以信息理論為指導(dǎo)探求提高化學(xué)教學(xué)效益的多種信息通道.doc

以信息理論為指導(dǎo)探求提高化學(xué)教學(xué)效益的多種信息通道舟山第二中學(xué) 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(yīng)的教學(xué)策略，目的是減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，實(shí)施素質(zhì)教育，提高教學(xué)效益。關(guān)鍵詞：信息、信息通道、有效輸入教學(xué)過程中的優(yōu)化，取決于認(rèn)識(shí)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(shí)的消息。按照信息論的觀點(diǎn)，教學(xué)過程可看成是一種信息的傳遞過程。在課堂教學(xué)系統(tǒng)中，知識(shí)是以信息的形式存在，是一種知識(shí)信息，它是經(jīng)過人類認(rèn)識(shí)、挑選、系統(tǒng)化和深化了的信息，教學(xué)就是知識(shí)信息由存儲(chǔ)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為傳輸狀態(tài)，通過信道傳給學(xué)生。這種傳遞過程可用下圖表示：信息源噪 音信 宿存儲(chǔ)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(xué)教學(xué)信息的傳遞過程該示意圖說(shuō)明，在教學(xué)系統(tǒng)中，知識(shí)是以信息的形式存在的，教師通過備課將存儲(chǔ)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(xué)（或視聽教學(xué)），把信息傳給學(xué)生。學(xué)生把輸入的信息在大腦中重新加工，經(jīng)同化和順應(yīng)后，貯存起來(lái)。在練習(xí)和考核時(shí)，又以另一種形式輸出信息。當(dāng)然，學(xué)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(xué)質(zhì)量首要的就要看學(xué)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(xué)內(nèi)容決定。怎樣獲得信息就與信息通道有關(guān)，要使學(xué)生獲得足夠的信息量，關(guān)鍵要保證信息通道的暢通無(wú)阻。在化學(xué)教學(xué)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(shí)間；P表示輸出信息的平均功率；N為噪聲的平均功率。 這個(gè)公式說(shuō)明在一定時(shí)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(xué)生的條件。一方面，教師的業(yè)務(wù)水平、教學(xué)能力和教學(xué)態(tài)度影響學(xué)生獲得信息量的大小和有效性，另一方面，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和非智力因素，以及原有的任知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)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(xué)能力的同時(shí)，也要注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及自學(xué)能力、思維能力，注意做好教書育人的工作，以達(dá)到提高輸出信息的平均公率。N的大小則取決于教學(xué)環(huán)境和學(xué)習(xí)風(fēng)氣，安靜的教學(xué)環(huán)境是提高信息量的重要因素。知識(shí)信息的傳遞不同于其他物質(zhì)的傳遞。學(xué)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(shuō)，教師講的多不等于學(xué)生就會(huì)學(xué)的多。所以，有效的輸入，還有賴于教師對(duì)教學(xué)過程的調(diào)控。為了增大信息輸入量，提高有效輸入，應(yīng)采取以下措施創(chuàng)設(shè)多種信息通道：培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成“多看”的好習(xí)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(yù)習(xí)，課后抓復(fù)習(xí)。學(xué)生在課前預(yù)習(xí)是一種超前的學(xué)習(xí)活動(dòng)，能使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生心理準(zhǔn)備，概略了解課堂上將要學(xué)習(xí)的課題的輪廓，想一想與以學(xué)過的那些知識(shí)有關(guān)聯(lián)，對(duì)那些知識(shí)感到難懂，有什么問題等。例如，學(xué)習(xí)“摩爾”一章，從標(biāo)題看，似乎與以前學(xué)過的知識(shí)沒有什么聯(lián)系，為什么要在這里學(xué)習(xí)？學(xué)習(xí)摩爾的重要性是什么？等等。學(xué)生對(duì)知識(shí)是否熟悉，影響對(duì)知識(shí)信息的感知。有研究數(shù)據(jù)表明，學(xué)生感知的信息數(shù)量與對(duì)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(dá)65比特。復(fù)習(xí)對(duì)鞏固知識(shí)是非常重要的，尤其要及時(shí)復(fù)習(xí)。復(fù)習(xí)要體現(xiàn)識(shí)記與培養(yǎng)思維能力，練習(xí)運(yùn)用與綜合概括相結(jié)合，重視知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，把握知識(shí)主干，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。在教師的指導(dǎo)下適當(dāng)看一些課外讀物也是必要的，這樣可以增大知識(shí)面，培養(yǎng)興趣，增大信息量。通過“多看”，可以提高學(xué)生的自學(xué)能力和思維能力。多看、多記憶、才能多思。根據(jù)心理學(xué)家分析，人腦的學(xué)習(xí)潛力是很大的，至少可以存儲(chǔ)一萬(wàn)億比特的信息。這個(gè)信息量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(rèn)真讀多少本書呢？恐怕還不到這個(gè)數(shù)的萬(wàn)分之一。2給學(xué)生提供“多做”的機(jī)會(huì)，充分利用高效信息通道這里所講的多做，是指多做化學(xué)實(shí)驗(yàn)。接受信息量最大的感官是視覺和聽覺，視覺對(duì)光波接收的頻帶寬度較大，在單位時(shí)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(shuō)明光波比聲波能向人體傳遞更多的信息量。所以，在化學(xué)教學(xué)中，應(yīng)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(qiáng)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(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能使學(xué)生多種感官參與接受信息，能使化學(xué)信息的傳輸、接收和記憶達(dá)到最優(yōu)效果?；瘜W(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于提高化學(xué)教學(xué)的質(zhì)量?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和思維能力，可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。因此，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，一定要保質(zhì)保量地完成大綱規(guī)定的全部的演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，盡量將教師演示實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)改成學(xué)生實(shí)驗(yàn)、邊講邊實(shí)驗(yàn)，還要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容充實(shí)一些定性實(shí)驗(yàn)，增加定量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅限于結(jié)合元素化合物的知識(shí)教學(xué)，而且，基本概念教學(xué)和理論教學(xué)都要與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密結(jié)合。通過做實(shí)驗(yàn)，利用學(xué)生在大腦皮質(zhì)中形成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象信息的“興奮灶”，可以順利地引導(dǎo)他們進(jìn)一步去探索其中蘊(yùn)涵的道理，主動(dòng)問個(gè)“為什么？”這樣就容易激發(fā)學(xué)生在理解科學(xué)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(jìn)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(shí)陽(yáng)、陰兩極的反應(yīng)，讓學(xué)生歸納出陰陽(yáng)離子的放電順序，進(jìn)而將有關(guān)知識(shí)應(yīng)用于電鍍和金屬的精煉中。這樣，也體現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論知識(shí)的“化難為易”的認(rèn)識(shí)過程。抓住時(shí)機(jī)，實(shí)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(xué)生學(xué)的多。學(xué)生在課堂上最佳注意力有效時(shí)間是2030分鐘，因此，教師抓住時(shí)機(jī)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容精講，不要平鋪直敘，搞“滿堂灌”。精講也屬于教學(xué)指導(dǎo)思想，但講授在傳送教學(xué)信息上是主要的方式。精講指教師抓住教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行講授，講關(guān)鍵、講網(wǎng)絡(luò)、講方法、講思路，并結(jié)合學(xué)生在知識(shí)結(jié)構(gòu)上的缺陷，進(jìn)行啟發(fā)和誘導(dǎo)，發(fā)展學(xué)生能力。例如，在高一化學(xué)教學(xué)中，講授“氣體摩爾體積”一節(jié)時(shí)，可于課前發(fā)給預(yù)習(xí)題綱，計(jì)算一定質(zhì)量的各種物質(zhì)的體積，提出相應(yīng)的思考問題。上課時(shí)，教師利用多媒體課件模擬微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和堆積方式，使學(xué)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(diǎn)講述“氣體摩爾體積”的概念，講情理解這一概念的四個(gè)關(guān)鍵：條件、物質(zhì)的量、物質(zhì)和體積。在此基礎(chǔ)上針對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行練習(xí)，使學(xué)生能夠很好地掌握這一概念。由于教學(xué)活動(dòng)是一個(gè)開放的、有序的認(rèn)識(shí)活動(dòng)系統(tǒng)，所以要求教學(xué)內(nèi)容是有序的、系統(tǒng)的。只有有序的系統(tǒng)的知識(shí)，按一定方式組織起來(lái)的知識(shí)，才便于學(xué)生接收、存儲(chǔ)和提取。因此要做到精講，先要精心組織好教學(xué)內(nèi)容，講授的知識(shí)內(nèi)容還要考慮學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，即根據(jù)不同年齡學(xué)生的思維特點(diǎn)和已有的知識(shí)結(jié)構(gòu)來(lái)確定所要講的知識(shí)的深度和難度，并以相應(yīng)的教學(xué)方法施教。創(chuàng)造機(jī)會(huì)，適當(dāng)“多練”，強(qiáng)化信息的貯存學(xué)生僅僅靠課堂聽講不能完全吸收和消化所學(xué)的知識(shí)，還必須通過練習(xí)加以強(qiáng)化、理解和掌握。練習(xí)還能起反饋和自我檢控的作用。練習(xí)的種類有多種：預(yù)習(xí)練習(xí)、隨堂練習(xí)、課外練習(xí)、復(fù)習(xí)檢測(cè)等。在教學(xué)中，創(chuàng)造機(jī)會(huì)，讓學(xué)生適當(dāng)多練，使學(xué)生更快地掌握所學(xué)知識(shí)，并保證知識(shí)的順利同化和遷移。例如，在化學(xué)用語(yǔ)的教學(xué)，在讓學(xué)生透徹了解化學(xué)用語(yǔ)的意義的基礎(chǔ)上，時(shí)刻注意經(jīng)常練習(xí)。學(xué)習(xí)電子式和離子方程式時(shí)不但要告訴學(xué)生怎樣寫，還要告訴學(xué)生為什么這樣寫，然后對(duì)知識(shí)進(jìn)行分門別類的規(guī)范化練習(xí)。對(duì)于容易混淆的容易出錯(cuò)的問題，還要有目的的進(jìn)行對(duì)比練習(xí)、正誤練習(xí)。多練不是搞題海戰(zhàn)術(shù)。而是結(jié)合教學(xué)進(jìn)行練習(xí)，把精講和巧練緊密相結(jié)合。巧練就是針對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行練習(xí)。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(shí)機(jī)“勤總結(jié)”，增強(qiáng)信息存儲(chǔ)的有序性，提高學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)的可辨性、可用性和穩(wěn)定性學(xué)習(xí)者要將已學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納。當(dāng)學(xué)完一章或一個(gè)單元后，就要進(jìn)行概括總結(jié)。要搞好概括總結(jié)，就要學(xué)會(huì)善于運(yùn)用對(duì)比的方法。對(duì)比分析可以使學(xué)習(xí)者全面了解各種事物之間的區(qū)別與聯(lián)系，可以避免認(rèn)知中的泛化，形成準(zhǔn)確的概念，有利于儲(chǔ)存更多的信息。這樣做，可以大大提高學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)的可利用性，順利的升華為能力。對(duì)比的方法很多，如橫向?qū)Ρ?、縱向?qū)Ρ鹊取＠?，在化學(xué)教學(xué)中，可以將化學(xué)基本概念、基礎(chǔ)理論分類對(duì)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(gè)方面列表比較異同，從而深刻認(rèn)識(shí)它們的本質(zhì)。對(duì)于學(xué)生不易理解的“化學(xué)鍵和晶體結(jié)構(gòu)”知識(shí)，突破他的最適宜的方法就是采用對(duì)比分析、總結(jié)歸納的方法。對(duì)于元素化合物的學(xué)習(xí)，可以將族與族之間進(jìn)行對(duì)比（如堿金屬與鹵素的對(duì)比、鹵素和氧族的對(duì)比），同族元素之間進(jìn)行對(duì)比（如物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制法和存在的對(duì)比）。認(rèn)知的規(guī)律是循序漸進(jìn)的，任何新知識(shí)的獲得都是原有知識(shí)的發(fā)展、衍生或轉(zhuǎn)化而來(lái)的，所以，為了記憶、掌握新知識(shí)，就要形成新、舊知識(shí)之間有機(jī)聯(lián)系的系統(tǒng)。因此，要善于將知識(shí)總結(jié)歸納，按知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)行系統(tǒng)整理，形成新的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。例如，學(xué)完硫及其化合物知識(shí)后，歸納如下圖示：BaSO4H2SO4Cu2SFeSH2SNa2SSSO3SO2FeS2 CuSO4 H2SO3Na2SO3 圖二 硫及其化合物知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 6教學(xué)過程“多反饋”，保證信息輸送通道的暢通教學(xué)過程是教師和學(xué)生的雙邊活動(dòng)，其教學(xué)行為與教師、學(xué)生和教學(xué)環(huán)境有關(guān)。可以把化學(xué)教學(xué)過程歸納為以教師為主變量的多變量的復(fù)合函數(shù)：S=fTS（T）E（T）式中B為教學(xué)行為，是因變量；自變量表示教師，S表示學(xué)生，E表示教學(xué)情景；學(xué)生與教學(xué)情景往往與教師有關(guān)。由這一公式說(shuō)明了在教學(xué)過程中，教師起主導(dǎo)作用，但是學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師應(yīng)隨時(shí)掌握教與學(xué)的情況。達(dá)到這一目的的主要方法就是通過信息反饋。及時(shí)掌握反饋信息，根據(jù)學(xué)生的反饋信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中所存在的問題，對(duì)教學(xué)進(jìn)行響應(yīng)調(diào)整，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度，改進(jìn)教法，把教學(xué)穩(wěn)步推向前進(jìn)。反饋的方式有多種，通常有觀察、談話、作業(yè)、測(cè)驗(yàn)、練習(xí)等。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，也會(huì)從反饋信息中了解自己學(xué)習(xí)的情況，并做出相應(yīng)調(diào)整，提高學(xué)習(xí)效率。用信息