信息論與編碼課程教學改革探討

周宇媚

廣西梧州學院信息與電子工程學院

信息論與編碼課程教學改革探討

周宇媚

廣西梧州學院信息與電子工程學院

針對“信息論與編碼”課程本科教學中的不足，本文提出了一些改進措施，主要涉及教學方式，教學內(nèi)容以及實踐教學等方面。實踐表明，通過本課程的學習，學生可以較深刻地掌握理論知識以及編碼技術，教學改革效果良好。

信息論與編碼；教學方法；教學改革

引言

作為電子信息工程、通信工程等專業(yè)的一門重要課程，“信息論與編碼”課程主要介紹以信源與信道編碼定理為主的shannon信息論的核心理論［1］。目前課程教學中存在的主要問題有：1）由于本課程存在的原因是信息存在不確定性，因此不可避免涉及到大量的數(shù)學知識，如概率論，隨機過程和數(shù)理統(tǒng)計等。因此，本課程被大部分學生認定為理論性太強，復雜，抽象難懂；2）該課程基于本身特點，經(jīng)常沒有得到及時的實際應用，學生會產(chǎn)生一些錯誤認知：該課程到底有沒有用，是不是搞研究才需要學，作為本科生的自己可學可不學。學生會因此失去了學習該課程的動力。3）大部分院校沒有重視實踐教學，沒有將理論與實踐充分結合。局限了本課程的理論指導實踐的實現(xiàn)。

針對上述問題，本文提出了相應的改進措施，改進措施涉及教學方式，教學內(nèi)容以及實踐教學等三方面，獲得了良好的教學效果［2］。

1　信息論教學實踐

1.1深化概念理解，弱化公式推導

授課過程，可以從物理意義的角度出發(fā)，特別在引入新概念，新知識的時候，選擇先引導學生從物理意義理解概念，繼而進入公式理解，效果要比以公式推導論證的方式引入效果好很多。深化概念理解，弱化公式推導。

比如，介紹信源熵H（X）時，從物理意義的角度理解概念。信源熵可以理解為信源的不確定性；可以理解為變量X的隨機性；還可以表示平均每個離散消息所提供的信息量［3］。學生對概念有一個認識，再引出公式對其進行推導論證。因為在物理意義層面，對信源熵有了一定的理解，學生對這個復雜公式的理解會顯得更主動，不那么枯燥，難懂。

1.2充實教學內(nèi)容，調(diào)動學生學習興趣

對于信息論與編碼這樣的一門內(nèi)容抽象，枯燥的課程，在教學中培養(yǎng)學生學習的興趣很重要，為學生學習課程提供動力。

在課堂教學中，可以將實際生活與課程教學結合起來，以學生所熟知的事物充實教學內(nèi)容。比如，引入自信息量概念講解的時候，可以通過用大家感興趣的足球比賽做例子。巴西和中國足球比賽，就我們對兩個足球的實力的了解，我們猜測“巴西打敗中國”這個結果出現(xiàn)的可能性很大。因此，如果最后的比賽結果如果是“巴西打敗中國”，那么，這個事件（比賽結果）的出現(xiàn)，人們不會感到特別意外。但是，如果比賽結果是“中國打敗巴西”，那么這個事件的發(fā)現(xiàn)將會造成很大的轟動，因為這個事件發(fā)現(xiàn)的可能性是非常小的。也正因為發(fā)生的概率小，所以它的發(fā)生給人們傳遞了很大的信息量，引起人們很大的興趣。反應到數(shù)學上，小概率事件的發(fā)生，提供的信息量大，反之，產(chǎn)生的信息量小。反應到數(shù)學上，當事件的發(fā)生概率為1的時候，所提供的信息量為0。事件是必然發(fā)生的，人們不感興趣。這樣，學生對信息量有了自己的認識，那么，再引導學生根據(jù)信息量的變化規(guī)律，找到一種函數(shù)實現(xiàn)信息量的刻畫，也就是引出計算信息量的公式I（ai）=-log2p（ai）。

因為將學生感興趣的生活實例融入了教學過程，因此在學習信息量概念和其計算公式的整個過程，學生都是主動的，感興趣的。理解很深刻，掌握效果也很好。

1.3理論指導實踐，加強實踐教學

信息論與編碼作為一門理論性較強，涉及較多基礎知識的課程，教師教學以及學生掌握知識都有很大的困難。因此，課堂教學應該引導學生將理論運用到實踐中，學以致用，讓學生在實踐中進一步加深知識的理解，與此同時，借實踐機會，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和動手能力。

比如，在信源編碼的時候，讓學生使用matlab編程分別實現(xiàn)香農(nóng)編碼，費諾編碼以及赫夫曼編碼算法，判斷三種編碼的好壞，并給出具體算法設計的依據(jù)。學生既加深了三種編碼的理解，也掌握了編碼好壞的判斷依據(jù)，更重要的是，實驗能充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

實踐證明，在實驗的過程，學生除了加深了授課內(nèi)容的理解，還提高了學生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力。

2　總結與探索

本文分析了“信息論與編碼”課程的特點以及本科教學中存在的問題，從教學方式，教學內(nèi)容以及實踐教學方面提出了一些改善教學的想法。這些想法也僅僅是一些初步的嘗試，還需要在今后的教學中更進一步地研究。希望起到拋磚引玉的作用，共同探討信息論與編碼課程的教學工作，進一步促進“優(yōu)化教學效果，提高培養(yǎng)質(zhì)量”。

［1］郭旭旭.淺談信息論與編碼課程的教改與實踐［J］.讀寫算-素質(zhì)教育論壇，2014，（19）∶10-11.

［2］杜德權.工程管理專業(yè)工程施工課程教學改革的探索［J］.高等教育研究（成都），2010，02∶80-81+83.

［3］李建軍.信息論中的概率統(tǒng)計［J］.長春師范學院學報，2007，04∶33-35

Teaching Reform on Information Theory and Coding Theory

Aims at the disadvantageous factors in teaching the course of Information theory and coding，this paper discusses the basic thoughts of course reform from the teaching contents，methods，instruments and practice.The practice results show that the students can master the necessary theory on the course and the teaching quality is improved.

Theory of Information and Coding；teaching methods；teaching reform

周宇媚，女，研究方向：機器視覺。