Мера Шеннона
где п - число состояний, рi - вероятность или относительная частота перехода системы в i - ое состояние (åрi=1), если все состояния равновероятны, то I=log2 n (11) При равномерном законе распределения плотности вероятности формула (10) переходит в (3) Если выбор i -го варианта предопределён заранее, то есть выбора как такового, нет, то Рi=1, а I=0 Сообщение о наступлении события с меньшей вероятностью несёт в себе большую (И) и наоборот. Сообщение о поступлении достоверно поступающего события несёт в себе нулевую (И): I=log21=0. Если k есть коэффициент Больцмана, то есть k=1.38-16 эрг/град., то выражение
в термодинамике известно как энтропия* или мера хаоса (беспорядка) в системе. Сравнивая I и S, видим, что I можно понимать как информационную энтропию (энтропию из-за нехватки информации о системе). Нулевой энтропии соответствует максимальная информация. Основное соотношение между энтропией (S) и информацией (I):
или
Увеличение (уменьшение) меры (10) свидетельствует об уменьшении (увеличении) энтропии (организованности) системы. При этом: а) при полном хаосе (дезорганизованности) S=Smax и полная неопределённость I=Imin; б) при полном порядке S = Smin и полная определённость I=Imax в системе.
Например, чем больше информации мы имеем об ПЭВМ, тем меньше психологический барьер перед электронной техникой.
Термодинамическая мера – связывает величину энтропии системы с недостатком информации о её внутренней структуре. Пусть дан термодинамический (ТД) процесс – S, а Н0 и Н1 величина ТД энтропии системы S в начальном и конечном состояниях. Тогда ТД мера информации (негэнтропия) определяется так: Н(Н0Н1 )= (Н0 – Н1) (15) Причём уменьшение (Н) свидетельствует о приближении S к равновесному состоянию, а увеличение (Н) – об удалении от состояния равновесия. Любая открытая информационная система эволюционирует так, что, начиная с состояния наибольшей энтропии (неопределённости) стремится спиралеобразно к новым связям и отношениям, к организованности и порядку в системе в процессе взаимоотношений со средой и перестройки структуры с целью уменьшения энтропии.
Например, в телеигре «Что? Где? Когда?» обсуждение вопроса начинается хаотично, а в конце может организоваться в единодушное принятие решения. Всякую (И) можно рассматривать с двух позиций: 1) что определяет эта (И), с точки зрения характеристики породивших её причин (И- выступает как следствие процессов в системе); 2) какие объективные изменения в системе может вызывать эта (И), если она будет реализована средствами организации в процессе управления (здесь (И) уже служит причиной изменения системы). Эти два вида смыслового содержания (И), рассматриваемого как с точки зрения её полезности для определения состояния или поведения системы (цель распознавания), так и её полезности для достижения цели функционирования системы, соответственно примем в дальнейшем, как её семантическое и прагматическое содержание. В соответствии с этим показателем ценности (И) будет функция чувствительности степени достижения рассматриваемой j -ой цели (обозначим через Uj – степень достижения j -ой цели):
Значения l ij при всех Ii образуют кривую ценности y, а l с – ценность семантическая, l пр – ценность прагматическая.
3.2.2.1. Получение и начальное преобразование информации Психологические измерения процессов получения и усвоения (И) показывают, что процессы эти идут в несколько этапов. Сначала сигнал, содержащий (И), воспринимается органами чувств и поступает в кратковременную память (оперативная, динамическая память). Объём этой памяти составляет около 160 бит (20 символов); (И) сохраняется в ней в течение 10 – 160 сек., после чего при отсутствии подкрепления «стирается», освобождая память для следующих порций. На самом деле количество информационных сигналов, идущих из окружающего мира к человеку, столь велико, что все они не могут быть восприняты и тем более обработаны. Благодаря избирательности внимания, лишняя (ненужная) с точки зрения индивида (И) отфильтровывается ещё до поступления её в кратковременную память. Процесс имеет пороговый характер. При частых повторных возбуждениях – подкреплении – в нервных клетках происходят изменения и преобразования связей. Для таких изменений на клеточном уровне требуется время, это приводит к существованию объективных пределов человеческого мозга по объёму и скорости перерабатываемой им (И). Беспалько В.П. [16] в соответствии с хорошо известным в информатике определением пропускной способности информационного канала (J) предложил количественную оценку пропускной способности канала поступления (Иya) в память (восприятия (И)):
где J - (КИ), прошедшее по каналу за время t. При J = 160 бит и t = 10¸160 c. Получаем Пропускная способность входного информационного канала учащихся по данным исследования Ительсона Л.Б.: § незнакомые сигналы – 6 бит/с; § знакомые, но непривычные – 18 ¸ 20 бит/с; § хорошо знакомые, привычные – до 65 бит/с. В кратковременной памяти происходит оценка значимости (И) по дополнительным сигналам из внешней среды, называемым подкреплениями. Неподкреплённая дополнительными сигналами (И) исчезает из сознания за очень короткий промежуток времени. Только сознательный выбор значимой (И) и подкрепление её путём повторений вводит в действие процессы, вызывающие перевод (И) в долговременную память. В долговременной (статической) памяти (И) может сохраняться продолжительное время. Индивидуальным при этом оказывается непосредственный объём памяти человека, а также скорость протекания угасательных процессов, ведущих к забыванию, то есть утрате (И). Обнаружена связь непосредственного объёма памяти с успеваемостью учащихся (большой объём памяти коррелирует с более высокой результативностью обучения), что свидетельствует о необходимости и важности целенаправленного развития памяти учащихся. Количество необходимых подкреплений для перевода (И) в долговременную память также индивидуально, однако однократное подкрепление не обеспечивает достаточно надёжного удержания (И) в долговременной памяти. Считается, что минимальная возможность для образования устойчивых связей между носителями информации в мозге создаётся, лишь при двукратном подкреплении. При этом активная роль самого человека и сознание значимости поступающей (И) уменьшают число подкреплений и интенсифицируют процесс восприятия (И). Кроме того, существуют два предела скорости приёма и последующей переработки (И) человеком: минимальный и максимальный. Если скорость поступления оказывается ниже первого предела, возникает состояние «сенсорного голода» интерес к работе падает и внимание переключается на другие объекты (хорошо успевающие учащиеся в гетерогенных учебных группах). В случае чрезмерной интенсивности работы и превышения второго предела быстро наступает состояние утомления и, как следствие, не восприятие части (И). Таким образом, в обоих случаях снижается общая продуктивность любой деятельности. При построении графо-семантической модели содержания темы (модуля, раздела) имеется возможность разделить учебный материал по видам занятий, учитывая, что, например, на лекции целесообразно вводить не более 12 новых понятий, а на практическом и семинарском занятиях - не более 5. Следовательно, при построении графо-семантической модели конкретного занятия указанное выше количество понятий выступает как ограничение графа. Реализация описанного подхода позволяет при отборе содержания учебной дисциплины произвести выбор семантических единиц - ключевых дидактических категорий и понятий, без знания которых формирование у будущего специалиста значимых профессиональных качеств невозможно.
3.2.2.2. Особенности обработки информации учащимся Принципиальное отличие обмена (И) с человеком и техническим устройством в том, что в устройство (И) достаточно переслать, а человек для запоминания должен её осмыслить. Перевод информации из оперативной памяти в долговременную память обязательно сопровождается процессом её обработки (пониманием). По Турбовичу Л.Т. расширение тезауруса учащегося (расширение базы его знаний) происходит только в том случае, если сообщаемые ему новые знания частично перекрываются с уже имеющимися знаниями. При этом устанавливаются логические и смысловые связи между новыми и ранее освоенными знаниями. Без установления таких связей понимания не достигается и тезаурус не расширяется. Улучшить понимание и усвоение можно оптимизацией сочетания новых знаний и тезауруса. Другим отличием человека от технической информационной системы является и то, что он должен настраиваться на приём и обработку (И) каждый раз заново. Именно поэтому столь большое значение имеет правильное управление познавательной деятельностью (Пд) учащегося. В информационных дидактических процессах различают следующие этапы: § внешний этап (рецепторный), связанный с извлечением (И) из окружающего мира; § внутренний этап (рефлекторный), связанный с адекватным отражением внешнего мира в процессе переработки (И) и с выработкой определённого типа мыследеятельности; § эффекторный этап, в котором проявляется факт усвоения и создаётся возможность измерения результативности обучения. На первом этапе главное значение имеют способы концентрации внимания учащихся и способы подготовки и подачи (И) к рецепторам человека. Преподаватель на этом этапе должен реализовать некую целенаправленную систему дидактических воздействий, определяемую содержанием, методами и формами представлений учебного материала, что и является сутью обучения. Другими словами, преподаватель осуществляет внешнее управление информационным потоком – его содержанием, интенсивностью и рецепторными каналами, а также настраивает сознание ученика на восприятие (И). (Это как бы первый аспект обучения на этом этапе). С другой стороны, на этом же рецепторном этапе информационного дидактического процесса необходимо обеспечить оптимизацию формы представления и подачи (И). Этому требованию отвечает наглядность учебной информации (И). далее следует учитывать разные скорости графической и символической (вербальной) (И) и, наконец, важным фактором усвоения является (при восприятии с экрана ПК) мультимедийность * представления и подачи учебного (И). Следующий информационный этап обучения – рефлекторный. Он «протекает» скрыто от внешнего наблюдателя. Его ход определяется двумя факторами: 1) знанием учащимся порядка обработки данного количества (И) и 2) умением вести эту обработку, а также наличием (или отсутствием информационных шумов, поступающих по каналам связи и препятствующих концентрации внимания на обработке). При восприятии (И) человек не может избежать информационных потерь. Это связано с тем, что взаимодействие субъекта с источником (И) осуществляется не напрямую, а посредством создания модели того объекта, явления, или процесса, сведения о которых и являются содержанием (И). Субъект основывается на собственной интерпретации полученных данных, адекватность которой определяется его способностью строить соответствующие информационные модели. Таким образом, при определении содержания образовательного процесса приоритетным следует считать выработку умений обработки (И) и построение моделей в данной предметной области. Порядок преобразования (И), безусловно, должен быть сообщён учащемуся заранее, так как без осмысления какого-то фактологического материала понимание и усвоение невозможно. Особое значение приобретает умение учащихся пользоваться общими метапредметными подходами и алгоритмами обработки (И) (систематизация, представление и структурирование данных, поиск в информационном массиве, выполнение логических операций). Управление деятельностью учащихся непосредственно в ходе рефлекторного этапа должно состоять в оказании ему индивидуальной помощи (консультации). Ещё одной задачей преподавателя на данном этапе должно стать создание внешних условий, не мешающих ходу мыследеятельности учащихся (устранять, например, информационные шумы). На заключительном этапе эффекторной части информационного процесса осуществляется также коррекция результатов (Пд) учащихся, которая возможна, если контроль производится непосредственно после освоения некоторого информационного блока (текущий контроль). Текущий контроль должен осуществляться постоянно и, с одной стороны, создавать дополнительную мотивацию обучения для учащихся, а, с другой, – давать оперативные сведения преподавателю относительно содержания и необходимости корректирующих действий. Одним из важнейших факторов, влияющих на переработку и усвоение (И), является соответствие способа и языка её представления тезаурусу и лингвистической композиции учащихся. Этот фактор хорошо согласуется со сложностью * [1-3] учебных материалов (см. 4.5). Чем доступнее материал (меньше показатель сложности), тем легче он воспринимается и запоминается. При этом возникает проблема оптимизации соотношения доступности и научности учебных материалов. Результатом деятельности учащегося по переработке (И) является изменение его тезауруса * либо формирование некоторых умений. Существует два варианта расширения объёма знаний учащегося: 1) простое включение новых знаний в имеющийся тезаурус, чему соответствует репродуктивное усвоение (см. 4.2); 2) Создание учащимся на основе полученных сведений обобщений новых знаний, следствий – это продуктивное усвоение (в 4.6 на основе теории поэтапного формирования умственных действий и ТПС [1, 9, 26] выделяются стадии (уровни) усвоения учебной (И)). Таким образом, рассматриваемая информационная модель познания (ИКиПо) приводит к выводу, что достижения более высокого уровня обученности требует обработки и усвоения (запоминания) большего объёма (И).
|
, (10)
, а
(12)
(13)
(14)
, (16)
, (17)
(2 символа в сек.). Норматив скорости чтения лекций на младших курсах - 
(60 слов в мин. – 1 слово в секунду).
