“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)改革探討與實(shí)踐

“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)改革探討與實(shí)踐

劉 穎 崔佩璋

（軍械工程學(xué)院信息工程系，河北 石家莊 050003）

摘要：信息論基礎(chǔ)具有理論性強(qiáng)、抽象難懂、內(nèi)容廣泛的特點(diǎn)。針對這一狀況，對“信息論基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)手段等方面分別進(jìn)行探索與實(shí)踐，提出了提高教學(xué)效果的改進(jìn)措施。通過教學(xué)實(shí)踐證明，這些措施的應(yīng)用有效地提高了課程教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

關(guān)鍵詞：信息論基礎(chǔ)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0028-01

信息論是20世紀(jì)40年代末期由美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)等人創(chuàng)立的。它應(yīng)用概率論、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等方法來研究信息的存儲、傳輸和處理中的一般規(guī)律，揭示如何采用適當(dāng)?shù)木幋a提高信息系統(tǒng)的可靠性和有效性，為構(gòu)造最佳通信系統(tǒng)提供了重要的理論依據(jù)。[1]在當(dāng)今信息時(shí)代，學(xué)習(xí)和掌握信息論越來越受到高等院校的重視。該課程的學(xué)習(xí)對培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識、科學(xué)思維和綜合運(yùn)用能力，提升學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才有著不可替代的作用。因此，如何搞好“信息論基礎(chǔ)”的課程教學(xué)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、合理組織教學(xué)內(nèi)容

“信息論基礎(chǔ)”傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容主要以信源熵、信道容量和信息率失真函數(shù)三個(gè)基本概念及其無失真信源編碼定理、有噪信道編碼定理和限失真信源編碼定理三個(gè)編碼定理為主線，把各個(gè)知識點(diǎn)有機(jī)聯(lián)系成為一個(gè)整體。[2]教學(xué)內(nèi)容的選取應(yīng)當(dāng)是廣而淺，少而精，刪繁就簡，根據(jù)重基礎(chǔ)、重實(shí)踐的指導(dǎo)思想，按照符合學(xué)生認(rèn)知的規(guī)律對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真的梳理。筆者在教學(xué)實(shí)踐過程中采取了以下做法：

第一，將離散信源和離散信道的相關(guān)內(nèi)容作為教學(xué)重點(diǎn)來講述，而對連續(xù)信源理論和信道容量等有關(guān)內(nèi)容只作簡單介紹。

第二，淡化公式的推導(dǎo)與定理的證明，結(jié)合通信系統(tǒng)模型，側(cè)重于思路的講解，重點(diǎn)講述物理意義，并以思考題的形式引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)。

第三，原理相近或內(nèi)容具有可比性的，只側(cè)重于基本內(nèi)容的介紹，比如信道編碼方法，側(cè)重于線性分組碼的講解，而其他的編碼方法留給學(xué)生自學(xué)，并布置相關(guān)練習(xí)題。

第四，適當(dāng)將國內(nèi)外的重大學(xué)術(shù)進(jìn)展、應(yīng)用案例和研究成果與授課內(nèi)容聯(lián)系起來，比如，講授信道容量時(shí)，與移動信道、光纖信道、計(jì)算機(jī)存儲信道等信道的特點(diǎn)與信道容量計(jì)算相結(jié)合，不僅可以擴(kuò)大學(xué)生的知識面，而且能夠讓學(xué)生認(rèn)識到信息論基礎(chǔ)與生活、就業(yè)息息相關(guān)，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣和動力。

二、改進(jìn)教學(xué)方法，提高學(xué)習(xí)效率

“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)方法應(yīng)實(shí)現(xiàn)以“教師為中心”向“學(xué)生參與式”的轉(zhuǎn)變。課堂是教師與學(xué)生相互交流的平臺。在課堂教學(xué)上，應(yīng)以學(xué)生需求為依托，以培養(yǎng)能力為導(dǎo)向，采用啟發(fā)式、項(xiàng)目驅(qū)動式、研討式的教學(xué)活動。這些新的教學(xué)方法要求在師生雙邊關(guān)系中以學(xué)生為主體；在教與學(xué)的過程中以學(xué)生參與為重點(diǎn)。合理制定教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考、總結(jié)與探索；注重培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，提高創(chuàng)新意識和科研能力。

1.采用啟發(fā)式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

“啟發(fā)式”教學(xué)模式是現(xiàn)代教學(xué)中先進(jìn)的教學(xué)模式之一，它的成功運(yùn)用可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，是學(xué)生從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變的重要途徑。[2]

在“信息論基礎(chǔ)”緒論或者知識模塊的概述部分可以通過創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的思維意境，來激發(fā)學(xué)生的好奇心。同時(shí)在教學(xué)中確立學(xué)生的主體地位，調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，使學(xué)生自覺地參加學(xué)習(xí)活動。在后續(xù)教學(xué)中，以問題為橋梁引導(dǎo)學(xué)生，將問題設(shè)計(jì)的中心放在教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)以及學(xué)生容易引起誤解的概念和原理上。引導(dǎo)學(xué)生掌握“信息論基礎(chǔ)”的知識結(jié)構(gòu)，逐步形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)的知識點(diǎn)、知識鏈和知識脈絡(luò)。隨著“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)內(nèi)容的深入，課堂提問必須依據(jù)教學(xué)的需要，按照教學(xué)程序、知識結(jié)構(gòu)、循序漸進(jìn)地進(jìn)行，從而給學(xué)生以清晰的層次感。

2.采用項(xiàng)目驅(qū)動式教學(xué)，提高學(xué)生工程實(shí)踐和應(yīng)用能力

項(xiàng)目驅(qū)動是指在整個(gè)教學(xué)過程中，以完成具體的項(xiàng)目為線索，由教師把教學(xué)內(nèi)容巧妙地設(shè)計(jì)在項(xiàng)目中讓學(xué)生分組完成，以此提高學(xué)生的職業(yè)技能，積累項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在這一過程中，教師充當(dāng)學(xué)生的導(dǎo)師，而不是傳統(tǒng)的知識灌輸者，通過引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會發(fā)現(xiàn)、思考、提出和尋找解決問題的方法。[3]

將項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法引入“信息論基礎(chǔ)”課程的教學(xué)中，要根據(jù)“信息論基礎(chǔ)”的教學(xué)要求，以項(xiàng)目為切入點(diǎn)，教師和學(xué)生共同參與項(xiàng)目的分析、討論、評價(jià)、尋找對策等活動。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)的實(shí)施是學(xué)生在掌握了“信息論基礎(chǔ)”基本知識的基礎(chǔ)上，通過獨(dú)立思考和集體協(xié)作，進(jìn)一步提高其識別、分析和解決問題的能力；掌握對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析和反思的方式，大大縮短教學(xué)情境與實(shí)際生活情境的差距。比如，在講授糾錯(cuò)編碼時(shí)，可以讓學(xué)生運(yùn)用不同的編碼方法來設(shè)計(jì)編碼器，使用MATLAB進(jìn)行仿真模擬，并對編碼結(jié)果進(jìn)行分析和討論。

3.采用研討式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力

研討式教學(xué)模式是指在教師指導(dǎo)下，通過學(xué)生研究討論，進(jìn)行知識建構(gòu)和價(jià)值認(rèn)同的一種教學(xué)過程。[4]

研討式教學(xué)方法不能按照原有的課程內(nèi)容逐堂講解，更不能照本宣科。首先應(yīng)基于教材講清“信息論基礎(chǔ)”的骨干框架和原理；然后，幫助學(xué)生對知識進(jìn)行整合。這是后續(xù)開展研討式教學(xué)的理論基礎(chǔ)。在“信息論基礎(chǔ)”研討式教學(xué)中可以按照五個(gè)環(huán)節(jié)展開：布置題目，給出要求；指導(dǎo)學(xué)生消化、歸納整理；輔導(dǎo)學(xué)生撰寫研究報(bào)告；組織報(bào)告、討論、交流；講評與總結(jié)等。其中，制訂研討題目時(shí)，教師應(yīng)面向全體學(xué)生，考慮不同層次的學(xué)生需求。在指導(dǎo)階段，應(yīng)充分體現(xiàn)教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體性，使學(xué)生在研討過程中能夠主動參與，自主求知，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)活動的探索者；而教師也要把握時(shí)機(jī)，適當(dāng)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，針對問題精講點(diǎn)撥。在討論、總結(jié)階段，教師不應(yīng)單純追求學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，而應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生重視思維方式、探尋答案的思路和發(fā)現(xiàn)事物的多樣性的過程。

三、豐富教學(xué)手段

“信息論基礎(chǔ)”是一門理論性很強(qiáng)的課程，為保證教學(xué)效果，應(yīng)當(dāng)注重傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體、網(wǎng)站等現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用。

多媒體教學(xué)形式可以擴(kuò)大“信息論基礎(chǔ)”課堂教學(xué)的信息量。例如，講授公式定理時(shí)，由于證明過程不是教學(xué)重點(diǎn)，使用多媒體課件演示講解可以減少板書占用的時(shí)間，提高課堂教學(xué)效率。但是，傳統(tǒng)板書也有它自身的優(yōu)勢，例如，可以將標(biāo)題、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)等書寫在黑板上。這樣既可以讓學(xué)生產(chǎn)生深刻的印象，又可以起到提綱挈領(lǐng)的作用。然而，制作多媒體課件不是對教材簡單地照搬，而是要根據(jù)教學(xué)要求，將教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)形象生動地展現(xiàn)出來；教師還應(yīng)運(yùn)用肢體語言結(jié)合多媒體投影授課，根據(jù)學(xué)生的反應(yīng)靈活地對相關(guān)知識做出講解。

此外，建立“信息論基礎(chǔ)”課程教學(xué)網(wǎng)站可以在時(shí)間和空間上打破了課堂教學(xué)的局限，為教師和學(xué)生提供更加方便快捷的交流方式?！靶畔⒄摶A(chǔ)”網(wǎng)站可以提供課程簡介、教學(xué)大綱、考試大綱等課程信息，也有課程指導(dǎo)、例題講解和多媒體課件等教學(xué)資料，還有供師生交流的網(wǎng)上答疑平臺。教學(xué)網(wǎng)站作為師生互動的一個(gè)交流平臺，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)發(fā)揮著重要作用，也為“信息論基礎(chǔ)”課程的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

四、結(jié)束語

根據(jù)本科階段“信息論基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)，本文從教學(xué)內(nèi)容、方法及手段等方面提出教學(xué)改革措施。通過教學(xué)實(shí)踐證明，這些措施取得了良好的教學(xué)效果。“信息論基礎(chǔ)”的教學(xué)改革是一項(xiàng)長期性和綜合性的工作，需要從現(xiàn)實(shí)存在問題入手不斷地進(jìn)行完善，只有這樣才能為“信息論基礎(chǔ)”的課程教學(xué)注入更多的活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]于秀蘭，陳前斌，蔣青.“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)改革的探討與實(shí)踐[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2013，（6）：15-18.

[2]夏春華，王金庭.電子信息工程專業(yè)課程教學(xué)方法及內(nèi)容改革初探[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，23（8）：18-22.

[3]張麗香.淺談“目標(biāo)管理、項(xiàng)目驅(qū)動、案例教學(xué)”教學(xué)模式[J].大眾科技，2010，（8）：177-178.

[4]曾艷麗.研討式教學(xué)在職業(yè)院校教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].科技資訊，2007，（4）：139.

（責(zé)任編輯：王意琴）