關(guān)于“信息論基礎”課程的教學探討

摘要：通過“信息論基礎”課程教學中存在的問題進行了分析，結(jié)合了這方面改革的部分成功做法和教學過程中積累的經(jīng)驗和體會，對“信息論基礎”課程教學改革給出了一些建議。

關(guān)鍵詞：信息論基礎；教學方法；教學改革

作者簡介：韓貴春（1978-），女，山東陽谷人，內(nèi)蒙古民族大學數(shù)學學院，講師。（內(nèi)蒙古 通遼 028000）

基金項目：本文系內(nèi)蒙古民族大學科學研究基金項目（項目批準號：NMD1226）的研究成果。

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）06-0073-02

隨著信息時代計算機技術(shù)的發(fā)展，人們需要對爆炸式的海量信息進行標識、存儲、傳輸和處理。在現(xiàn)代生活中，信息的應用更是讓人們進一步認識到它的重要價值。于是世界各國出現(xiàn)了在大學本科階段開設與信息有關(guān)課程的熱潮。為順應時代的潮流，我國教育部于1998年在部分高校中的數(shù)學系或信息工程大學的其他院系新增信息與計算科學專業(yè)，并把信息論作為信息與計算科學專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。之后開辦信息與計算科學專業(yè)及開設信息論課程的高校迅速增加。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到2007年為止，在短短的近十年的時間內(nèi)我國有370所高校開辦信息與計算科學專業(yè)及開設信息論課程，顯示了信息與計算科學專業(yè)及開設信息論課程的重要性。內(nèi)蒙古民族大學（以下簡稱“我校”）于2005年在數(shù)學系開辦信息與計算科學專業(yè)并開設信息論課程，起步較晚。根據(jù)我校學生的具體情況，將信息論課程的教學分為兩部分：專業(yè)基礎必修“信息論基礎”（56學時）和專業(yè)基礎選修“信息編碼”（36學時）。本文通過“信息論基礎”教學中存在的問題進行了分析，結(jié)合了這方面改革的部分成功做法和筆者在教學過程中積累的經(jīng)驗和體會，對“信息論基礎”課程教學改革給出了一些建議。

一、正確認知“信息論基礎”課程

“信息論基礎”課程是我校數(shù)學學院信息與計算科學專業(yè)的學科專業(yè)基礎課，它以近代概率論與數(shù)理統(tǒng)計、隨機過程為基礎，具有理論邏輯性強，概念抽象，對數(shù)學基本功要求較高及計算復雜等特點。很多高校，特別是在理科專業(yè)中常把它作為一門數(shù)學成分較高的理論課程按傳統(tǒng)模式進行講授。教師在講臺單一的進行講授，學生聽，教學目的也就是讓學生掌握課程中的基本概念及相關(guān)定理結(jié)論，能夠進行相應的計算。其實不然，“信息論基礎”實際上是一門理論聯(lián)系實際且具有較強工程實踐的課程，這就必然要求學生掌握其基礎知識的同時，了解它的背景、應用以及發(fā)展現(xiàn)狀。

二、“信息論基礎”課程教學存在的問題

“信息論基礎”這門課程內(nèi)容繁瑣、公式較多、理論抽象且對學生的數(shù)學功底要求較高，所以該課程無論是對教師的講授還是學生的學習都有一定的難度。

第一，從數(shù)學專業(yè)課程設置的特點來說，教學大綱著重于理論的掌握，而常常忽略實踐應用部分，學生在學習的過程中死記硬背公式，看不到它的現(xiàn)實應用，慢慢地就失去了學習的興趣。

第二，從教師來說，任課教師一般為數(shù)學專業(yè)畢業(yè)，通常采用從基本定義出發(fā)，講述原理，接著給出數(shù)學模型，對其進行相應要求的計算以及性能做出理論分析，其間伴隨著一些定理及其證明和推導的授課方式，其實是當做一門數(shù)學課來講。但對與之相關(guān)的通信與信息工程類的專業(yè)課程知之甚少，在具體講授應用時不敢深入舉例說明，使學生覺得課程獨立，和后續(xù)課程沒有連續(xù)，以至于覺得學習該課程無用，引不起學生的學習興趣。再者因課程內(nèi)容多，課時少，教學任務重，教師只能滿堂灌輸。枯燥的教學內(nèi)容和單一的教學形式使學生對所學內(nèi)容感覺晦澀難懂，難以消化理解，不知其所然，更不要說知其所以然，讓學生在學習該課程的過程中有一種無形的畏懼感。

第三，從學生來說，本科生的基礎水平及學習能力參差不齊。比如我校是一個二本高校，所招收學生無論從學習能力還是從知識水平來說，都和國家重點高校特別是教育部直屬以及985高校的學生不在一個起跑線上。其次我校是一所民族高校，少數(shù)民族學生的數(shù)學基礎更差，學生入學時，數(shù)學平均成績不到40分。在我校信息與計算科學專業(yè)中，少數(shù)民族學生超過三分之一。根據(jù)筆者在高校工作近七年來所講授的幾門數(shù)學類課程來說，學生普遍反映概率論與數(shù)理統(tǒng)計內(nèi)容繁瑣、公式多、概念多、抽象難懂。可以說，概率論與數(shù)理統(tǒng)計課程本身就是學生的薄弱環(huán)節(jié)，學生在該課程的學習中就沒有完全理解。以概率論與數(shù)理統(tǒng)計為基礎的“信息論基礎”課程則更加抽象、枯燥，學生接受起來更加困難。且該課程內(nèi)容繁瑣，前后聯(lián)系緊密，前面的學不會，后面的就更加難懂，形成惡性循環(huán)，以致有的學生就自暴自棄，完全放棄了該課程的學習。再者，現(xiàn)在學生缺乏吃苦耐勞、刻苦專研的精神，遇到困難就退縮，給自己開脫。

因此，鑒于上述“信息論基礎”課程教學過程中出現(xiàn)的種種問題，采用有效的教學方式，選取合適的教學內(nèi)容以及培養(yǎng)學生的學習興趣，提高學生科學專研精神顯得尤為重要。

三、“信息論基礎”課程的教學探討

在“信息論基礎”教學過程中能否達到既定的學習目的，取決于教師的教與學生的學。為此，筆者根據(jù)幾年來“信息論基礎”課程的教學實踐，與現(xiàn)行的新課程改革相結(jié)合，就“信息論基礎”課程的教學改革提出以下幾點建議。

1.拓寬理論知識，發(fā)揮學生的主觀能動性

興趣是最好的老師。根據(jù)信息論課程的特點，單是一味的理論講解，繁多的公式、晦澀難懂的推導以及抽象的理論很難引起學生的興趣，更不要說提高學生的主觀能動性了。為此可以在課程學習初始以及學習過程中，請通信與信息工程相關(guān)專業(yè)的教師及移動通訊的工程師舉辦講座，講授相關(guān)理論在現(xiàn)實生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用，將所學的相關(guān)理論知識與當前學科前沿技術(shù)如衛(wèi)星通訊、協(xié)同通訊技術(shù)、3G技術(shù)等相結(jié)合。另外，教師可以布置多種形式的作業(yè)，除了課后習題中基本概念和計算題，以及理論證明題的作業(yè)外，還可以布置一些具有開放性特點的作業(yè)，讓學生自己查閱資料，總結(jié)感想。這樣，使得學生既可以鞏固課程教學的基本內(nèi)容，也使得學生在自己動手查資料的過程中，逐漸激發(fā)學習興趣，發(fā)揮學生主觀能動性，以培養(yǎng)學生探究性學習的能力。再者教師要不斷提高自己的知識水平及業(yè)務能力，擴充自己的知識面，只有教師真正理解了教學內(nèi)容的前因后果，不僅對課程中的數(shù)學概念、定理的證明以及公式的推導都了如指掌，而且對于基本理論的應用及相關(guān)的通信與信息工程方面的專業(yè)知識有更深一步的了解，才能使課堂內(nèi)容豐富有趣，讓學生對所學內(nèi)容產(chǎn)生興趣。

2.抽象概念類比化

“信息論基礎”課程中的很多概念是以數(shù)學公式形式給出的，所以抽象難懂，這也是很多師生認為它是一門數(shù)學課的主要原因之一。教師在講授的過程中可以舉一些具體的類比例子加深概念的理解。比如信道容量C是指最大的信息傳輸率，即。而信道容量C是確定的，已與輸入信源的概率分布無關(guān)，是不隨輸入信源的概率分布變化而變化。它只是信道傳輸概率的最大信息量。教師可以將信道類比于生活中常見的容器，而容器容量的大小和裝入液體的多少沒有關(guān)系，只與容器本身有關(guān)。用液體測量容器容量的大小只是一種測量手段，所以用來求信道容量也只是一種手段。將抽象概念具體類比化之后，可以讓學生更好地理解概念。

3.合理使用傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學相結(jié)合的方式

為了提高課堂教學的有效性與形象性，充分發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢。根據(jù)“信息論基礎”課程的特點，合理使用傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代多媒體教學相結(jié)合的方式。傳統(tǒng)的教學方式，要求教師一味地將所講授內(nèi)容進行板書，講課的大多數(shù)時間花在了講授內(nèi)容的板書上，所以課程內(nèi)容進行慢，且有些圖像以及結(jié)構(gòu)圖示難以用板書的形式描繪出。而多媒體電子課件不僅可以使教師在課堂上節(jié)省版寫的時間，而且用軟件畫出的圖像及結(jié)構(gòu)圖示清晰、形象。“信息論基礎”課程理論較強，前后聯(lián)系緊密，往往一個知識點需要幾個頁面才能顯示。頻繁的翻頁很難照顧到每一個學生，因此不可完全采用媒體教學課件教學。可以采用以講授內(nèi)容要點為課堂主線，將這條主線做成電子教案，而教師在講課的過程中，用板書進行細節(jié)的描述。傳統(tǒng)教學與現(xiàn)代教學這兩種教學方式的完美結(jié)合，使得課堂教學更有效完成教學目的。

4.改革考核方式

改革傳統(tǒng)考試一考終身制的考核方式，采用多樣化課程考核制度。為激發(fā)學生學習的積極性，筆者在課程期末考核方面做了改進，增強教學課程過程考核，將平時成績的比重提高到百分之三十，而期末的卷面成績占百分之七十。平時成績主要以課堂出勤、課后作業(yè)完成的質(zhì)量和是否積極參與課堂教學為主。鼓勵學生積極參與到教學過程的互動中，對于上課認真、積極參加討論的學生適當加分，教師將學生的各種情況（包括出勤情況、作業(yè)情況等）記錄在平時成績手冊上，作為期末給出學生平時成績的依據(jù)。

對一般高校來說，專業(yè)基礎課一般采用閉卷考試的方式進行考核。根據(jù)“信息論基礎”課程概念多、公式多的特點可以采用半開卷的形式，即學生在考試時可以攜帶一張統(tǒng)一的A5 大小的紙張進入考場。這樣，學生可以節(jié)省在考試前復習時死記硬背公式花的時間，更有利于學生系統(tǒng)的復習。據(jù)筆者了解，國內(nèi)一些重點大學在一些課程的考試中早已采取了這種半開卷考試，有著成功的經(jīng)驗。

四、總結(jié)

本文根據(jù)“信息論基礎”課程教學過程中存在的問題進行了教學改革探討，結(jié)合教學實踐，就處于主導地位的教師、處于主體地位的學生、類比教學法、教學方式以及考核方式等方面進行論述。教學改革是一件長期工程，應隨著時代的進步不斷探索與完善。在教學過程中，必須堅持以學生為本，師生互動的課堂氣氛，提高學生的主觀能動性，才能提高教學效果和質(zhì)量，培養(yǎng)出新時代的專業(yè)型人才。

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（責任編輯：王意琴）