基于信息熵的多媒体课件分析研究

摘 要： 文章从信息熵的角度从发，结合多媒体课件的应用学科，分析研究多媒体课件制作时候应该考虑的基本因素，从而有效提高多媒体课件的教学效果。

关键词： 信息熵；多媒体课件；效果

现代信息技术的发展极大的改变了人们的生活方式，同时也在教育领域中产生了很大的影响，课堂中越来越多的教师都在使用多媒体课件，多媒体课件的使用改变了传统的教学方式，给教学过程带来了全新的改变，提高了教学效果的同时也引起了学生的学习兴趣。但是，多媒体的课件的制作和使用也存在一定的问题，比如内容简单重复，课件只是一味的复制课本上的内容，课件缺乏探究等问题，因此，多媒体课件的分析研究是改善现代化教学的重要因素。

1. 信息熵与多媒体课件

教学过程是师生信息的传递和处理过程，如何确定所传递的教学信息以及处理信息是教学过程的重要因素，因此，教学过程重在信息的确定和处理，多媒体课件作为教学过程传递信息的工具，如何确定和处理课件中的信息是至关重要的问题，从教育技术的角度来看，课件应该是一种基于问题模式的课件，不应该是内容简单的从黑板到计算机的转移，基于问题模式的课件才能引导学生进行自主学习，并且要充分利用多媒体课件的优势，丰富教学资料，提高教学效果。如何确定教学过程当中的信息量并进行评价，可以借助于熵，熵是热力学的一个重要概念，是以概率的角度来对信息进行统计。设某一事件产生的概率为p，则信息量为：X=- log 2 p i，对于n个事件构成的概率系统，假设每一件事产生的概率为p i，则每一事件产生的平均信息量为：M=- ■p i log 2 p i，就可以称之为信息熵，简称为熵。若某一概率系统中，每一事件产生的概率相等p i =1/n。对于这样的系统，我们很难预测结果，这种系统的不确定性最大。熵的大小可以用来表示某概率系统的不确定程度。例如某概率系统L1，L2的分布为：P1=（0.5，0.5，0，0，0），P2=（0.5，0.125，0.125，0.125，0.125），要比较这两个系统给我们的信息量，我们就要计算他们的信息熵，这样才能对其信息进行比较，通过信息熵的计算，可以得出X（P1）=1（bit），X（P2）=2（bit），可以看出P2事件产生的概率均等，不确定性越大，P2的不确定程度是P1的两倍。

基于信息熵的多媒体课件设计，首先是要将教学内容设计成问题，多媒体课件并不是内容的再现，而是将课程内容设计成问题，让学习者进入到问题情景中，深入的思考问题，并从这种互动当中自己建构自己的知识框架，这样学习者获得的知识就不是教师的灌输，而是通过自己的思考获得的。多媒体课件的最大优势就是多媒体型，生动而又有趣，课件中的丰富多彩的素材激发学习者的学习兴趣，能最大程度的再现课程内容，同时于学习者的生活接轨，不是脱离实际的讲授。这样学习者就能将学到的知识应用到生活实际当中，达到学以致用。

2. 基于信息熵的多媒体课件分析研究

基于信息熵的课件设计，旨在通过熵的角度对课件进行评价和设计，多媒体课件教学已经成为目前学校教学的一种新方式，对于这种新方式，教师在使用的时候怎么样才能针对相应的学科并且能达到预期的教学效果，这值得去考虑，尤其如何量化课件，课件到底关注的重点是什么，课件怎么去评价，文章认为应该从以下两个方面去考虑和设计。

（一）外观设计

多媒体课件外观是多媒体元素以及教学内容在版面中的排列组合，使用多媒体课件本身就是要利用多媒体元素的丰富性和有趣性。在设计多媒体课件的时候，同样要考虑外观的信息熵，多媒体课件是为传授教学内容而设计的，是为了帮助教学，而不是教学本身是多媒体课件，加入多媒体课件的信息熵过大，学生就会更多的关注课件而非内容，在设计多媒体课件的时候，要减少冗余信息，精简页面内容。一些多媒体课件，版面内容过大，多媒体素材过大，这样的多媒体课件信息熵过大，信息量大，给学习者带来的不确定程度就大，势必造成两种结果。一是学习者需要花费很长时间，深入的去思考，二是学习者望而却步，集中不了注意力，转移学习目标。这样就会影响教学效果和整个教学进程。

（二）内容设计

1. 问题设计

教学中使用多媒体课件本身就是为学生传达更多的教学信息，更有效提高教学效果，而不是教材或者板书的位移。所以多媒体课件中教学信息的设计是核心，多媒体课件设计尤其重在问题的设计，问题设计的信息量越大，学习者回答分布的分散性越大，学生思路的空间越大，带给学习者的信息量越广，越能提高学习者的思维能力，问题设计的信息量越小，学习者回答的分布越集中，学习者思考的空间越小。从以上可以看出，信息量大的问题比信息量小的问题更能达到提高学习者的思维能力效果。比如某一问题学习者的回答结果为（1/6，1/6，1/6，1/6，1/6，1/6），这中分布具有最大信息熵，学习者选择的结果最分散，这样的结果对学生迷惑性很大，学习的思考空间越大。因此这样的课件需要学习者进入细致的思考，这个问题引起学生的共鸣，这样的课件设计应该很好。若某一问题的学习者回答结果为（1，0，0，0，0，0），这种概率的分布的信息熵为零。学习者在应答时候根本没有做任何的思考就结束了，学习者的思考空间很狭隘，达不到教学效果，这样的问题设计是失败的。因此，问题的信息熵表示了学习者回答选择的不确定性，同时也能表示该问题的困难程度。

2. 结合学科

多媒体课件设计要结合学科性，尤其是学科内容，多媒体课件包括很多素材，有文字，图片，动画，声音，视频等。这集中素材带给学习者的信息量更大，在教学中使用多媒体课件的时候，就要注意教学内容和素材之间的匹配度。比如课堂内容重在陈述性知识的传授，而在多媒体课件中过多的使用了视频，视频本身的信息量就比较大，学习者会更多的关注视频，而忽略了陈述性知识，势必影响教学效果。不同学科所传递的信息量不同，作为课堂教学，要准确把握所传递的信息熵，在设计多媒体课件的时候，要关注不同素材的信息熵，给学生充分的思考空间，同时还能达到预期的教学效果。比如，有8个小球外观完全相同，但是有一个小球的重量与其他小球不一样，请你使用天平，能否在三次以内，找出这个小球，同时还要说明这个小球比其他小球是重还是轻。比较这8个小球，同时判断轻，重，应该是8×2种，这样我们就要计算信息的不确定性程度，开始的不确定程度为log216 = 4（bit），通过左右平衡的判断，每使用一次天平，不确定程度减少log23=1.585（bit），因此，使用两次天平后，所得到的信息量为2× log23 = 3.170（bit），这个结果小于4（bit），这个结果表示，使用两次，无法消除不确定程度。而使用三次天平，所得到的信息量为3× log23 =4.7555（bit），这个结果大于4.585（bit），这样使用三次天平后，就可以解决这个不确定程度，因此，对于这个问题，使用三次天平，就可以解决问题。

3. 结语

信息熵引入教学，本身就是为了解决教学当中的量化问题，多媒体课件引入教学，是为了更好的丰富教学，更好的促进教学，如何设计和评价多媒体课件，是解决这一问题的核心所在。基于信息熵的多媒体课件设计，就是要利用信息熵的量化性去设计和评价多媒体课件，以期达到教学内容和课件本身的双赢，要利用多媒体课件本身的灵活性，又不完全依赖于它，从信息熵的角度去评价，这样才能更好的使多媒体课件在课堂教学中应用自如，达到真正提高教学效果的目的。

作者简介：

魏晓俊（1983-），男，山西孝义人，教育技术学专业硕士，主要从事教育技术理论与应用研究。