《信息論基礎》課程教學改革與實踐

鄭嘉利

摘要：本文針對目前信息論基礎課程教學所面臨的困境，對《信息論基礎》課程的教學內容、教學方法和手段以及實驗教學等方面分別進行探索與實踐，從而使得學生在有限的課時內掌握基本課程內容的同時，實現教學過程的互動性、教學方式的啟發性、教學方法的多樣性和教學手段的現代化，進而激發學生的學習興趣，培養學生自主學習和創新的能力。

關鍵詞：信息論基礎教學實踐教學改革

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0184-01

由于“信息論基礎”這門課程是應用近代數理統計方法研究信息的度量、編碼和通信的科學，是概率論與通信技術相結合的理論學科，具有較強的系統性、理論性和實踐性[1]。該課程的概念抽象且數學公式較多，前后相互交錯，知識體系繁雜，對學生的數學基本功要求高，加之課時緊、授課時間短，對于教與學都有一定的難度。教師授課過程通常從基本定義出發，講述原理，給出相應的數學描述或數學模型，對性能做出理論分析，伴隨一些重要的定理、證明、推導等等[2]。這些教學內容與教學形式決定了該課程的突出特點是理論性強、抽象難懂、內容廣泛、課時短。

1目前信息論基礎課程教學面臨的現實問題

該課程理論性強，數學公式推導多，比較抽象，側重于對實際通信系統數學模型的研究，而有關通信系統實現的內容，一般只給出系統實現的思路或框圖，很少介紹具體實現，與實際的系統實現距離大，從而增加了學生的學習難度[3]。大部分學生在學完本課程之后，并不能對信息論基礎講授內容做到深刻的理解，基本上是知其然，但是不知其所以然。這使得學生在將理論知識應用于實踐時產生較大困難，如在畢業設計和創新型實踐中，學生經常不知如何下手，一片茫然。雖然有相關的輔導資料可以查閱，但本科生的學習任務繁重，自學能力還較差，不能單靠學生努力來改變現狀。

2篩選和提煉教學內容

我們需要合理篩選和提煉信息論基礎各章節教學內容。目前采用的教材——《信息論——基礎理論與應用》，其各章節內容主要囊括離散信源及其信息測度、離散信道及其信道容量、波形信源和波形信道、無失真信源編碼定理、有噪信道編碼定理、保真度準則下的信源編碼、無失真的信源編碼、信道的糾錯編碼、網絡信息論、保密系統的基本信息理論等，部分內容與《現代通信原理》、《信號與系統》、《隨機信號分析》、《擴頻通信》等課程的部分內容重復。若完全照著教材講授會浪費課時而學生又沒學到新知識，但又不能完全撇掉這些重復內容不講，因很多學生已經忘記前期課程相關的基本概念，若不稍加復習會影響他們接收新的知識。而后期課程重復的內容，若不在課堂中有效串講，學生會誤以為這個內容不重要，并對整個通信系統的認識不完整。因此，合理有效地篩選和提煉教學內容，是提高教學有效性的第一步。

我們經過前期探討研究，計劃從三方面來解決問題。

（1）先將信息論基礎中重要又抽象難懂的知識點提煉出來。

（2）然后依據軟件語言的特點，通過圖形、曲線、文字、動畫等方式來將知識點展示出來。

（3）最后把各個相關聯的知識點串起來，進行系統演示，讓學生建立起系統的概念。

目前很多教材給出的例子并不盡人意，對于抽象難懂的知識點，選取有代表性的例子來幫助說明解釋，對于成功講解該課程非常重要。我們通過大量查閱相關的國內外經典教材，針對不同難度的知識點選取經典的例子。這樣對于教師和學生來說都很有益處，能大大增進課程教學效果。

3教學實際應用

在對該課程的講授過程中我們發現，教學內容往往不能與現有的通信技術同步，教材中的很多知識點與實際應用較為脫節，導致學生在學習過程中難免會產生疑問。因此，如果能夠讓學生在學習過程中不斷地理論聯系實際，了解到所學習的信息論的有關知識是與周圍身邊事物密切相關的，所學到的知識能運用到今后的工作中，將會大大激發起學生學習這門課程的興趣和動力[4]。在教學實踐改革中，我們通過以下四種方法，取得了較為理想的教學效果。

（1）利用Matlab強大的可視化功能，把信息論基礎中抽象的理論公式以直觀的圖形展示，幫助學生加強對基礎理論知識的掌握和理解。

（2）搭建實際無線通信系統，如移動通信系統、衛星通信系統、無線通信系統傳輸語音、數據和圖像，具體包括數字基帶仿真、服務發現、局域網接入、電話網接入、語音傳輸、數據傳輸、圖像傳輸、無線多點組網、通信性能評價和GSM/GPRS接入等技術，以幫助學生建立實際通信系統概念。

（3）將我們教研室的教師們最新的科研成果集成于軟件中，并用于教學，讓學生能及時了解通信的新技術。

（4）設計一些難度不同的課程設計題目，讓學生在這套軟件平臺的基礎上，使用Matlab語言進行獨立設計和開發，在這過程中學生需要完成查閱文獻，確定設計目標，設計系統方案，計算仿真參數，直至搭建系統仿真平臺，測試運行結果，改進系統設計等具體工作，這對提高學生的綜合素質是一種有力的鍛煉。

4結語

本文分析了《信息論基礎》課程教學面臨的現實問題，通過篩選和提煉教學內容以及大力加強實際應用在教學中的滲透，在我校通信工程專業本科生《信息論基礎》課程教學中取得了較好的教學效果。不僅激發了學生的學習熱情，開闊學生的思路和視野，而且大大豐富課堂的教學內容，減輕教師的教學負擔。

參考文獻

[1] 李迎春，等.《信息論與編碼》教學改革探討[J].科技信息，2010（20）：18-20.

[2] 曹雪虹.信息論與編碼[M].北京：清華大學出版社，2003.

[3] 吳偉陵.信息處理與編碼[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[4] 謝利民，等.現代教學基礎理論[M].上海：上海教育出版社，2003.