“信息論基礎”教學改革探討與實踐

“信息論基礎”教學改革探討與實踐

劉 穎 崔佩璋

（軍械工程學院信息工程系，河北 石家莊 050003）

摘要：信息論基礎具有理論性強、抽象難懂、內容廣泛的特點。針對這一狀況，對“信息論基礎”課程的教學內容、教學方法以及教學手段等方面分別進行探索與實踐，提出了提高教學效果的改進措施。通過教學實踐證明，這些措施的應用有效地提高了課程教學效果，激發了學生學習的積極性。

關鍵詞：信息論基礎；教學內容；教學方法；教學手段

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0028-01

信息論是20世紀40年代末期由美國數學家香農等人創立的。它應用概率論、隨機過程和數理統計等方法來研究信息的存儲、傳輸和處理中的一般規律，揭示如何采用適當的編碼提高信息系統的可靠性和有效性，為構造最佳通信系統提供了重要的理論依據。[1]在當今信息時代，學習和掌握信息論越來越受到高等院校的重視。該課程的學習對培養學生獨立獲取知識、科學思維和綜合運用能力，提升學生科學素質，培養創新型和應用型人才有著不可替代的作用。因此，如何搞好“信息論基礎”的課程教學，具有重要的現實意義。

一、合理組織教學內容

“信息論基礎”傳統教學內容主要以信源熵、信道容量和信息率失真函數三個基本概念及其無失真信源編碼定理、有噪信道編碼定理和限失真信源編碼定理三個編碼定理為主線，把各個知識點有機聯系成為一個整體。[2]教學內容的選取應當是廣而淺，少而精，刪繁就簡，根據重基礎、重實踐的指導思想，按照符合學生認知的規律對教學內容進行認真的梳理。筆者在教學實踐過程中采取了以下做法：

第一，將離散信源和離散信道的相關內容作為教學重點來講述，而對連續信源理論和信道容量等有關內容只作簡單介紹。

第二，淡化公式的推導與定理的證明，結合通信系統模型，側重于思路的講解，重點講述物理意義，并以思考題的形式引導學生自學。

第三，原理相近或內容具有可比性的，只側重于基本內容的介紹，比如信道編碼方法，側重于線性分組碼的講解，而其他的編碼方法留給學生自學，并布置相關練習題。

第四，適當將國內外的重大學術進展、應用案例和研究成果與授課內容聯系起來，比如，講授信道容量時，與移動信道、光纖信道、計算機存儲信道等信道的特點與信道容量計算相結合，不僅可以擴大學生的知識面，而且能夠讓學生認識到信息論基礎與生活、就業息息相關，從而激發學生學習這門課程的興趣和動力。

二、改進教學方法，提高學習效率

“信息論基礎”教學方法應實現以“教師為中心”向“學生參與式”的轉變。課堂是教師與學生相互交流的平臺。在課堂教學上，應以學生需求為依托，以培養能力為導向，采用啟發式、項目驅動式、研討式的教學活動。這些新的教學方法要求在師生雙邊關系中以學生為主體；在教與學的過程中以學生參與為重點。合理制定教學內容引導學生獨立思考、總結與探索；注重培養學生的探索精神，提高創新意識和科研能力。

1.采用啟發式教學，激發學生的學習興趣

“啟發式”教學模式是現代教學中先進的教學模式之一，它的成功運用可以充分調動學生的學習積極性，激發學生的學習興趣，創造良好的學習氛圍，是學生從“要我學”到“我要學”的轉變的重要途徑。[2]

在“信息論基礎”緒論或者知識模塊的概述部分可以通過創設相應的思維意境，來激發學生的好奇心。同時在教學中確立學生的主體地位，調動學生的主觀能動性，使學生自覺地參加學習活動。在后續教學中，以問題為橋梁引導學生，將問題設計的中心放在教學重點、難點以及學生容易引起誤解的概念和原理上。引導學生掌握“信息論基礎”的知識結構，逐步形成認知結構的知識點、知識鏈和知識脈絡。隨著“信息論基礎”教學內容的深入，課堂提問必須依據教學的需要，按照教學程序、知識結構、循序漸進地進行，從而給學生以清晰的層次感。

2.采用項目驅動式教學，提高學生工程實踐和應用能力

項目驅動是指在整個教學過程中，以完成具體的項目為線索，由教師把教學內容巧妙地設計在項目中讓學生分組完成，以此提高學生的職業技能，積累項目開發經驗。在這一過程中，教師充當學生的導師，而不是傳統的知識灌輸者，通過引導學生自主學習，學會發現、思考、提出和尋找解決問題的方法。[3]

將項目驅動教學法引入“信息論基礎”課程的教學中，要根據“信息論基礎”的教學要求，以項目為切入點，教師和學生共同參與項目的分析、討論、評價、尋找對策等活動。項目驅動教學的實施是學生在掌握了“信息論基礎”基本知識的基礎上，通過獨立思考和集體協作，進一步提高其識別、分析和解決問題的能力；掌握對教學內容進行分析和反思的方式，大大縮短教學情境與實際生活情境的差距。比如，在講授糾錯編碼時，可以讓學生運用不同的編碼方法來設計編碼器，使用MATLAB進行仿真模擬，并對編碼結果進行分析和討論。

3.采用研討式教學，培養學生的創新思維能力

研討式教學模式是指在教師指導下，通過學生研究討論，進行知識建構和價值認同的一種教學過程。[4]

研討式教學方法不能按照原有的課程內容逐堂講解，更不能照本宣科。首先應基于教材講清“信息論基礎”的骨干框架和原理；然后，幫助學生對知識進行整合。這是后續開展研討式教學的理論基礎。在“信息論基礎”研討式教學中可以按照五個環節展開：布置題目，給出要求；指導學生消化、歸納整理；輔導學生撰寫研究報告；組織報告、討論、交流；講評與總結等。其中，制訂研討題目時，教師應面向全體學生，考慮不同層次的學生需求。在指導階段，應充分體現教師的主導性和學生的主體性，使學生在研討過程中能夠主動參與，自主求知，使學生真正成為學習活動的探索者；而教師也要把握時機，適當糾正學生的錯誤觀點，針對問題精講點撥。在討論、總結階段，教師不應單純追求學生的學習結果，而應引導學生重視思維方式、探尋答案的思路和發現事物的多樣性的過程。

三、豐富教學手段

“信息論基礎”是一門理論性很強的課程，為保證教學效果，應當注重傳統教學手段與多媒體、網站等現代信息技術的結合運用。

多媒體教學形式可以擴大“信息論基礎”課堂教學的信息量。例如，講授公式定理時，由于證明過程不是教學重點，使用多媒體課件演示講解可以減少板書占用的時間，提高課堂教學效率。但是，傳統板書也有它自身的優勢，例如，可以將標題、教學重點和難點等書寫在黑板上。這樣既可以讓學生產生深刻的印象，又可以起到提綱挈領的作用。然而，制作多媒體課件不是對教材簡單地照搬，而是要根據教學要求，將教學重點和難點形象生動地展現出來；教師還應運用肢體語言結合多媒體投影授課，根據學生的反應靈活地對相關知識做出講解。

此外，建立“信息論基礎”課程教學網站可以在時間和空間上打破了課堂教學的局限，為教師和學生提供更加方便快捷的交流方式。“信息論基礎”網站可以提供課程簡介、教學大綱、考試大綱等課程信息，也有課程指導、例題講解和多媒體課件等教學資料，還有供師生交流的網上答疑平臺。教學網站作為師生互動的一個交流平臺，對學生的自主學習發揮著重要作用，也為“信息論基礎”課程的進一步發展奠定了基礎。

四、結束語

根據本科階段“信息論基礎”課程的特點，本文從教學內容、方法及手段等方面提出教學改革措施。通過教學實踐證明，這些措施取得了良好的教學效果。“信息論基礎”的教學改革是一項長期性和綜合性的工作，需要從現實存在問題入手不斷地進行完善，只有這樣才能為“信息論基礎”的課程教學注入更多的活力。

參考文獻：

[1]于秀蘭，陳前斌，蔣青.“信息論基礎”教學改革的探討與實踐[J].重慶電力高等專科學校學報，2013，（6）：15-18.

[2]夏春華，王金庭.電子信息工程專業課程教學方法及內容改革初探[J].武漢科技學院學報，2010，23（8）：18-22.

[3]張麗香.淺談“目標管理、項目驅動、案例教學”教學模式[J].大眾科技，2010，（8）：177-178.

[4]曾艷麗.研討式教學在職業院校教學改革中的應用[J].科技資訊，2007，（4）：139.

（責任編輯：王意琴）