P5BL教學(xué)法在“信息論與編碼”課程教學(xué)中的應(yīng)用

高山 任宇環(huán) 何林遠(yuǎn) 王晨 馬時(shí)平

[摘 要]“信息論與編碼理論”課程是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是重要的主干課程之一。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容交叉性強(qiáng)、開放問題多，與后續(xù)的科學(xué)研究、學(xué)位論文工作聯(lián)系密切的特點(diǎn)，本課程實(shí)施P5BL教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)講授與科研預(yù)實(shí)踐的有機(jī)融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機(jī)銜接及相互支撐，打牢學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)，提升學(xué)員的學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)與能力。

[關(guān)鍵詞] 信息論與編碼;P5BL;教學(xué)探討;教學(xué)理念

一、引言

課程改革是院校教學(xué)永恒的主題，更是一個(gè)持續(xù)長(zhǎng)久的過程。教學(xué)改革取得實(shí)效，要不斷吸收新的教學(xué)理念，持續(xù)探索適應(yīng)軍校的教學(xué)模式。

“信息論與編碼理論”課程[1]是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是重要的主干課程之一。針對(duì)教學(xué)內(nèi)容交叉性強(qiáng)、開放問題多，與后續(xù)的科學(xué)研究、學(xué)位論文工作聯(lián)系密切的特點(diǎn)，本課程實(shí)施“科研預(yù)實(shí)踐式”教學(xué)改革。

課程教學(xué)改革的總體思路是將科學(xué)研究和學(xué)位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學(xué)之中，實(shí)施P5BL（Publication +Problem +Proposal +Project +Presentation Based Learning）教學(xué)法，通過文獻(xiàn)閱讀與前沿動(dòng)態(tài)研討（Publication）、問題求索（Problem）基金模擬申報(bào)（Proposal）、項(xiàng)目研究與實(shí)驗(yàn)/仿真方法（Project）、進(jìn)展展示（Presentation）等實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)講授與科研預(yù)實(shí)踐的有機(jī)融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機(jī)銜接及相互支撐，打牢學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)，提升學(xué)員的學(xué)術(shù)視野，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)與能力。

二、基于P5BL“信息論與編碼理論”課程實(shí)施策略

（一）教學(xué)理念的引入

傳統(tǒng)的講授式教學(xué)理念和方法側(cè)重于知識(shí)講授，研究環(huán)節(jié)少，學(xué)習(xí)—研究的聯(lián)系不夠緊密，對(duì)學(xué)員創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有待加強(qiáng)。

為此，我們借鑒國(guó)際著名高等教育專家伯頓·克拉克在《研究生教育的科學(xué)研究基礎(chǔ)》和《探究的場(chǎng)所——現(xiàn)代大學(xué)的科研和研究生教育》中關(guān)于教學(xué)和科研關(guān)系的論述“教授的作用在于把科研和教學(xué)結(jié)合起來——將科研活動(dòng)十分恰當(dāng)?shù)卣宫F(xiàn)為一種教學(xué)模式;學(xué)員的作用在于把科研和學(xué)習(xí)結(jié)合起來——把科研活動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N學(xué)習(xí)模式”，開展“科研預(yù)實(shí)踐式”教學(xué)改革，將知識(shí)講授與科研預(yù)實(shí)踐有機(jī)融合，知識(shí)講授重在為學(xué)員打下系統(tǒng)的理論框架基礎(chǔ)，科研預(yù)實(shí)踐重在為學(xué)員打下系統(tǒng)的科研方法基礎(chǔ)。

參照科學(xué)研究的基本范式，將科學(xué)研究和學(xué)位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學(xué)，讓學(xué)員在學(xué)習(xí)中研究、在研究中學(xué)習(xí)，實(shí)施P5BL教學(xué)法，通過文獻(xiàn)閱讀與前沿動(dòng)態(tài)研討、問題求索、基金模擬申報(bào)、項(xiàng)目研究與實(shí)驗(yàn)/仿真方法、進(jìn)展展示等實(shí)踐環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)講授與科研預(yù)實(shí)踐的有機(jī)融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機(jī)銜接及相互支撐，打牢學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)員的科研能力，提升學(xué)員的學(xué)術(shù)視野和創(chuàng)新意識(shí)。

在課程教學(xué)中，注重發(fā)揮通信系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的人才、項(xiàng)目和平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，將課程內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)室研究方向和科研成果密切結(jié)合，不斷將科研成果與方法引入課堂教學(xué)。注意跟蹤國(guó)內(nèi)外等通信領(lǐng)域的發(fā)展前沿，及時(shí)將學(xué)術(shù)熱點(diǎn)、前沿問題引入課堂，與學(xué)員共同展開討論，啟發(fā)學(xué)員進(jìn)行思考。

通過本課程的學(xué)習(xí)，特別是“科研預(yù)實(shí)踐式”教學(xué)改革，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的目標(biāo)：

1.知識(shí)目標(biāo)：奠定信息論扎實(shí)的基本理論基礎(chǔ)，具備分析和設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)傳輸性能和指標(biāo)的能力。

2.能力層面：通過探究式學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作討論、混合式學(xué)習(xí)等方式的綜合運(yùn)用，使學(xué)員養(yǎng)成一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，以及追蹤學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)、問題求索、總結(jié)提煉成果的基本思路方法。

3.素質(zhì)層面：（1）具備國(guó)際視野。要求學(xué)員了解信息理論領(lǐng)域的最新研究成果與進(jìn)展，站在國(guó)際前沿上思考問題。（2）具有強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)。要求學(xué)員深入思考、敢于質(zhì)疑國(guó)內(nèi)外已有的研究成果，掌握創(chuàng)新的基本思路。

落實(shí)知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀“三位一體”的教學(xué)目標(biāo)，為開展科學(xué)研究和撰寫學(xué)位論文打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）教學(xué)方法的應(yīng)用

為了實(shí)施“科研預(yù)實(shí)踐式”教學(xué)改革，實(shí)施P5BL教學(xué)法，在教學(xué)環(huán)節(jié)上，增加了文獻(xiàn)閱讀與前沿動(dòng)態(tài)研討、問題求索、基金模擬申報(bào)、項(xiàng)目研究與實(shí)驗(yàn)/仿真方法、進(jìn)展展示等科研預(yù)實(shí)踐環(huán)節(jié)，與精講課有機(jī)互補(bǔ);在授課手段上注重實(shí)踐性，綜合采用精講、研討、文獻(xiàn)、實(shí)驗(yàn)操作、自主研究、報(bào)告等多種課堂形式;在授課方法上注重思辨性，綜合采用教員主講、學(xué)員互講、前沿探討和質(zhì)疑討論等多種方式，靈活運(yùn)用啟發(fā)式、問題鏈?zhǔn)健⑥q論式、探究式、答辯式、實(shí)踐式、案例式等多種教學(xué)方法。具體設(shè)計(jì)如下：

1.精講課教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用啟發(fā)式、問題鏈?zhǔn)浇虒W(xué)法，重在講授信息論的基本理論、香農(nóng)三大編碼定理以及經(jīng)典編碼方法，啟發(fā)學(xué)員從多學(xué)科交叉融合的角度思考問題。通過一系列設(shè)置合理的問題，啟發(fā)學(xué)員從應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)需求，從需求中提煉技術(shù)，從技術(shù)中找尋科學(xué)，進(jìn)而為學(xué)員打下理論框架基礎(chǔ)[2-4]。

2.文獻(xiàn)閱讀與前沿動(dòng)態(tài)研討（Publication）教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用辯論式教學(xué)法[5]，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目多，教員深入了解國(guó)際研究熱點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)，通過學(xué)員的文獻(xiàn)綜述報(bào)告，學(xué)員之間、學(xué)員與教員之間的辯論，以及教員、特邀嘉賓的點(diǎn)評(píng)，啟發(fā)學(xué)員如何從紛繁的文獻(xiàn)中理清發(fā)展脈絡(luò)，把握研究現(xiàn)狀，站到國(guó)際前沿，預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)而為學(xué)員建立國(guó)際學(xué)術(shù)視野。

3.問題求索（Problem）教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用探究式教學(xué)法，要求學(xué)員主動(dòng)探究、合作研究、協(xié)同創(chuàng)新，對(duì)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目研究中形成的經(jīng)典創(chuàng)新案例進(jìn)行實(shí)踐認(rèn)識(shí)，并針對(duì)文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)的問題、研究中出現(xiàn)的問題、教員提出的問題提出自己的見解，通過報(bào)告、研討等方式進(jìn)行深入探究，形成對(duì)已有結(jié)果的新認(rèn)識(shí)，對(duì)未知問題的新拓展，進(jìn)而為學(xué)員建立問題求索范式。

4.基金模擬申報(bào)（Proposal）教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用答辯式教學(xué)法。要求主講學(xué)員結(jié)合自己的研究方向，通過課前文獻(xiàn)查閱、問題求索、思考分析，提煉出關(guān)鍵科學(xué)問題或制定出研究方案，在課堂上報(bào)告。教員和其他學(xué)員對(duì)照基金評(píng)審標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)詢，主講學(xué)員答辯，在一系列的“攻防對(duì)抗”中去偽存真、抽絲剝繭，啟發(fā)學(xué)員理清提煉關(guān)鍵科學(xué)問題和制定研究方案的基本思路，進(jìn)而為學(xué)員打下提煉科學(xué)問題、制定研究方案的方法基礎(chǔ)。

5.項(xiàng)目研究與實(shí)驗(yàn)/仿真方法（Project）教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用實(shí)踐式教學(xué)法，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備、仿真軟件多，教員、高年級(jí)學(xué)員實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)勢(shì)，通過手把手指導(dǎo)幫帶，讓學(xué)生在實(shí)踐中加深對(duì)基礎(chǔ)理論的理解，并為問題求索、制定研究方案等提供方法基礎(chǔ)，進(jìn)而為學(xué)員打下實(shí)驗(yàn)/仿真方法基礎(chǔ)。

6.進(jìn)展展示（Presentation）教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用探究式教學(xué)法，要求學(xué)員主動(dòng)探究、合作研究，針對(duì)一個(gè)具體問題展開研究，進(jìn)行進(jìn)展報(bào)告，通過師生之間的深入研討交流，形成新認(rèn)識(shí)，提出新問題。

7.論文撰寫方法研討教學(xué)環(huán)節(jié)。主要采用案例式教學(xué)法，以近幾年信息與通信工程學(xué)科的全國(guó)、全軍優(yōu)秀碩士學(xué)位論文為案例，從國(guó)際前沿、精尖成果、流暢表述等角度“解剖麻雀”，進(jìn)而為學(xué)員建立高遠(yuǎn)的奮斗目標(biāo)和可行的努力路徑。

以學(xué)員為主體，教員成為教學(xué)活動(dòng)的導(dǎo)航者和合作者，通過豐富多彩的教學(xué)組織形式，激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)員查閱資料、獨(dú)立鉆研、認(rèn)真思考，使學(xué)員自主地參與教學(xué)和研究的全過程，培養(yǎng)學(xué)員的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識(shí)。

（三）課程考核

課程考核由筆試、閱讀、研討、課程作業(yè)和論文等五部分組成，具體如下：

1.筆試：對(duì)課程重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行開卷考試，考查知識(shí)的掌握和運(yùn)用情況，占總成績(jī)的30%。

2.閱讀：通過研究生的文獻(xiàn)綜述報(bào)告、課堂報(bào)告的質(zhì)量評(píng)定成績(jī)，主要考查文獻(xiàn)閱讀、分析歸納等能力，占總成績(jī)的15%。

3.研討：根據(jù)研究生主題報(bào)告的質(zhì)量、重點(diǎn)問題理解深度、交流發(fā)言情況評(píng)定成績(jī)，主要考查學(xué)員的知識(shí)運(yùn)用、思維邏輯、語(yǔ)言表述等能力，占總成績(jī)的35%。

4.課程作業(yè)：通過實(shí)驗(yàn)/仿真報(bào)告完成情況，主要考查知識(shí)綜合運(yùn)用能力、分析解決問題能力以及團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，占總成績(jī)的15%。

5.論文：考察前沿知識(shí)的了解，分析問題的手段和方法，研究成果的新穎性，評(píng)定學(xué)術(shù)論文撰寫能力，占總成績(jī)的5%。

三、總結(jié)

課程改革是院校教學(xué)永恒的主題，更是一個(gè)持續(xù)長(zhǎng)久的過程。教學(xué)改革取得實(shí)效，要不斷吸收新的教學(xué)理念，本教學(xué)團(tuán)隊(duì)秉承改革創(chuàng)新理念，以提升學(xué)員的能力和素質(zhì)為目標(biāo)，瞄準(zhǔn)人才崗位任職能力需求，實(shí)施“科研預(yù)實(shí)踐式”教學(xué)改革。將科學(xué)研究和學(xué)位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學(xué)之中，實(shí)施P5BL教學(xué)法，實(shí)現(xiàn)知識(shí)講授與科研預(yù)實(shí)踐的有機(jī)融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機(jī)銜接及相互支撐，打牢學(xué)員的知識(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)員的科研能力，提升學(xué)員的學(xué)術(shù)視野和創(chuàng)新意識(shí)。

參考文獻(xiàn)

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