P5BL教學法在“信息論與編碼”課程教學中的應(yīng)用

高山 任宇環(huán) 何林遠 王晨 馬時平

[摘 要]“信息論與編碼理論”課程是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是重要的主干課程之一。針對教學內(nèi)容交叉性強、開放問題多，與后續(xù)的科學研究、學位論文工作聯(lián)系密切的特點，本課程實施P5BL教學法，實現(xiàn)知識講授與科研預(yù)實踐的有機融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機銜接及相互支撐，打牢學員的知識基礎(chǔ)，提升學員的學術(shù)視野，培養(yǎng)學員的創(chuàng)新意識與能力。

[關(guān)鍵詞] 信息論與編碼;P5BL;教學探討;教學理念

一、引言

課程改革是院校教學永恒的主題，更是一個持續(xù)長久的過程。教學改革取得實效，要不斷吸收新的教學理念，持續(xù)探索適應(yīng)軍校的教學模式。

“信息論與編碼理論”課程[1]是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是重要的主干課程之一。針對教學內(nèi)容交叉性強、開放問題多，與后續(xù)的科學研究、學位論文工作聯(lián)系密切的特點，本課程實施“科研預(yù)實踐式”教學改革。

課程教學改革的總體思路是將科學研究和學位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學之中，實施P5BL（Publication +Problem +Proposal +Project +Presentation Based Learning）教學法，通過文獻閱讀與前沿動態(tài)研討（Publication）、問題求索（Problem）基金模擬申報（Proposal）、項目研究與實驗/仿真方法（Project）、進展展示（Presentation）等實踐環(huán)節(jié)，實現(xiàn)知識講授與科研預(yù)實踐的有機融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機銜接及相互支撐，打牢學員的知識基礎(chǔ)，提升學員的學術(shù)視野，培養(yǎng)學員的創(chuàng)新意識與能力。

二、基于P5BL“信息論與編碼理論”課程實施策略

（一）教學理念的引入

傳統(tǒng)的講授式教學理念和方法側(cè)重于知識講授，研究環(huán)節(jié)少，學習—研究的聯(lián)系不夠緊密，對學員創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)有待加強。

為此，我們借鑒國際著名高等教育專家伯頓·克拉克在《研究生教育的科學研究基礎(chǔ)》和《探究的場所——現(xiàn)代大學的科研和研究生教育》中關(guān)于教學和科研關(guān)系的論述“教授的作用在于把科研和教學結(jié)合起來——將科研活動十分恰當?shù)卣宫F(xiàn)為一種教學模式;學員的作用在于把科研和學習結(jié)合起來——把科研活動轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N學習模式”，開展“科研預(yù)實踐式”教學改革，將知識講授與科研預(yù)實踐有機融合，知識講授重在為學員打下系統(tǒng)的理論框架基礎(chǔ)，科研預(yù)實踐重在為學員打下系統(tǒng)的科研方法基礎(chǔ)。

參照科學研究的基本范式，將科學研究和學位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學，讓學員在學習中研究、在研究中學習，實施P5BL教學法，通過文獻閱讀與前沿動態(tài)研討、問題求索、基金模擬申報、項目研究與實驗/仿真方法、進展展示等實踐環(huán)節(jié)，實現(xiàn)知識講授與科研預(yù)實踐的有機融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機銜接及相互支撐，打牢學員的知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)學員的科研能力，提升學員的學術(shù)視野和創(chuàng)新意識。

在課程教學中，注重發(fā)揮通信系統(tǒng)重點實驗室的人才、項目和平臺優(yōu)勢，將課程內(nèi)容與實驗室研究方向和科研成果密切結(jié)合，不斷將科研成果與方法引入課堂教學。注意跟蹤國內(nèi)外等通信領(lǐng)域的發(fā)展前沿，及時將學術(shù)熱點、前沿問題引入課堂，與學員共同展開討論，啟發(fā)學員進行思考。

通過本課程的學習，特別是“科研預(yù)實踐式”教學改革，實現(xiàn)三個方面的目標：

1.知識目標：奠定信息論扎實的基本理論基礎(chǔ)，具備分析和設(shè)計通信系統(tǒng)傳輸性能和指標的能力。

2.能力層面：通過探究式學習、自主學習、協(xié)作討論、混合式學習等方式的綜合運用，使學員養(yǎng)成一定的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力，以及追蹤學術(shù)前沿動態(tài)、問題求索、總結(jié)提煉成果的基本思路方法。

3.素質(zhì)層面：（1）具備國際視野。要求學員了解信息理論領(lǐng)域的最新研究成果與進展，站在國際前沿上思考問題。（2）具有強烈的創(chuàng)新意識。要求學員深入思考、敢于質(zhì)疑國內(nèi)外已有的研究成果，掌握創(chuàng)新的基本思路。

落實知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀“三位一體”的教學目標，為開展科學研究和撰寫學位論文打下堅實基礎(chǔ)。

（二）教學方法的應(yīng)用

為了實施“科研預(yù)實踐式”教學改革，實施P5BL教學法，在教學環(huán)節(jié)上，增加了文獻閱讀與前沿動態(tài)研討、問題求索、基金模擬申報、項目研究與實驗/仿真方法、進展展示等科研預(yù)實踐環(huán)節(jié)，與精講課有機互補;在授課手段上注重實踐性，綜合采用精講、研討、文獻、實驗操作、自主研究、報告等多種課堂形式;在授課方法上注重思辨性，綜合采用教員主講、學員互講、前沿探討和質(zhì)疑討論等多種方式，靈活運用啟發(fā)式、問題鏈式、辯論式、探究式、答辯式、實踐式、案例式等多種教學方法。具體設(shè)計如下：

1.精講課教學環(huán)節(jié)。主要采用啟發(fā)式、問題鏈式教學法，重在講授信息論的基本理論、香農(nóng)三大編碼定理以及經(jīng)典編碼方法，啟發(fā)學員從多學科交叉融合的角度思考問題。通過一系列設(shè)置合理的問題，啟發(fā)學員從應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)需求，從需求中提煉技術(shù)，從技術(shù)中找尋科學，進而為學員打下理論框架基礎(chǔ)[2-4]。

2.文獻閱讀與前沿動態(tài)研討（Publication）教學環(huán)節(jié)。主要采用辯論式教學法[5]，發(fā)揮實驗室承擔基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目多，教員深入了解國際研究熱點的優(yōu)勢，通過學員的文獻綜述報告，學員之間、學員與教員之間的辯論，以及教員、特邀嘉賓的點評，啟發(fā)學員如何從紛繁的文獻中理清發(fā)展脈絡(luò)，把握研究現(xiàn)狀，站到國際前沿，預(yù)測發(fā)展趨勢，進而為學員建立國際學術(shù)視野。

3.問題求索（Problem）教學環(huán)節(jié)。主要采用探究式教學法，要求學員主動探究、合作研究、協(xié)同創(chuàng)新，對實驗室項目研究中形成的經(jīng)典創(chuàng)新案例進行實踐認識，并針對文獻中發(fā)現(xiàn)的問題、研究中出現(xiàn)的問題、教員提出的問題提出自己的見解，通過報告、研討等方式進行深入探究，形成對已有結(jié)果的新認識，對未知問題的新拓展，進而為學員建立問題求索范式。

4.基金模擬申報（Proposal）教學環(huán)節(jié)。主要采用答辯式教學法。要求主講學員結(jié)合自己的研究方向，通過課前文獻查閱、問題求索、思考分析，提煉出關(guān)鍵科學問題或制定出研究方案，在課堂上報告。教員和其他學員對照基金評審標準質(zhì)詢，主講學員答辯，在一系列的“攻防對抗”中去偽存真、抽絲剝繭，啟發(fā)學員理清提煉關(guān)鍵科學問題和制定研究方案的基本思路，進而為學員打下提煉科學問題、制定研究方案的方法基礎(chǔ)。

5.項目研究與實驗/仿真方法（Project）教學環(huán)節(jié)。主要采用實踐式教學法，發(fā)揮實驗室實驗設(shè)備、仿真軟件多，教員、高年級學員實踐經(jīng)驗豐富的優(yōu)勢，通過手把手指導幫帶，讓學生在實踐中加深對基礎(chǔ)理論的理解，并為問題求索、制定研究方案等提供方法基礎(chǔ)，進而為學員打下實驗/仿真方法基礎(chǔ)。

6.進展展示（Presentation）教學環(huán)節(jié)。主要采用探究式教學法，要求學員主動探究、合作研究，針對一個具體問題展開研究，進行進展報告，通過師生之間的深入研討交流，形成新認識，提出新問題。

7.論文撰寫方法研討教學環(huán)節(jié)。主要采用案例式教學法，以近幾年信息與通信工程學科的全國、全軍優(yōu)秀碩士學位論文為案例，從國際前沿、精尖成果、流暢表述等角度“解剖麻雀”，進而為學員建立高遠的奮斗目標和可行的努力路徑。

以學員為主體，教員成為教學活動的導航者和合作者，通過豐富多彩的教學組織形式，激發(fā)學員的學習熱情，引導學員查閱資料、獨立鉆研、認真思考，使學員自主地參與教學和研究的全過程，培養(yǎng)學員的科研素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。

（三）課程考核

課程考核由筆試、閱讀、研討、課程作業(yè)和論文等五部分組成，具體如下：

1.筆試：對課程重點內(nèi)容進行開卷考試，考查知識的掌握和運用情況，占總成績的30%。

2.閱讀：通過研究生的文獻綜述報告、課堂報告的質(zhì)量評定成績，主要考查文獻閱讀、分析歸納等能力，占總成績的15%。

3.研討：根據(jù)研究生主題報告的質(zhì)量、重點問題理解深度、交流發(fā)言情況評定成績，主要考查學員的知識運用、思維邏輯、語言表述等能力，占總成績的35%。

4.課程作業(yè)：通過實驗/仿真報告完成情況，主要考查知識綜合運用能力、分析解決問題能力以及團結(jié)協(xié)作能力，占總成績的15%。

5.論文：考察前沿知識的了解，分析問題的手段和方法，研究成果的新穎性，評定學術(shù)論文撰寫能力，占總成績的5%。

三、總結(jié)

課程改革是院校教學永恒的主題，更是一個持續(xù)長久的過程。教學改革取得實效，要不斷吸收新的教學理念，本教學團隊秉承改革創(chuàng)新理念，以提升學員的能力和素質(zhì)為目標，瞄準人才崗位任職能力需求，實施“科研預(yù)實踐式”教學改革。將科學研究和學位論文工作的部分能力培養(yǎng)融入專業(yè)課教學之中，實施P5BL教學法，實現(xiàn)知識講授與科研預(yù)實踐的有機融合，專業(yè)課與科研和論文工作的有機銜接及相互支撐，打牢學員的知識基礎(chǔ)，培養(yǎng)學員的科研能力，提升學員的學術(shù)視野和創(chuàng)新意識。

參考文獻

[1]傅祖蕓.信息論——基礎(chǔ)理論與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[2]劉臣宇，李衛(wèi)靈，孫偉奇.啟發(fā)式教學的有效運用[J].中國校外教育，2018（36）.

[3]徐文毅.問題鏈式教學模式在工程力學課程教學中的應(yīng)用[J].武警學院學報，2014（1）.

[4]吳晗清，李雅茜，韓蓉.探究式教與學現(xiàn)狀的調(diào)查研究[J].首都師范大學學報（自然科學版），2018（4）.

[5]劉文光.辯論式教學溯源及特點探析[J].遵義師范學院學報，2018（1）.