以信息理論為指導探求提高化學教學效益的多種信息通道.doc

以信息理論為指導探求提高化學教學效益的多種信息通道舟山第二中學 任世富摘要：本文論述了信息論的有關(guān)原理，依據(jù)該原理提出了相應的教學策略，目的是減輕學生負擔，實施素質(zhì)教育，提高教學效益。關(guān)鍵詞：信息、信息通道、有效輸入教學過程中的優(yōu)化，取決于認識信息的產(chǎn)生、組合，取決于信息道的暢通和信息傳輸與接受過程的穩(wěn)定平衡。所謂信息，是指具有新內(nèi)容、新知識的消息。按照信息論的觀點，教學過程可看成是一種信息的傳遞過程。在課堂教學系統(tǒng)中，知識是以信息的形式存在，是一種知識信息，它是經(jīng)過人類認識、挑選、系統(tǒng)化和深化了的信息，教學就是知識信息由存儲狀態(tài)轉(zhuǎn)化為傳輸狀態(tài)，通過信道傳給學生。這種傳遞過程可用下圖表示：信息源噪 音信 宿存儲狀態(tài)信息處理傳輸狀態(tài)信息輸出信息通道信息輸入信息處理信息輸出圖1 化學教學信息的傳遞過程該示意圖說明，在教學系統(tǒng)中，知識是以信息的形式存在的，教師通過備課將存儲狀態(tài)的信息轉(zhuǎn)化為傳輸狀態(tài)的信息，再經(jīng)課堂教學（或視聽教學），把信息傳給學生。學生把輸入的信息在大腦中重新加工，經(jīng)同化和順應后，貯存起來。在練習和考核時，又以另一種形式輸出信息。當然，學生不僅僅只是直接接受教師傳授的信息，還可通過別的傳輸形式獲得、掌握信息的過程，要想提高教學質(zhì)量首要的就要看學生怎樣獲得信息和獲得怎樣的信息。獲得怎樣的信息由教材和教學內(nèi)容決定。怎樣獲得信息就與信息通道有關(guān)，要使學生獲得足夠的信息量，關(guān)鍵要保證信息通道的暢通無阻。在化學教學過程中，傳遞信息量遵循申農(nóng)維拉公式： S=BTlg2(1+P/N)式中S為信息量,單位為比特(bit),B為傳遞信息的頻帶寬；T為傳遞信息量的時間；P表示輸出信息的平均功率；N為噪聲的平均功率。 這個公式說明在一定時間內(nèi)，傳遞的信息量，取決于B和信噪比P/N。必須增加頻帶寬B，增加信噪比P/N。要增加P/N值，就要增大P，減少N。P的大小取決于教師的水平和素質(zhì)以及學生的條件。一方面，教師的業(yè)務(wù)水平、教學能力和教學態(tài)度影響學生獲得信息量的大小和有效性，另一方面，學生的學習動機和非智力因素，以及原有的任知結(jié)構(gòu)和學習方法也影響信息獲得和組合。因此，教師在努力提高自身教學能力的同時，也要注意培養(yǎng)學生的學習興趣及自學能力、思維能力，注意做好教書育人的工作，以達到提高輸出信息的平均公率。N的大小則取決于教學環(huán)境和學習風氣，安靜的教學環(huán)境是提高信息量的重要因素。知識信息的傳遞不同于其他物質(zhì)的傳遞。學生的有效輸入量，不完全等于教師的信息的輸入量。也就是說，教師講的多不等于學生就會學的多。所以，有效的輸入，還有賴于教師對教學過程的調(diào)控。為了增大信息輸入量，提高有效輸入，應采取以下措施創(chuàng)設(shè)多種信息通道：培養(yǎng)學生養(yǎng)成“多看”的好習慣，建立持久有效的信息通道所謂多看，是指多看課本和課外讀物，課前搞預習，課后抓復習。學生在課前預習是一種超前的學習活動，能使學生對學習內(nèi)容產(chǎn)生心理準備，概略了解課堂上將要學習的課題的輪廓，想一想與以學過的那些知識有關(guān)聯(lián)，對那些知識感到難懂，有什么問題等。例如，學習“摩爾”一章，從標題看，似乎與以前學過的知識沒有什么聯(lián)系，為什么要在這里學習？學習摩爾的重要性是什么？等等。學生對知識是否熟悉，影響對知識信息的感知。有研究數(shù)據(jù)表明，學生感知的信息數(shù)量與對信息的熟悉程度有密切關(guān)系：信息不熟，每秒6比特；信息熟悉但不常見，每秒18比特；信息熟悉且常見，每秒可達65比特。復習對鞏固知識是非常重要的，尤其要及時復習。復習要體現(xiàn)識記與培養(yǎng)思維能力，練習運用與綜合概括相結(jié)合，重視知識的內(nèi)在聯(lián)系，把握知識主干，形成知識網(wǎng)絡(luò)。在教師的指導下適當看一些課外讀物也是必要的，這樣可以增大知識面，培養(yǎng)興趣，增大信息量。通過“多看”，可以提高學生的自學能力和思維能力。多看、多記憶、才能多思。根據(jù)心理學家分析，人腦的學習潛力是很大的，至少可以存儲一萬億比特的信息。這個信息量遠遠超過了世界上最大的圖書館的藏書信息量。但是人的一生能夠認真讀多少本書呢？恐怕還不到這個數(shù)的萬分之一。2給學生提供“多做”的機會，充分利用高效信息通道這里所講的多做，是指多做化學實驗。接受信息量最大的感官是視覺和聽覺，視覺對光波接收的頻帶寬度較大，在單位時間內(nèi)接收的信息量較多。有數(shù)據(jù)表明：人的耳朵可以接受的聲波頻帶寬為20200CO赫茲；人的眼睛可以觀察到光波的頻帶寬為3.910117.51014赫茲。由此說明光波比聲波能向人體傳遞更多的信息量。所以，在化學教學中，應在視聽覺可以接受的頻帶寬度范圍內(nèi)，充分利用光、聲載體傳遞盡可能多的信息，特別是發(fā)揮視覺感官功能，增強直觀效果。此外，觸覺、味覺等所接收的信息量雖少，但吸收的效率卻很高。而化學實驗教學能使學生多種感官參與接受信息，能使化學信息的傳輸、接收和記憶達到最優(yōu)效果。化學是以實驗為基礎(chǔ)的學科。加強實驗教學，有助于提高化學教學的質(zhì)量?；瘜W實驗教學不僅能夠培養(yǎng)學生的化學實驗技能，而且還可以培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力和思維能力，可以培養(yǎng)學生的科學態(tài)度。因此，在化學實驗中，一定要保質(zhì)保量地完成大綱規(guī)定的全部的演示實驗和學生實驗，盡量將教師演示實驗實驗改成學生實驗、邊講邊實驗，還要根據(jù)教學內(nèi)容充實一些定性實驗，增加定量實驗。實驗教學不僅限于結(jié)合元素化合物的知識教學，而且，基本概念教學和理論教學都要與實驗教學緊密結(jié)合。通過做實驗，利用學生在大腦皮質(zhì)中形成的實驗現(xiàn)象信息的“興奮灶”，可以順利地引導他們進一步去探索其中蘊涵的道理，主動問個“為什么？”這樣就容易激發(fā)學生在理解科學結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，去分析解決問題。譬如，基于電解質(zhì)的概念進而討論電離與電解的關(guān)系，通過幾種典型電解質(zhì)溶液電解時陽、陰兩極的反應，讓學生歸納出陰陽離子的放電順序，進而將有關(guān)知識應用于電鍍和金屬的精煉中。這樣，也體現(xiàn)了學生學習化學理論知識的“化難為易”的認識過程。抓住時機，實施“精講”，注重信息的有效輸入前已述及，教師講的多不等于學生學的多。學生在課堂上最佳注意力有效時間是2030分鐘，因此，教師抓住時機，對教學內(nèi)容精講，不要平鋪直敘，搞“滿堂灌”。精講也屬于教學指導思想，但講授在傳送教學信息上是主要的方式。精講指教師抓住教學內(nèi)容的重點、難點進行講授，講關(guān)鍵、講網(wǎng)絡(luò)、講方法、講思路，并結(jié)合學生在知識結(jié)構(gòu)上的缺陷，進行啟發(fā)和誘導，發(fā)展學生能力。例如，在高一化學教學中，講授“氣體摩爾體積”一節(jié)時，可于課前發(fā)給預習題綱，計算一定質(zhì)量的各種物質(zhì)的體積，提出相應的思考問題。上課時，教師利用多媒體課件模擬微觀粒子的運動狀態(tài)和堆積方式，使學生產(chǎn)生直觀清晰的印象。在講清微觀粒子的堆積方式與宏觀物體體積的關(guān)系的前提下，重點講述“氣體摩爾體積”的概念，講情理解這一概念的四個關(guān)鍵：條件、物質(zhì)的量、物質(zhì)和體積。在此基礎(chǔ)上針對有關(guān)問題進行練習，使學生能夠很好地掌握這一概念。由于教學活動是一個開放的、有序的認識活動系統(tǒng)，所以要求教學內(nèi)容是有序的、系統(tǒng)的。只有有序的系統(tǒng)的知識，按一定方式組織起來的知識，才便于學生接收、存儲和提取。因此要做到精講，先要精心組織好教學內(nèi)容，講授的知識內(nèi)容還要考慮學生的認知特點，即根據(jù)不同年齡學生的思維特點和已有的知識結(jié)構(gòu)來確定所要講的知識的深度和難度，并以相應的教學方法施教。創(chuàng)造機會，適當“多練”，強化信息的貯存學生僅僅靠課堂聽講不能完全吸收和消化所學的知識，還必須通過練習加以強化、理解和掌握。練習還能起反饋和自我檢控的作用。練習的種類有多種：預習練習、隨堂練習、課外練習、復習檢測等。在教學中，創(chuàng)造機會，讓學生適當多練，使學生更快地掌握所學知識，并保證知識的順利同化和遷移。例如，在化學用語的教學，在讓學生透徹了解化學用語的意義的基礎(chǔ)上，時刻注意經(jīng)常練習。學習電子式和離子方程式時不但要告訴學生怎樣寫，還要告訴學生為什么這樣寫，然后對知識進行分門別類的規(guī)范化練習。對于容易混淆的容易出錯的問題，還要有目的的進行對比練習、正誤練習。多練不是搞題海戰(zhàn)術(shù)。而是結(jié)合教學進行練習，把精講和巧練緊密相結(jié)合。巧練就是針對基礎(chǔ)知識、基本技能、重點內(nèi)容進行練習。練基本題、典型題，以開拓思路，掌握技巧，舉一反三，以質(zhì)取勝。5.不失時機“勤總結(jié)”，增強信息存儲的有序性，提高學習者認知結(jié)構(gòu)的可辨性、可用性和穩(wěn)定性學習者要將已學習的知識進行總結(jié)歸納。當學完一章或一個單元后，就要進行概括總結(jié)。要搞好概括總結(jié)，就要學會善于運用對比的方法。對比分析可以使學習者全面了解各種事物之間的區(qū)別與聯(lián)系，可以避免認知中的泛化，形成準確的概念，有利于儲存更多的信息。這樣做，可以大大提高學生的認知結(jié)構(gòu)的可利用性，順利的升華為能力。對比的方法很多，如橫向?qū)Ρ取⒖v向?qū)Ρ鹊取＠?，在化學教學中，可以將化學基本概念、基礎(chǔ)理論分類對比。譬如，可以把外表相似容易混淆的概念（同位素、同素異形體、同分異構(gòu)體、同系物）從內(nèi)涵和外延兩個方面列表比較異同，從而深刻認識它們的本質(zhì)。對于學生不易理解的“化學鍵和晶體結(jié)構(gòu)”知識，突破他的最適宜的方法就是采用對比分析、總結(jié)歸納的方法。對于元素化合物的學習，可以將族與族之間進行對比（如堿金屬與鹵素的對比、鹵素和氧族的對比），同族元素之間進行對比（如物理性質(zhì)、化學性質(zhì)、制法和存在的對比）。認知的規(guī)律是循序漸進的，任何新知識的獲得都是原有知識的發(fā)展、衍生或轉(zhuǎn)化而來的，所以，為了記憶、掌握新知識，就要形成新、舊知識之間有機聯(lián)系的系統(tǒng)。因此，要善于將知識總結(jié)歸納，按知識的內(nèi)在聯(lián)系，進行系統(tǒng)整理，形成新的知識網(wǎng)絡(luò)。例如，學完硫及其化合物知識后，歸納如下圖示：BaSO4H2SO4Cu2SFeSH2SNa2SSSO3SO2FeS2 CuSO4 H2SO3Na2SO3 圖二 硫及其化合物知識網(wǎng)絡(luò) 6教學過程“多反饋”，保證信息輸送通道的暢通教學過程是教師和學生的雙邊活動，其教學行為與教師、學生和教學環(huán)境有關(guān)?？梢园鸦瘜W教學過程歸納為以教師為主變量的多變量的復合函數(shù)：S=fTS（T）E（T）式中B為教學行為，是因變量；自變量表示教師，S表示學生，E表示教學情景；學生與教學情景往往與教師有關(guān)。由這一公式說明了在教學過程中，教師起主導作用，但是學生是學習的主體，教師應隨時掌握教與學的情況。達到這一目的的主要方法就是通過信息反饋。及時掌握反饋信息，根據(jù)學生的反饋信息，及時發(fā)現(xiàn)教學過程中所存在的問題，對教學進行響應調(diào)整，調(diào)整教學內(nèi)容和進度，改進教法，把教學穩(wěn)步推向前進。反饋的方式有多種，通常有觀察、談話、作業(yè)、測驗、練習等。對學生來說，也會從反饋信息中了解自己學習的情況，并做出相應調(diào)整，提高學習效率。用信息