基于信息论的大学物理教学设计
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作者: 王丽萍
【摘要】信息论是信息科学的重要组成，是对信息使用规律进行研究的重要科学。目前，信息论已经得到了很大程度上的推广，在许多领域得到重视和应用。本文就信息论在大学物理教学中的应用展开分析和论述，阐述信息论与物理教学之间的关系，并针对信息论在大学物理教学中的应用展开教学设计，结合实际教学，阐述个人看法，希望对于相关方面的研究起到一定的补充作用。
【关键词】信息论 大学物理 教学设计
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）09-0182-02
大学物理是大学理工科的基础教学课程，能够帮助学生了解和熟悉自然界物质结构，对于学生的未来发展和生活都有着非常重要的意义。大学物理和其他教学学科相比，大学物理知识较为抽象，教学难度也相对较高，运用合理的教学方法和教学模式对于大学物理教学工作的开展有着非常积极的作用。
一、信息论与大学物理教学的联系
从信息论的基本原理中能够看出，信息论和物理教学之间有着较高关联性，信息论中对信息数据的解释以及信息的传输原理，对于研究物理教学工作来说将起到非常积极的作用。我国高等教育教材由我国教育部门统一编制，根据我国社会发展需求制定人才培养的目标和计划，在教育教学工作开展的过程中，对信息只是进行选择、改造以及组合，不断完善教学内容，提升教学水平，为国家培养更多具有丰富知识的优秀专业人才。
就物理教学来说，物理教学并不是单纯的灌输性教学，而是双向的交流教学，教学过程中的信息交换是一个双向的过程，老师向学生输送相关理论知识，同时学生也会向老师提供一定的信息反馈，老师和学生不存在绝对的信息发出者和接收者，两者的关系是相互的。在课堂教学当中，信息数据经过输入、记忆、变换、加工以及反馈等多个流程，最终才能够真正的完成教学目标，达成教学目的。上述的信息流程都是信息论所研究的主要内容，信息论即是对信息的研究原理，信息论研究信息的计量、传输、变化、使用规律以及反馈等过程，利用信息论对物理教学实施研究，能够从理论的角度寻求改善和提升物力教学质量和效率的有效方法，促进教育教学水平的提升。
二、基于信息论的大学物理教学设计目的
（一）提高信息传播质量，提升教学效率
信息论是应用概率论以及数据统计的方法对信息熵、数据传输等问题的应用数学学科。信息论中指出，信息是生命系统、机器系统等适应外部世界和同步世界所开展的一种交换物质的运动形式。在大学物理教学过程中，教师和学生之间所进行的便是一种交换过程，在这一过程当中，老师的教学内容即是信息，而学生则是接收这些信息的外部世界。要保证信息传输的真实性和准确性，教师首先需要做的，便是对教材的深入了解和分析，掌握教材的教学中心，提炼准确的教学元素，保证信息的输出质量和输出效果，最终实现大学物理教育教学效率的显著提升。
（二）优化教学方法，改善教学质量
从信息论角度开展大学物理教学方法的研究和设计，对于改善教学质量也将起到非常积极的租用。信息论研究的主要方向是信息的传播路径、信息的传播方法以及信息的传播形式，通过改善信息通道和优化信息传播方法，以达到提升信息量和信息传播质量的目的。大学物理教学中引入信息论，能够对大学物理教学过程中教学方法进行分析和评估，指出教学中所存在的问题和不足，根据分析结果选择合理的教学手段来优化知识传播途径，达到改善教学质量的目的。
三、基于信息论的大学物理教学设计
（一）提炼教学元素，准确输出信息
一名优秀的教师，应该懂得如何对信息进行转化，将枯燥的信息转成丰富而生动的图文，使学生能够乐于接受这些信息，让学生能够牢牢地记住教学知识。教材中关键点的挖掘，是信息传输的前提。许多教师虽然课堂教学方法灵活多变，课堂氛围活跃，但是教学水平则一般，究其原因，主要是教师没有真正的抓住教材的主要思想，没有将教学信息完全的传输给学生。因此，教师在大学物理教育教学过程中，必须要抓住信息关键，消除思维屏障。
适当的教学方法，也是提升信息传输效果的有效途径。在教学过程中，教师可以依靠合适的教学方法来提升教学氛围，提升学生对知识的理解兴趣，提高学生的学习积极性。较为常用的教学方法主要有实验法、互动学习法、实践法等多种方法，教师可以根据实际情况采取行之有效的方法达到教学目的。比如，电动势概念一直以来都被人们当做是大学物理教学中的难点和重点，概念的抽象和不便于理解，使得教师难以达到教学预期。针对这类问题，教师可以采用实验法，带领学生进行试验操作，较低教学难度和坡度，使学生在操作过程中能够掌握非静电力的有关概念，激发学生学习积极性和学习兴趣，并牢牢记住非静电力的作用原理和效果。由此可见，从信息论角度来看，教师要想准确的输出教学信息，保证信息输出质量和效果，就必须要重视信息元素的提炼和分析，采用行之有效的方法，以达到教学目的。
（二）精简教学结构，畅通信息渠道
大学物理教学过程中，教师要想实现真正意义上的信息高效率转化，就必须要从教学结构入手。所谓教学结构，就是教师对教学要点的合理布置，课堂教学时间的应用，以及对教学方法的整合。
合理的教学结果，能够使信息逐层增加难度，在不断的探索和理解过程中帮助学生掌握相关知识要点，达到教学预期。大学物理中的许多知识点都相对较为复杂，具有一定的教学难度，教师应该根据信息论进行教学结构的优化和改良。在香农-维纳公示，信息的频带宽越大，则信噪比越高，传递的理想信息量就会越大。信息组块是信息量的一个有效单位，也是测量人短时记忆的最小单位。信息论中指出人的短时记忆容量小于或者等于五个组块时才能够牢固的将信息贮存在长时记忆当中。因此，在实际的教学过程中，应该灵活的运用这一原理进行结构的调整，遵从信息块不得大于5的原则，以4个信息块来设计新的教学结构。 （三）建立信息反馈机制，发挥信息调控作用
在信息论理论当中，信息在完成输出活动之后，信息的反馈则成为信息的重要调控元素。信息的存储和长期保持，必须要有信息反馈的参与。大学物理教学中，教师通过多样的教学方法和教学结构以实现信息的传输目的，帮助学生了解和掌握相关物理学知识。然而，如果缺乏必要的信息反馈和交流，学生将无法完全的吸收和消化信息，这个信息的传输工作也便没有真正的完成。由此可见，建立信息反馈机制是非常重要的，发挥信息调控作用，能够更好的保证教学质量和教学效率。
首先，信息的反馈可以在教学课堂上进行完成。老师在课堂上可以就本堂课所传输的信息提出部分问题，供学生回答和思考。根据学生对问题的回答结果，老师能够较为清楚的了解学生对信息的获取和吸收情况，并根据实际情况来调整教学内容，巩固教学知识。同时，教师也应该在课堂之外加强和学生之间的交流和沟通，在和学生的沟通当中了解课堂教学中自身所存在的问题和不足，并对其进行及时的优化和改善。例如，在楞次定律的教学中，老师便可以围绕这楞次定律提出相关问题：比如，感应电流在什么样的情况下才会产生，当线圈当中有磁感线的时候，线圈就会产生电流吗？法拉第电磁感应定律和楞次定律之间存在什么样的联系？感应电流磁场是如何阻碍原磁场的变化的？会不会将原磁场中的磁感线阻碍掉一半呢？
以上问题的提出，充分的结合了本堂课所传授的知识信息，学生对该问题进行积极思考和分析的同时，也是自身加强记忆和信息回顾的过程，这对于提升学生对知识的掌握能力以及对问题的处理能够有有着非常积极的作用。
四、基于信息论的大学物理教学设计体会
（一）调动学生积极性，提升信息传输质量
通过将信息论与大学物理教学相结合，一定程度上保证了信息提取的准确度和有效性，使教材中教学内容更为清晰的展现在学生面前，避免了信息数据不准确而导致的教学质量低下的问题。同时，结合信息论理论，实现了教学信息传输的准确性，降低了学生的理解难度，调动了学生的学习积极性。
（二）大学物理教学应用信息论开展教学设计的注意点
信息论作为一门专业的应用数学学科，信息论原理较为抽象，导致不同程度的应用困难和障碍，最终影响到信息论的应用效果和教学效果，为此在实际的运用中必须要注意以下几点。首先，应用信息论开展教学设计和教学分析，必须要循序渐进，将教学过程划分为准备阶段、教学阶段和反馈阶段，分阶段应用信息论开展评估和优化。其次，信息的传播是相互的，信息反馈是优化信息传播路径的关键。应用信息论进行教学设计，必须要重视学生的反馈，采取适当的手段在课上及课后开展信息反馈和整理工作，认真分析问题，并解决问题，从而真正的实现教学质量的提升。
信息论与大学物理教学有着非常紧密的联系。大学物理教学本身就是信息传递的过程，而这个过程也是学生双边共同进行和开展的信息交换。教师作为信息的发出者，需要懂得如何去提炼信息元素，如何选择合适的方法提高信息的传播质量和效果，真正实现教学目标的达成，以及教学质量的显著提升。
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