基于信息熵的少数民族学生教学成效的量化研究

赵琳娜

摘   要：文章以提升少数民族学生教学成效为出发点，根据信息熵理论，针对少数民族学生的教学进行研究、分析，从教学活动开展和教学方式的采用等方面提出了开展教学的建议。

关键词：少数民族学生;教学;信息熵;量化研究

高校少数民族学生是本民族的优秀代表，是西部地区和少数民族地区经济建设的中坚力量，对于加强民族团结和维护民族稳定具有重要意义[1]。本文以民族院校少数民族学生为研究对象，调整了经典的言语互动类系统（Verbal Interaction Category System，VICS），采用章节教学对比试验的研究方式进行教学全过程的量化研究，通过研究结果针对少数民族授课班级如何提高教学成效给出参考意见。

1    少数民族学生在学习中存在的问题

1.1  学习基础比较薄弱

大多数少数民族学生来自经济欠发达地区，在基础教育方面相对落后，很多学生存在知识基础不牢、英语不好、汉语表达不够流畅的问题，在如计算机和英语类课程的学习中影响尤为明显。这类课程都以汉语教学为主，在一定程度上影响少数民族学生对知识的吸收、理解，增加了学习中的困难。

1.2  自主学习和探究能力较弱

少数民族学生来自相对边远地区，在初高中阶段大多没有进行有效的探究性、自主性学习的引导和教育，因此进入高校后在学习中无法做到自主预习、及时复习，带着问题学习、探究学习。这一问题成为少数民族学生高等教育阶段能力提升的一个瓶颈。

1.3  自我约束能力不强

在一些高校中对少数民族语言授课班级采用降低分数的考核方式，使得一部分少数民族学生对考试的严格性不够重视。在课堂教学中表现不积极、不认真听课、作业敷衍、自我要求降低、逃课、挂科的情况比较突出，对参与教学活动有抵触情绪。

上述问题是影响高校少数民族学生能力发展提升的关键问题，高校除了要在教育管理中针对上述问题进行积极思考并探索有效的解决方法外，还应在教学中进行行之有效的改革，将少数民族学生吸引进课堂、激发学习兴趣，提升主动学习的能力。

本文以笔者所在的院校蒙授班级学生为研究对象，采用章节教学对比试验的方法，针对计算机专业课“计算机组成原理”的教学过程展开研究，通过信息熵理论对开展的教学活动在教学效果上的作用影响进行科学分析，根据研究结果给出比较切实的蒙授班级教学组织方法和教学方法的指导意见。

2    蒙授班级教学过程的量化研究

2.1  研究的总体思路

本次对蒙授班级教学成效，采用信息熵理论进行量化研究。在信息熵理论中，熵可以表示信息系统中信息的价值。若某一信息系统由随机产生的n个信源组成，第i个信源发生的概率记为P（i），该信源发生所产生的信息量值按熵的理论可计算为log2P（i），则在这一信息系统中，每一信源产生的平均信息量被称为该系统的信息熵[2]，用公式表示为：

H=-∑pilog2（pi）      （i=1，2，…n）

其中，P（xi），i=1，2，…，n为信源中第i个信息的概率，H（X）称为信源的信息熵。

在本研究中，将教学过程定义为一种特殊的信息传递过程，该过程由教师与学生在教学过程的互动行为组成。针对教学过程的行为，记录其发生的频次，构成一个信息概率系统，对该信息系统进行信息熵的量化分析，通过分析数据找出对教学有益的方式方法，剔除或减少对教学效果无意的教学活动和方法。在本研究中选择“计算机组成原理”课程的存储器、数据表示及运算方法、指令系统、CPU的功能4个章节章开展教学对比试验。在存储器、指令系统章节（下称奇数章节）的教学中主要开展翻转课堂、讲做练结合、课堂答疑、课下录制视频、小组讨论、增加习题讲解等教学活动。在数据表示及运算方法、CPU的功能章节（下称偶数章节）的教学中主要采用教师精讲细讲、课堂提问、网上辅导答疑及个别指导等教学方式。记录试验中教学活动发生的频次和学生参与的频次、人次，将其作为信息熵系统的原始信息源数据，并且增加学生调查问卷和期末考试各章节分数的统计成绩作为信息熵分析的辅助数据，对教学全过程进行量化研究。

2.2  教学过程的行为分类

构成教学系统的主要因素为教师和学生，因此，对教学过程的量化研究可以通过对教学系统中教师行为和学生行为的信息熵分析来实现。由于本次研究以全过程教学为研究对象，教学过程中的信息来源除了课堂教学外，还包括了对学生课下教学活动的信息采集和分析，因此，将经典的VICS教学行为分类系统进行了适当的改造，建立了如表1所示的全教学过程教学行为分类。

依据表1将“计算机组成原理”课程的教学过程进行信息熵量化研究。在本研究中，对上述4章教学过程采用课程记录方式，以45 min为基准时间单元，记录45 min教學过程中上述活动的发生次数，合计共30次课堂教学和5次课下辅导教学，上述活动的全部发生频次作为信息熵量化计算的主要信息源。将教学过程原始信息按表1类别进行归类整理，分别计算教师行为、学生行为的信息熵值，并通过对信息熵结果的分析，对课程的教学全过程作出客观评测。

2.3  数据结果及分析

本研究选取计算机科学与技术专业1个蒙授自然教学班的学生为研究对象（班级人数31人）。

得到如下奇偶章节教学中教师行为概率表2—3和学生行为概率表4—5，其中，T1—T9分别对应表1实验教学行为分类表中教师行为的各项，S1—S10分别对应表1实验教学行为分类表中学生行为的各项。

其中，教师教学行为表2和学生教学行为表4对应奇数章节的教学过程，教师教学行为表3和学生教学行为表3对应偶数章节的教学过程。

根据信息熵的计算公式，可求得表2中教师行为的信息熵HT1=2.401，表3中教师行为的信息熵HT2=2.251，表4中学生行为的信息熵HS1= 3.375，表5中学生行为的信息熵HS2=2.087。HT2与HS2均小于对应的试验组HT1，HS1熵值，说明奇数章节采用的教学方法和开展的教学活动更为丰富，对教学过程的有价值影响更强。从教学过程中学生教学行为的信息熵计算结果可以观察到，学生随机提问的频次高于网络平台提问，反映出蒙授班级学生文字编辑能力弱，对网络平台需要文字书写编辑的提问方式运用不好。在教学中开展的翻转课堂教学活动，蒙授班级学生参与的频次低，反映出学生自己讲解知识点的翻转教学模式对蒙授学生有一定难度。问卷调查显示，原因为学生对自学知识存在语言文字方面的理解问题。通过期末测试成绩分布发现，在教师进行例題、习题讲解练习多于理论知识细讲的教学模式对比中，学生对讲师细讲、深讲知识点的掌握没有教师通过例题、习题讲解知识点的情况好。同时，在开展的多种教学模式中，学生对小组课下录制视频进行知识点讲解的参与度、积极性及视频录制的完整性均较高，反映出学生在学习的过程中对互学及操作实践性学习模式的兴趣较高，相较于教师在课堂组织的翻转教学模式，蒙授学生更倾向于参与这种课下自己组织开展的灵活且表现力更强的学习模式。

2.4  蒙授班级开展专业课教学的建议

从上述教师行为信息熵、学生行为信息熵的分析结果可以看出，开展多样的教学活动对提升蒙授班学生学习的积极性、主动性有着积极作用。在开展的活动中，根据对前述熵值的分析，调整一些对蒙授班学生学习成效影响不大的因素，增加蒙授班学生乐于接受、积极参与的教学活动，从而通过量化分析的结果更好地指导教学活动的开展。在此以本论文研究的蒙授班级教学为参照对象，提出教师组织教学的实施建议。

（1）开展“讲练做”相结合的教学模式，对知识点的讲解不宜过深、过细，通过例题、习题的讲练渗透知识，使学生在练、做中掌握知识。

（2）开展面对面的辅导答疑，进行有针对性的辅导，减少网上答疑次数。通过面对面的辅导，加强学生与老师的沟通，准确发现教学中的问题，同时，可以强化学生口头表达能力，增强学生的自信心，促进学生文字表述能力的提高。

（3）开展章节重点知识和重点习题的学生视频录制活动，符合少数民族学生多才艺、多兴趣、喜欢表达自我的特点。通过这种学生喜欢的教学活动，使学生主动参与学习、提升学习的兴趣，将学生吸引到课堂教学中去。

（4）开展小组讨论，并且将小组讨论活动分为课上、课下两种模式。采取讨论后汇报讲解，代替翻转教学模式，一方面提升学生的表达能力，另一方面，在互学的过程中避免了学生在翻转教学中，自己学习对知识点理解不到位、讲解不出来的问题。

3    结语

信息熵理论在信息源对系统的量化影响评价中有着较高的科学应用价值。通过该理论对少数民族学生教学成效的量化研究是一种比较有益的尝试。在今后的少数民族学生教学组织上，将对教学的量化模型作进一步的完善，使其能更好地体现教学的全面性、客观性。结合信息熵的分析，积极开展与少数民族学生自身发展特点相辅相成的教学活动，为少数民族学生的能力提升、发展进步提供具有科学性的教学指导。

[参考文献]

[1]刘浩广，蔡绍洪.信息熵及其随机性[J].贵州大学学报（自然科学版），2007（7）：350-351.

[2]曹连英，杨秀菊.基于信息熵的教学质量可度量化研究[J].哈尔滨师范大学学报（自然科学版），2008（2）：64-66.

[3]王之国.信息熵对教学效果的影响[J].现代远距离教育，2007（6）：14-15.

[4]田振清，周越.信息熵基本性质的研究[J].内蒙古师范大学学报（自然科学版），2002（12）：347-350.

[5]李万春，朱云东，刘朝丽.基于信息熵的课堂教学过程量化评价模型[J].电化教育研究，2009（1）：99-102.