信息概念对课堂教学的启示

张江鑫 马福萍

1.浙江工业大学 浙江杭州 310032 2.杭州技师学院 浙江桐庐 311500

信息概念对课堂教学的启示

张江鑫1马福萍2

1.浙江工业大学 浙江杭州 310032 2.杭州技师学院 浙江桐庐 311500

教学过程是一个师生间的信息传递过程，信息论的原理贯穿了整个教学过程，运用信息论的理论和方法研究教学过程，指导教学实践，对于改变教学思维，改进教学方法和手段，提高教学质量，具有重要而深远的意义。本文应用信息论的观点，从信息概念着手分析课堂教学，重点探讨了消息和信息熵概念对课堂教学的启示。

信息论；课堂教学；消息；信息熵；多媒体

1948年美国香农博士发表了他的著名论文《通信的数学理论》，标志着信息论的产生。信息论是一门应用概率论、随机过程和数理统计等方法研究信息存储、传输和处理中一般规律的学科。随着它在各个领域的应用和推广，也成为了现代教育科学的重要理论基础。

教学过程是一个师生之间的双向信息传递过程，信息论的原理贯穿整个教学过程。运用信息论原理来分析和指导教学过程，有助于我们理解教学过程的本质，揭示教学过程的客观规律。作者从事信息论课程教学多年，深受信息理论的启发，本文主要从信息论的角度，探讨信息概念对教师课堂教学的启示和指导作用。

1 课堂教学的信息论分析

信息论是关于信息的本质和传输规律的科学理论，是研究信息的产生、获取、变换、传输、存贮、处理、识别及利用的一门新兴学科。通常把信息论与系统论、控制论联系在一起构成现代管理科学的理论基础，它的产生有力地推动了现代科学技术的发展，改变了整个世界的前景和当代科学家的思维方式,对各方面的工作都有深远的影响。

课堂教学主要表现为教师在有限的时间内，按照教学大纲的要求，把知识传递给学生的过程，是使学生从不知到知，或者从知之甚少到知之甚多的过程。利用信息论的通信模型去分析，信源则是知识的来源，如教师、教材、教学实验等；信道则主要是教师传递知识使用的载体，如课堂讲授、实验等；信宿当然就是学生。本文从信息概念的角度出发，重点以消息和信息熵两方面探讨对课堂教学的启示。

2 消息概念的启示

2.1 综合运用各种教学手段，全面有效地传授知识

信息论认为，消息是比较具体的概念，是从数学层面描述和表达不同形式的信号，是信息的数学表达层。表征物质客体属性的信息可以同该物质客体分离开来，固定在叫做消息的载体上，同一信息可以用不同的载体，即消息具有不同的形式，如语言、文字、符号、数据、图像等等。消息的这一概念对课堂教学的启示是：教师在课堂教学中必须综合运用各种教学手段。教师所要传递的教学信息,是学生还未掌握的新知识，教师要使学生全面地掌握新知识，就要综合运用各种教学手段，如口头语言、板书、直观教具、体态语言、现代化教学手段、实验演示等等，重点要做好以下几个方面：

第一，精心设计板书。板书是教学内容的重要组成部分，是教材的思路、教师的教路、学生的学路的有机结合，板书要求语言准确，层次分明，形质兼美。

第二，准确运用语言、语调、表情、姿体动作等传递信息。课堂上教师的表情、动作、姿势等体态语言也具有暗示、传达、指挥的作用，无时无刻不在传递着信息，一个微笑，一个眼神，一个手势，都能给学生以温暖、启发和鼓励。

第三，充分利用多媒体教学手段。多媒体教学可以变抽象为直观，变静为动，向学生展示教学情境，提供丰富的感知对象，激发学生的兴趣和探索热情，促进学生思维的发展。

2.2 加强对知识的变换加工，既准确表达知识，又便于吸收理解

信息论认为，消息是信息的载体，正是因为信息的这个特性，人们可以不直接接触某物，而通过别人对该物属性信息的描述了解这一事物，因此关于该事物的各个方面的准确信息是人们对一事物全面、准确认识的前提条件。也就是说，在信息表现为消息时，即在信息的变换过程中，消息必须准确地表达信息。信息论同时认为，不是什么都能成为消息，构成消息通常应具有2个条件：一是能被双方所理解，不能“对牛弹琴”；二是可以在通信中传递和交换。因此，在课堂教学中，教师对教学信息的变换加工时，既要准确表达知识，又要便于吸收理解，具体主要表现为以下几个方面：

(1)加强对教学内容的信息变换加工。教师对知识信息进行重新组合和再现，在旧知识的基础上推出新知识，便于学生吸收、理解。学生学习效率的高低,在很大程度上取决于信息变换的技巧。

(2)教师对教学内容的理解和表达要准确。教师在加工过程中，深入理解教学要求，对知识的理解也要符合知识的本意，不能曲解。在传递的过程中，所表达出来的应与知识的内涵相一致，不能误导学生，不要引起歧义。

(3)表述同一个教学内容的各种教学手段之间要具有一致性。不同的教学手段体现的应是同一个意思，相互之间不能冲突。

(4)充分发挥多媒体的特长，便于学生吸收理解。关于多媒体制作的原则，从不同的考虑角度可以提出不同的要求，例如突出重点、难点等等。其实最基本、最重要的原则是发挥多媒体教材的特长，便于学生吸收理解。

3 信息熵概念的启示

3.1 合理控制教学信息量，提高教学效果

信源发出什么信息是不确定的，信息的测度用信息熵表示。信息熵是信源的平均自信息量，表示信源输出前信源的平均不确定性，或是信源输出后每个消息(或符号)所提供的平均信息量。信源的信息熵是表示信源本身全体统计特性的物理量，客观地反映其平均不确定性，也可理解为信源输出的信息量。

在教学过程中，当然也不能过度追求课堂信息量，从而影响教学效果。由于多媒体的信息量大、传播途径多、传输速度快，往往容易造成课堂上信息量的过饱和，这样的教学效果肯定很糟糕。因此，在设计多媒体课件时，应注意加强知识间的联系，尽量将知识组成有意义的条块；不能过多地追求多媒体效果，从而成为对教学的干扰；同时注意合理地控制多媒体教学的速度，便于学生及时消化吸收。

3.2 从学生的实际能力出发，组织实施课堂教学

信息论认为，信源的信息熵是表现信源本身全体统计特性的物理量，客观地反映其平均不确定性，也可理解为信源输出的信息量。但通常所指的信息量是指接收者所获得的信息，即互信息，是指接收者从信源所获得的信息的度量，是相对的。在无任何干扰时，数量上与熵值相同，但概念不同。互信息量是一种消除的不确定性的度量，互信息量等于先验的不确定性减去尚存在的不确定性，即信源输出的是信息熵，真正被接收者收到的信息量是互信息量。因此，互信息概念对课堂教学的启示可有以下2个方面：

(1)教学要与学生的接收能力相适应。在教学中常常出现不平衡的现象，一部分学生理解的内容，另一部分学生却不能正确理解甚至根本不懂，说明学生的接收能力是不同的。首先在使用教材时一定要明确使用对象的情况，了解使用对象的水平。教材的节奏也应与学生的接收能力相适应。总之, 教学过程要对内容、结构、节奏和方法等，从学生的角度进行综合考虑，才能获得最佳效果。

(2)充分考虑学生主观因素对教学效果的影响。集中学生的注意力，统一学生的目的。在课堂教学中，开头应交代主题，开宗明义，明确目的，启发诱导以激起学生学习的兴趣。

3.3 提高教学内容的相关性，促进知识的扩展

在通信系统中,信源发出什么信息是不确定的,随机的,信息的测度是信息熵。信息熵的一个重要特性就是可加性。信息熵的可加性可表示为：H(XY)=H(X)+H(Y/X),即两个互相关联的信源X和Y的联合信息熵等于信源X的熵加上在X已知条件下信源Y的条件熵。因此,在教学中,应从课程内容安排、教学顺序等方面增加其相关性,可以使学生接收的平均信息量增大,也增加了学生接收到正确信息的可能性。同时,除了一般的课堂讲授外,可以增加实验课,学生从直接经验所获得的信息量通常会比一般听课所获得的信息量大,也可以结合课程教学的特点,适当地控制实验的广度及难度,提高学生运用知识解决实际问题的能力。

3.4 合理控制教学内容的冗余度，提高教学效率和效果

在人们读书时，常常也会发现有的内容虽然篇幅很长，但主要内容其实三言两语就可概括，许多文字都是多余的，信息论把这类事物称为“冗余”。直率的言词，精练的文字，冗余度就小，效率也就高。但冗余度对于通信并非纯粹消极因素，常常利用冗余度来增加信息的相关性，从而提高通信的可靠性。教材有一定冗余度，读者可以根据上下文看懂一些不易理解的论述。“冗余”的这2个特性，对教师的课堂教学也有启发：

(1)教师在课堂教学中，语言要简洁，要尽量减少与教学内容无关的谈话。教师在传递教学信息时要注意语言的简洁，过多地重复某些词句，或板书不分主次，都会使“冗余”对主要信息造成干扰，降低传递的效率和质量。

(2)在讲授新课时，教师要巧妙地加入适当的“冗余”。新知识对于学生来讲，比较陌生，教师如果只是照本宣科地把课本上的内容传递给学生，那么，学生在自学中难以理解的问题，在听课后还是不能理解。这就要求教师在讲授新课时，加入适当的“冗余”。新知识都是建立在旧知识的基础上的，它同学生原有的知识结构有着千丝万缕的联系。

(3)教师在课堂教学中应综合运用各种教学手段，从不同角度表达新知识。消息具有不同的形式，教师可以综合运用各种教学手段表达同一知识，如口头语言、板书、直观教具、体态语言、现代化教学手段、实验演示等等。

4 结束语

从信息论的观点看，课堂教学可以看作是由教师、知识媒体和学生所构成系统的信息交流过程。论文从信息概念着手，分析探讨了信息论一般概念对课堂教学的启示：在课堂教学中，应综合运用各种教学手段，全面有效地传授知识；加强对知识的变换加工，既准确表达知识，又便于吸收理解；合理控制教学信息量，提高教学效果；从学生的实际能力出发，组织实施课堂教学；提高教学内容的相关性，促进知识的扩展；合理控制教学内容的冗余度，提高教学效率和效果。

教学改革的深入,首先要在课堂教学上寻求出路。运用信息论、系统论、控制论的理论和方法研究教学过程,指导教学实践,对于改变教学思维,改进教学方法和手段,提高教学质量,具有重要而深远的意义。

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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

张江鑫，硕士，高级工程师。马福萍，硕士。