初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中引入信息加工理論的策略探討

葉廣湖

摘 要 信息加工理論闡明了信息內(nèi)部加工的經(jīng)過，其理論表示人處理信息的過程與計算機(jī)信息加工的過程相類似，涵蓋了人腦如何關(guān)注、選取和接收外部信息，怎么對信息展開編碼、轉(zhuǎn)換及整合，怎么運用這些信息制定決策并引導(dǎo)自身的行為等。信息加工理論對初中數(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用。本文通過分析信息加工的基本理論，結(jié)合初中數(shù)學(xué)知識，探討信息加工理論在教學(xué)過程中的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 信息加工 數(shù)學(xué)教學(xué) 策略探討

中圖分類號：G633.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

信息加工理論將人的大腦與計算機(jī)信息處理系統(tǒng)進(jìn)行對比。計算機(jī)由輸入、輸出系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、CPU等結(jié)構(gòu)組成。信息加工理論則將人體的眼鏡、耳朵、鼻子等感官視作輸入系統(tǒng)，將人腦作為CPU和存儲系統(tǒng)，而手和嘴等當(dāng)做輸出系統(tǒng)。由此看來，人們在處理和加工信息的過程和計算機(jī)加工信息過程相似。將信息加工理論應(yīng)用至初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，能有效提升數(shù)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，有助于加強(qiáng)學(xué)習(xí)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和思維創(chuàng)造能力。

1信息加工的基本理論

1.1記憶理論

信息加工理論表示人腦的工作記憶類似于計算機(jī)寄存器，長時記憶類似于外部存儲器，以下為具體理念：人的感覺記憶是通過感官獲得的保持在一秒鐘之內(nèi)的大量信息，信息保存時間不長，往往處于0.5至2秒間，若是信息獲得關(guān)注，則將被工作記憶進(jìn)行加工，若未被關(guān)注，則會迅速消散。工作記憶是人腦用于暫時存儲和加工信息的記憶系統(tǒng)，存儲量有限，在短期內(nèi)僅能記憶7？個信息單位，任何信息需要進(jìn)入工作記憶后才能被加工處理。長時記憶是存儲大量信息的資料庫，其可容納的大小無論就記憶的種類或數(shù)量來說都是無限的，能儲存很長時間的信息。

1.2組塊理論

因為工作記憶的存儲容納數(shù)量受到限制，在處理的過程中，信息唯有進(jìn)到工作記憶中，才會進(jìn)行下一步的處理。若要擴(kuò)大工作記憶的容納數(shù)量，增強(qiáng)處理效果，可靈活應(yīng)用組織的方法。組織是搭建信息之間的關(guān)聯(lián)，使其整合為系統(tǒng)性的整體，轉(zhuǎn)變成每個信息“組塊”，降低個體的信息數(shù)，進(jìn)而加大進(jìn)入工作記憶信息的容量。

1.3提取理論

學(xué)生在處理難題時，需針對已掌握的基礎(chǔ)內(nèi)容通過認(rèn)知處理來解決難題，學(xué)生所掌握的知識保留在長時記憶里，可通過其記憶獲得原有知識，并將知識再返至工作記憶中，這就是信息經(jīng)過提煉而獲取的過程。有調(diào)查表示，信息提煉、獲取的過程和其在長時記憶中的痕跡程度存在聯(lián)系，而記憶痕跡程度又和相關(guān)信息的加工處理深度有一定的聯(lián)系。

2信息加工理論對初中數(shù)學(xué)的應(yīng)用策略

2.1知識的注意

學(xué)生通過感官所得到的信息先來到感覺記憶，但其維持在感覺記憶的時長很短暫，若不能獲取注意，將會遺失這塊信息，所以在數(shù)學(xué)教學(xué)時，教師所采用的教學(xué)形式需要有效地吸引學(xué)生注意力。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不同的感覺器官都將起到影響作用，教室中也存在各方面的信息，外部訊息將通過感官，來到感覺記憶中。依照過濾器理論：人的神經(jīng)體系在某塊時間內(nèi)只能處理特別指定的信息，且加工處理的容納數(shù)量是有限制的。這表明，神經(jīng)體系在組織某塊信息的加工時有著過濾體系，這個過濾體系會有選擇地對從各類感覺通道而來的信息開展處理，使一些信息可以順利通過其中，并可以進(jìn)入下一步的處理工作，而剩下的信息將被阻擋在過濾器外，無法繼續(xù)獲得加工。因此教師在教學(xué)過程中，需要靈活借助信息加工理論實施教學(xué)活動，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

一是，處理圖形信息。使用多種顏色的粉筆，在復(fù)雜的圖像中分隔出基礎(chǔ)圖形，為學(xué)生帶來視覺沖擊，以吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力，進(jìn)而使知識信息通過過濾器，進(jìn)行接下來的信息處理工作。

二是，應(yīng)用復(fù)述措施。教師在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)重點信息，即是復(fù)述措施，這是為了讓重要內(nèi)容能夠順利經(jīng)過過濾器，繼續(xù)獲得處理。

三是，利用數(shù)形聯(lián)合的方式。數(shù)形聯(lián)合能夠幫助學(xué)生的視覺和聽覺感官所接收的信息具有一致性，從而來自不同通道的信息也是統(tǒng)一的，即使是不同的通道信息通過，數(shù)學(xué)知識信息均能獲得加工。

2.2知識的組塊

基于信息加工理論，人的工作記憶容量大致是7個，若過了限制，新加入的信息將去除以往的信息。因此教師在組織初中數(shù)學(xué)教學(xué)時，為幫助學(xué)生加大進(jìn)入工作記憶的信息數(shù)，需要引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行歸納，發(fā)掘數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的特征，通過特征進(jìn)行聯(lián)想，學(xué)生有利于使學(xué)生增加信息的加工和處理數(shù)量。

例如，教師在講解平行四邊形的定理和判定時，可以基于信息加工理論進(jìn)行規(guī)律總結(jié)：“4對，3+1”。“4對”表示圖形的幾個性質(zhì)定理。“3+1”是指兩組對邊分別平行的四邊形是平行四邊形;兩組對邊分別相等的四邊形是平行四邊形;對角線互相平分的四邊形是平行四邊形;一組對邊平行且相等的四邊形是平行四邊形;兩組對角分別相等 的四邊形是平行四邊形。通過歸納總結(jié)，促進(jìn)學(xué)生加強(qiáng)對圖形的性質(zhì)定理和條件的印象。同時可使學(xué)生結(jié)合基礎(chǔ)知識點間的聯(lián)系，進(jìn)行信息“組塊”，使進(jìn)入工作記憶的信息數(shù)增多，進(jìn)一步加強(qiáng)工作記憶的加工能力。三是在基礎(chǔ)知識進(jìn)入到學(xué)生的工作記憶后，學(xué)生若需運用基礎(chǔ)知識，則不用再從長時記憶中進(jìn)行尋找，這大大提高了學(xué)生提取知識信息的效率，進(jìn)而建設(shè)提取知識的時長。

2.3知識結(jié)構(gòu)

知識結(jié)構(gòu)指學(xué)生對數(shù)學(xué)的認(rèn)識構(gòu)造，是通過學(xué)習(xí)者向外顯知識的認(rèn)知、感受、理解、吸收，從而儲藏在長時記憶中相關(guān)聯(lián)的描述性知識、系統(tǒng)性知識和過程性知識所組成的結(jié)構(gòu)。CPFS結(jié)構(gòu)是能夠促進(jìn)知識內(nèi)容的保存和提取的結(jié)構(gòu)，由概念域、概念系、命題域、命題系等組成。其中概念域是表示在一個概念中的不同表現(xiàn)方式的合成，概念系表示就是在個體頭腦中形成的概念網(wǎng)絡(luò)，其中概念間存在某種聯(lián)系。命題域表示一個等價命題網(wǎng)絡(luò)的圖式為典型命題A的命題域。命題系表示一個半等價命題網(wǎng)絡(luò)的圖式。? ? ? ? ? ? ? （下轉(zhuǎn)第184頁）（上接第182頁）

針對具體理論，教師在組織初中數(shù)學(xué)教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)積極引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)的知識內(nèi)容展開關(guān)聯(lián)，搭建成穩(wěn)固的CPFS結(jié)構(gòu)。

一是，在教學(xué)過程中，幫助學(xué)生了解和形成概念域和概念系。在概念化學(xué)習(xí)時應(yīng)當(dāng)從多維度、多層面、多方向去進(jìn)行深刻的了解和掌握，進(jìn)而促進(jìn)概念域的形成。

例如，教師在講解平行四邊形的圖形概念時，運用以下方法進(jìn)行定義，平行四邊形是在同一個二維平面內(nèi)，由兩組平行線段組成的閉合圖形;具有兩對平行邊的簡單（非自相交）四邊形被稱為平行四邊形;平行四邊形的相對或相對的側(cè)面具有相同的長度，并且平行四邊形的相反的角度是相等的，如此便能幫助學(xué)生從不同方向去理解和形成平行四邊形的概念域。而平行四邊形概念系是表示其概念和其他概念間的關(guān)聯(lián)，例如和正方形、圓形之間的關(guān)聯(lián)，只有明確了相關(guān)的概念域和概念系，才能促進(jìn)學(xué)生對平行四邊形概念形成較完整清楚的圖式。

二是，教師在進(jìn)行初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)時，有針對性地引導(dǎo)學(xué)生形成命題域和命題系。學(xué)生在解決問題時需要在長時記憶中提取原有知識，將其返至工作記憶，這樣才能進(jìn)行信息的加工和處理。但由于長時記憶的容量足夠，這對知識信息的尋找增加了難度，為了讓相關(guān)信息在運用時，在較短時間被檢索成功，則需要教師引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生命題域和命題系，原因在于在學(xué)生需要某塊所學(xué)知識時，可以高效地搜索到所對應(yīng)的內(nèi)容，無需根據(jù)順序去進(jìn)行檢索，這樣可有效縮短檢索的所用時長。

例如，三角形是等邊三角形在以下等價命題的圖式：等邊三角形每條邊上的中線、高線和角平分線互相重合;三個內(nèi)角都相等的三角形為等邊三角形;兩個內(nèi)角為60度的三角形為等邊三角形，這即是三角形為等邊三角形的命題域。另外，還需要幫助學(xué)生培養(yǎng)命題系的形成，教師在進(jìn)行初中數(shù)學(xué)的教學(xué)過程中，將對應(yīng)的命題組合在一起而實現(xiàn)命題系，方便展開查找。例如，以下命題形成命題系：判斷2個三角形全等，兩個三角形的三邊完全相等;兩個三角形的兩邊及其這兩邊的夾角完全相等;兩個三角形的兩角及其這兩角的夾邊完全相等;兩個三角形的兩角及其這兩角的鄰邊完全相等;兩個直角三角形的斜邊及其任意一邊完全相等。在這些命題系里的命題均和證明兩條線段相等相關(guān)。這些命題域和命題系，在人體的長時記憶里會進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為相關(guān)圖式，同時將相同類別的問題構(gòu)建為組塊，在需要獲取集合組塊其中的信息時，將會激發(fā)命題域、命題系中的相關(guān)信息，進(jìn)而將整體的命題域、命題系中的信息激發(fā)。

3結(jié)語

近幾年來，教師一直在追求高效的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué).但對于高效的定義常常根據(jù)學(xué)習(xí)的結(jié)果來進(jìn)行衡量，卻沒有重視學(xué)習(xí)的過程，教師應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)思想，堅持以學(xué)生為本，充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，積極地在教學(xué)實踐中運用科學(xué)的理論指導(dǎo)，將信息加工理論和問題解決相結(jié)合，幫助學(xué)生進(jìn)行有靈活性、系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳杏友佩.從加涅“信息加工”理論看數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的遷移[J].課程教育研究，2017（24）：176-177.

[2] 李士持，吳穎康.數(shù)學(xué)教學(xué)心理學(xué)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2011.

[3] 張學(xué)民.實驗心理學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2009.