基于信息熵的多媒體課件分析研究

摘 要： 文章從信息熵的角度從發(fā)，結(jié)合多媒體課件的應(yīng)用學(xué)科，分析研究多媒體課件制作時候應(yīng)該考慮的基本因素，從而有效提高多媒體課件的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： 信息熵；多媒體課件；效果

現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展極大的改變了人們的生活方式，同時也在教育領(lǐng)域中產(chǎn)生了很大的影響，課堂中越來越多的教師都在使用多媒體課件，多媒體課件的使用改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，給教學(xué)過程帶來了全新的改變，提高了教學(xué)效果的同時也引起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。但是，多媒體的課件的制作和使用也存在一定的問題，比如內(nèi)容簡單重復(fù)，課件只是一味的復(fù)制課本上的內(nèi)容，課件缺乏探究等問題，因此，多媒體課件的分析研究是改善現(xiàn)代化教學(xué)的重要因素。

1. 信息熵與多媒體課件

教學(xué)過程是師生信息的傳遞和處理過程，如何確定所傳遞的教學(xué)信息以及處理信息是教學(xué)過程的重要因素，因此，教學(xué)過程重在信息的確定和處理，多媒體課件作為教學(xué)過程傳遞信息的工具，如何確定和處理課件中的信息是至關(guān)重要的問題，從教育技術(shù)的角度來看，課件應(yīng)該是一種基于問題模式的課件，不應(yīng)該是內(nèi)容簡單的從黑板到計算機的轉(zhuǎn)移，基于問題模式的課件才能引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，并且要充分利用多媒體課件的優(yōu)勢，豐富教學(xué)資料，提高教學(xué)效果。如何確定教學(xué)過程當中的信息量并進行評價，可以借助于熵，熵是熱力學(xué)的一個重要概念，是以概率的角度來對信息進行統(tǒng)計。設(shè)某一事件產(chǎn)生的概率為p，則信息量為：X=- log 2 p i，對于n個事件構(gòu)成的概率系統(tǒng)，假設(shè)每一件事產(chǎn)生的概率為p i，則每一事件產(chǎn)生的平均信息量為：M=- ■p i log 2 p i，就可以稱之為信息熵，簡稱為熵。若某一概率系統(tǒng)中，每一事件產(chǎn)生的概率相等p i =1/n。對于這樣的系統(tǒng)，我們很難預(yù)測結(jié)果，這種系統(tǒng)的不確定性最大。熵的大小可以用來表示某概率系統(tǒng)的不確定程度。例如某概率系統(tǒng)L1，L2的分布為：P1=（0.5，0.5，0，0，0），P2=（0.5，0.125，0.125，0.125，0.125），要比較這兩個系統(tǒng)給我們的信息量，我們就要計算他們的信息熵，這樣才能對其信息進行比較，通過信息熵的計算，可以得出X（P1）=1（bit），X（P2）=2（bit），可以看出P2事件產(chǎn)生的概率均等，不確定性越大，P2的不確定程度是P1的兩倍。

基于信息熵的多媒體課件設(shè)計，首先是要將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計成問題，多媒體課件并不是內(nèi)容的再現(xiàn)，而是將課程內(nèi)容設(shè)計成問題，讓學(xué)習(xí)者進入到問題情景中，深入的思考問題，并從這種互動當中自己建構(gòu)自己的知識框架，這樣學(xué)習(xí)者獲得的知識就不是教師的灌輸，而是通過自己的思考獲得的。多媒體課件的最大優(yōu)勢就是多媒體型，生動而又有趣，課件中的豐富多彩的素材激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，能最大程度的再現(xiàn)課程內(nèi)容，同時于學(xué)習(xí)者的生活接軌，不是脫離實際的講授。這樣學(xué)習(xí)者就能將學(xué)到的知識應(yīng)用到生活實際當中，達到學(xué)以致用。

2. 基于信息熵的多媒體課件分析研究

基于信息熵的課件設(shè)計，旨在通過熵的角度對課件進行評價和設(shè)計，多媒體課件教學(xué)已經(jīng)成為目前學(xué)校教學(xué)的一種新方式，對于這種新方式，教師在使用的時候怎么樣才能針對相應(yīng)的學(xué)科并且能達到預(yù)期的教學(xué)效果，這值得去考慮，尤其如何量化課件，課件到底關(guān)注的重點是什么，課件怎么去評價，文章認為應(yīng)該從以下兩個方面去考慮和設(shè)計。

（一）外觀設(shè)計

多媒體課件外觀是多媒體元素以及教學(xué)內(nèi)容在版面中的排列組合，使用多媒體課件本身就是要利用多媒體元素的豐富性和有趣性。在設(shè)計多媒體課件的時候，同樣要考慮外觀的信息熵，多媒體課件是為傳授教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計的，是為了幫助教學(xué)，而不是教學(xué)本身是多媒體課件，加入多媒體課件的信息熵過大，學(xué)生就會更多的關(guān)注課件而非內(nèi)容，在設(shè)計多媒體課件的時候，要減少冗余信息，精簡頁面內(nèi)容。一些多媒體課件，版面內(nèi)容過大，多媒體素材過大，這樣的多媒體課件信息熵過大，信息量大，給學(xué)習(xí)者帶來的不確定程度就大，勢必造成兩種結(jié)果。一是學(xué)習(xí)者需要花費很長時間，深入的去思考，二是學(xué)習(xí)者望而卻步，集中不了注意力，轉(zhuǎn)移學(xué)習(xí)目標。這樣就會影響教學(xué)效果和整個教學(xué)進程。

（二）內(nèi)容設(shè)計

1. 問題設(shè)計

教學(xué)中使用多媒體課件本身就是為學(xué)生傳達更多的教學(xué)信息，更有效提高教學(xué)效果，而不是教材或者板書的位移。所以多媒體課件中教學(xué)信息的設(shè)計是核心，多媒體課件設(shè)計尤其重在問題的設(shè)計，問題設(shè)計的信息量越大，學(xué)習(xí)者回答分布的分散性越大，學(xué)生思路的空間越大，帶給學(xué)習(xí)者的信息量越廣，越能提高學(xué)習(xí)者的思維能力，問題設(shè)計的信息量越小，學(xué)習(xí)者回答的分布越集中，學(xué)習(xí)者思考的空間越小。從以上可以看出，信息量大的問題比信息量小的問題更能達到提高學(xué)習(xí)者的思維能力效果。比如某一問題學(xué)習(xí)者的回答結(jié)果為（1/6，1/6，1/6，1/6，1/6，1/6），這中分布具有最大信息熵，學(xué)習(xí)者選擇的結(jié)果最分散，這樣的結(jié)果對學(xué)生迷惑性很大，學(xué)習(xí)的思考空間越大。因此這樣的課件需要學(xué)習(xí)者進入細致的思考，這個問題引起學(xué)生的共鳴，這樣的課件設(shè)計應(yīng)該很好。若某一問題的學(xué)習(xí)者回答結(jié)果為（1，0，0，0，0，0），這種概率的分布的信息熵為零。學(xué)習(xí)者在應(yīng)答時候根本沒有做任何的思考就結(jié)束了，學(xué)習(xí)者的思考空間很狹隘，達不到教學(xué)效果，這樣的問題設(shè)計是失敗的。因此，問題的信息熵表示了學(xué)習(xí)者回答選擇的不確定性，同時也能表示該問題的困難程度。

2. 結(jié)合學(xué)科

多媒體課件設(shè)計要結(jié)合學(xué)科性，尤其是學(xué)科內(nèi)容，多媒體課件包括很多素材，有文字，圖片，動畫，聲音，視頻等。這集中素材帶給學(xué)習(xí)者的信息量更大，在教學(xué)中使用多媒體課件的時候，就要注意教學(xué)內(nèi)容和素材之間的匹配度。比如課堂內(nèi)容重在陳述性知識的傳授，而在多媒體課件中過多的使用了視頻，視頻本身的信息量就比較大，學(xué)習(xí)者會更多的關(guān)注視頻，而忽略了陳述性知識，勢必影響教學(xué)效果。不同學(xué)科所傳遞的信息量不同，作為課堂教學(xué)，要準確把握所傳遞的信息熵，在設(shè)計多媒體課件的時候，要關(guān)注不同素材的信息熵，給學(xué)生充分的思考空間，同時還能達到預(yù)期的教學(xué)效果。比如，有8個小球外觀完全相同，但是有一個小球的重量與其他小球不一樣，請你使用天平，能否在三次以內(nèi)，找出這個小球，同時還要說明這個小球比其他小球是重還是輕。比較這8個小球，同時判斷輕，重，應(yīng)該是8×2種，這樣我們就要計算信息的不確定性程度，開始的不確定程度為log216 = 4（bit），通過左右平衡的判斷，每使用一次天平，不確定程度減少log23=1.585（bit），因此，使用兩次天平后，所得到的信息量為2× log23 = 3.170（bit），這個結(jié)果小于4（bit），這個結(jié)果表示，使用兩次，無法消除不確定程度。而使用三次天平，所得到的信息量為3× log23 =4.7555（bit），這個結(jié)果大于4.585（bit），這樣使用三次天平后，就可以解決這個不確定程度，因此，對于這個問題，使用三次天平，就可以解決問題。

3. 結(jié)語

信息熵引入教學(xué)，本身就是為了解決教學(xué)當中的量化問題，多媒體課件引入教學(xué)，是為了更好的豐富教學(xué)，更好的促進教學(xué)，如何設(shè)計和評價多媒體課件，是解決這一問題的核心所在。基于信息熵的多媒體課件設(shè)計，就是要利用信息熵的量化性去設(shè)計和評價多媒體課件，以期達到教學(xué)內(nèi)容和課件本身的雙贏，要利用多媒體課件本身的靈活性，又不完全依賴于它，從信息熵的角度去評價，這樣才能更好的使多媒體課件在課堂教學(xué)中應(yīng)用自如，達到真正提高教學(xué)效果的目的。

作者簡介：

魏曉?。?983-），男，山西孝義人，教育技術(shù)學(xué)專業(yè)碩士，主要從事教育技術(shù)理論與應(yīng)用研究。