工程教育認證背景下的電子信息工程教學改革與創新

王岳 孫文洋 黃敏 李振國

摘要：“信息理論與編碼”是電子信息工程的一門核心課程，具有較強的抽象性、理論性，對于工科學生而言較為枯燥，所以適當的改革、創新就顯得尤為重要。在大數據時代下，通過在教學方法和評價方式上的創新改革，不僅增強了學生的主動性，也提高了教學質量。本文從“信息理論與編碼”出發，通過改變教學手段和教學方法，從而提升教學效果，并對工程認證提供一定的支持，達到專業畢業要求和人才培養的目標。

關鍵詞：工程教育認證；教學改革；創新；信息論

中圖分類號：TN911.2文獻標識碼：A

Abstract："InformationtheoryandCoding"isacorecourseofelectronicinformationengineering，withstrongabstractness，strongtheory，moreboringforengineeringstudents，sotheappropriatereform，innovationisparticularlyimportant.Intheeraofbigdata，innovationandreforminteachingmethodsandevaluationmethodsnotonlyenhancetheinitiativeofstudents，butalsoimprovethequalityofteaching，whichispraisedbystudents.

Keywords：EngineeringEducationCertification；teachingreform；innovation；Iinformationtheory

目前我國高校的電子信息工程專業培養的畢業生與現階段社會行業發展的情況不能有效連接，使得高校畢業生走入工作崗位時，所學知識與崗位需求脫軌。因此，高校不僅需要提高學生的理論知識，還要將生產實踐納入教學中，與理論知識相結合；同時還要提高學生的學習方法，鼓勵學生通過網絡平臺學習更多教材之外的知識。借助于我校本專業進行工程認證，以“信息理論與編碼”課程為切入點，嘗試進行教學改革與創新，力爭構建一套“學校、教師、學生、社會”四位一體的人才培養質量標準體系。

信息論又稱為數學理論，其具有較強的抽象性，是用數學方法分析解決物理現象的一門課程［1］。該課程是電子信息工程專業第六學期開設的專業核心課程，學生已經學習了線性代數、概率論等基礎課程。編碼是在香農三大定理的基礎上進行通信的信源編碼和信道編碼［2］，學生對信息的概念和傳輸的本質已經有所了解。

學習該課程是為了讓學生掌握信息論和編碼在工程中的應用，努力培養出能夠在信息處理、信息安全等領域的合格畢業生。當代大學生獲取知識的途徑不僅僅在課堂上，還可以通過手機、電腦、網絡等途徑獲取更多的信息，所以課堂上需要調動學生的積極性［34］，增強學生對知識的掌握理解程度，故基于互聯網技術的混合式教學更容易被學生接收，具體體現在：（1）學習資源的多元化；（2）學習時間的靈活化；（3）學習工具的多樣化；（4）學習方式的新穎化；（5）學習深度的混合化，如圖1所示。

一、教學方法改革

本門課程在電子信息工程專業中為專業核心課程，就體現了在教學過程中的重要性，主要教學內容分布如表1所示：

在信息時代下，網絡教學資源越來越豐富，學生利用網絡資源學習越來越普遍，在這種環境的影響下，改變傳統的教學模式尤為重要。教學方法的好壞直接影響到學生的學習效果［56］，所以在本門課程的教學過程中，主要采取以下教學方法。

（一）啟發式教學

首先讓同學們觀察如圖2所示的兩幅圖片，同時給學生拋出問題，這是應用了信息論的什么定理，讓學生自己在學習中尋找答案，調動同學們的積極性。通過這種啟發式教學更好地提高學生課堂的參與度，從而改變教師一味地“填鴨式”教育模式。

這時大家都能知道文字可以壓縮，但是得有個壓縮的范圍，接著再展開教學就是使用了信源編碼。其中包含無失真和有失真，但是在有失真編碼中需要限定允許失真度，否則無法進行正確譯碼，如圖2（a）所示。同時有細心的同學會繼續發現文字中有的詞語打亂了順序，但是也能正確讀懂含義，這就是信道編碼的體現。因為句子中有了每個字的聯系，所以在讀文字的時候大家是有糾錯能力的［7］。

通過這個簡單的例子讓學生悟出通信中的高速性和準確性的聯系，需要在保證速率的同時盡可能準確地傳輸信息，再適當加入些思政元素，引導學生在做任何事情的時候不要一味地追求速度而忽略了準確性和安全性等。

這種啟發式的教學方式不僅可以調動學生學習的積極性，同時還能集中學生上課時的注意力，培養學生自主思考的能力，使得學生更加熟練掌握抽象的理論知識［89］。

（二）比喻法教學

學生平均每天上6節課，無法保證全部處于認真聽課的狀態，對于較難理解的通信過程方面的知識，內容抽象，在教學過程中難免出現學生“走神”的現象，這時就需要在教學過程中適當增加一些教學活動和教學設計，可采取比喻法教學。

例如，在學習信道編碼和譯碼時，可以嘗試先讓大家完成一個“傳聲筒”的游戲，或者是“你畫我猜”的游戲，流程如圖3所示。第一個同學發出的就是信源消息，也就是待傳遞信息，經過多個同學的傳遞，可能會存在一些干擾，這就是有擾信道，最后一個同學回答的答案就是譯碼結果，如果答案正確就是準確譯碼，否則就出現了錯誤傳輸且無法糾錯，這就將編碼譯碼過程與實際相結合，將知識做到生活化。同時也增加了師生互動的環節，活躍了課堂氣氛，便于同學們理解較為枯燥的理論知識，提高學生的認知程度［1011］。

二、教學評價

在完整的教學過程中，教學評價是一個重要的環節，是教師了解學生學習情況最為直觀的一種體現，為未來修改教學方法做鋪墊，達到持續改進的效果。

（一）期末考試

傳統的教學評價以期末試卷為主，一張試卷的分值就能決定學生成績的好壞，所以，考核方式相應地做了調整。期末考試占總評成績的50%，主要是考核教學大綱中的教學內容和重難點。

（二）教學過程考核

教學過程中將課程分為三個部分：（1）基礎知識利用課前時間進行學習，同時會有與預習內容相關的習題鞏固；（2）課中使用板書進行經典理論的數學推導，多媒體播放相關的模型構建，同時結合學生的數據反饋，合理地調整教學計劃，進行有針對性的講解；（3）課堂教學增加了一些跟學生相關的一系列活動，包括選人、搶答、討論、分組任務、翻轉課堂等［12］，成功調動了學生的積極性，將課堂教學由以教師為中心轉向以學生為中心，將教師、學生、網絡構建在一個平臺下，豐富了學習過程和學習對象，將教學方式做到現代化，將活動做到多樣化。

平時成績占總評成績的50%，主要包含學生整門課程的學習成果，視頻、文檔的學習，作業和章節測驗的完成，選人、搶答、投票、討論等的互動，分組任務和翻轉課堂的展示，等等，這種多手段的評價方式，將考核做到多維化。在實際的教學過程中真真切切看到了學生的變化，由被動學習向主動學習的轉變，有效改變了學生的學習過程。

通過對比近三年的數據，如圖4所示，可以明顯得到一定的結論：當提高教學過程所占的比例時，平時分數變化不是非常明顯，但是期末成績有較大的改善，也就意味著學生掌握了更多的知識，并且能夠靈活運用，可以很好地達到培養學生的目的。

這種考核方式可以實時地將教學效果反饋到教師端，并適當地調整教學計劃，有助于教師及時了解學生知識掌握的情況，形成一種閉環的教學方式。

三、創新效果

通過對“信息理論與編碼”課程的混合式教學，收集學生的反饋意見得到了學生的一致認可，不僅提高了學生的學習興趣，還調動了學習的積極性。采用翻轉課堂的教學模式，培養學生匯報演講的能力。采用分組討論的案例教學模式，在互助學習中，體現團隊的力量和互幫互助的精神，綜合提升學生各方面的能力，為學生參加科研工作、比賽奠定了基礎。通過對比近幾年學生在各個方面的不同展現，由圖5可以看出，教學改革有效地提高了學生個人與團隊學習的能力。同時引入名人軼事、科技前沿信息，融入思政元素，引導學生為祖國貢獻科研能力。

四、結論

電子信息工程專業在展開人才培養教學時，應該注意對傳統教學結構進行創新，通過教學手段、教學方法的創新，找到適合于我校大學生的特色工程教育體系，從而合理地制定可行體系。隨著不斷改革與改進，學生的分析能力、學習能力、團隊合作能力都有了明顯提高，促進了課程目標達成。同時還要不斷提升教師自身的專業素質，從而更好地起到培養學生以及帶動學生的作用，為培養合格的畢業生貢獻一份力量，符合本校“應用型人才的培養目標”，并具有一定的推廣意義。

參考文獻：

［1］宋毅，曹鳳蓮，王暉.基于PBL的《信息理論與編碼》教學模式改革研究［J］.信息技術與信息化，2016（11）：132133.

［2］伍娟，王仲根，蘇靜明，等.《信息理論與編碼》課程教學探討［J］.科技風，2021（19）：7779.

［3］陳登曦，陳建威.基于MOOC資源的《計算機應用基礎》課程教學模式探索［J］.考試周刊，2018（18）：141142.

［4］華騰芳.關于計算機圖形學教學的改革與發展［J］.三峽大學學報（人文社會科學版），2017，39（S2）：156157.

［5］吳雁.論教學方法對課堂教學質量的影響［J］.職業，2009（27）：3031.

［6］張平娟，許會芳，閆改珍，等.“數字電子技術”混合式教學模式特征與改革實踐——以安徽科技學院為例［J］.科技視界，2021（32）：6364.

［7］蘇靜明，洪炎，唐超禮，等.信息理論與編碼教學及探索［J］.電子世界，2019（14）：105.

［8］王岳，劉純利，張平娟.多媒體環境下的高頻電子線路課堂教學探討［J］.教育教學論壇，2019（28）：265266.

［9］韓霄.運用“探究學習”模式改革課堂教學的探索與實踐——以計算機輔助設計（ComputerAidedDesign）課程教學為例［J］.現代職業教育，2019（14）：158159.

［10］閆改珍，徐朝勝，張平娟，等.本科教學中“科學美”感知能力培養的思路——以電子信息工程專業為例［J］.黑河學院學報，2020，11（12）：4344+66.

［11］劉瑞靜，張婷，吳美杰.基于OBE理念的翻轉課堂設計與實踐［J］.實驗科學與技術，2021，19（04）：112116.

［12］嚴軍，羅天放，黃蓉蓉.基于智慧課堂的工程圖學教學探索與實踐——以“畫組合體三視圖”為例［J］.科教文匯（下旬刊），2021（07）：9597.

基金項目：2020年安徽省高校教學研究項目（2020jyxm0420）；2021年安徽科技學院教育教學改革研究一般項目（X2021034）

作者簡介：王岳（1988—），女，安徽滁州人，碩士研究生，講師，主要從事圖像處理和信息處理方面的研究。