華玉梅

（深圳市塘尾萬里學(xué)校 廣東 深圳 518103）

在課堂教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)模式和課堂管理是兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，筆者以熵理論為基礎(chǔ)，在教學(xué)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)靈活多樣的教學(xué)活動(dòng)，提高學(xué)生探究問題的興趣，促進(jìn)發(fā)展學(xué)生的思維能力.素質(zhì)教育與新課程改革理念的融入，使整個(gè)課堂氣氛充滿新鮮的活力，師生交流更加順暢，學(xué)生可以最大程度地獲得有用信息，課堂氣氛不再拘泥于傳統(tǒng)理念和模式.

1 熵的基本理論

1.1 熵的建立

1865年，克勞修斯在研究如何提高蒸汽機(jī)效率的基礎(chǔ)上，提出了熵問題.他在這一年發(fā)表的論文《力學(xué)的熱理論的主要方程之便于應(yīng)用的形式》中認(rèn)為，系統(tǒng)從溫度為T的熱源中所吸收的熱量dQ，被T來除所得的商，就是該系統(tǒng)在無限小過程中熵的增量dS，即克勞修斯的熱力學(xué)熵的物理意義是，能量在傳遞（或轉(zhuǎn)換）的過程中，能量子的分布會(huì)愈來愈松散而無序.

1.2 玻爾茲曼熵

1872年玻爾茲曼對(duì)克勞修斯的熱力學(xué)熵理論進(jìn)行了拓展.他首先提出了微觀態(tài)的概念.所謂微觀態(tài)，實(shí)質(zhì)上是系統(tǒng)內(nèi)粒子數(shù)的某種可能組態(tài)（即可能的一種分布方式），一種可能的組態(tài)，叫做一個(gè)微觀態(tài).一種宏觀態(tài)所對(duì)應(yīng)微觀態(tài)的數(shù)目W叫熱力學(xué)概率.玻爾茲曼在此基礎(chǔ)上，得出了熵的又一個(gè)表達(dá)式S＝klnW，式中k是玻爾茲曼常數(shù)，W代表了微觀態(tài)數(shù)目.熵是系統(tǒng)微觀粒子無序量大小的度量，它把宏觀量熵與微觀狀態(tài)數(shù)W聯(lián)系起來，從而以概率的形式表述了熵及熱力學(xué)第二定律的重要物理意義.

1.3 信息熵

1948年，申農(nóng)（shannon）把玻爾茲曼定義的熵引入到信息論中，他把熵看作某一隨機(jī)事件中不確定性的量度，從而奠定了信息論的基礎(chǔ).在科學(xué)上，信息具有嚴(yán)格和確切的含義，它是指某些抽象的，能被貯存、提取、傳遞和交換的資料以及數(shù)據(jù)的集合，用信息量來作為定量的描述.

根據(jù)申農(nóng)的信息熵理論，信息熵定義為

式中，Pi代表了系統(tǒng)第i個(gè)微觀態(tài)出現(xiàn)的概率.在信息論中把信息看作一種用以清除不確定性的東西.因此，信息數(shù)量的大小，可以用被消除的不確定性的多少來量度.

2 用信息熵理論改革教學(xué)模式

物理課堂的傳統(tǒng)教學(xué)模式是教師在講臺(tái)上一邊板書一邊講，學(xué)生坐在下面聽，學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，這是一種單向傳遞信息的教學(xué).這種教學(xué)模式過于呆板，不利于學(xué)生負(fù)熵值的增加.在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，筆者采用“提問式”教學(xué)的方法，增加了課堂的互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.物理課堂中的師生交流是“能量”交換的一個(gè)重要途徑，是師生思維向同一個(gè)方向發(fā)展的一個(gè)重要體現(xiàn)，它非常有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力.對(duì)于提問的形式，不僅僅是教師提問學(xué)生回答，還鼓勵(lì)學(xué)生提問教師回答.筆者發(fā)現(xiàn)，在課堂上能夠提出問題的學(xué)生，他的思維是在課堂內(nèi)的，對(duì)于知識(shí)的渴望促進(jìn)他更用心的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績(jī)也比較好.

多媒體教學(xué)能夠很好地增加教學(xué)系統(tǒng)的負(fù)熵，多媒體技術(shù)的引進(jìn)對(duì)改革物理課堂教學(xué)模式，提高教學(xué)效果起著重要作用.利用多媒體技術(shù)使物理現(xiàn)象可視化，物理事實(shí)直觀化，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量.

3 用信息熵理論進(jìn)行課堂教學(xué)管理

在課堂上實(shí)施物理教學(xué)，學(xué)生坐在座位上學(xué)習(xí)，環(huán)境比較封閉.學(xué)生個(gè)體的“能量”耗散渠道受阻，教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的熵值容易增加，教學(xué)活動(dòng)與外界環(huán)境無能量交換，整個(gè)教育教學(xué)過程就容易成“一潭死水”，教學(xué)效果被削弱.

筆者認(rèn)為可以通過增加物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重和合理安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)來調(diào)整物理課堂教學(xué)的狀態(tài)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒，促使物理教學(xué)管理從無序走向有序.實(shí)驗(yàn)教學(xué)是物理教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分.實(shí)際教學(xué)中，由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等客觀條件的限制，往往以教師的演示實(shí)驗(yàn)為主，以學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)為輔，學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大打折扣.筆者在實(shí)踐中采取在教學(xué)安排上進(jìn)行調(diào)整：安排某些班級(jí)先理論再實(shí)驗(yàn)，某些班級(jí)先實(shí)驗(yàn)再理論，加強(qiáng)對(duì)課外實(shí)驗(yàn)、科技制作的指導(dǎo)，努力做到理論學(xué)習(xí)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)穿插進(jìn)行.

課堂雖然是個(gè)相對(duì)封閉的空間，但每一位學(xué)生的思維不可能完全不受外界影響，教師要充分利用這些外界因素進(jìn)行課堂管理.在教學(xué)中，教師要掌握學(xué)生的心理活動(dòng)，利用現(xiàn)有資源充分調(diào)節(jié)課堂氣氛，控制教與學(xué)過程中的熵變方向，增大負(fù)熵值，使課堂教學(xué)逐漸從無序走向有序.否則，過度的批評(píng)、責(zé)罰等無效的課堂管理行為只會(huì)增大有效課堂管理行為的熵值，使課堂管理更加無序.比如在“長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量”的教學(xué)中，教師可以采用分組實(shí)驗(yàn)的方法，四人一組，根據(jù)學(xué)生情況合理安排小組成員，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，小組成員討論得出結(jié)論后，再由教師進(jìn)行集中講評(píng).有分組、有實(shí)驗(yàn)、有討論、有總結(jié)、有講評(píng)的一體化教學(xué)過程，教師可以很好地控制課堂秩序，順利達(dá)到教學(xué)目標(biāo).

4 結(jié)語

筆者從信息熵的理論出發(fā)，對(duì)物理課堂教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行有效的構(gòu)建和控制，針對(duì)教學(xué)模式和課堂管理兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行了有針對(duì)性的改善，探索出一條提高物理課堂教學(xué)效果的途徑.

1 趙凱華.新概念物理 熱學(xué)（第二版）.北京：高等教育出版社，1998.12

2 陳集炎，唐詩.用信息熵評(píng)價(jià)微格教學(xué)課例的實(shí)驗(yàn)研究.黑龍江科技信息，2011（4）

3 周曉偉.熵理論在職業(yè)院校物理教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用研究.新課程（教育技術(shù)），2011（3）

4 徐榮.基于信息熵的教學(xué)模糊綜合評(píng)價(jià)研究.安徽工程科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）

5 張東，張寧.物理學(xué)中的熵理論及其應(yīng)用研究.北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（21）

6 傅德榮，章慧敏.教育信息處理.北京：北京師范大學(xué)出版社，2001.9