面向工程教育認(rèn)證的“信息論與編碼技術(shù)”課程教學(xué)研究與實踐

賈雁飛 邢礫云 劉柏生 劉巖 鄒青宇

摘 ? 要：“信息論與編碼技術(shù)”是我國高校信息與通信工程學(xué)科一門重要的專業(yè)課程，隨著移動通信技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，信源編碼、信道編碼在當(dāng)今社會生活中的應(yīng)用日趨廣泛。工程教育認(rèn)證注重培養(yǎng)學(xué)生實際解決問題的能力，要求學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間能夠進(jìn)行支撐畢業(yè)要求的階段學(xué)習(xí)或訓(xùn)練?！靶畔⒄撆c編碼技術(shù)”理論性強(qiáng)、概念公式較多，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)比較吃力，學(xué)習(xí)興趣不高，如何讓該課程在適應(yīng)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的同時，能夠有效地提高教學(xué)質(zhì)量是目前亟待解決的問題，也是文章研究的重點。

關(guān)鍵詞：信息論與編碼;工程教育認(rèn)證;教學(xué)研究

近年來，隨著電子與信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我國對電子信息類人才的需求正在不斷地增加，如何培養(yǎng)出具有扎實的理論功底和創(chuàng)新能力的通信電子類人才一直是各大學(xué)該類專業(yè)十分重視的問題[1]?！?018年電子信息類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》中電子信息類專業(yè)知識體系和核心課程體系建議指出，“信息理論基礎(chǔ)”是電子信息工程專業(yè)知識領(lǐng)域的核心內(nèi)容，電子信息工程專業(yè)的很多專業(yè)課程都與該課程有著緊密的聯(lián)系，可見該課程是電子信息工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課程。但是該課程講授過程中涉及很多的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)和計算，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)比較吃力，學(xué)習(xí)興趣不高，又因為該課程是一門選修課程，學(xué)生就更加不重視該課程的學(xué)習(xí)，如此形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。針對以上問題，本文將從課程性質(zhì)、教學(xué)內(nèi)容、方法、手段以及考核方式幾個方面，闡述對“信息論與編碼技術(shù)”課程進(jìn)行教學(xué)研究和實踐的具體措施。該課程的教學(xué)研究框架如圖1所示。

1 ? ?課程性質(zhì)

根據(jù)工程教育認(rèn)證相關(guān)文件，電子信息類專業(yè)的信息論課程是一門非常重要的本科專業(yè)基礎(chǔ)課程，而在本專業(yè)以往多年的培養(yǎng)方案中，沒有給予該門課程足夠的重視，一直以來“信息論與編碼技術(shù)”課程均作為一門選修課、考查課來對待，這與工程教育認(rèn)證的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)是不相符的。為解決以上問題，本專業(yè)以工程教育認(rèn)證為依據(jù)，以理論為基礎(chǔ)，以應(yīng)用為根本，確定實際教學(xué)的研究方法。對“信息論與編碼技術(shù)”課程的培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱和教學(xué)計劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修訂，將原課程名稱由“信息論與編碼技術(shù)”改為“信息論基礎(chǔ)”，將課程性質(zhì)由專業(yè)方向選修課改為專業(yè)方向必修課。

2 ? ?教學(xué)內(nèi)容

“信息論與編碼技術(shù)”課程的主要內(nèi)容包括：信息論的形成與發(fā)展、通信系統(tǒng)的基本模型、信源與信息熵、信道與信道容量、信源編碼和信道編碼等。課程包括很多抽象的概念、性質(zhì)和公式，傳統(tǒng)的教學(xué)過程往往是直接向?qū)W生灌輸事實性知識，教學(xué)過程過多地偏重理論，對理論的實際應(yīng)用介紹相對較少。針對以上問題，本專業(yè)對該門課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整，淡化公式的推導(dǎo)與定理的證明[2]，增加例題解析，重視實際應(yīng)用。對教學(xué)大綱和教學(xué)計劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)和修訂，多講解重點理論的相關(guān)案例，注重理論的實際應(yīng)用，提高學(xué)生自我分析問題、解決問題的能力[3-5]。

例如，在講解信源熵的概念時，可以用如下的與實際生活密切相關(guān)的天氣預(yù)報來進(jìn)行分析，通過分析甲、乙兩地中哪個地區(qū)的天氣情況更復(fù)雜、更不好判斷來引入信源熵的平均不確定度的物理意義，讓學(xué)生更好地理解原本抽象的概念和公式，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

3 ? ?教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教學(xué)過程大多是一門課程教師從頭講到尾，學(xué)生完全被動接受，沒有時間進(jìn)行系統(tǒng)的理解和思考，導(dǎo)致教與學(xué)過程嚴(yán)重分離，非常不利于學(xué)生原創(chuàng)性思維的有效發(fā)展。為了解決這一問題，本課程適當(dāng)設(shè)置一些思考題組織學(xué)生進(jìn)行討論和分析，并找到解決問題的正確方法，改變以往教師獨自講授的實際情況，充分調(diào)動學(xué)生的積極性，讓學(xué)生真正參與到課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中[6]，保證學(xué)生在課堂上的主體地位。

4 ? ?教學(xué)手段

通過對近幾屆該專業(yè)學(xué)生的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，除了反映“信息論與編碼技術(shù)”相關(guān)理論太抽象，還反映課程理論性強(qiáng)、公式多等問題。對于上述問題，本專業(yè)充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢，以多媒體形式解讀抽象的信息理論，同時，適當(dāng)?shù)剡\用Matlab等仿真軟件配合相關(guān)理論的講解，來拉近學(xué)生與該課程的距離，讓學(xué)生從接收到感興趣，有效提高教學(xué)質(zhì)量。這樣做的另一好處是可以節(jié)省大量理論講授時間，可以多講解與理論相關(guān)的例題，讓學(xué)生更好地吸收學(xué)過的知識。

5 ? ?考核方式

課程原有的考核方式存在弊端，學(xué)生的總成績大多由出勤和期末考試兩部分成績決定，缺乏全面性與科學(xué)性。為了使該課程的考核方式更加科學(xué)、合理，引入新的考核辦法，采用隨堂測驗、課上討論、課下作業(yè)和期末考試等幾部分成績，進(jìn)行綜合的成績評定，從而客觀、真實地反映學(xué)生的綜合素質(zhì)。

6 ? ?結(jié)語

在北華大學(xué)電子信息工程專業(yè)本科學(xué)生的“信息論與編碼技術(shù)”課程的教學(xué)改革過程中，修改了課程性質(zhì)，調(diào)整了教學(xué)內(nèi)容，轉(zhuǎn)變了教學(xué)方法，運用了多種教學(xué)手段，采用了比較全面的考核方式，在該門課程改革實踐過程中取得了良好的教學(xué)效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1]馬艷娥，秦冬梅，宋金沙，等.獨立學(xué)院《信息論基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與研究[J].中國新通信，2018（9）：206-207.

[2]劉穎，崔佩璋.“信息論基礎(chǔ)”教學(xué)改革探討與實踐[J].高等工程教育研究，2014（21）：28-29.

[3]馬強(qiáng)，吳靜，周金治.基于產(chǎn)出導(dǎo)向教學(xué)的信息論與編碼教學(xué)改革與實踐[J].理論與創(chuàng)新，2018（8）：25-27.

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[6]蔣偉，王帥，彭義雯.互動教學(xué)在《信息論與編碼理論》課程的實踐與探索[J].青年時代，2017（4）：102.

Abstract：“Information Theory and Coding Technology” is an important professional course in information and communication engineering in colleges and universities in our country. With the rapid development of mobile communication technology and computer network technology， source coding and channel coding are more and more widely used in todays social life. Engineering education certification pays attention to the cultivation of students ability to solve problems， and requires students to be able to carry out the stage of study or training to support the graduation requirements while they are in school. The theory of “Information Theory and Coding Technology” is strong， and there are many conceptual formulas， which leads to the students hard work and low interest in learning. How to make the course adapt to the certification standard of engineering education can be effectively raised at the same time. High teaching quality is an urgent problem to be solved at present， and it is also the focus of this paper.

Key words：information theory and coding; engineering education certification; teaching research