教育信息处理课后答案

第一章教育信息概述
1、试举例说明什么是信息，什么是数据和知识，彼此间有什么关系。

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。

信息被定义为熵的减少，即信息可以消除人们对事物认识的不确定性，并将消除不确定程度的多少作为信息量的量度。

比如我们在每天都会收看电视节目预报，在掌握了当天晚上的电视节目的信息后。

我们对于当晚要看什么电视，在哪个电台看等一些认识的不确定性就得以消除，而消除的程度就取决于我们对电视节目了解的多少即信息量的多少。

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）。

比如天气预报中的气温，天气情况多云、阴等。

知识是一种信息，是在对数据、信息理解的基础上，以某种可利用的形式，高度民主组织化后的可记忆的信息。

比如说，我们在看完书后，我们将书中的故事情节有机的组合，在加上自身对于故事的理解，将整个故事重新阐述，记忆在大脑中。

2、试从信息的特点说明信息产业与其他产业相比较，有什么特点
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。

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。

信息一旦产生，很容易复制，它有利于大量生产。

3、说明教育信息数量化的特点和方法
教育信息的数量化特点：不连续性和不可加性。

比如人的IQ
4、从教育信息、教育信息所处理的对象和教育信息的结构化特点出发，说明用于教育信息处理的方法。

（1）加强与其他学科的交流。

教育信息处理是一种跨多门学科的综合性学科领域。

它涉及教育学、心理学、认知科学、信息科学等多门学科的研究。

教育信息处理应努力与这些学科进行交流，学习他们的思想、方法，学习它们的理论、技术，努力地完善自己，在实践的基础上，确立自己的理论和方法。

（2）从行为向认知变换。

在教育信息处理时，不仅要注意教学过程中的各种行为，更要注意产生这种行为的思想，产生这种行为的认知过程。

作为教育信息处理的方法，应将对行为表现的分析、处理，逐渐转换为对人们内在认知特点、认知过程的分析、处理，即从行为向认知变换。

在教学过程的设计、教材的构成、教学模式的决定中，教师的教育思想、教学观点、认知特点起到重要的作用。

在对有关的教育信息分析、处理中，应从认知的观点上进行分析和处理。

（3）从集团向个体变换。

教育的发展，不仅要求我们注重集团（班级）的教育，更要注意学生的个性发展。

教育信息处理不仅要注重集团，例如：学校、年级、班的有关信息的处理，更应注重学生个体信息的处理，例如，某个学生学习过程的分析，学生个体与班级关系的研究等。

这种变换有利于学习个性化的研究和实施
（4）数量化向结构化变换。

许多信息处理，往往只注重数量化程度较高的信息处理（当然，这种信息处理较为容易），而忽视了数量化程度较低的信息，在这种信息中，往往具有较明显的结构化特点。

教育信息处理中，应根据教育信息的特点，将注重数量化的处理变换为注重结构化的处理。

第二章教育信息熵
1．试结合某一实际的教学系统，说明该系统中信息熵的意义。

熵的大小可用于表示概率系统的不确定程度。

例设概率系统A、B得分布为：
试比较它们哪一个系统的不确定程度大。

分析：为了进行这种比较，我们计算它们的信息熵，并以计算出的信息熵，对它们的不确定程度进行定量的比较。

通过A、B系统信息熵的计算，有
由此可以判定系统B的不确定程度是系统A的两倍。

2. 针对某一简单的教学系统，计算该系统的信息熵。

3．试说明熵的性质。

单峰性，对称性，渐化性，展开性，确定性。

4．试结合某一教学系统说明联合熵，条件熵的意义。

联合熵
设有两道多重选择问题X、Y。

问题X有r个预选答案，问题Y有c个预选答案。

通过测试，学生对问题X选中第s 个预选答案，对问题Y选中第t个预选答案的概率为。

这是一种同时的选择概率。

我们称，对一个项目选择s，对另一个项目选择t的概率分布为联合概率分布。

联合概率分布可以这样来描述。

设两个概率系统为X、Y，其联合概率分布为X*Y。

联合概率矩阵为：
（2-13）式中，表示在X中选择s，在Y中选择t的联合概率。

联合概率矩阵中，第s行各元素之和为（2-14）
第t列各元素之和为
（2-15）
显然，为概率系统X的概率分布，为概率系统Y的概率分布，且有
称基于两个概率系统联合概率分布的熵为联合熵。

以H（X，Y）表示X，Y的联合熵，且有
（2-16）
作为联合概率的实例，我们看下列教育数据的实测值：
在这一组数据中，它表示某校大学三年级的学生分属r的班级，到四年时，他们分别分到c个研究室左毕业论文的联合分布。

为三年级时，分属于第s班，四年级时被分到第t实验室的学生数。

同样的数据，也可理解为两个多重选择测试问题的联合选择分布。

表示对一个问题选择s，对另一个问题选择t的学生数。

前者所示的两个概率系统间存在顺序关系，而后者两个概率系统间是完全对等的，不存在顺序性。

条件熵
在事件s产生的情况下，另一种事件t产生的概率以条件概率所表示。

由此，可引入条件熵，且有
（2-17）称是在给定X的情况下有关Y的条件熵。

条件熵与联合熵具有以下关系：（2-18）
即X、Y的联合熵为X的熵加以在给定X的情况下Y的条件熵。

同样有
（2-19）
式（2-19）中，是在给定Y的情况下X的条件熵。

（2-20）
基于式（2-18）、式（2-19）可得到
将它们代入（2-20），有
（2-21）
5.试说明基于最大熵原理的熵模型的方法及其应用。

6 通过实例，计算测试问题的信息熵和等价预选项数。

（P43 第五节）
5 . 简述什么是用于分析教学过程的分类系统。

教学过程是一种教师与学生间以语言进行信息传递的过程，教学过程可以通过教师与学生语言序列的记录来表述。

当我们对教学过程中，教师与学生的语言行为进行适当地分类，并以这种分类，可对教学过程进行客观地表现。

若这种分类、表述着眼于分析的目的，我们称之为相互作用分析，若这种分类，表述着眼于记述方法，我们称之为分类分析。

教师、学生语言行为的分类有多种不同的方法，至今已有一百多种，比较有影响的分类系统有Flandrs分类系统（1968年）和VICS（Verbal Interaction CategorySystem）等。

7.根据一定的分类系统，就一节课的教学进行教学过程的信息量分析。

8.试说明互信息量在教学中有关质的数据分析中的意义。

9.通过实例，计算CAI课件中多重选择问题的信息熵，并以此对CAI课件进行评价。

10.通过某一课件的运行，以信息熵描述学生在课件运行中信息熵的变化，并以此说明学生的学习状态。

第三章教材分析
1、什么是教材分析？教材分析的目的是什么？应基于怎样的基本思想对教材进行分析。

教材分析就是对于给定的教材，教师通过对教材内容的分析，找出教材的结构，即找出构成教材的要素及其相互间的层级关系（形成关系）。

教材分析的目的就是以一定的方法，基于教师的教材观，通过分析，向教师传递一定的信息，对教师的教学活动实现有效地支援。

教材分析的基本思想：1. 教材是一种系统；2. 教材中要素间的逻辑关系；3. 决定教材分析的教材观。

2、试以10分钟左右的教学内容所对应的教材进行层级分析、课题分析。

在知识的学习课题中，为了使这种课题的学习成立，学习者必须具备一定学习的前提的知识和原理。

为了获取这些知识和原理，学习者还应学习作为其地位的学习课题。

学习课题应分为不同的层级。

这样的累积学习模型在理科学习中十分重要，这是进行教材结构化和序列化的基本思想方法。

为了学习某一课题，必须学习若干作为前提知识的前提课题。

为了学习这些前提课题，还应学习若干个基础课题。

如此下去，可对复杂课题进行分解，求出教材的结构，并对教材内容序列化。

以课题分析法，对教材进行结构化、序列化的概念图。

参看第二节的实例。

3、试说明逻辑分析法的基本流程，并以这样的方法对包含5~10个低级目标的教材内容进行逻辑分析。

4、什么是ISM法？如何以图的方法来表示教材内容，以怎样的算法作出教材的层级有向图。

ISM法是将图论用于研究社会系统中复杂要素间关联结构分析的一种方法。

它的重要特点是：在教材分析中，最大限度地纳入了人们的经验和主观认识，并将教材结构以易于理解的、可视化的图形予以呈现。

分析过程中教师可以不断得读取图形、进行分析和修改。

这种方法可以认为是一种思考工具。

将分析以图形的方式具体化。

以顶点表示教材内容中的要素，以边（带箭头的线条）表示元素间的关系。

设顶点的集合为V，边的集合为E，图为G。

则G={V,E}，图是顶点与边的集合。

求可达矩阵M；2. 基于M求层级有向图。

5、选择包含有5个低级目标的教材内容，对它进行ISM分析。

（参考第五节）
6、选择包含有10个左右低级目标的教材内容，以目标矩阵的方法对它进行教材分析。

（参考第六节）
第四章教学分析
1、什么是教学分析？教学分析的主要方法是什么？
教学分析是一种以一定的方式，寻求教学中的诸要素，明确要素间的各种关系，明确教学的整体结构形式和特点，在此基础，通过一定的分析，得到某种知识和信息，并通过这种知识和信息来完善教学、完善教材开发的诸项活动。

逐语记录法、分类分析法、时序列分析法。

2、结合实例说明逐语分析的方法。

逐语记录是一种用于以语言的方式进行教学的教学分析方法。

这种方法通过将教学中的语言记录变成代码教学数据，在此基础上实现教学过程中的数据处理。

3、试根据Flanders的分类方法制作某一教学过程的迁移矩阵。

4、试说明如何制作描述教学过程的时序列数据。

这是一种以时间轴为横轴，行为类别为纵轴的图形。

根据时间顺序，将某一时刻教师或学生的行为按类记录，然后连成直线。

如下图表示。

5、什么是S-T分析？如何制作计划S-T图和实测S-T图。

S-T分析法是以图形的方法表示教学性格的。

S-T分析法将教学中的行为仅分为学生（S）行为和教师（T）行为两类，减少了教学过程中行为分类的模糊性，增加了客观性。

并将计划教学与实施教学的结果以图形表示，可采用可视化的方法研
计划S-T图的描绘方法：
1).按照记录卡片的要求，填入*1部分的内容。

2).*2中的计划方案是以说明（T）、对话（D）和练习（S）等三种符号来表示教学设计的结果。

方框中填入T、D、S符号，括号（）内简单地记入有关的内容。

3).*3为迁移表。

参考*2有关的内容，对T、D、S的部分，根据时间的长短，以连线所表示。

迁移表中，横轴为时间轴，以0~60所表示，单位为分。

4).*4为专用的绘图用纸。

纵轴为S，横轴为T，分别表示S行为、T行为的时间。

各轴的长度均为60分钟，每5分钟标上相应的数字。

教学的起点为原点。

它与*3记入的时间相互对应。

说明（T）和练习（S）分别根据时间的长、短在T轴和S 轴上引线。

对话（D）是一种具有45度倾斜的引线。

需要注意的是D线的长度。

D线在T轴、S轴上的投影应与对话中T行为和S行为的。

实测S-T图的描绘方法。

实测S-T图的描绘方法与计划S-T图的描绘方法相同，只是数据的来源不同。

图的数据实测S-T 图的数据源于教学实施的结果。

在绘图卡片中，其原点为教学的起始时刻。

将实测的S、T数据，顺序地在S轴、T轴上予以表示，直到教学结束。

6、试说明T行为占有率Rt和行为转换率Ch的意义，并以Rt-Ch图对教学和教学模式进行分析。

将计算出的Rt和Ch数据描绘在横轴为Rt，纵轴为Ch的平面上，可得到Rt-Ch图。

显然，一节课的教学，在Rt-Ch图中对应一个点。

图4-12给出了Rt-Ch图。

图中阴影部分为（Rt，Ch）点存在的逻辑范围，即一般教学过程的（Rt，Ch）应落在阴影的范围内。

计算每个教学的Rt、Ch并将它描在Rt-Ch图上，由此可对这多个教学的教学模式进行比较。

教学分析中Rt-Ch图的作用: (1).与以往的教学进行比较（对某一位教师）；(2).与其他教师的教学进行比较（对多位教师）；
(3).对多个学科的教学进行比较;(4).将实习教师，与有经验的教师进行比较。

在Rt-Ch图中,横轴Rt表示了教师的讲授和演示，纵轴Ch表示了教学中的对话性，当考察这两个轴间的关系后，可将教学分为四种不同的教学模式：练习型、讲授型、对话型、混合型。

图4-13给出了这四种不同的教学模式在Rt-Ch图中所对应的位置。

7、"试就一节课的教学进行S-T分析。

例如：练习型（教学Ⅰ）学科：美术内容：绘画
相应的S-T分析结果如图4-14所示，其中，A为实测S-T图，B为Rt-Ch图。

（Rt = 0.22，Ch = 0.13）
第五章测试与测试理论
1、试说明测试的意义和分类。

测试可以实现个人、集团的技能、知识、能力及适应性。

测试可以根据各种不同的观点进行分类：
根据给出问题和课题的材料不同，可将测试分为器具测试和纸笔测试。

根据评分的客观性，可将测试分为客观测试和非客观测试。

根据测定尺度的数据，可将测试分为综合测试和分析测试。

根据测试的制作人员、制作过程和适用范围的不同，可将测试分为标准测试和非标准测试。

根据评价标准的不同，可将测试分为集团基准测试和达到基准测试。

2、结合一个班两门课程的测试数据，计算它们的平均值、方差，协方差和相关系数，并说明相关系数的意义。

3、什么是信度系数，信度系数在测试中的意义是什么，如何计算信度系数。

信度系数表示了测试的信赖性，测试的精度越高，测试的可信程度也越高。

4、什么是测试的妥当性？如何检测测试的妥当性？怎样的测度测试的妥当性？
妥当性是表示测试结果心理特性的概念和量度。

妥当性用于表示测试结果与测试目的间的匹配程度，即通过测试的结果在多大程度上能达到预定测试目的的要求。

妥当性是测试的一种基本的特性。

测试的妥当性，往往以效度所表示。

检验测试的妥当性的方法有多种，从妥当性的观点出发，其主要方法有：内容的妥当性，基准关联的妥当性，及构成概念的妥当性。

5、给定一组测试数据，根据这种原始得分求对应的Z得分。

6、设某次测试的得分为百分制的评分，试将它变换为五级评定值的得分。

7、试说明难度参数、区分度参数的意义。

随着难度参数b的增加，项目反应曲线沿能力参数θ增加的方向平移。

难度参数表示难度参数高的项目，需要能力参数高的被测试者才能给出正确的应答。

区分度大的项目，这种正答概率之差也大，反之，区分度小的项目，这种正答概率之差也小。

这表明，在被测试的能力参数的差别一定时，对于那些区分度较大的项目，可以较好地对不同能力参数地被测试者进行区分。

而对于那些区分度较小地项目，则难以区分被测试者地能力差别。

由此可见，区分度反映了测试项目对被测试者应答能力的区分程度。

8、试说明信息函数的意义。

项目的信息函数表示项目j对能力参数的辨别能力。

9、试说明单参数、双参数、三参数逻辑斯谛模型的意义，其参数的设置各有什么特点。

10、试说明能力参数、项目参数的估计方法，并比较这些方法的特点。

11、什么是自适应测试？如何利用计算机实现自适应测试？
自适应测试是这样进行的：从测试项目的应答结果可对被测试者的能力水平进行估计（或估计值的修正）。

根据估计的能力水平，从项目数据库中检索出与之匹配的、适宜的测试项目。

第六章学生集团应答分析
1、试说明应答分析系统的基本构成和教育特性。

应答分析系统的基本构成：它包括应答器、收集数据、处理数据和呈现处理结果几部分构成。

应答分析系统的教育特性主要表现在：
（1）课堂教学中，与学生举手回答问题，或教师指定学生回答问题不同，学生使用应答器回答问题是独立的完成的，与其他学生间不产生任何影响。

（2）系统不仅能知道某一位学生，在某一时刻对某一问题的应答结果，还能知道全班学生在规定时间内的积累效果。

（3）可对每一位学生的应答数据进行实时记录。

2、试说明应答分析系统的应答模式。

该系统在教学的引入、展开和结束阶段如何使用。

以应答分析系统进行教学,学生的应答操作有三种不同的模式：
（1）选择应答，这是一种对具有多重预选答案的问题进行选择应答的应答模式.
（2）构成应答，这是指为了进行应答选择, 需要一个构成应答选择的过程,在这个过程中,学生与教师,学生与学生间可产生一定的相互作用。

（3）构成选择应答，这是选择应答和构成应答的结合。

对于给定的问题，首先让学生理解问题，构成知识，在适当的时候，
知识的调查。

教学的展开过程中，以应答分析系统可以：传递信息；调控教学过程；可进行完善教学过程的形成评价。

在结束阶段，可根据教学目标的要求，对学生的学习结果进行调查和评价。

3、试说明集团应答曲线的意义，并结合一个实例，分析集团应答曲线在教学中的应用（对教学内容，教学过程的说明，对教学过程控制）。

集团应答曲线是通过对每一位学生应答的数据的收集及其处理得到的。

这是一种表示集团（一个班的学生）应答、应答率随时间变化的曲线，即集团应答曲线是一种集团应答的时间特性曲线。

曲线的形状和类别可以为教学过程的展开、教学过程的指导进行很好地描述，并能提供许多有益的信息。

例如：此曲线为指数分布型集团应答曲线如图6.3所示这种类型的应答曲线表示，在应答的起始时刻th，集团中有较多的人都能迅速地给出应答。

它表明，所给定的问题是一种较为简单的问题，学生都能较为容易地给予应答，不需要过多的思考。

指数分布型的应答曲线在起始端急骤上升，而且迅速地达到饱和（平顶）。

4、设有五个学习问题，试分析它所对应的应答曲线群，并说明应答曲线群在教学过程控制中的意义。

图6.8给出了教学过程中学习课题时间分配的两个实例。

图a是优秀教师对于学习课题１~５的时间分配，图b是实习教师的时间分配。

图6.8a是一种较好的教学过程控制的实例。

对于不同难度的学习课题，根据其难度的不同，分配不同的应答（学习）时间，使全班学生都能得到深入地思考，给出相应的应答。

当学生的应答达到了足够充分（处于平顶、饱和）的时候，立刻转向下一课题的学习。

对于难度特别高的课题5，能及时给予引导、提示，使学习能有效地进行下去。

图6.8b是实习教师的教学过程，这是一种较差的教学过程及其控制。

教学过程中，没有判定课题的难度，对难度较高的课题3，却给予了较短的应答时间，致使学生不能深入地思考问题，充分地给予应答。

相反，对于难度较低的课题2，却给予了过多的应答时间，以致造成学习时间的浪费。

对于难度很高的课题5，由于没能进行必要的引导、提示，致使相当一部分学生不能给出自己的应答。

5、说明如何根据应答曲线群进行T--P分析。

设某一教学过程具有四个课题，其应答曲线群如图6.10所示。

根据测定的集团应答曲线，可以求出每一课题的平均应答时间和正答率。

对于四个课题Q1，Q2，Q3，Q4学习的平均应答时间和正答率分别为：T1,P1；T2,P2；T3,P3；T4,P4。

对于计算出的Ｔ，Ｐ可作以下的分析。

显然，Ｔ大，Ｐ小的课题是一种难度较高的课题。

相反，Ｐ大，Ｔ小的课题则是一种难度较低的课题。

为此，我们可将Ｐ／Ｔ作为描述教学过程中，达到教学目标的速度的一个参数。

Ｐ／Ｔ值大，表示可以很快地达到学习目标，反之，达到学习目标比较困难。

Ｐ／Ｔ值表示了学生在学习时，对学习课题难易程度的描述。

对于Ｐ、Ｔ之积（Ｐ×Ｔ）可以作为学习过程中，学生思维模式的描述。

Ｐ
第七章教育信息的结构分析
1、试说明教育信息结构分析的主要类别。

教材结构分析法（图法）;S-P表分析（图表法）;项目关联结构分析（图法）;社会调查分析（图法）;尺度分析法（图表法）;意义结构分析（图法）
2、什么是S－P表，如何制作S－P表，如何绘制S曲线和P曲线。

S-P表是一种将测试、练习的得分数据排成一览表，并对学生和问题的特性以视觉化的图表进行结构分析的方法。

S-P 表是以学生（Students）数据作为纵轴，问题(Problems)数据作为横轴作成一览表，该表去学生和问题的第一个字母，故称之为S-P表。

S-P的制作:
(1). 计算每个学生的总分以及每一问题的总分 (2). 在上图中将学生按照得分的多少从上而下进行排列
(3). 在上图中将问题按答对数的多少从左向右进行排列 (4). 经过以上的变换，我们得到了所需要的S-P表：
S曲线的制作：
将S-P表的左上顶角处作为S-P平面的原点，横轴为x轴，方向从左向右。

纵轴为y轴，方向自上而下。

A. 设定y = i, 由计算第i个学生的总分，将它以S(y)表示；
B. 在S-P平面上的S(y)和S(y)+1之间划入一条短的横向分界线;
C. 对于y = 1 ~ N的每一个y值，按上法求出S(y)；
D. 同样，在每一个S(y)和S(y)+1之间划入一条短的横向分界线;
E. 由N个分界线可以连成一条阶梯曲线，称之为S曲线（Student曲线).
P曲线的制作：
将S-P表的左上顶角处作为S-P平面的原点，横轴为x轴，方向从左向右。

纵轴为y轴，方向自上而下。

A. 设定x = j, 由计算第j个问题的总分，将它以P(x)表示；
B. 在P(x)和P(x)+1之间划入一条短的横向分界线;
C. 对于x = 1 ~ n的每一个x值，按上法求出P(x)；
D. 同样，在每一个P(x)和P(x)+1之间划入一条短的横向分界线;
E. 由n个分界线可以连成一条阶梯曲线
3、试说明差异系数和注意系数的意义和计算方法。

差异系数和注意系数是用于S-P分析的两个重要参数。

通过这两个参数的计算，可以为教学情况的分析和教学效果的改善提供重要的信息。

差异系数:
注意系数:
实际计算时，往往利用以下的方式求注意系数：
a. 第i学生的注意系数C.Si为:
b. 第i个问题的注意系数C.Pi为:
4、试针对一个班级（36～50名学生）的测试数据（约5～10问题）进行S－P表分析它包括：作出S－P表，绘制S曲线和P曲线，计算差异系数，并基于S－P表对该测试情况进行分析。

5、试说明IRS图的基本原理。

图7-14(a)、(b)所示的图是IRS图.
(1).图7-13给出了S-P表的两种模型(a、b)。

二者在问题难度的排序上是一致的，都是这种排序仅限于对问题正答率的排序，它并没有反映学生在问题理解上的差异。

(2).在图7-13(a)中，①的正答者，一定是④的正答者，这时具有④→①的顺序。

如此分析下去，从图7-13(a) 可得到图7-14(a)。

(3).看图7-13(b)，有④→①成立，但④的正答者不一定就是②的正答者，因此，在②和④之间不能以"→"连接。

以同样的方法进行分析，从图7-13(b)可得到图7-14(b)。

(4).显然，图7-14(a)、(b)所示的图IRS是不同的。

这种不同反映了不同学生在对问题理解上的差异。

图7-14(a)的IRS 图是一种一维的序列，而图7-14(b)的序列由①、②、③序列和①、④、⑤、⑥序列组成。

(5).由此可见，在S-P表中观察不到的每个问题间的这种顺序关系，在IRS图中，可以用多维的方法予以表示。