教育信息处理[1]

1、教育信息处理,本课程介绍了教育信息处理的常用技术和方法，它们可以用于规划、设计和评价各类教育信息系统。,具体内容包括：信息论基础、多元统计方法、解释结构模型法、结构化文本设计技术、教学分析、测试于测试理论、学生集团应答分析、s-p表分析法、生理信息与教学过程。 在介绍每一种方法的同时，指出其可能应用的场合，并给出了实际应用案例。,通过本课程的教和学，将使学生:1 了解教育信息处理的概念体系和知识结构；2 了解教育信息处理的研究对象和实践领域；3 熟悉教育信息处理中信息量的特点和在实践应用中的功能；4 熟悉教材结构化的分析方法与ISM法的应用；5 知道教学分析的分类分析、时序列分析、S-T分析；

2、6 熟悉测试仪测试理论的项目反应理论、自适应测验；7 熟悉学生集团应答分析系统和他在教学实践中的应用；8 熟悉教育信息的结构分析中的S-P表分析、ISR分析；9. 熟悉多元统计的基本原理；10. 知道生理信息与教学过程。,在学习每一章内容的时候，应该先明确学习的目标，紧紧围绕每章开始部分的学习要点；并了解这部分学习内容的基本框架，形成对该章知识体系的总的印象。然后进行每一节或每个知识组块中的要点，包括概念术语、数学运算、教育实践的应用操作程序等的深入学习，即根据学习目标的要求和个人的需要，通过点击有关层面上的超链接按纽，逐步把学习引向一定的深度和广度。最后通过各章指定的练习作业，检验自己的学习

3、效果。,总成绩 = 课程参与程度（5%） + 平时作业（10%） +期中考试（5%）+ 期末考试（80%）,教学过程中的教育信息处理 教学过程是一种信息过程，在这个过程中，信息处理对教学的计划、展开和完善具有十分重要的意义 1、什么是信息处理 所谓信息处理是指，基于一定的目的，对于所收集的信息，以一定的方法（算法）处理后，能得到隐含在信息中有意义的内容（信息）。 例：为了比较两个班的学习成绩（目的），可对两个班的学生进行测试，并得到相应的测试数据（收集信息）。通过对这两个班的测试数据的统计处理，例如：计算平均值，求分布（处理算法），可得到A班的成绩优于B班（处理的结果）。这种处理结果达到了处理

4、目的的要求。,2、教学过程中的信息处理 教学过程是一种信息过程。教学过程中的信息处理可为教学过程的设计、实施、控制、评价、完善提供重要的依据，具有十分重要的意义。 教学过程中的信息处理及其作用主要有： （1）学习过程、学习资源、学习问题的信息量计算。 （2）教材与学习资料中的信息分析与信息处理。 （3）学习者数据的分析和处理。 （4）教学过程中的信息分析与信息处理。 （5）学习者应答数据的分析与处理。 （6）学习结果的分析与评价。 （7）学习者生理信息的分析与处理。,第一章 教育信息概述,本章在对信息概念一般性讨论的基础上，重点讨论了教育信息的特点和基于这些特点应采取怎样的方法进行处理。 第一

5、节有关信息的基本概念 第二节教育信息的特点 第三节教育信息的数量化 第四节教育信息的结构形式 第五节教育信息处理的对象 第六节教育信息处理的方法 第七节教育信息处理的数学方法思考与练习,第一节有关信息的基本概念,信息、数据和知识的相互关系？信息科学的内容?,1.1.1什么是信息 简单地讲，通过信息，可以告诉我们某件事情，可以使我们增加一定的知识。英语中的信息是“information”，表示信息可以让受者产生某种形式的变化，这种变化可以让受者从认识上的不完全、不理解、不确定变为完全、理解和确定。,1.1.2数据和知识 数据是信息的素材，是在各种现象和事件中收集的。当我们根据一定的利用目的，采取

6、相应的形式对数据进行处理后，就可得到新的信息（制作出新的信息）。,数据处理是一种对数据的有意义的操作。,数据、知识和信息的关系如下表,1.1.3信息的特点,没有大小 由于信息不具大小，无论怎样小的空间，都可存放大量的信息，无论怎样狭窄的通道，都能高速地传递大量的信息。信息产业是一种省空间、省能源的产业。,没有重量 信息由于没有重量，在处理时，不需要能量。信息产业是一种省能源产业。,容易复制 信息一旦产生，很容易复制，它有利于大量生产。,第二节 教育信息的特点,教育信息的基本特点?,一、量度水平低 教育过程中的某些信息， 学习成绩，学生身高、体重 学习课程、教学方法 对问题的反应、学习的爱好等,

7、二、教育数据多是一些小样本的数据 教育数据中，有些涉及较大的范围，例如一个学校，其数据量较大，样本数据较多，可有效地利用数理统计的方法进行处理。而实际的教学过程中，往往仅涉及一个班，由于样本较少，它给数据的统计处理带来了很大的困难。,三、注重个体数据的分析 教育过程中，往往还要注重某些学生个体的分析，分析某个学生的个体特性，分析某个学生个体在集团教学中的位置。教育改革中，我们强调学生的个性化学习。对学生个体数据的分析，可为个性化学习提供重要的信息，可实现有效的个别指导。,四、教育信息多是一些模糊信息 以教育测试时学生的应答为例，对于学生的错误应答，可能有多种情况，有近似正确的误答，也有完全不能

8、理解问题的应答。对于各种误答，要设置一个误答的标准是十分困难的。,模糊信息是指数据没有特定地量度水平，具有一定模糊性地信息。,模糊信息,第三节 教育信息的数量化,教育信息数量化的基本特点?数量化的类别(尺度)有那几类?,1.3.1教育信息数量化的特点 教育研究中，根据教育现象的特点，需要对该现象赋以一定的数量，称之为数量化（quantification）.例如,一个小班有五个组,为了区分的方便,我们分别赋予它们为一组、二组五组。,例：在研究家庭文化程度对学生智能发展的影响中，我们往往以智能指数作为学生智能发展的测度（注：IQ=（MA/CA）*100，其中MA：精神年龄、CA：生活年龄）。IQ具

9、有一定的数值，但它与身长、体重等物理测量的数值具有不同的特点。,1.3.2数量化的尺度 教育数据中，有些涉及较大的范围，例如一个学校，其数据量较大，样本数据较多，可有效地利用数理统计的方法进行处理。而实际的教学过程中，往往仅涉及一个班，由于样本较少，它给数据的统计处理带来了很大的困难。,1名义尺度(nominal scale),2序数尺度(ordinal scale),3距离尺度(interval scale,equal unit scale),4比例尺度(ratio scale),第四节 教育信息的结构形式,教育信息表现的结构形式?,1.4.1矩阵 矩阵是表示教育信息结构的一种基本形式。,学

10、生测试成绩表,1.4.2时间序列 使用时间序列（简称时序列）研究教学过程。,对于某个教学过程，可以用xi ti i=1n (1-2)这样的概率模型所表示，式中第I个行为状态的类型；ti：产生第I个行为的时间；n：教学过程中所出现行为状态的总数例：上课，45分钟 考试，2小时为了进行时序列分析，首先应对教学过程中的行为进行分类。分类时，应对教师的行为、学生的行为分别进行。,1.4.3图 所谓图是指由一些点和连接这些点的线所构成的总体。以数学的语言表示，图是一个有序对（V，E）。对于结构化的各种教育信息，例如教材的结构化关系，学生认知的结构化关系都是以有向图所表示的。,设某一教学系统包含六种信息要

11、素，各要素间具有以下的结构关系（图1.2）。基于这种结构关系，可作出图1.3这样的结构图。通过一定的变换，可将结构图变换成图1.4这样的层级图。 （图1.2） （图1.3） (图1.4),第五节 教育信息处理的对象,教育信息处理的对象有哪几类?,教学活动是学校教育中最重要、最基本的活动。教育信息处理所讨论的对象仅涉及教学活动中的有关信息。教学活动的基本周期是教学的,1.5.1有关测试的教育信息 测试往往与评价联系在一起，是评价的一个重要组成部分。测试可用于学习结果的评价，测试也可用于学习过程的完善。测试结果除包括尺度水平较高的测试得分外，还包括尺度水平较低的应答信息。测试得分可利用一般的统计方

12、法进行处理。作为多重选择问题的应答信息的尺度水平很低，我们可采用S-P表分析、IRS分析的方法进行处理。通过对测试结果的分析，教师可以了解学生对于知识的掌握程度，从而可以为她下一步指导学生完善学习提供信息，促进了学习过程的完善。,1.5.2有关教学过程的教育信息教学是一种教师与学生间的信息交流。教学过程中的各种信息是教育信息中的一个重要类别。以教学过程中的各种信息及其交流作为研究对象的分析方法称之为教学分析。教学分析中，将教师的行为、学生的行为进行分类，通过对这些行为类型的迁移和行为内容的分析实现教学过程的分析。,1.5.3有关学习目标和教材分析的教育信息 学习目标是教学设计的起点，又是教学评

13、价的根据，它在教学中占有重要的位置。学习目标的制定、学习目标的分析是教学过程设计的重要根据。教材是一种信息源，对教材的分析主要是教材的结构分析，通常有逻辑分析法和ISM分析法。,1.5.4有关传递过程的教育信息 教学过程不仅要考虑教学内容，更要考虑这些内容以怎样的过程传递给学生。在此过程中，构成教学系统的各要素间所进行的信息传递、信息交流、相互作用是十分重要的。为了有效地实现各种信息的传递，应对教学过程中所传递的各种信息进行分析和处理，以实现教学过程的有效控制。教学分析、GSR反应分析是分析这类信息的重要方法。,1.5.5有关学习环境的教育信息教学过程中，需要使用包括黑板、文字、OHP、电视、

14、计算机等各种媒体，并以各种媒体呈现、传递各种教育信息。各种媒体是教学的重要环境和资源，对这些环境，资源及其传递信息的分析、处理，可获得最佳的教学效果。,第六节 教育信息处理的方法,教育信息处理应解决的基本问题?处理方法有哪些?,1.6.1教育信息处理应解决的问题,1.教育信息的表示 教育信息处理是以教育信息作为处理对象的。教育系统的特点决定了教育信息的复杂性、多样性和模糊性。对于这样的信息如何去表示，如何去编码，是教育信息分析、处理应解决的第一个问题。,2.处理方法 处理方法应适用于教育信息的特点和要求。所谓处理是指对给定的信息所进行的某种运算、变换和逻辑的分析。对于信息施加的各种运算、变换、

15、分析，不应给教育现象产生任何矛盾。,3.有效性 处理的有效性是指经过处理后所得到的信息在多大的程度上达到了处理目的要求。处理的结果不仅应能有效地达到预期的目的，而且要求它与处理前的信息不产生任何矛盾。处理前的原始信息所说明的教育现象，处理后的信息不仅能更清楚地表明该现象中的某些实质性的内容，且和原始信息所说明的现象不应产生任何矛盾。,1.6.2教育信息的处理方法,1加强与其他学科的交流 2从行为向认知变换 3从集团向个体变换 4数量化向结构化变换,第七节 教育信息处理的数学方法,教育信息处理的数学方法有哪些?,1.7.1 教育信息处理的数学方法教育信息处理应根据教育信息的特点和处理的目的，选择合适的数学方法，实现教育信息的有效处理。 主要的方法有： 1信息理论法 教学过程是一种信息过程，以信息理论来研究教学过程是教育信息处理的重要内容。以信息理论作为指导，通过信息量的计算，可实现教学过程的有效研究。 2系统分析法 在很多情况下，教学系统是一种定性系统，我们可利用系统科学中有关定性系统的分析方法，以图作为工具，对这种系统的结构进行分析。