴展

在通信系統中,信源發出什么信息是不確定的,隨機的,信息的測度是信息熵。信息熵的一個重要特性就是可加性。信息熵的可加性可表示為：H(XY)=H(X)+H(Y/X),即兩個互相關聯的信源X和Y的聯合信息熵等于信源X的熵加上在X已知條件下信源Y的條件熵。因此,在教學中,應從課程內容安排、教學順序等方面增加其相關性,可以使學生接收的平均信息量增大,也增加了學生接收到正確信息的可能性。同時,除了一般的課堂講授外,可以增加實驗課,學生從直接經驗所獲得的信息量通常會比一般聽課所獲得的信息量大,也可以結合課程教學的特點,適當地控制實驗的廣度及難度,提高學生運用知識解決實際問題的能力。

3.4 合理控制教學內容的冗余度，提高教學效率和效果

在人們讀書時，常常也會發現有的內容雖然篇幅很長，但主要內容其實三言兩語就可概括，許多文字都是多余的，信息論把這類事物稱為“冗余”。直率的言詞，精練的文字，冗余度就小，效率也就高。但冗余度對于通信并非純粹消極因素，常常利用冗余度來增加信息的相關性，從而提高通信的可靠性。教材有一定冗余度，讀者可以根據上下文看懂一些不易理解的論述。“冗余”的這2個特性，對教師的課堂教學也有啟發：

(1)教師在課堂教學中，語言要簡潔，要盡量減少與教學內容無關的談話。教師在傳遞教學信息時要注意語言的簡潔，過多地重復某些詞句，或板書不分主次，都會使“冗余”對主要信息造成干擾，降低傳遞的效率和質量。

(2)在講授新課時，教師要巧妙地加入適當的“冗余”。新知識對于學生來講，比較陌生，教師如果只是照本宣科地把課本上的內容傳遞給學生，那么，學生在自學中難以理解的問題，在聽課后還是不能理解。這就要求教師在講授新課時，加入適當的“冗余”。新知識都是建立在舊知識的基礎上的，它同學生原有的知識結構有著千絲萬縷的聯系。

(3)教師在課堂教學中應綜合運用各種教學手段，從不同角度表達新知識。消息具有不同的形式，教師可以綜合運用各種教學手段表達同一知識，如口頭語言、板書、直觀教具、體態語言、現代化教學手段、實驗演示等等。

4 結束語

從信息論的觀點看，課堂教學可以看作是由教師、知識媒體和學生所構成系統的信息交流過程。論文從信息概念著手，分析探討了信息論一般概念對課堂教學的啟示：在課堂教學中，應綜合運用各種教學手段，全面有效地傳授知識；加強對知識的變換加工，既準確表達知識，又便于吸收理解；合理控制教學信息量，提高教學效果；從學生的實際能力出發，組織實施課堂教學；提高教學內容的相關性，促進知識的擴展；合理控制教學內容的冗余度，提高教學效率和效果。

教學改革的深入,首先要在課堂教學上尋求出路。運用信息論、系統論、控制論的理論和方法研究教學過程,指導教學實踐,對于改變教學思維,改進教學方法和手段,提高教學質量,具有重要而深遠的意義。

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Abstract: Teaching process is a process of information transmission between teachers and students, and the principle of information theory runs through the entire course. Using the theory and method of information to research teaching process and to guide teaching practice is of great significance to changing the thinking of teaching, improving teaching methods and upgrading the quality of teaching. Begins with the information concept, this paper applies the view of information theory to analyze the classroom teaching which focuses on exploring the implications of message and information entropy on classroom teaching.

Key words: information theory; classroom teaching; message; information entropy; multimedia

Implications of information concept for classroom teaching

Zhang Jiangxin1, Ma Fuping2
1.Zhejiang university of technology, Hangzhou, 310032, China 2.Hangzhou technician college, Tonglu, 311500, China

2010-09-13

張江鑫，碩士，高級工程師。馬福萍，碩士。