基于信息論的大學物理教學設計

【摘要】信息論是信息科學的重要組成，是對信息使用規律進行研究的重要科學。目前，信息論已經得到了很大程度上的推廣，在許多領域得到重視和應用。本文就信息論在大學物理教學中的應用展開分析和論述，闡述信息論與物理教學之間的關系，并針對信息論在大學物理教學中的應用展開教學設計，結合實際教學，闡述個人看法，希望對于相關方面的研究起到一定的補充作用。

【關鍵詞】信息論 "大學物理 "教學設計

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）09-0182-02

大學物理是大學理工科的基礎教學課程，能夠幫助學生了解和熟悉自然界物質結構，對于學生的未來發展和生活都有著非常重要的意義。大學物理和其他教學學科相比，大學物理知識較為抽象，教學難度也相對較高，運用合理的教學方法和教學模式對于大學物理教學工作的開展有著非常積極的作用。

一、信息論與大學物理教學的聯系

從信息論的基本原理中能夠看出，信息論和物理教學之間有著較高關聯性，信息論中對信息數據的解釋以及信息的傳輸原理，對于研究物理教學工作來說將起到非常積極的作用。我國高等教育教材由我國教育部門統一編制，根據我國社會發展需求制定人才培養的目標和計劃，在教育教學工作開展的過程中，對信息只是進行選擇、改造以及組合，不斷完善教學內容，提升教學水平，為國家培養更多具有豐富知識的優秀專業人才。

就物理教學來說，物理教學并不是單純的灌輸性教學，而是雙向的交流教學，教學過程中的信息交換是一個雙向的過程，老師向學生輸送相關理論知識，同時學生也會向老師提供一定的信息反饋，老師和學生不存在絕對的信息發出者和接收者，兩者的關系是相互的。在課堂教學當中，信息數據經過輸入、記憶、變換、加工以及反饋等多個流程，最終才能夠真正的完成教學目標，達成教學目的。上述的信息流程都是信息論所研究的主要內容，信息論即是對信息的研究原理，信息論研究信息的計量、傳輸、變化、使用規律以及反饋等過程，利用信息論對物理教學實施研究，能夠從理論的角度尋求改善和提升物力教學質量和效率的有效方法，促進教育教學水平的提升。

二、基于信息論的大學物理教學設計目的

（一）提高信息傳播質量，提升教學效率

信息論是應用概率論以及數據統計的方法對信息熵、數據傳輸等問題的應用數學學科。信息論中指出，信息是生命系統、機器系統等適應外部世界和同步世界所開展的一種交換物質的運動形式。在大學物理教學過程中，教師和學生之間所進行的便是一種交換過程，在這一過程當中，老師的教學內容即是信息，而學生則是接收這些信息的外部世界。要保證信息傳輸的真實性和準確性，教師首先需要做的，便是對教材的深入了解和分析，掌握教材的教學中心，提煉準確的教學元素，保證信息的輸出質量和輸出效果，最終實現大學物理教育教學效率的顯著提升。

（二）優化教學方法，改善教學質量

從信息論角度開展大學物理教學方法的研究和設計，對于改善教學質量也將起到非常積極的租用。信息論研究的主要方向是信息的傳播路徑、信息的傳播方法以及信息的傳播形式，通過改善信息通道和優化信息傳播方法，以達到提升信息量和信息傳播質量的目的。大學物理教學中引入信息論，能夠對大學物理教學過程中教學方法進行分析和評估，指出教學中所存在的問題和不足，根據分析結果選擇合理的教學手段來優化知識傳播途徑，達到改善教學質量的目的。

三、基于信息論的大學物理教學設計

（一）提煉教學元素，準確輸出信息

一名優秀的教師，應該懂得如何對信息進行轉化，將枯燥的信息轉成豐富而生動的圖文，使學生能夠樂于接受這些信息，讓學生能夠牢牢地記住教學知識。教材中關鍵點的挖掘，是信息傳輸的前提。許多教師雖然課堂教學方法靈活多變，課堂氛圍活躍，但是教學水平則一般，究其原因，主要是教師沒有真正的抓住教材的主要思想，沒有將教學信息完全的傳輸給學生。因此，教師在大學物理教育教學過程中，必須要抓住信息關鍵，消除思維屏障。

適當的教學方法，也是提升信息傳輸效果的有效途徑。在教學過程中，教師可以依靠合適的教學方法來提升教學氛圍，提升學生對知識的理解興趣，提高學生的學習積極性。較為常用的教學方法主要有實驗法、互動學習法、實踐法等多種方法，教師可以根據實際情況采取行之有效的方法達到教學目的。比如，電動勢概念一直以來都被人們當做是大學物理教學中的難點和重點，概念的抽象和不便于理解，使得教師難以達到教學預期。針對這類問題，教師可以采用實驗法，帶領學生進行試驗操作，較低教學難度和坡度，使學生在操作過程中能夠掌握非靜電力的有關概念，激發學生學習積極性和學習興趣，并牢牢記住非靜電力的作用原理和效果。由此可見，從信息論角度來看，教師要想準確的輸出教學信息，保證信息輸出質量和效果，就必須要重視信息元素的提煉和分析，采用行之有效的方法，以達到教學目的。

（二）精簡教學結構，暢通信息渠道

大學物理教學過程中，教師要想實現真正意義上的信息高效率轉化，就必須要從教學結構入手。所謂教學結構，就是教師對教學要點的合理布置，課堂教學時間的應用，以及對教學方法的整合。

合理的教學結果，能夠使信息逐層增加難度，在不斷的探索和理解過程中幫助學生掌握相關知識要點，達到教學預期。大學物理中的許多知識點都相對較為復雜，具有一定的教學難度，教師應該根據信息論進行教學結構的優化和改良。在香農-維納公示，信息的頻帶寬越大，則信噪比越高，傳遞的理想信息量就會越大。信息組塊是信息量的一個有效單位，也是測量人短時記憶的最小單位。信息論中指出人的短時記憶容量小于或者等于五個組塊時才能夠牢固的將信息貯存在長時記憶當中。因此，在實際的教學過程中，應該靈活的運用這一原理進行結構的調整，遵從信息塊不得大于5的原則，以4個信息塊來設計新的教學結構。

（三）建立信息反饋機制，發揮信息調控作用

在信息論理論當中，信息在完成輸出活動之后，信息的反饋則成為信息的重要調控元素。信息的存儲和長期保持，必須要有信息反饋的參與。大學物理教學中，教師通過多樣的教學方法和教學結構以實現信息的傳輸目的，幫助學生了解和掌握相關物理學知識。然而，如果缺乏必要的信息反饋和交流，學生將無法完全的吸收和消化信息，這個信息的傳輸工作也便沒有真正的完成。由此可見，建立信息反饋機制是非常重要的，發揮信息調控作用，能夠更好的保證教學質量和教學效率。

首先，信息的反饋可以在教學課堂上進行完成。老師在課堂上可以就本堂課所傳輸的信息提出部分問題，供學生回答和思考。根據學生對問題的回答結果，老師能夠較為清楚的了解學生對信息的獲取和吸收情況，并根據實際情況來調整教學內容，鞏固教學知識。同時，教師也應該在課堂之外加強和學生之間的交流和溝通，在和學生的溝通當中了解課堂教學中自身所存在的問題和不足，并對其進行及時的優化和改善。例如，在楞次定律的教學中，老師便可以圍繞這楞次定律提出相關問題：比如，感應電流在什么樣的情況下才會產生，當線圈當中有磁感線的時候，線圈就會產生電流嗎？法拉第電磁感應定律和楞次定律之間存在什么樣的聯系？感應電流磁場是如何阻礙原磁場的變化的？會不會將原磁場中的磁感線阻礙掉一半呢？

以上問題的提出，充分的結合了本堂課所傳授的知識信息，學生對該問題進行積極思考和分析的同時，也是自身加強記憶和信息回顧的過程，這對于提升學生對知識的掌握能力以及對問題的處理能夠有有著非常積極的作用。

四、基于信息論的大學物理教學設計體會

（一）調動學生積極性，提升信息傳輸質量

通過將信息論與大學物理教學相結合，一定程度上保證了信息提取的準確度和有效性，使教材中教學內容更為清晰的展現在學生面前，避免了信息數據不準確而導致的教學質量低下的問題。同時，結合信息論理論，實現了教學信息傳輸的準確性，降低了學生的理解難度，調動了學生的學習積極性。

（二）大學物理教學應用信息論開展教學設計的注意點

信息論作為一門專業的應用數學學科，信息論原理較為抽象，導致不同程度的應用困難和障礙，最終影響到信息論的應用效果和教學效果，為此在實際的運用中必須要注意以下幾點。首先，應用信息論開展教學設計和教學分析，必須要循序漸進，將教學過程劃分為準備階段、教學階段和反饋階段，分階段應用信息論開展評估和優化。其次，信息的傳播是相互的，信息反饋是優化信息傳播路徑的關鍵。應用信息論進行教學設計，必須要重視學生的反饋，采取適當的手段在課上及課后開展信息反饋和整理工作，認真分析問題，并解決問題，從而真正的實現教學質量的提升。

信息論與大學物理教學有著非常緊密的聯系。大學物理教學本身就是信息傳遞的過程，而這個過程也是學生雙邊共同進行和開展的信息交換。教師作為信息的發出者，需要懂得如何去提煉信息元素，如何選擇合適的方法提高信息的傳播質量和效果，真正實現教學目標的達成，以及教學質量的顯著提升。

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