首页 -> 2007年第2期
从信息论和控制论角度分析优化化学教学的途径
作者：刘立新
从信息论､控制论的观点来看,化学教学过程是一个有目的有计划地进行化学信息的传递､接收､加工､贮存的过程｡
化学教学系统的信息传递,从信息源(教材及社会实践等)一直到学生稳定的贮存在自己的知识结构中,主要有以下步骤:
1.在备课环节,教师对信息进行加工｡加工的目的是使学科知识心理学化,以利于学生接收｡
2.在教学环节,师生双方互动也可以使学生自己接收､实现信息传递｡其主要传递形式是课堂教学,但是随着中学化学课程的改革,学生通过自学和社会实践获取信息也占有越来越大的比重｡
3.学生将接收信息进行加工,融入原有的信息结构中,形成新的信息结构｡
4.学生通过练习不断强化贮存的信息,巩固记忆｡
5.学生练习中输出反馈信息,教师接受反馈信息,对教学进行调整｡
在化学教学过程中,学生贮存的有效信息量越大,说明教学系统越优化｡要想使学生贮存的有效信息量更大,需要做到以下几方面｡
一､教师在备课时,要对信息进行充分地组织和加工,使信息处于可以有效传输的状态
首先,教师要充分掌握教材和课程标准,将教材内容运用教育学､心理学的原理进行加工｡课堂上教师要教什么､怎么教,学生怎样才能更快､更好地学会,这些问题都要进行充分的准备｡
其次,教材是主要的信息源,但不是惟一的信息源｡所以教师要善于将社会､生产､生活中的实际问题同教材有机结合起来｡尤其是在科学技术飞速发展的今天,教师更要注意知识的更新,而不能局限在教材之内｡
再次,备课时注意三维目标的全面落实｡不能把信息仅仅理解成化学知识,能力､过程与方法､情感态度与价值观都是信息的组成部分｡而后几方面的信息,需要与化学知识进行有机结合,潜移默化地对学生进行培养,这就对化学教师提出更高的要求｡在备课时应做到三维目标并重,把信息进行合理加工,以达到最佳传输状态｡
二､在化学教学过程中,传递信息量遵循申农—维拉公式
申农-维拉公式S=B•T•log2(1+P/N),S表示传递信息量,B为传递信号的频带宽,T为传递信息的时间,P为输出信息的平均功率,N为噪音的平均功率,P/N为信噪比｡
一般在化学教学中,教学时间是一定的,很难改变｡因此传递信息量取决于频带宽和信噪比｡
1.据测定,人的听觉接受到的声波频带宽为20～20000Hz;而人的视觉接受到的光波频带宽为3.9×1011～7.5×1014Hz｡对于学生来说,光波比声波能传递更多的信息量,正所谓“百闻不如一见”｡因此,在教学中教师首先应做到精讲,精讲就是抓住教学内容的重点､难点进行讲授,讲关键､讲网络､讲方法､讲思路,并结合学生在知识结构上的缺陷,进行启发和诱导｡精讲可以留给学生较多自学阅读､讨论交流的时间;其次,教学中要注意尽量给学生呈现实物､模型､挂图､电教和多媒体资料等;再次,利用探究式学习,把教学与学生的亲身体验结合起来,探究式教学将会做到最理想的信息传递｡
学生实验可以调动学生视觉､听觉､触觉､味觉,比单一的感知觉频带宽大得多,因此化学实验是实现最大传递量的理想方法之一｡化学实验教学不仅能够培养学生的化学实验技能,而且还可以培养学生的观察能力､分析能力和思维能力,可以培养学生的科学态度､化学研究的过程和方法｡因此,在化学实验中,一定要保质保量地完成规定的全部的演示实验和学生实验,尽量将教师演示实验改成学生实验､边讲边实验｡在教学中要提倡实验探究,实验探究可以在三维目标方面都做到最大的信息传递｡
2.增大输出信息的平均功率,取决于教师的水平和素质以及学生的条件｡一方面,教师的教学能力和教学态度影响学生获得信息量的大小和有效性,所以要求教师不断提高自身业务水平,同时要以饱满的激情､严谨的态度对待课堂教学｡另一方面,学生的学习动机和非智力因素,以及原有的认知结构和学习方法也影响信息获得,因此教师在教学中要注重设置恰当的问题情境,激发学生的学习动机;注重新旧知识的联系,提倡有意义学习;要注重学生学习方法的培养,使学生主动地､有效地去获取信息｡
3.在化学教学中,应尽量消除与教学无关的干扰因素,降低噪音｡譬如教室的布置不应过于繁杂,而应以科学､严谨､刻苦､奋进为主旋律;实验室是化学教学的理想场所之一,现在提倡探究式教学,许多课程教学都将在实验室完成;教学中还要注意学生的动态,与教学不和谐的现象要及时消除｡此外,教师的着装一直是一个争论的话题,教师穿得漂亮或者富有个性本无可厚非,但如果穿得过于花哨或奇异,就会分散学生的注意力,这对于教学来说,就是一种噪音｡
二､在教学中注意新旧知识的联系,注重有意义学习
奥苏贝尔认为,学习分为有意义学习和机械学习｡有意义学习过程的实质,就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当观念建立非人为的和实质性的联系｡有意义学习是科学的､生动活泼的､积极思维的､高质高效的学习｡只有学生接受到的“传输状态信息”与学生原有的信息建立联系,才能更好地进行加工(编码和转化),形成可以贮存的新的信息｡如果是机械学习,学生接受到的“传输状态信息”不能与原有的信息建立有机联系,则很难进行加工和编码｡
有意义学习的过程即新旧知识相互联系､相互作用的过程(同化的过程),这一过程可简单描述为:当学习材料本身具有逻辑意义,学生原有认知结构中又具备适当观念时,学习材料对学生就构成了潜在意义,接着,学生积极主动地使这种具有潜在意义的新知识与头脑中的适当观念发生非人为性和实质性的联系,这种联系是理解和思维的本质｡其结果,新知识被纳入到学习者的原有认知结构中去,获得了心理意义,真正内化为学生自己的知识,自己的“血肉”,自己的心理品质｡而原有认知结构经过吸收新知识,自身也得到改造和重新组织｡正因为
如此,奥苏贝尔也把有意义学习看成是认知结构的组织和重新组织｡
三､在教学中要对所传授的内容及时归纳和总结
通过归纳和总结,可以对信息进行深度加工,增强信息存储的有序性｡网络化的信息系统与分散､庞杂的分散信息相比,更有利于信息的贮存｡
每节课进行几分钟的小结,每个单元､章节进行更为系统的总结,通过分析､对比找出传授的内容之间的区别与联系｡
四､经常复习,加强练习
任何化学信息均贮存于一定的信息分子,记忆的形成必须有一定的物质形式｡一个人的学习行为只有引起稳定的化学变化,产生一定的信息分子时,才能形成牢固的记忆｡因此,在化学教学中,对同一信息要反复多次输入才能形成记忆｡所以经常复习､加强练习很有必要｡
记忆保持的最大变化就是遗忘｡为了克服遗忘,将所贮存信息不断地提取､应用,可以克服遗忘｡所以,要适当“多练”,强化信息的贮存｡练习的种类有多种:预习练习､随堂练习､课外练习､复习检测等｡多练不是搞题海战术,而是结合教学进行练习,把精讲和巧练紧密结合｡巧练就是针对基础知识､基本技能､重点内容进行练习,练基本题､典型题,以开拓思路,掌握技巧,举一反三,以质取胜｡
五､教学过程“多反馈”,保证信息输送通道的畅通
教学过程是教师和学生的双边活动,其教学行为与教师､学生和教学环境有关｡可以把化学教学过程归纳为以教师为主变量的多变量的复合函数:
B=f[T•S(T)•E(T)]
其中B为教学行为,是因变量;自变量T表示教师,S表示学生,E表示教学情景;学生与教学情景往往与教师有关｡由这一公式说明了在教学过程中,教师和学生在信息传递过程中都有着十分重要的作用｡教师应随时掌握教与学的情况,及时调整教学｡达到这一目的的主要方法就是通过信息反馈,及时掌握反馈信息,根据学生的反馈信息,及时发现教学过程中所存在的问题,对教学进行相应调整,调整教学内容和进度,改进教法,把教学稳步推向前进｡反馈的方式有多种,通常有观察､谈话､作业､测验､练习等｡对学生来说,也会从反馈信息中了解自己学习的情况,并作出相应调整,提高学习效率｡
(责任编辑 李海燕)