第一节 信息论
当莫尔斯电码在通讯中普遍采用之后，在通讯中一直遇到的困扰有两个：一个是通信频带的宽窄和通信编码输出的频率的快慢，这是一个通信中的经济性和可靠性的矛盾，如何在频带和频率中找到一个最佳结合点，使得经济性和可靠性都处在最佳状态，是通讯中遇到的首要困扰。第二个困扰，通讯技术一直就是在同干扰作斗争中发展的，通讯技术呼唤理论，理论就应运而生。美国的应用数学家申农在1948年发表了《通信的数学理论》，一门新的理论——信息论就以此为标志创立起来了。
一、申农对创立信息论的贡献
1.申农首先为信息这个概念做了明确的界定，概括了信息的本质。他指出信息是“消除或减少收信人的某种不定性”，这样就把信息、信号、消息严格区分开了，信号是传递信息的一种载体，消息是新闻的一种形式，其中内容可能有信息。我国《辞海》对信息的权威解释为“信息是指对消息接受者来说预先不知道的报道”。
2.申农从信息本质出发，为信息的精确度量提出了一个计算公式，公式是从整体事件出发，从其中所随机的各种事件的发生概率统计出来，乘以概率的对数，然后全部相加就是这个整体事件所包含的信息量。他还进一步指出系统的混乱程度就是整体的熵，就是信息量的相反的数，信息量越大，熵越小，表明系统的有序性高，否则就反之。他使信息量有了单位，叫比特、哈特等。并由公式推导出，一个整体中随机事件发生概率平均可能性多的，熵值就大；另外，如果随机事件可能性相同的情况下发生概率平均的，熵值就大。
信息论中有这样三个公式：
第一个是计算信息量的公式：
I＝∑P(x)·logP(x)
其中的I，就是信息量；
其中的P，就是整体事件中所包含的随机事件的概率；
P(x)表示为每一项，整体事件中包含多少种随机事件，就一一计算出它们的概率，如两队赛球，只有胜、平、负三种结果，那就分别计算出每种事件发生的概率。
logP(x)表示为该项随机事件概率的对数。
第二个是计算整体事件的熵的公式：
H=-I
H为熵，这是从物理学中表示分子混乱程度的概念，移用到系统科学中，表示系统的混乱程度的概念。
计算信息容量的第三个公式：
C=fB·log2（1+PN）
C为信息容量
B为信道频带宽度
P为信息功率
N为噪声功率
听觉频带：20Hz～20000Hz
B=2×104Hz
视觉频带（可见光）：（3．6～7．5）×1014Hz
B＝3．6-7．5×1014Hz
这就从信息论的理论上解释了多媒体教学的信息量比满堂灌信息量多的原因。
3.申农建立了通讯模型，它不仅适用于通讯技术也适用于非通讯领域，构成一个信息流通系统。这个系统包括信息源、编码器、信号、信道、噪声、译码器及信宿。申农对各个环节的作用做了详尽的研究。
4.申农在通信系统中提出“信道原理”等几个基本原理，解决通信中的难题。
5.申农的信息论是控制论的基础。
二、信息的特性和信息论的发展
信息的特性主要有这样几个：
1.物质性。信息的内容都是反映了物质世界的历史、现状或对未来准确的预测；信息的传递手段和载体都是物质性的，因而信息的传递、转换、贮存是可能的。
2.可共享性。信息不同于物质和能量，在传递中应遵循守恒定律，而信息是可共享的。
3.知识性。信息是解除不定性的，所以信息是具有确定性的，凡是带有普遍意义的信息就有知识价值。
4.社会性。这是信息中最复杂的特性，它与信息的传递者和接受者的价值观、文化背景、民族风俗、语义问题、利益问题有极密切的关系。
20世纪50年代，是信息论提出、创立的时期；20世纪60年代，是消化、普及的时期；20世纪70年代，是技术上取得成功和进展的时期；20世纪70年代以后，信息论从开始的狭义信息论向广义信息论发展，信息论与语言学、心理学结合并向各个学科中渗透。
三、信息时代与信息革命
信息论的创立、通讯技术的飞速发展与计算机技术相得益彰。信息再也不是通信中的专用概念，而迅速扩展到了人类生活的各个领域。
1.信息是人类生活的必需品。已经证明，人在生活中对信息的需求就像对空气、阳光和水一样，人类对信息的追求就是对某种不定性的解除，也是人的一种天性。人们喜欢看球赛的实况转播、喜欢看悬念丛生的影视，甚至喜欢结果未知的游戏都是这个道理。美国普林斯顿的一个大学生做过实验，在一个没有光亮、声音、触觉的黑房子里，戴上手套呆了四天就完全受不了，出来后马上测试，当时的能力不及四岁的孩子，狼孩的事实更加证明了这一点。可见信息对人类生存是多么重要。
2.信息革命是第三次技术革命。人类现在正在经历着第三次技术革命，核心就是信息革命，其内容就是信息传递网络化、高速化、双向化，存储信息大容量化，信息处理实时化、智能化。
信息革命加速了科技发展，新技术、新成果的迅速推广，新的产品老化的周期越来越短。信息革命引发了经济的信息化，用信息技术改造了传统产业，如数控机床、柔性生产。信息革命形成了信息产业，并在国民经济中占越来越大的比例。例如，美国在1988年，信息产业及附加值占国民经济生产总值中的40%～60%，在信息产业中，就业人数占就业总人数的50%。从全球信息产业的销售额来看，1982年是2370亿美元；1985年是4000亿美元；1988年是4700亿美元；预计到2000年将达到10000亿美元，信息产业将成为世界第一大产业。知识经济正在兴起。
四、信息高速公路将改变生产生活方式
1993年9月，由美国副总统戈尔向国会提出“信息高速公路”法案，他是沿用了他父亲在20世纪50年代向国会提出的“高速公路”法案的名称。信息高速公路的名称为“国家信息基础设施”。建立国家信息交换平台，把全国已有各种通信网全部联网，并与国际的网络相接。美国准备花费10000亿美元来完成这项巨大的工程。美国提出信息高速公路方案后，西欧、日本、韩国等立即做出反应，表示响应，并纷纷拨巨款来参与建设信息高速公路，我国也要筹建自己的信息高速公路。
信息高速公路的建成，也就是计算机技术的发展中实现的网络化。信息和计算机是密不可分的，信息要靠计算机来处理、储存在计算机网络中，大家共享信息资源。信息传输一旦实现了全国联网和全球联网，社会就彻底信息化，它将使生产、教育、管理、通信、社会交往、生活方式都会发生巨大的变革，21世纪将迎来一个信息化的时代。
五、从哲学意义上看信息
现在，从哲学的角度来看人类的三次技术革命。
18世纪，人类科技史上发生了第一次技术大革命，它的基础理论是牛顿的经典力学和能量守恒原理，它的技术标志是蒸汽机、内燃机，它为社会编织了一个交通网，交通网上输送着物质，社会实现了机械化。从哲学上说它反映了客观世界的物质性，而物质性的外在表现则是质量。
19世纪，人类科技史上发生了第二次技术大革命，它的基础理论就是法拉第的电磁理论、爱因斯坦的相对论，它的技术标志是发电机、原子反应堆，它为社会编织了一个电力网，电力网上输送着能量，社会实现了电气化。从哲学意义上说，它反映了客观世界的运动性，而运动性的外在表现就是能量。
从20世纪开始，人类正在经历着第三次技术大革命，它的基础理论则是系统科学、信息科学，它的技术标志则是计算机，它将为社会编织一个通讯网，通讯网上输送着信息，社会将实现信息化。从哲学意义上讲，它反映了客观世界的系统性，而系统性的外在表现就是信息量。
这三次技术革命详情见表1-4-1
时间名称科学理论基础技术标志生产方式变化社会成果18世纪～19世纪中第一次技术革命（蒸汽时代）经典力学能量守恒蒸汽机内燃机实现机械化形成交通网19世纪～20世纪初第二次技术革命（电力革命）（原子时代）电磁学相对论量子力学发电机电动机原子反应堆实现电气化形成电力网20世纪中叶开始第三次技术革命（信息时代）（信息革命）系统科学计算机实现信息化形成通读网
第二节 教育信息论的研究领域
教育信息论就是教学过程的信息论研究。
信息论是一门通讯系统理论，是控制论的基础。自美国数学家申农于1948年创立奠定了现代信息论基础以来，20世纪50年代是它向各门学科冲击的时期，人们尽可能从广泛的意义上来解释信息论，并试图把它的概念方法用于解决组织化、语义学、听觉、神经学、心理学等问题，但其中仅在物理学上取得了一些成就。20世纪60年代主要是信息论应用的反思时期。在这一时期，信息论得到了普及和提高，同时推广应用到了生物学、神经生理学等领域。70年代及之后，由于数字计算机的广泛应用，通讯系统的能力得到了极大提高，人们越来越认识到了信息是可以作为与材料、能源一样的予以充分利用和共享的重要资源。因此，信息论的概念和方法推广得更广泛并渗透到了各个学科领域，而且开始突破申农信息论的狭隘范围，逐步形成了一种利用信息论观点来研究一切问题的基础理论，即广义信息论或信息科学，这也就推动了许多其他新兴学科的产生或进一步发展。教育信息论的研究就是其中之一。
信息论与控制论、系统论有着密切的联系和共同实质。
教育信息论就是运用信息论以及控制论、系统论等系统科学基本原理和技术方法于教学过程研究，并确定教学过程就是一种存在着丰富的信息流通的特殊的可控组织系统。教育信息论的研究对象就是教学信息过程及教育信息依存的教学系统的组织调控现象。它的首要任务是要从崭新的角度去揭示教育教学实践活动的规律性，从而建立具有中国特色的社会主义教育体系服务；再就是要通过理论的大胆变革，以有力地促进整个教育科学理论的完善发展。为了达到这些目的，本书不专门探讨学科教育信息问题或德、智、体、美、劳单方面教育问题，而将集中研究教育信息过程的一般问题，以能抽象出的带普遍意义的规律性认识去指导包括诸学科各方面的教育实践与理论研究。因此，就这一意义上说，教育信息论是具有一般的基础学科性质的。
第三节 教育信息论的理论框架
教育信息论是一门联结理论与实践的中间科学。
“哲学家们只是用不同的方式解释世界，而问题在于改变世界。”教育科学研究也应以改变世界为根本目的，去寻求最合宜的思路和方式。教育信息论正是把教学理论研究的眼光转向学校教育改革作为现实基点的。它作为新兴学科的特征之一就在于是一门既重一般理论探讨而具有方法论意义，又重技术理论方法研究而具有应用学科性质，并又把两方面有机地结合起来的中间学科。因此，它就有着不同于纯基础理论或纯应用学科的、又介于两者之间的理论结构。
一、基本概念
教育信息论与其他学科一样有着自己的概念系统。严格的概念本身就包含着一定的理论原理。教育信息论的基本概念与系统科学中的基本概念息息相关，实际上就是系统科学的基本原理在教学理论中的运用，它们又同样包含了丰富的理论观点和实践中的工作原则。掌握这些基本概念，是深入了解这一学科内涵的基本前提。教育信息论的基本概念有教学系统、教学功能、教育信息、教学反馈、教学控制和教学模型等；展开去还可以有教学要素、教学结构、教学状态、教育信息变换、教育信息输入（输出）、教学噪声（干扰信息）、教学适应、教学协同、教学调整、教学运筹、教学对策等等。通过专门对诸概念在教学过程中的表现形式、性质内容、特征及其条件等的阐述，其实就是通过多方面多角度地完整地去认识教学过程这么一个多棱体，以最终能掌握它、改造它。由这些概念组成的概念体系，则是使教学信息论形成一门完整科学的重要扣索。
二、基本理论