[教育学]第二章 教育信息熵20130914.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * 我们主张CAI课件应是一种面向问题型的CAI课件，而不应是一种课堂搬家、书本搬家，基于知识呈现的CAI课件。面向问题型的CAI课件充分反映了CAI的特点，有利于CAI学习的开展，有利于提高CAI的学习效果。??????课件中的问题，不仅用于形成评价和结果评价，它也可用于知识的呈现和传递。学习者对问题的应答是实现课件对学习者特性的理解、对学习过程控制的重要内容。??????课件中的问题具有多种呈现和应答的形式，多重选择问题是其中使用面最广泛的一种形式，许多其他形式的问题，例如，填空题，匹配题，往往是以多重选择问题的变形而出现的。??????多重选择问题信息熵的计算在课件及其评价中占有重要的地位。??????我们就以下几种学习者对多重选择问题应答分布的信息熵进行计算。从以上的计算可以看出：?????? 均匀分布的H最的（如1、4所示），但这是在相同答案数情况下的比较。?????? H的大小不仅与应答分布有关，还与预选答案有关。预选答案数越多，信息熵越大。 * ?? * ?课件中，问题的设计十分重要，特别对于面向问题型课件更是如此。问题所具有的信息量，对问题的评价，对课件的评价具有重要的意义。??????从问题、课件所具有的学习功能来看，问题的信息量越大，表示学习者应答分布的分散性越大，问题的信息量越小，表示学习者应答分布越集中。?????? 设某一问题学习者的应答分布为：???? （1/5，1/5，1/5，1/5，1/5）这种分布具有最大信息熵。它表示学习者的应答选择十分分散。这样的问题具有较大的“迷惑性”，学习者在选择应答时，需要进行认真的思考才能予以选择。这样的问题促使学习者进行深入的思维。对课件而言，这是一个很好的问题。??????若某一问题的学习应答分布为???? （1，0，0，0，0）这种分布的熵为零。它表示学习者的应答全部集中在第一个预选答案。显然，这样的问题学习者在选择应答时，可以不需进行更多的思考，非常轻松的给予应答。从学习者的学习考虑，这不是一个很好的问题。??????基于这样的分析，我们可以使用信息熵来评价课件中所设置的问题。从促进学习者认真思维，产生较好的学习效果来看，信息熵高的问题低于信息熵低的问题。 * * 学生学习状态的有效描述和判断，对改善教学过程、提高教学效果是极为重要的。特别在CAI学习过程中，学习的控制不是由教师根据对学生的观察结果来进行，而是由计算机自动的进行的，学生的学习状态如何描述、怎样判断，对学习过程的开展更具有重要意义。??????教学过程的开始阶段，由于学生刚进入一个全新的领域，需要对学习内容有一个了解、适应的阶段，这时候，学生的学习处于一种不稳定状态。这种状态下，学习内容的变换不宜过大，学习的速度应适度，学习的提示要仔细些。经过一段学习后，学生的学习趋于稳定状态，学习内容、学习速度、提示方法应作相应的调整。教学过程应根据教学目标的要求、学生的学习状态变化予以有效的展开。?????? 学习过程中学生学习状态的描述和判断应根据学习过程中的各种应答信息的收集、处理来实现。学习过程中，学生的应答情况可以作为一个子系统来处理，利用该子系统信息熵的变化情况，可以有效的判断学生学习状态的变化。 * * 显然，学生的学习处于不稳定的状态时，学生对问题的应答具有较大的随机性，与之相应的信息熵也较大。学习趋于稳定后，回答问题的确定性增加，相应的信息熵随之减少。图（a）所表示的状态是一种不稳定的学习状态。图（b）中，学生应答的信息熵很快的变小，者表示学生的学习迅速地进入稳定状态。  * * ?从分类数据序列，我们可以看出整个教学过程中行为的迁移过程、行为的分步和变化过程。在此基础上，可作出各类行为的频度分布，并计算出教学过程的信息熵。 * * 假如有：我们大__都喜__使__计__机。 ?? 不用很多努力，就可以猜出完整的句子：?????我们大家都喜欢使用计算机。 ??香农指出，能猜出来的字符不运载信息，而不能猜出来的字符运载信息。所隐藏的字符属于冗余字符，不用那些字符也能运载该句子的全部信息。冗余度大小对信息阅读和检错抗错有重要的意义。比如：?????我__大________使______机。????就很难猜出完整的句子，在信息传递的时候，也很难做检错和抗错。因此，保留合理比例的冗余度是非常重要的。??? 信息熵方法的基本目的，是找出某种符号系统的信息量和冗余度之间的关系，以便能用最小的成本和消耗来实现最高效率的数据储存、管理和传递。 * * 一、测试问题信息熵的计算 多重选择问题是各种测试中使用最为广泛的一种测试问题。 例1：下列设备中，只