信息論與編碼課程思政教學設計與實踐

高素玲 李小芹

（安陽工學院電子信息與電氣工程學院，河南 安陽 455000）

1 引言

以落實立德樹人為根本任務，以社會主義核心價值觀為靈魂與主線，把知識傳遞、價值導向與思想政治教學有機融為一體，各類教學活動與思想政治理論課齊向并進、同向同行，做到思政教育與學科教學有機融合[1]。按照學生自然接受的原則，引發與學生的情感共振，更有效地激發與學生共同產生學習的動機，更有效推動學生對課堂知識點的掌握和拓展。把馬克思主義理論、愛國主義情感、民族精神、人文關懷、創新思維等內容納入學科教學，做到課程教學全過程育人[2]。

積極開展課程設計，深度整合課程內容，根據信息論和編碼教學特色，深度發掘課程的思政教育元素，從信息技術發展的角度講故事，賦知識以思想，通過有機整合課程教學，提升學生參與度、獲得感，賦課堂以靈魂，讓課堂活起來，實現潤物無聲的教學效果[3]。

2 課程目標

信息論與編碼課程主要講述了從香農理論中發展起來的信息論的基礎理論知識及其編碼理論，通過該課的學習，讓學生了解香農信息論的基本概念、編碼基本定理、基本理論和方法，從而培養學生滿足數字通信、信息處理等各方面的實際需要，為今后進行有關信息領域的科學研究與工程工作，奠定了扎實的理論基礎[4]。經過課程學習，學生應獲得下列的基礎知識與能力：（1）學生可以比較深入地掌握信息傳播的基本理論，并初步形成了信息傳播系統的總體概念；（2）熟練掌握信源編碼、信道編碼等的基本概念與方法；（3）能夠聯系實際通信系統，從信息論的角度，抽象數學模型，分析問題，獲取有效結論；（4）能夠基于信息論的角度，理解信息時代信息對社會的影響，樹立嚴謹的科學學風。課程思政目標：（1）培育廣大學生團結合作的愛崗敬業精神，助力于正確認識人生觀、世界觀、價值觀的正確建立。激勵廣大學生具有科技報國的愛國主義情懷與社會責任擔當；（2）堅定學生對黨的正確領導，改革開放、高科技發展等政策的正確理解，擴大學生國際視野，培養國家民族憂患意識，滿懷愛國熱情，勇擔中華民族復興使命，弘揚時代精神。

3 思政映射與融入點

結合信息論與編碼課程內容，以講好中國故事為主線，將科學探索精神、嚴以律己精神、愛國主義教育、科技報國的家國情懷與責任擔當等如鹽化水般融入課堂教學，使學生獲得專業知識的同時，不斷提高思想道德素養，提高服務國家服務人民的社會責任感。最大限度激發學生自主學習內動力，使其樹立終身學習理念。本課程思政融入設計如圖1所示。

圖1 信息論與編碼課程思政融入設計

整個課程的思政教學設計中，由中國信息時代的發展與成就導入課程，引發學生學習興趣。后續章節中，陸續引出中國抗疫故事、中國華為故事、中國航天故事、中國抗戰故事……以講好中國故事為主線，設計思政素養教學場景，運用案例教學、沉浸式教學、項目驅動式教學、結合線上課程翻轉課堂等方法，在專業知識傳授的同時，實現價值引領[5]。在課程教學初期，結合知識點信息熵的概念，深究“熵”的內涵，引導學生自身減熵，并制定計劃，以作業、結課匯報等任務形式發布，每次課程思政時提醒并激勵學生堅持執行自己的減熵計劃，為結課匯報做好充分的準備。學生作為課堂的主體，在知識傳授與價值引領同頻共振下，自己實踐著嚴以律己、科學探索、責任擔當……將知識獲取、素質提升、人格塑造詮釋于無形之中。

3.1 中國信息時代發展故事

緒論中，通過講述及拓展閱讀信息論的產生與發展，結合中國近年來在信息技術、人工智能等方面取得的成就，增強學生對本專業的信心，對中國發展的信心，教育學生堅定“四個自信”，為自己的學習事業建立起更高的起點與要求，勇擔中華民族復興責任，展望未來，為自己樹立目標，不斷提升自己。

3.2 中國抗疫故事

離散信源熵的定義講解中，香農將“熵”的概念用到信息論領域，深究“熵”的本質，從不同的方面和領域理解熵的含義，從而給我們生活、生命等方面帶來啟示。從深入探討“熵”的具體本質意義著手，從而逐步延伸對“熵”的具體理解，采用“反問式”引導學生，尤其講到“對生命的啟示”，結合新冠肺炎疫情中，習近平總書記為什么多次強調“生命至上，人民至上”，引發同學們對生命的敬畏之情。最后結合書籍《熵減華為活力之源》，再次探究“熵”給我們帶來的啟示，引導同學們自身減熵，塑造自己，成就自我，有效激勵學生樹立自律意識，由“要我學習”變為“我要學習”；并以作業的形式在雨課堂發布，讓每位同學都列出自己的減熵計劃，并付出行動，期末結課匯報中展示自己的成果。

3.3 中國華為故事

限時限頻限功率加性高斯白噪聲信道講解中，由香農公式引出香農極限，從而引出人們為逼近香農極限做出的努力，將涉及5G時代的編碼方法引入課堂教學。LDPC編碼、turbo碼等都接近于達到了理論香農極限，而土耳其Erdal Arikan博士在2008年提出的極化碼polar code，是目前唯一一個從理論上已經被證實能夠達到香農極限的方法。華為用了8年時間對其做出了改進，投資數十億美元，在工程上實現了Polar碼，終于有了今天5G引領者的地位。使同學們堅定“四個自信”，激勵廣大學生科技報國的家國情懷與責任擔當。

3.4 中國航天故事

平均失真與信息率壓縮講解中，舉例引出壓縮技術在各方面的廣泛應用，以“嫦娥四號”著陸器中的實時圖像壓縮技術為例，嫦娥四號探測器是第一個成功著陸于月球背面的人類飛船，其探測器所攜帶的五星紅旗是月球背面的第一批旗幟。通過圖文并茂的講解，啟迪同學們的愛國熱情、培養高遠志向。錄像、照片、文本、講授等多種教學方式相互“滲透”，課堂與思政無縫連接、巧妙融合，增加學生課堂教學興趣、活躍課堂氣氛。弘揚和學習中國航天精神，擴大學生全球視野，培養國家民族憂患意識，滿懷愛黨激情，勇擔時代中華民族復興使命，弘揚時代精神。

3.5 中國抗戰故事

編碼的概念講解中，提出問題“什么是編碼?”。從生活中的郵政編碼、居民身份證號碼、車牌號碼、條形碼、二維碼到學習中的BCD碼、ASCII碼還有電影中經常看到的摩爾斯電碼，穿插觀看諜戰電影《風聲》片段，從而全面理解什么是編碼、編碼有什么用途。通過觀影，使學生憶苦思甜，不忘初心，牢記新中國的來之不易，激勵莘莘學子的滿腔愛國熱情，有效激勵學生產生學習內動力。

3.6 自己的故事

教師在協同育人理念指導下，借助新興信息技術進行新型課堂教學，教學案例注重時效性。以點帶面，全程融入。通過一系列有吸引力的中國故事，增強學生學習的興趣，提升大學生在課堂中的參與度，時刻注意將中國故事與學生自身相結合，使學生置身其中，從而使學生在學習本專業課程知識的同時對課程思政教育產生興趣，并逐步認同課程思政教學體系，在結課匯報的壓力下，將減熵計劃堅持執行下去，養成習慣，進而提升自身素養及職業修養。結課時，將自己在課程中的收獲，包括專業知識、能力養成、價值塑造等方面以PPT或者短視頻的形式展示匯報，講述自己的故事。

4 考試考核

基于課程目標達成要求，制定考試考核方法。課程的總成績主要由過程考核成績（60%）和期末考試成績（40%）構成，科學增大過程性考核比重，增強了學生對平時教學環節的關注程度，同時重視平時練習與積累，以提高學生的學習效果。

過程考核包括“課前預習（10%）+課堂互動（15%）+作業（15%）+階段性測試（10%）+結課匯報（10%）”五部分內容，這些環節主要依托雨課堂記錄數據。課程思政的考核主要體現在課堂互動、作業及結課匯報中。比如，在第2章離散信源熵的作業中，推薦課外讀物《熵減華為活力之源》，幫助學生進一步理解熵的內涵，并引導學生努力減熵，并列出自己的減熵計劃，促使其生活、學習各方面有秩序、有規劃地組織活動，并讓學生記錄自己的減熵實施情況，期末時在小組結課匯報中以PPT或者視頻的形式展示各自的成果等。

期末考試為閉卷考試，滿分為100分，客觀題和主觀題各占50%，涵蓋課程主要內容。課程思政的考核主要體現在單項選擇題、判斷題和論述題中，比如，結合第4章知識點的應用，論述常用的信息壓縮標準，并舉例說明，課程思政與實際應用相結合，拓寬學生知識面。

5 教學方法與融入形式

為調動學生積極性，變被動學習為主動探究，綜合運用“校內SPOC+雨課堂”等網絡教學平臺，在課前、課中、課后發揮各自優勢，二者有機結合，并靈活運用任務驅動、啟發講解、邊學邊測、情景創設等教學方法。從知識點中發掘思政元素，對專業課程內容進行拓展。挖掘教學內容中蘊涵的重要哲學思想和元素，以針對性提問作為線索，結合當前社會熱點話題，挖掘呈現的正確價值觀與思考方法。利用課程講授、作業批改與反饋及日常溝通交流等多途徑引導學生的價值取向，進一步幫助學生成長成才。

采用案例故事、老師點評、課堂研討、小組發言等多種形式，實現課堂思政融入。引入案例，主要通過嵌入到PPT電子課件中的圖像、動畫、視頻等，并輔助以文本形式進行講解。

6 結語

信息論與編碼課程從教學大綱制定、教案編寫、課件制作、教學過程設計、考試考核等均融入了課程思政教育，通過線上線下、課內課外等方式，在教學過程中以講好中國故事為主線，賦知識以思想，通過翻轉課堂、小組討論分享、師生互動、生生互評等方式提升學生參與度、獲得感，賦課堂以靈魂，如鹽化水般融入課程思政教育。在我校2017級、2018級電子信息工程專業學生中進行課程思政育人實踐，通過結課匯報、調查問卷、隨機訪談等形式檢驗育人效果。結果表明，案例選取合理，教學方法得當，學生認同感強、參與度高，育人效果良好。