信息三论基本原理对教学过程系统设计的启示

福州电教馆　陈正川

　　信息三论基本原理对教学过程系统设计的启示福州电教馆陈正川教学设计是教学过程系统设计的简称。它是以教学过程为研究对象，应用系统科学的理论方法，分析教学需求，优化教学目标，策划应用各类学习资源进行学习的最佳策略，并对学习结果作出反馈评价的一种计划与决策的过程。

　　作为教学设计研究对象的教学过程是一个复杂系统，它是由相互作用、相互依赖的若干部分，包括学生、教师、教学内容、媒体、环境等组合成的具有教育、教学功能的有机整体。应用系统科学的理论方法去研究、解决教学最优化问题就成了教学设计区别于传统备课的主要特征之一。

　　系统科学是信息论、控制论、系统论的统称，也叫信息三论。近年来，信息三论的基本原理被广泛地应用于教学过程的系统分析、信息加工、反馈与控制等方面。本文拟从教学设计的实践角度探讨信息三论的基本原理在教学设计中的应用。

　　一、整体原理对教学设计的启示

　　整体原理告诉我们：任何系统都是有结构的，系统的整体功能不等于系统中各孤立部分的功能之和。这里所说的结构是指系统中各部分(要素)之间相互作用、相互联系的方式。系统的功能是系统中各部分(要素)相互作用所产生效能的总体，是系统本身所具有的能力。既然系统功能不等于系统中各孤立部分功能之和，那么系统功能等于什么呢?如果用公式表述，即=+。其中表示系统整体功能，表示系统内各孤立部分功能之和，表示系统内各部分相互作用，形成系统结构所产生的功能。很显然，当<0时,>；当<0时,<。中国古代的两个寓言正好说明了这式子的关系。一个寓言叫做“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝”。作为和尚的每一个体都具有挑水的本领，但三个和尚凑成一个系统，互相扯皮，形成劣态结构，使系统功能出现没水喝的结局。另一个寓言叫做：“三个臭皮匠凑成一个诸葛亮”。作为系统中的孤立个体的臭皮匠没有多大本事，但凑在一起，取长补短，集思广益，形成最佳系统结构，其结果使系统功能具有诸葛亮一样的本事。

　　教学设计的目的在于建构最佳的教学过程系统结构，使之教育、教学的整体功效最大。为此，必须对教学过程进行系统分析，对系统内各要素：教师、学生、教学内容(含课程)、教学媒体与教育环境等要有详尽的了解。譬如说体现教学内容的课程设置，它是教学系统的一个子系统。课程结构的设计对基础教育而言，是关系到学生能否全面发展的重要因素之一。目前有必修课、选修 课和活动课的设置。课程设计的最低目标就是要开足、上好国家教委所规定的所有课程。然而在应试教育的麾下，中考、高考的考试科目课程被片面地加强。而中考、高考不考的选修课、活动课就成了可有可无的科目，其课时数被中、高考的考试科目所填充。这不利于学生德、智、体、美、劳全面发展。素质教育要求设置最佳的课程结构。开足、上好国家教委所规定的必修课、选修课和活动课的所有内容，是促进学生全面发展的需要，也是素质教育的最基本要求。

　　开展素质教育，上好活动课是必要的。但有的学校却进入了另一个误区，认为素质教育就是多上活动课，多让学生参加活动，培养学生的特长，而忽视了占教学总时数最高的必修课的课堂教学。这种以降低基础学科教学质量为代价的做法，不符合整体原理，也不是真正意义上的素质教育。课堂教学是素质教育的主渠道。因此集中探讨课堂教学如何开展素质教育对推进和深化学校教育改革具有全局性的意义。

　　首先课堂教学必须从学生全面发展的高度来构建课堂教学目标体系，它必须涵盖知识与能力的认知领域教学目标、情感与情操领域的教学目标以及技能与技巧领域的教学目标。教学目标的整体性并非要求每堂课的教学目标都面面俱到。某一教学领域的最优化课堂教学目标应定位于学生在该领域的邻近发展区。作为学科整体目标则是该学科每堂课教学目标的总和，必须构建其教学目标的完整体系。这样才能使学生的非智力(非认知)因素与智力因素得到协调发展，在多种形式的交互作用中，充分发挥学习主体的能动性与创造力，使课堂充满智慧的挑战与好奇心的刺激，形成动态有序的课堂教学系统结构。

　　教学目标的整体性，不仅体现在课堂教学中各个教学领域目标的和谐统一，还必须从学科系统目标高度来分解年级学科目标、单元教学目标，然后才确定每堂课的教学目标。所谓“年段过关”就是具有较高的年级学科目标的达成度。

　　整体原理还告诉我们：教学设计不仅要设计如何让学生学会知识，更要设计如何掌握知识结构，所以教师要研究学生的认知结构，找准知识结构与认知结构的结合点，有利于学生对知识的“同化”与“顺应”。小学语文教学大纲明确阐明采用“整——分——整”教学方法。从整体人手，让学生对知识有个整体感知，使之脑海建立起简单的“因式”，然后再分部分学习，以充实“因式”的各部分内容，最后再回到整体时已是更高层次的整体认知。同样在理科教学中也常有应用整体原理的范例，如在学习电视机电路原理时，往往先呈现电路整体结构的框图，然后进行各部分电路分析，弄懂各部分电路原理之后，再回到整体框图上就会有一个非常清晰的电视机电路原理图。

　　在课堂教学中教学媒体的设计也必须考虑整体性原则。因为各类教学媒体都有各自的优势，也有其不足之处，不能相互替代。因此，为实现某一教学目标，必须选择最能实现该目标的一种或几种教学媒体，使之优化组合，取长补短，形成最佳的媒体应用结构。

　　在应用整体原理进行教学设计时，还必须进行要素分析。因为系统中某一要素的劣态，同样影响到整体的功效。譬如说，某一学生多数学科学习成绩都好，而某一学科成绩特差，你必然会指导他在特差学科多花时间，帮助寻找成绩差的原因，指导改变思维方式或学习方法，提高学习效率，以致于不拉总成绩的“后腿”。所以在教学设计中，不仅要分析教学任务、教学媒体，更要分析学生与教师。在教学过程这一系统中，学生是学习的主体，是该系统非常重要的因素，其学习成效，不仅与他的已有知识基础、认知结构、智能水平有关，而且与他的思想品德、身体素质、生理遗传、心理准备以及个性特征等有关。对学生要素的分析，不仅要靠平时观察、了解，还必须进行必要的知识、能力等起始水平的诊断性测试。这样才能有针对性地进行教学设计，有的放矢地组织教学，是什么问题，就解决什么问题，也才能有效地消除“瓶颈效应”，而取得整体效益。同样，教师也是该系统非常重要的因素。通常情况下，教师是课堂教学的设计者，在教学中，又是学生学习的帮助者、促进者与指导者。所以，教师如何设计并组织好一堂课，充分发挥其主导作用，或者说其教学成败如何，既取决于教师的教学经验、教学艺术、专业知识水平，也取决于其身体素质、职业道德、职业技能以及生理、心理和个性特点等。因此教师应有自知之明，对上述因素有明了的认识，才能扬长避短，也才能对自己的不足之处，努力进修，加以克服，同样能消除“瓶颈效应”，取得教学的整体效益。

　　二、反馈原理对教学设计的启示

　　反馈原理可表述为：任何系统只要有反馈，才能实现控制。教学过程是一个可控制的系统。控制的目的在于实现教学过程的最优化，从而达到最佳教学效果。要控制教学过程向最佳状态发展，就必须有信息的反馈。

　　学生学习信息的反馈对教师组织教与学的活动有如下作用：

　　1．通过信息反馈，进行学生因素分析，以建立学生思维模型与学习个案。这对教师进行教学设计和组织教学活动都是一个很重要的依据，它将增大因材施教的可能性。

　　2．通过信息反馈，了解学生是否具备学习本课时的知识基础与能力条件。一般通过诊断性练习的反馈评价，确定学生最佳邻近发展区，作为优化课时教学目标的依据。

　　3．通过反馈，实现课堂适时调控。

　　课堂教学，不管是教师的教，还是学生的学，都是一个动态的系统。会因人、因时、因地而异，甚至会发生意想不到的突发事件，这些都不是教学设计方案中所能100％估计到的。教师除凭借平常建立起来的学生思维模式与学习个案外，还必须通过及时的信息反馈，及时了解学生学习情况，作为随时调整教学活动的依据，以实现课堂适时调控，它包括消除学生思维障碍，激发学习兴趣，指导学习方法，控制教学节奏，改变教学组织方式等，使课堂教学过程沿着最优化的方向发展。

　　4．通过反馈，了解教学目标达成度，为实现教学目标服务。在教学设计中对本课时每个知识点所确定的教学目标一般都要精心设计相应的形成性练习，以检测学生通过课堂教学活动后的目标达成度。对未能达标的知识，教师可及时采取有针对性的措施，以完成教学目标。

　　5．有多年教学经验的教师，有时会发现在组织某一章节的教学活动时，学生对某一知识总觉得费解。通过多次尝试，在这一 章节教学时，采取某种教学方法、通过某些知识铺垫，学生就容易理解，甚至学得既快又好。这种多年教学信息反馈，称之为前馈反馈。它能使教师找到高效的切实可行的教学方法。

　　由此可见，教学信息反馈对教师进行课堂适时调控，以实现教学过程最优化无疑是至关重要的。因此，教师在教学设计中必须对学习信息的反馈内容、反馈时期(及时反馈或延时反馈)、反馈方式进行精心设计。

　　此外，把学习评价的信息反馈给学生也是非常重要的。美国心理学家罗西与亨里做过这样一个实验：他们把一个教学班分成三个组，在每天学习之后都进行一次测验。第一组每天告知学习结果，即每天给予反馈；第二组每周告知其学习结果，即每周反馈一次；第三组不告知其学习结果，即不予反馈信息。经过八周实验，各组学习成绩的差异十分显著，第一组最好，第二组中等，第三组最差。八周后改变实验方法，第一组由每天给予反馈改为不予反馈；第二组不变，第三组由不予反馈改为每天给予反馈。再经过八周实验，各组成绩差异也十分显著，第一组成绩最差，第二组成绩不变，第三组成绩最好。这说明，有无反馈以及有无及时反馈学习结果的信息，对学生学习成绩影响很大。所以，有的学者从信息论角度认为：学习就是学习者吸收信息，经过大脑的信息加工并输出信息，经过评价反馈，知道正确与否的整个过程。因此，教学设计，不仅要合理设计教与学的活动，以增加学生对信息的吸收率，而且要精心设计诊断性、形成性练习，为学习者加工信息与输出信息创造条件，并通过多种形式的评价反馈，知道其学习结果正确与否。

　　三、有序原理对教学设计的启示

　　任何系统只有开放，与外界环境有信息、能量、物质的交换，才可能有序。这就是有序原理。所谓有序是指系统从低级状态向高级状态发展，或者说改变系统的混沌状态，实现系统与外界环境的平衡。这就必须使系统开放，与外界环境有信息、能量、物质的交换。教学过程的核心是使学习系统有序，让学生的知识从不确定到确定，取得高效的学习效果。为此，必须创造条件，使学习系统开放，这里的开放主要是指学习系统与外界环境有信息交换。在这里外界环境有两层涵义：对于班级授课制而言，教授系统是学习系统的外界环境。学习系统与教授系统必须有信息交流，或者说教师与全班学生要有信息的双向交流，这样才能使学习系统有序。同样作为教授系统有序，教师必须创设信息交换的教学环境，让学生积极参与信息交流，使学习系统与教授系统藕合成有机整体。对于利用多媒体计算机进行个别化学习或在网上学习，现代化教育媒体就成了学习系统的外界环境，学习者在与计算机进行信息交流，人机“对话”中学习。这种信息交流要有友好的交互界面，软件的编制不仅要有科学性、教育性，还必须有趣味性、竞争性，创造一种驱动学习者乐于进行人机信息交流的环境。外界环境的另一层涵义，作为学习个体本身就是一个系统，学习个体之外的一切学习资源(人类的与非人类的资源)包括老师与同学都是他的学习外界环境，提倡师生双向信息交流以及学生与学生之间的信息交流、会话表达、协作学习、意义建构，都能促进学习个体积极思考，使大脑有序。因此，教师在课堂教学设计时，应尽量创造条件，让学生从思维上、情感上、行为上参与课堂学习活动。

　　对于教与学的整体系统而言，学校、家庭、社会则是它的外界环境。校风、学风的优劣以及家庭教育、社会信息同样对教学系统影响深远。这种对学习个体及班级学习集体的信息交流是在潜移默化中进行的。所以形成良好的校风、学风以及对家教、社会信息的正确引导，对学生整体素质的提高至关重要，也能促进教学系统有序。