《信息論與編碼》教學(xué)改革研究探討

【摘要】隨著信息技術(shù)的進(jìn)步，信息論與編碼這門課程也越來越受到重視，各大高校競(jìng)相開展對(duì)本課程的教學(xué)研究。經(jīng)過長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)工科類在校學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并結(jié)合信息論與編碼課程的特點(diǎn)，本文提出教學(xué)中存在的問題，并基于“應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式”給出具體的教學(xué)改革方法。

【關(guān)鍵詞】信息論與編碼;教學(xué)改革;應(yīng)用型人才

引言

信息論與編碼是一門研究信息存儲(chǔ)和傳輸以及處理、控制和利用等一般規(guī)律的科學(xué)，主要應(yīng)用概率論、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法，研究如何提高信息傳輸系統(tǒng)的可靠性和有效性以及保密性和認(rèn)證性，從而使信息系統(tǒng)最優(yōu)。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，對(duì)應(yīng)用型人才的需求也越來越旺盛，這也導(dǎo)致各大高校對(duì)本課程的課程設(shè)置進(jìn)行改革，經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索實(shí)踐，該領(lǐng)域積累了一些實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)，已達(dá)到來提高教學(xué)效果的目的。

1.信息論與編碼的教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 信息論與編碼簡(jiǎn)介

“信息論與編碼”是信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)，主要研究信息論基礎(chǔ)以及編碼理論，理論內(nèi)容豐富，對(duì)數(shù)學(xué)的要求很高，與其它學(xué)科關(guān)聯(lián)較多。

當(dāng)前科技突飛猛進(jìn)，信息技術(shù)的發(fā)展也越來越快，信息也與日常生活聯(lián)系更加緊密，范圍不斷擴(kuò)大，內(nèi)容逐漸深化，現(xiàn)已滲透到許多學(xué)科，如自動(dòng)控制，無(wú)線電和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域中，涉及到信息科學(xué)、密碼學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)、生命科學(xué)等不同領(lǐng)域。本課程也已不斷發(fā)展到廣義地信息論，是一門牽涉許多領(lǐng)域的科學(xué)。

1.2 教學(xué)中的問題

通過長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在平時(shí)學(xué)習(xí)中，大多學(xué)生已認(rèn)識(shí)到了這門課程的重要性，但因?yàn)閺?fù)雜的數(shù)學(xué)公式而產(chǎn)生畏懼。目前有著越來越偏向數(shù)學(xué)的趨勢(shì)，甚至出現(xiàn)了過分重視數(shù)學(xué)推導(dǎo)的情況，出現(xiàn)本末倒置的現(xiàn)象。部分教材對(duì)一些較偏的內(nèi)容進(jìn)行較大篇幅的數(shù)學(xué)證明，這常常會(huì)使得學(xué)生出現(xiàn)畏懼心理;而且教材中出現(xiàn)的許多教學(xué)內(nèi)容沒有實(shí)際案例，當(dāng)前應(yīng)用價(jià)值不高。多數(shù)教材過分注重?cái)?shù)學(xué)推導(dǎo)證明，浪費(fèi)了大量篇幅，公式偏多較難理解，容易使學(xué)生產(chǎn)生抵觸心理。有幾種現(xiàn)象在教學(xué)中較為普遍，如與實(shí)際生活的聯(lián)系不緊密，與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)較嚴(yán)重，學(xué)生不知道為什么要學(xué)，教師不知道為什么要教，這對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)極為不利;而且，公式推導(dǎo)過多，很多教師只能照本宣科，沒有實(shí)踐環(huán)節(jié)，使學(xué)生難以對(duì)該課程有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，教學(xué)效果很不理想。

2.教學(xué)改革

2.1 教學(xué)改革的目標(biāo)

（1）通過此次基于“應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式”的改革，本文提出了嚴(yán)把一個(gè)主方向即人才和四個(gè)重要支撐即口徑、基礎(chǔ)和能力以及素質(zhì)，并建立起來數(shù)十項(xiàng)具體指標(biāo)來進(jìn)行考核的應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。并建立起基于該培養(yǎng)模式的課程體系，完善了培養(yǎng)計(jì)劃。建立起與地方產(chǎn)業(yè)集群相適應(yīng)的教學(xué)體系，豐富教學(xué)素材，改造整個(gè)流程，改革試驗(yàn)、教學(xué)。一改以往的的畢業(yè)設(shè)計(jì)考核模式，通過與實(shí)際企業(yè)的需求相對(duì)接來考評(píng)。

（2）加大產(chǎn)學(xué)結(jié)合，加強(qiáng)實(shí)際的應(yīng)用，開展典型企業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，充分體現(xiàn)該課程的應(yīng)用型特色，增加與地方企業(yè)的互動(dòng)。

（3）改革與完善教學(xué)體系和內(nèi)容，不但滿足企業(yè)訂單式的人才需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，使本專業(yè)學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。

2.2 改革的措施

2.2.1 系統(tǒng)組織教學(xué)

（1）合理安排課程

重新調(diào)整并修訂本科生的教學(xué)日歷，編排課程，把一些重要的基礎(chǔ)課程課時(shí)相應(yīng)增加，如高數(shù)，概率論等，這樣就使得本專業(yè)學(xué)生有一個(gè)較堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課堂教學(xué)提倡預(yù)習(xí)，在課堂上先講述理論內(nèi)容，然后5～10分鐘進(jìn)行復(fù)習(xí)，提煉數(shù)學(xué)要點(diǎn)，使學(xué)生做好充分準(zhǔn)備。如講解信息量的概念時(shí)，要求學(xué)生預(yù)習(xí)，然后復(fù)習(xí)概率論，列出要點(diǎn)，讓學(xué)生大概回憶起來即可，不可花費(fèi)過多時(shí)間。

（2）突出重點(diǎn)

數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)枯燥難懂，因此，教師應(yīng)盡量先列舉生活中的實(shí)例，然后結(jié)合例子進(jìn)行講解。通過與實(shí)際例子的結(jié)合，讓學(xué)生可以對(duì)這些原理有一個(gè)更加好的理解，讓學(xué)生參與到整個(gè)教學(xué)過程中去，重視學(xué)生的理解程度，讓他們?cè)谶@個(gè)過程中活學(xué)活用。因此，在選擇教材時(shí)，應(yīng)做好充分考慮。在教學(xué)中應(yīng)先說明知識(shí)點(diǎn)的前因后果，然后再給出結(jié)論，根據(jù)得出的數(shù)學(xué)表達(dá)式和模型的意義，若學(xué)生接受能力較好，可適當(dāng)增加數(shù)學(xué)推導(dǎo)。如在講解無(wú)失真定長(zhǎng)編碼時(shí)，可以省略證明。

（3）教學(xué)要與學(xué)生協(xié)調(diào)

教師在教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，不同學(xué)生的接受能力不同，不能只強(qiáng)調(diào)部分學(xué)生的能力，要全面考慮學(xué)生的接受能力。因此在講課時(shí)教師應(yīng)從學(xué)生角度出發(fā)，根據(jù)學(xué)生具體情況，對(duì)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和節(jié)奏以及方法進(jìn)行綜合考慮，調(diào)整教學(xué)思路，從而使教學(xué)與學(xué)生相適應(yīng)。

2.2.2 加強(qiáng)理論演示

由于matlab強(qiáng)大的功能，各大高校在教學(xué)中逐漸推廣使用這個(gè)軟件。他自身集成了許多已經(jīng)做好的工具箱，而且可以根據(jù)自己的需要來進(jìn)行安裝，對(duì)于通信實(shí)驗(yàn)的仿真實(shí)現(xiàn)效果較好。所以在教學(xué)中較多使用matlab等工具來展示復(fù)雜的定理以及數(shù)學(xué)演繹，運(yùn)用多媒體教學(xué)，把講義用學(xué)生可以接受的視頻、音頻方式展示出來，節(jié)約板書的時(shí)間，使學(xué)生充分理解二元熵、信道容量、信息率失真函數(shù)等內(nèi)容。在教學(xué)中，不僅運(yùn)用matlab來進(jìn)行演示，也可以用excel等辦公軟件來進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，并輔助教學(xué)。通過在課前搜集資料，教師可以找到許多有利于教學(xué)的素材，并對(duì)其進(jìn)行篩選，努力做到通俗易懂，既擴(kuò)展了課本內(nèi)容，也加深了學(xué)生的理解，促進(jìn)了教師與學(xué)生的交流互動(dòng)，通過網(wǎng)絡(luò)將課堂延伸到課外。

2.2.3 與實(shí)踐相結(jié)合

理論與實(shí)踐相輔相成，二者缺一不可。經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐摸索，本文開發(fā)出了一套適合教學(xué)的平臺(tái)，通過matlab來進(jìn)行一些模擬和仿真，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和直觀表達(dá)教學(xué)效果具有良好凡響。同時(shí)我們也讓學(xué)生自己進(jìn)行編程，演示，從而提高學(xué)生的興趣，并讓學(xué)生自主思考，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力（見圖1）。

2.2.4 改革畢業(yè)設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生四年的一個(gè)綜合反應(yīng)，最能反映學(xué)校的教學(xué)成果以及學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)情況，是學(xué)生素質(zhì)和能力的綜合反映。針對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的培養(yǎng)理念，教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，構(gòu)建和企業(yè)需求無(wú)縫對(duì)接的模式，做到畢業(yè)設(shè)計(jì)從開題到最后答辯完成都能與用人單位完美相結(jié)合，即畢業(yè)設(shè)計(jì)是按照生產(chǎn)的實(shí)際在企業(yè)中完成的，畢生設(shè)計(jì)最后要接受企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際的檢驗(yàn)，通過這種舉措，可以加強(qiáng)教學(xué)與生產(chǎn)的聯(lián)系，增加學(xué)生對(duì)以后工作實(shí)際需要的理解，實(shí)現(xiàn)企業(yè)需求和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的完美結(jié)合（見圖2）。

圖1 信息論與編碼專業(yè)教學(xué)內(nèi)容體系

圖2 信息論與編碼專業(yè)的學(xué)生創(chuàng)新體系

3.結(jié)語(yǔ)

針對(duì)大專院校電子信息專業(yè)的問題，本文討論了“信息論與編碼”課程課堂教學(xué)的難點(diǎn)，并基于“應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式”，針對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中遇到的一些困難，提出了一些中肯的建議，并給出了一些解決方案，如大力推進(jìn)多媒體教學(xué)和教學(xué)信息化。相信通過不斷地實(shí)踐與改革，信息論與編碼課程建設(shè)將取得更好的效果。

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作者簡(jiǎn)介：陶麗芳（1983—），女，浙江舟山人，講師，主要從事電子信息工程專業(yè)的教學(xué)和科研工作。