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谈信息理论在课堂教学中的运用
作者：郭爱明 周万祥 肖玉秀
关键词：信息理论；课堂教学；起承转合
信息理论近年来发展迅猛、应用广泛。有关“信息”的定义有多种，一般定义为“生物以及具有自控系统的机器，通过感觉器官或相应的设备与外界进行交换的一切内容”。根据这一概念，知识无疑是典型的信息，按照信息理论，教学过程是典型的信息交换过程。
教学改革的深化要求学校教育高效地传授知识、形成技能、提高素质。课堂教学作为学校教育的重要形式，其基本功能是传授知识。因此，明确信息系统与教学系统、信息过程与课堂教学过程的关系（如图所示），将信息理论的有关原则与要求引入教学系统以指导教学，自觉地按科学规律办事，对于提高课堂教学传授知识的效率，具有十分重要的现实意义。
信息过程与课堂教学过程的关系图
信息过程的原则与特性对课堂教学过程的要求
信源的有关原则有确定性原则、可观察性原则、可分辨性原则；信道的有关特性是物质性、可替代性、易干扰性；信宿的有关原则为：目的性原则、层次性原则、经济性原则。
（一）信源的有关原则对教师的要求
确定性原则与教师素质一个对教学内容自己也搞不懂的教师，当然不能去教学生，否则只能越教越糊涂；一个不认真备课的教师，自然不能保证上好一堂课。这就要求教师对教学要有强烈的责任心，课前要做到心中有数。
可观察性原则与教学设计知识本身是不可观察的，只有借助于特定的意识形态与符号表示才能观察到。因此，教师讲解的内容必须建立在学生已有的知识背景之上，学生才能理解。这就要求教师尽可能地进行直观教学，突出趣味性，在讲授过程中应辅以扼要的文字或图形等。
可分辨性原则与教学内容能观察到的东西并不总能分辨，这就要求教学应尽可能地突出重点、突破难点、条理分明，避免模棱两可和眉毛胡子一把抓。同时，还要求教师讲授内容的节奏恰当、音量适中、板书简明，滔滔不绝的讲授或是大段大段的板书都是缺乏分辨性的。
（二）信道的有关特性对教学媒体的要求
物质性与教学设施信息传授的物质形式要求在教学过程中，教师与学生之间必须以一定的教学设施作为知识传输的通道或桥梁，诸如黑板、教材、教具、现代电化教学设备与多媒体等。这表明，要提高教学质量必须有一定的物质条件作保证。
可替代性与教学设施优化相同的信息内容可以借助不同的形式传输，相同的教学内容也可采用不同的教学媒体传达。这就要求教师优先采用高效低耗的教学媒体，尽可能实现教学设备的优化组合。例如，语言传递信息是一维的、时间型的，具有抽象性；图像表达则是多维的、空间型的，较为具体，因而采用图像传递信息的效率较高；但若将视听技术结合起来，则能发挥协同效应，效率指数递增。多媒体的应用就是典型实例。
易干扰性与教学环境不良的教学环境对课堂教学整个过程的影响是毋庸置疑的，但实质上是对教学媒体产生作用的结果。常见且突出的干扰来自课堂周围的噪音、杂音以及课堂内的纪律松弛，因而在教学过程中，要保持安静，避免打扰。
（三）信宿的有关原则对学生的要求
目的性原则与学习态度信息理论认为，信宿是有目的地接收信息的，信宿对与目的有关的信息才会感兴趣，只有信宿感兴趣的对象，才能成为信源。因而在教学中，教师首先应使学生明确教学的目的与要求，使学生主动积极地学习。
层次性原则与学习目标即使对有用的、感兴趣的知识，也应根据教学目标不同，兼顾学生的知识基础，择优选用，适当取舍，因材施教，不能一视同仁。
经济性原则与学习效率学生的学习时间是有限的，如何提高学习效率，是一个古老而崭新的课题，要求教师在教法和学法方面多下工夫。
在《食品工程原理》课堂教学中应用信息理论
从信息理论的系统性观点来看，要搞好一门课的教学，应从教师（信源）、教学媒体（信道）、学生（信宿）三个方面多环节同时下工夫，任何薄弱环节都可能成为教学质量的限制性因素。基于这种理解，笔者在从事《食品工程原理》教学时，一方面，严格要求自己认真备课，另一方面，充分了解学生的知识基础，并使学生认识学习本课程的重要性。这里，仅就授课（信息发送）这一环节谈几点心得。
注重教学内容的层次性在教学中，我们常说的一句话是：“同学们，听懂了吗？”用信息理论解释“懂”与“不懂”，就是说在人的大脑中，有若干记忆单元，那里贮存着以前学习得来的知识，通过眼、耳从外界进入的知识，经过大脑转换“开关”，分别与各个记忆单元中已有的知识相对照，只有外来知识与已有知识能够联通整合，才能“懂”；如果不能开动脑筋，或是记忆单元中没有已掌握的知识作铺垫，就只能处于“不懂”的状态。
强化教学内容的可观察性可观察性与学生的知识贮备有关，趣味性是建立在这种知识贮备之上的情感体验。在教学中，引入趣味性素材，可以有效地促进课堂上学生大脑“开关”的积极转换，使师生之间易于沟通并产生共鸣，这在导入新课时尤为重要。
突出教学内容的目的性我国清代学者刘熙载在《艺概·文概》中说：“起、承、转、合四字，起者，起下也，连合亦起在内；合者，合上也，连起亦在内；中间用承用转、皆顾兼趣合也”。“起承转合”是戏剧创作的惯用手法，表现为在引入话题时，使人头脑中产生疑问，在结尾时，使人豁然开朗。其基本做法是将需传输的知识信息分解为起、承、转、合四个部分。“起”导入课题、引起兴趣，“承”论述问题、引向深入，“转”分析问题、启发思考，“合”前后呼应、引出结论。“起承转合”的每一部分还可以进一步分解。“起承转合”教学法较好地贯彻了启发性教学的指导思想。
应用实例在讲解“柏努利方程”时，笔者就采用了“起承转合”教学法。（1）起。先讲一个真实故事（起）：1995年11月13日，在四川江津水域发生了一起特大轮船相撞事故，“江津6号”客轮瞬间沉没，38人遇难。据1996年1月10日的《江西日报》报导，事故的原因是“江津6号”客轮在超越“遵义308号”的过程中，没有保持足够的横向距离，产生“船吸”现象，发生碰撞（承）。那么，为什么两船未保持足够的横向距离就会产生“船吸”现象呢（转）？这需要用柏努利方程来解释，其公式为：ΔZ+ΔP/ρg+Δu2/2g=O（合）。（2）承。这个公式是这样推导出来的（板书推导过程略）。（3）转。对这个公式如何理解呢（起）？启发学生动手，取出两张薄纸，往中间吹气，观察到相吸结果（承）。为什么呢？先让学生思考，然后教师加以解释（转）。得出结论：两船未保持足够的横向距离，就会产生“船吸”现象，发生事故（合）。（4）合。柏努利方程是流体稳定流动时的总机械能衡算式，表明位能ΔZ、静压能ΔP/ρg、动能Δu2/2g三者之间可相互转变。从上例可知，“起承转合”教学法可使教学内容重点突出、层次分明、循序渐进，对教师而言，可操作性强，值得借鉴。
将信息理论的有关原则与要求引入教学系统，指导教学的尝试是必要且有效的，能够有的放矢地开展教学，而采用“起承转合”的手法组织教学内容，可以较好地贯彻信息理论的有关原则。
参考文献：
[1]王雨田.控制论、信息论、系统科学与哲学[M].北京：中国人民大学出版社，1968．
[2]周玉兰，艾立新．信息双向交流在数学课堂教学中的实践探索[J].教学与管理（理论版），2007，（5）．
[3]刘熙载.艺概[M].上海：上海古籍出版社，1978．
[4]高福成.食品工程原理[M].北京：中国轻工业出版社，1985．
作者简介：
郭爱明（1965—），男，江西泰和人，江西农业工程职业学院副教授，主要从事食品工程专业的教学研究。
（本文责任编辑：王恒）