基于信息論的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)

【摘要】信息論是信息科學(xué)的重要組成，是對(duì)信息使用規(guī)律進(jìn)行研究的重要科學(xué)。目前，信息論已經(jīng)得到了很大程度上的推廣，在許多領(lǐng)域得到重視和應(yīng)用。本文就信息論在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用展開(kāi)分析和論述，闡述信息論與物理教學(xué)之間的關(guān)系，并針對(duì)信息論在大學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用展開(kāi)教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合實(shí)際教學(xué)，闡述個(gè)人看法，希望對(duì)于相關(guān)方面的研究起到一定的補(bǔ)充作用。

【關(guān)鍵詞】信息論 "大學(xué)物理 "教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）09-0182-02

大學(xué)物理是大學(xué)理工科的基礎(chǔ)教學(xué)課程，能夠幫助學(xué)生了解和熟悉自然界物質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)于學(xué)生的未來(lái)發(fā)展和生活都有著非常重要的意義。大學(xué)物理和其他教學(xué)學(xué)科相比，大學(xué)物理知識(shí)較為抽象，教學(xué)難度也相對(duì)較高，運(yùn)用合理的教學(xué)方法和教學(xué)模式對(duì)于大學(xué)物理教學(xué)工作的開(kāi)展有著非常積極的作用。

一、信息論與大學(xué)物理教學(xué)的聯(lián)系

從信息論的基本原理中能夠看出，信息論和物理教學(xué)之間有著較高關(guān)聯(lián)性，信息論中對(duì)信息數(shù)據(jù)的解釋以及信息的傳輸原理，對(duì)于研究物理教學(xué)工作來(lái)說(shuō)將起到非常積極的作用。我國(guó)高等教育教材由我國(guó)教育部門統(tǒng)一編制，根據(jù)我國(guó)社會(huì)發(fā)展需求制定人才培養(yǎng)的目標(biāo)和計(jì)劃，在教育教學(xué)工作開(kāi)展的過(guò)程中，對(duì)信息只是進(jìn)行選擇、改造以及組合，不斷完善教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)水平，為國(guó)家培養(yǎng)更多具有豐富知識(shí)的優(yōu)秀專業(yè)人才。

就物理教學(xué)來(lái)說(shuō)，物理教學(xué)并不是單純的灌輸性教學(xué)，而是雙向的交流教學(xué)，教學(xué)過(guò)程中的信息交換是一個(gè)雙向的過(guò)程，老師向?qū)W生輸送相關(guān)理論知識(shí)，同時(shí)學(xué)生也會(huì)向老師提供一定的信息反饋，老師和學(xué)生不存在絕對(duì)的信息發(fā)出者和接收者，兩者的關(guān)系是相互的。在課堂教學(xué)當(dāng)中，信息數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)輸入、記憶、變換、加工以及反饋等多個(gè)流程，最終才能夠真正的完成教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成教學(xué)目的。上述的信息流程都是信息論所研究的主要內(nèi)容，信息論即是對(duì)信息的研究原理，信息論研究信息的計(jì)量、傳輸、變化、使用規(guī)律以及反饋等過(guò)程，利用信息論對(duì)物理教學(xué)實(shí)施研究，能夠從理論的角度尋求改善和提升物力教學(xué)質(zhì)量和效率的有效方法，促進(jìn)教育教學(xué)水平的提升。

二、基于信息論的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)目的

（一）提高信息傳播質(zhì)量，提升教學(xué)效率

信息論是應(yīng)用概率論以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)信息熵、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科。信息論中指出，信息是生命系統(tǒng)、機(jī)器系統(tǒng)等適應(yīng)外部世界和同步世界所開(kāi)展的一種交換物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式。在大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，教師和學(xué)生之間所進(jìn)行的便是一種交換過(guò)程，在這一過(guò)程當(dāng)中，老師的教學(xué)內(nèi)容即是信息，而學(xué)生則是接收這些信息的外部世界。要保證信息傳輸?shù)恼鎸?shí)性和準(zhǔn)確性，教師首先需要做的，便是對(duì)教材的深入了解和分析，掌握教材的教學(xué)中心，提煉準(zhǔn)確的教學(xué)元素，保證信息的輸出質(zhì)量和輸出效果，最終實(shí)現(xiàn)大學(xué)物理教育教學(xué)效率的顯著提升。

（二）優(yōu)化教學(xué)方法，改善教學(xué)質(zhì)量

從信息論角度開(kāi)展大學(xué)物理教學(xué)方法的研究和設(shè)計(jì)，對(duì)于改善教學(xué)質(zhì)量也將起到非常積極的租用。信息論研究的主要方向是信息的傳播路徑、信息的傳播方法以及信息的傳播形式，通過(guò)改善信息通道和優(yōu)化信息傳播方法，以達(dá)到提升信息量和信息傳播質(zhì)量的目的。大學(xué)物理教學(xué)中引入信息論，能夠?qū)Υ髮W(xué)物理教學(xué)過(guò)程中教學(xué)方法進(jìn)行分析和評(píng)估，指出教學(xué)中所存在的問(wèn)題和不足，根據(jù)分析結(jié)果選擇合理的教學(xué)手段來(lái)優(yōu)化知識(shí)傳播途徑，達(dá)到改善教學(xué)質(zhì)量的目的。

三、基于信息論的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）提煉教學(xué)元素，準(zhǔn)確輸出信息

一名優(yōu)秀的教師，應(yīng)該懂得如何對(duì)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將枯燥的信息轉(zhuǎn)成豐富而生動(dòng)的圖文，使學(xué)生能夠樂(lè)于接受這些信息，讓學(xué)生能夠牢牢地記住教學(xué)知識(shí)。教材中關(guān)鍵點(diǎn)的挖掘，是信息傳輸?shù)那疤帷ＴS多教師雖然課堂教學(xué)方法靈活多變，課堂氛圍活躍，但是教學(xué)水平則一般，究其原因，主要是教師沒(méi)有真正的抓住教材的主要思想，沒(méi)有將教學(xué)信息完全的傳輸給學(xué)生。因此，教師在大學(xué)物理教育教學(xué)過(guò)程中，必須要抓住信息關(guān)鍵，消除思維屏障。

適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，也是提升信息傳輸效果的有效途徑。在教學(xué)過(guò)程中，教師可以依靠合適的教學(xué)方法來(lái)提升教學(xué)氛圍，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。較為常用的教學(xué)方法主要有實(shí)驗(yàn)法、互動(dòng)學(xué)習(xí)法、實(shí)踐法等多種方法，教師可以根據(jù)實(shí)際情況采取行之有效的方法達(dá)到教學(xué)目的。比如，電動(dòng)勢(shì)概念一直以來(lái)都被人們當(dāng)做是大學(xué)物理教學(xué)中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，概念的抽象和不便于理解，使得教師難以達(dá)到教學(xué)預(yù)期。針對(duì)這類問(wèn)題，教師可以采用實(shí)驗(yàn)法，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行試驗(yàn)操作，較低教學(xué)難度和坡度，使學(xué)生在操作過(guò)程中能夠掌握非靜電力的有關(guān)概念，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，并牢牢記住非靜電力的作用原理和效果。由此可見(jiàn)，從信息論角度來(lái)看，教師要想準(zhǔn)確的輸出教學(xué)信息，保證信息輸出質(zhì)量和效果，就必須要重視信息元素的提煉和分析，采用行之有效的方法，以達(dá)到教學(xué)目的。

（二）精簡(jiǎn)教學(xué)結(jié)構(gòu)，暢通信息渠道

大學(xué)物理教學(xué)過(guò)程中，教師要想實(shí)現(xiàn)真正意義上的信息高效率轉(zhuǎn)化，就必須要從教學(xué)結(jié)構(gòu)入手。所謂教學(xué)結(jié)構(gòu)，就是教師對(duì)教學(xué)要點(diǎn)的合理布置，課堂教學(xué)時(shí)間的應(yīng)用，以及對(duì)教學(xué)方法的整合。

合理的教學(xué)結(jié)果，能夠使信息逐層增加難度，在不斷的探索和理解過(guò)程中幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)，達(dá)到教學(xué)預(yù)期。大學(xué)物理中的許多知識(shí)點(diǎn)都相對(duì)較為復(fù)雜，具有一定的教學(xué)難度，教師應(yīng)該根據(jù)信息論進(jìn)行教學(xué)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和改良。在香農(nóng)-維納公示，信息的頻帶寬越大，則信噪比越高，傳遞的理想信息量就會(huì)越大。信息組塊是信息量的一個(gè)有效單位，也是測(cè)量人短時(shí)記憶的最小單位。信息論中指出人的短時(shí)記憶容量小于或者等于五個(gè)組塊時(shí)才能夠牢固的將信息貯存在長(zhǎng)時(shí)記憶當(dāng)中。因此，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該靈活的運(yùn)用這一原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)的調(diào)整，遵從信息塊不得大于5的原則，以4個(gè)信息塊來(lái)設(shè)計(jì)新的教學(xué)結(jié)構(gòu)。

（三）建立信息反饋機(jī)制，發(fā)揮信息調(diào)控作用

在信息論理論當(dāng)中，信息在完成輸出活動(dòng)之后，信息的反饋則成為信息的重要調(diào)控元素。信息的存儲(chǔ)和長(zhǎng)期保持，必須要有信息反饋的參與。大學(xué)物理教學(xué)中，教師通過(guò)多樣的教學(xué)方法和教學(xué)結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)信息的傳輸目的，幫助學(xué)生了解和掌握相關(guān)物理學(xué)知識(shí)。然而，如果缺乏必要的信息反饋和交流，學(xué)生將無(wú)法完全的吸收和消化信息，這個(gè)信息的傳輸工作也便沒(méi)有真正的完成。由此可見(jiàn)，建立信息反饋機(jī)制是非常重要的，發(fā)揮信息調(diào)控作用，能夠更好的保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

首先，信息的反饋可以在教學(xué)課堂上進(jìn)行完成。老師在課堂上可以就本堂課所傳輸?shù)男畔⑻岢霾糠謫?wèn)題，供學(xué)生回答和思考。根據(jù)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的回答結(jié)果，老師能夠較為清楚的了解學(xué)生對(duì)信息的獲取和吸收情況，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，鞏固教學(xué)知識(shí)。同時(shí)，教師也應(yīng)該在課堂之外加強(qiáng)和學(xué)生之間的交流和溝通，在和學(xué)生的溝通當(dāng)中了解課堂教學(xué)中自身所存在的問(wèn)題和不足，并對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的優(yōu)化和改善。例如，在楞次定律的教學(xué)中，老師便可以圍繞這楞次定律提出相關(guān)問(wèn)題：比如，感應(yīng)電流在什么樣的情況下才會(huì)產(chǎn)生，當(dāng)線圈當(dāng)中有磁感線的時(shí)候，線圈就會(huì)產(chǎn)生電流嗎？法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律之間存在什么樣的聯(lián)系？感應(yīng)電流磁場(chǎng)是如何阻礙原磁場(chǎng)的變化的？會(huì)不會(huì)將原磁場(chǎng)中的磁感線阻礙掉一半呢？

以上問(wèn)題的提出，充分的結(jié)合了本堂課所傳授的知識(shí)信息，學(xué)生對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行積極思考和分析的同時(shí)，也是自身加強(qiáng)記憶和信息回顧的過(guò)程，這對(duì)于提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力以及對(duì)問(wèn)題的處理能夠有有著非常積極的作用。

四、基于信息論的大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)體會(huì)

（一）調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提升信息傳輸質(zhì)量

通過(guò)將信息論與大學(xué)物理教學(xué)相結(jié)合，一定程度上保證了信息提取的準(zhǔn)確度和有效性，使教材中教學(xué)內(nèi)容更為清晰的展現(xiàn)在學(xué)生面前，避免了信息數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確而導(dǎo)致的教學(xué)質(zhì)量低下的問(wèn)題。同時(shí)，結(jié)合信息論理論，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，降低了學(xué)生的理解難度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）大學(xué)物理教學(xué)應(yīng)用信息論開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)

信息論作為一門專業(yè)的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科，信息論原理較為抽象，導(dǎo)致不同程度的應(yīng)用困難和障礙，最終影響到信息論的應(yīng)用效果和教學(xué)效果，為此在實(shí)際的運(yùn)用中必須要注意以下幾點(diǎn)。首先，應(yīng)用信息論開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)分析，必須要循序漸進(jìn)，將教學(xué)過(guò)程劃分為準(zhǔn)備階段、教學(xué)階段和反饋階段，分階段應(yīng)用信息論開(kāi)展評(píng)估和優(yōu)化。其次，信息的傳播是相互的，信息反饋是優(yōu)化信息傳播路徑的關(guān)鍵。應(yīng)用信息論進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，必須要重視學(xué)生的反饋，采取適當(dāng)?shù)氖侄卧谡n上及課后開(kāi)展信息反饋和整理工作，認(rèn)真分析問(wèn)題，并解決問(wèn)題，從而真正的實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

信息論與大學(xué)物理教學(xué)有著非常緊密的聯(lián)系。大學(xué)物理教學(xué)本身就是信息傳遞的過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程也是學(xué)生雙邊共同進(jìn)行和開(kāi)展的信息交換。教師作為信息的發(fā)出者，需要懂得如何去提煉信息元素，如何選擇合適的方法提高信息的傳播質(zhì)量和效果，真正實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，以及教學(xué)質(zhì)量的顯著提升。

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