《信息論與編碼理論》課程教學(xué)中的創(chuàng)新思維培養(yǎng)的研討

蔣偉 官禮和 劉亞威

摘要：為了克服信息論與編碼理論課程理論性強(qiáng)、過于抽象、難以理解的缺點(diǎn)，體現(xiàn)該課程在專業(yè)教學(xué)體系中的基礎(chǔ)與核心地位，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的感性認(rèn)識(shí)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問題，提出信息論與編碼理論課程教學(xué)中的創(chuàng)新思維培養(yǎng)，包括發(fā)散思維——變通思維——側(cè)向思維的培養(yǎng)，教學(xué)實(shí)踐表明，教學(xué)效果明顯改善，而且能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，有效地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的滲透式培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：信息論與編碼理論;創(chuàng)新思維;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1 引言

隨著學(xué)科的發(fā)展，學(xué)習(xí)和掌握信息論越來(lái)越受到人們的重視，了解相關(guān)理論與知識(shí)成為一種必需。但是，《信息論與編碼理論》課程在教學(xué)實(shí)踐中已顯現(xiàn)出與實(shí)際不相適應(yīng)的問題。通過上面的分析可以看出，信息論為編碼提供理論基礎(chǔ)，編碼在信息論的基礎(chǔ)上指導(dǎo)工程實(shí)踐，二者聯(lián)系非常緊密，理論上前后相承。然而在學(xué)生眼里信息論純粹是理論，是搞科學(xué)研究人員學(xué)習(xí)的內(nèi)容，沒能認(rèn)識(shí)到信息論的重要價(jià)值。這勢(shì)必會(huì)影響到學(xué)生正常的學(xué)習(xí)態(tài)度，從而影響整個(gè)課程的教學(xué)效果。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)有的高校開始了對(duì)“信息論與編碼理論”傳統(tǒng)的課程內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革。

文獻(xiàn)對(duì)改革的發(fā)展與現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，提出了今后課程改革發(fā)展的趨勢(shì)，介紹了《信息論與編碼理論》課程及教學(xué)方面的改革和探索已取得的一定的成效。一方面是課程內(nèi)容的改革和優(yōu)化，根據(jù)學(xué)科發(fā)展要求和社會(huì)實(shí)際需要在拓寬學(xué)生知識(shí)面上進(jìn)行努力，同時(shí)考慮到學(xué)時(shí)數(shù)，在一些過于專門的類別進(jìn)行協(xié)調(diào)，區(qū)分信息類專業(yè)和非此類專業(yè)的學(xué)生，針對(duì)不同培養(yǎng)目標(biāo)，在不同的方面各有所側(cè)重。

文獻(xiàn)針對(duì)信息論與編碼理論的課程理論性強(qiáng)，概念抽象等特點(diǎn)，從教學(xué)方法形象化方面對(duì)如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行了探索。采用的形象化教學(xué)方法有：與時(shí)代背景結(jié)合、引導(dǎo)式提問與激發(fā)式提問相結(jié)合圖片與視頻相結(jié)合、與學(xué)生互動(dòng)等。通過課堂實(shí)踐，教學(xué)效果明顯改善。另外還從適應(yīng)就業(yè)形式從而改革教學(xué)方法、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、改革課程考核模式方面對(duì)信息與編碼理論進(jìn)行的改革。通過這種行之有效的理論知識(shí)和上機(jī)實(shí)踐教學(xué)能夠真正培養(yǎng)學(xué)生的培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的分析問題、解決問題的能力和動(dòng)腦思考、動(dòng)手實(shí)踐能力，以及創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的全面提高。

2 我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

信息論與編碼理論作為交叉學(xué)科，許多任課老師也是純粹數(shù)學(xué)教師出身，對(duì)該門課程總體把握不夠深人到位，在教學(xué)過程中只能從邏輯角度來(lái)對(duì)原理進(jìn)行推導(dǎo)，對(duì)物理背景講述較少，勢(shì)必影響教學(xué)效果。受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，教師只注重對(duì)算法原理的講解和分析，在課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)使用MATLAB軟件仿真方式，采用教師先講授，然后學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、教師指導(dǎo)的方式。在實(shí)驗(yàn)開展過程中，學(xué)生在計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言的問題上花費(fèi)大量時(shí)間，滿足于編寫和理解程序，而不是將精力集中放在對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的理解、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和算法的掌握上。所以，“信息論與編碼理論”課程教學(xué)現(xiàn)狀不容樂觀。

3 教學(xué)研討——“信息論與編碼理論”教學(xué)中的創(chuàng)新思維培養(yǎng)

3.1 發(fā)散思維的培養(yǎng)

發(fā)散思維是指大腦在思維時(shí)呈現(xiàn)的一種擴(kuò)散狀態(tài)的思維技巧，它表現(xiàn)為思維視野廣闊，思維呈現(xiàn)出多維發(fā)散狀。如“一題多解”、“一事多寫”、“一物多用”等方式，培養(yǎng)發(fā)散思維能力。發(fā)散思維從特定的目標(biāo)出發(fā)，沿不同的視覺和方向、多方位和多層面地思考，尋找解決問題的不同辦法。要培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，就要引導(dǎo)學(xué)生在解題時(shí)多產(chǎn)生奇思妙想，鼓勵(lì)他們?cè)谡莆栈窘夥ǖ耐瑫r(shí)，去尋找前人沒有想到的方法。

3.2 變通思維的培養(yǎng)

在實(shí)驗(yàn)中，由于圖像的整體處理往往得不到我們想象中的結(jié)果，通過建立的自適應(yīng)選取微分階數(shù)來(lái)進(jìn)行圖像處理的新模型，可以對(duì)圖像各個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的處理，從而使得圖像的處理更加精細(xì)化，與固定階分?jǐn)?shù)階微分和傳統(tǒng)圖像增強(qiáng)方法相比，本文的圖像信息編碼方法有了一定的提高。同時(shí)通過本次實(shí)驗(yàn)，加深了自己對(duì)于圖像信息編碼方法的理解。這樣子利用變通思維技巧，我們得到了更加精細(xì)化處理的圖像。通過這種對(duì)與學(xué)生變通思維的培養(yǎng)，首先我們對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行了訓(xùn)練，同時(shí)在取得了成功的情況下，鼓勵(lì)學(xué)時(shí)嘗試變通思維。而且我們也因此對(duì)計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)機(jī)制有了一定的了解。

3.3 側(cè)向思維的培養(yǎng)

側(cè)向思維是指利用“局外”信息來(lái)發(fā)現(xiàn)解決問題的途徑的思維，也就是一些其余的因素對(duì)問題進(jìn)行分析，如同眼睛的側(cè)視。側(cè)向思維就是從其它領(lǐng)域得到啟示的思維技巧。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，我們采用LZW編碼、赫夫曼編碼對(duì)圖像信息進(jìn)行編解碼處理，使得圖像能夠滿足快速傳輸?shù)囊?，同時(shí)解碼圖像也是無(wú)損的，大大降低了圖像由于容量大而傳輸?shù)穆膯栴}。在傳授知識(shí)的過程中，針對(duì)具體的例子指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行側(cè)向思維訓(xùn)練，可以培養(yǎng)學(xué)生在正向思維受阻的情況下，嘗試運(yùn)用側(cè)向思維的習(xí)慣。

4 小結(jié)兩年以來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明，教學(xué)效果明顯改善，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的引入不僅能有效地加深學(xué)生對(duì)該課程基本理論的理解，而且能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，提高學(xué)生熟練運(yùn)用知識(shí)的能力，還能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造力，有效地實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力的滲透式培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[2]高博，錢志鴻，楊曉萍.“信息論與編碼”理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究[J].中國(guó)電力教育，2012，（04）：100-101.