教育信息理论在教学中的应用

1教育信息理论在教学中的应用申大魁（陕西师范大学教育学院，陕西西安710062）【摘要】冗余信息在课堂教学过程中是客观存在的，也是课堂系统不可或缺的有机组成部分。课堂教学过程难免会受到各种各样干扰信息的破坏，而且干扰信息对于教学过程而言都是破坏性的。教师对教育信息理论的不了解，造成了思想上对干扰信息和冗余信息的忽视，和教学过程中应对干扰信息和冗余信息的乏力。应有效控制和消除干扰信息，合理、有效利用冗余信息，提高教师授课的效果和学生学习的效率。【关键词】干扰信息冗余信息教学应用从20世纪80年代起，在我国社会科学界掀起了一股推广和学习“三论”（即“系统论”、“信息论”和“控制论”）的热潮。这股热潮对属于社会科学的教育学产生了巨大影响，不少教育工作者开始用“三论”的概念、理论来探讨教育问题，信息论作为“三论”之一，也逐渐被引进到教育研究领域。值得欣慰的是，时至今日，信息观点、信息成果已经有机地融合于教育领域，从信息角度研究教育的工作正在蓬勃进行，我国当代教育信息理论的雏形基本形成，而且研究内容也日益广泛。当代教育信息理论研究的主要方面有学习的学习加工理论、教学的信息优化研究、用信息调控学生的意识形态研究、将信息观作为“三论”引入教育学研究、以信息观点来探讨教育理论中的传统课题、教育传播学研究、教育技术学研究、教育科研信息研究、信息冗余理论在教学中的应用等等。本文就教育信息理论对于课堂教学，特别是课堂教学中如何排除干扰信息和如何优化冗余信息做一探讨。一、运用教育信息理论指导课堂教学的可能性分析虽然信息现象广泛存在，中文的“信息”一词也早在南唐就已出现，但是，到目前为止信息仍是一个存在争议、尚无定论的概念。相关资料统计发现，有关信息的概念就有近上百种之多。在众多有关信息的概念中，笔者比较认同上海理工大学孙绍荣教授对信息概念的理解：“信息的形式是由控制系统（可分为生物系统或者人造控制系统）所接收和加工的物质特征的状态”。⑴按照这种理解，真正起信息作用被传递和加工的，不是物质本身，而是物质的一些特征的状态。任何物质特征的状态，只有在受到控制系统的接收和加工时，才是信息，否则只能是一般意义上的物质特征的状态，而不具有信息的意义。换句话说，信息这个概念是建立在控制系统之上的，没有控制系统，也就没有信息这个概念。那么究竟什么是控制系统呢？“控制系统的特点是，它可以感受环境的特点，可以根据所感受到的特点，来调整自身的状态和行为。控制系统对自身状态和行为的调整，不是它与环境的能量直接作用的结果，而是它根据对环境的感受，自己支配在本系统中积累的能量的结果。这种能量的积累是平时从环境中收集的”⑵。基于以上理解，我们可以认为课堂就是一个控制系统，而且可以将课堂系统看做是由施控系统和被控系统构成的，其中教师是施控系统，学生是被控系统。从组成要素，可将课堂系统看做是一个是由教师、学生、教学内容、教学条件（或环境）等因素组成的控制系统，组成系统的各要素相互作用、相互依赖，并与外部环境构成更大的系统。从信息论的观点来看，课堂教学过程就是一个对教学信息的传输过程，它包括了信息的输入（接受）、储存、处理、输出、反馈和控制。基于施拉姆互动模式图（见图1），可以形成反映课堂教学过程的课堂教学信息传递过程图（见图2）。＊本文系教育部人文社会科学研究项目“高考多元录取机制促进高中教育多样化发展研究”（项目批准号：11YJA880093）的阶段性研究成果。2鉴于此，既然课堂是一个控制系统，课堂教学过程就是一个对教学信息的传输过程，自然可以用教育信息理论来指导课堂教学。二、干扰信息和冗余信息及在教学过程中的作用（一）干扰信息及在教学过程中的作用在课堂中，常常有一些无关的信息与教师拟传递给学生的信息在物质特征状态上混在一起，同时被学生接收和加工。这种与学生拟接收的信息混在一起的无关信息，就是课堂教学过程中的干扰信息。值得注意的是，只有那些在物质特征上与目的信息（即学生拟接收和加工的有用信息）是同样类型的无关信息才能成为干扰信息，因为只有这样的信息才能与目的信息在物质特征的状态上相互叠加，从而造成干扰。干扰信息有时是有用的，有时则会起到干扰作用。例如，在战争中，可以利用无线电干扰信息破坏敌人的通讯联络；可以通过模仿害虫的叫声等干扰害虫的求偶信息，使害虫无法进行繁殖，以达到灭绝其后代的目的等。但是，对于教育过程而言，干扰信息一般都是破坏性的，它会降低教师授课的效果，影响学生学习的效率，所以，应当千方百计采取措施减少干扰信息对教学的破坏。（二）冗余信息及在教学过程中的作用在1948年，随着信息论的诞生，基于信息论，语言学界提出了语言的冗余性问题。那么什么叫语言的冗余性呢？“冗余信息与有效信息并存的现象，称为语言具有冗余性”。⑶粗略地说，冗余信息就是指表达了拟传递的内容但又是多余的信息。例如，某教师在上课前写了3000字的讲稿，但是在实际的课堂教学过程中，他为了传递这3000字的内容，往往要讲不止3000字的话，假如他总共讲了12000字的话，那么9000字所包含的信息就属于冗余信息。学生教师输入输出（反馈）再输入图2课堂教学信息传递过程图1施拉姆互动模式图3在课堂教学中冗余信息客观存在，在信息冗余理论取得较大进展的原联邦德国的库贝（Cube,F.V.）在1982年种写道:“在实践中，某一个信息源发出的信息多数是受到干扰的，根本不可能使所有的符号都到达接受者那里，但尽管课文有很大程度的残缺，我们却还能理解信息，这只能归功于课文所包含的冗余度。”显然，冗余信息直接影响课堂教学的效率，因此，有必要了解冗余信息对课堂教学的影响。冗余信息对教学的影响有利也有弊，应视具体情况而言。冗余信息对教学的影响大致有以下几方面：1.有效抵抗干扰信息的破坏作用。在课堂教学中，教学内容只有保持一定的冗余度，才能有效地抵抗在教学过程在可能出现的各种干扰信息的破坏作用。例如，当学生在听课时，突然受到来自教室外噪声的干扰，致使学生没有听清（或听完整）老师所讲的内容，这时，如果老师再将刚才所讲的内容重复一遍（增加冗余信息），则有利于学生对知识的理解，从而有效抵抗了干扰信息的破坏作用。2.降低信息传递的效率。有时，由于课堂冗余信息的存在，反而会使信息中的实质内容含量，即实质的信息量降低，从而降低课堂信息传递的效率。例如，有些教师在上课时总是喜欢重复，如果重复太多，可能就会使学生感到听了老半天，也不知道老师所讲内容的重点是什么。3.帮助学生更好地理解信息。在教学过程中，如果教师对同样的内容换一种方式表达，这将有助于学生更好地理解信息。例如，当学习一个概念时，如果教师先讲一个比较严格的概念，然后再对这个概念举例说明，其实这些例子和概念所表达的内容实质上是一样的，从信息传递的角度看，这些信息也是冗余信息，似乎是多余的，但是，这些冗余信息却起着帮助学生更好地理解这个概念的作用，所以，这样的冗余信息在教学过程中是十分有用，也是必不可少的。冗余信息和干扰信息有显著区别，不能将二者混为一谈。干扰信息是不对应于拟传递的信息内容的，而冗余信息则是对应于拟传递的信息内容的，这是区分二者的根本标志。三、教育信息理论在教学中的应用分析课堂教学的每一个环节，就会发现所有教师都要将课堂中主要的信息做适当的重复、解释、重复、演示等，这就反映了在课堂教学中冗余信息是客观存在的，冗余信息是任何一位教师都无法避免的，可以说冗余信息本来就是课堂教学不可或缺的有机组成部分。合理、有效利用冗余信息，可以提高教师的教学效率和学生的学习效率。同样，在课堂教学过程中也难免会受到各种各样干扰信息的破坏，而且干扰信息对于教学过程而言都是破坏性的，所以，应当有效控制和消除干扰信息，尽量降低干扰信息对教学过程的影响。1.提高教师的理论水平，特别是教育信息理论的水平，将有效降低干扰信息对课堂教学过程的破坏，合理、有效地利用冗余信息。因为，从现实状况看，正是由于多数教师对于教育信息理论的不了解，造成了思想上对干扰信息和冗余信息的忽视，和教学过程中应对干扰信息和冗余信息的乏力。2.对教学内容信息进行优化。在教学过程在对教学内容学习进行适当选择、变换，即对教学内容进行优化处理，将有效降低干扰信息对教学过程的破坏。前苏联教师沙塔洛夫的“纲要信号图示法”就是一个典型的例子。例如，在中学地理教材中有关黄河泛滥的原因有这样一段教学内容：“黄河泛滥的原因，根源在中游。黄河中游地区，绝大部分为黄土分布区，这里夏季雨水集中，尤其是暴雨冲刷黄土，河床下切很深。特别由于滥垦荒地，使森林草原遭毁，造成严重的水土流失，使河水变成滚滚泥流。黄河进入下游以后，河道宽阔，水流缓慢，中游带来的泥沙大量淤积在河床中，河床每年升高，为防止河水溢出，全靠人工筑堤束水，这样年复一年，以致下游河道成为高出两岸平地的‘地上河’。在旧中国由于水利失修，每当暴雨，洪水下泻，下游河堤就易决口、改道，泛滥成灾……”针对以上内容，可以设计出一幅有黄河下游河床剖面图及其他一些符号、文字组成的“纲要信号”图表（见图3）辅4助教学。这幅图表将黄河泛滥的根本原因的要点揭示出来，并且各要点之间的密切联系也一目了然，简明、直观，便于记忆，可有效降低干扰信息对教学过程的破坏。3.适度增加有用冗余信息量，减少无关冗余信息量。库贝（Cube,F.V.）认为，学习过程就是信息减少的过程，同时也是增加主观冗余信息的过程。课堂教学过程中冗余信息的客观存在的，也是必不可少的。如果在教学过程中没有一点冗余信息，只要信息传递过程受到哪怕一丁点的破坏，比如学生因教室外的噪声没有听清老师所讲的一句话甚至一两个关键的字，学生也会无法猜测或估计出老师所讲的内容了，所以，适当的冗余信息会提高信息传递的可靠性。例如一位教师在教学“人口自然增长率”的概念时，首先告诉学生：“人口自然增长率指一国或地区，年净增人数与总人口之比，通常用千分数（‰）表示”。然后进一步这样讲解：“假如某个国家或某个地区一年内平均1000人中，出生20人，死亡8人，净增12人，那末这个国家或地区这一年的人口自然增长率为12‰”，后面的讲解表明看是多余的冗余信息，但对于学生理解自然增长率的概念却是十分重要的。另外，教师在教学过程中在充分分析学生的基础上，紧密联系学生的生活实际，用学生较为熟悉的概念来表述学习内容，也可以有效增加有用冗余信息量。对于有些重要的知识点，老师还要做适当的重复。当然，教师还要尽量减少课堂无关冗余信息量，如果冗余信息太多，则会占用学生大量的时间，耗费学生大量的精力，使有用信息传递的效率受到影响。对于教学过程而言，对冗余信息关键是要掌握如何才能适度。4.由于讲授法是目前课堂教学所采用的最常见的教学方法，所以，采取节奏和押韵的音调，使发音有规则而减少杂乱的无关发音特征的变化幅度和数目，可使干扰信息量大为降低。这种方法的实质，是在信息的各种物质特征的变化范围上进行制约，即形式制约，使词语的发音特征只能在小范围内选择一种可能的方式。除上述措施之外，还可以通过提高虚拟内容强度、提高形式强度、控制信息量等措施进行信息优化。[参考文献][1][2]孙绍荣.教育信息理论[M].上海：上海教育出版社，2000:49,51.[3]徐盛桓.语言的冗余性[J].现代外语,1984,(2).[4]蔡艳玲.谈语言的冗余及功能[J].河南社会科学,2005（9）.[5]梁晓燕.课堂教学中冗余信息的解析与应用[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2006(3).[6]齐沪扬.传播语言学[M].郑州:河南人民出版社，2000:93-96.[7]罗时进.信息学概论[M].苏州:苏州人学出版社,1998.[8]杰里米·里夫金,特德·霍华德.熵:一种新的世界观[M].上海:上海译文出版社,1982.图3黄河泛滥原因“纲要信号”图表