“信息論與編碼”課程思政建設(shè)的一點思考

張江鑫，張昱，徐思世

［摘 要］ 開展“信息論與編碼”課程思政，既有必要性，又有可行性，并且具有很好的優(yōu)勢。開展課程思政，就是要將思政元素融入課程教學(xué)的全過程，落實到課程目標設(shè)計、教學(xué)大綱修訂、教材選擇、教案課件編寫等各方面，貫穿課堂講授、教學(xué)討論、實驗和作業(yè)等各個環(huán)節(jié)。從“信息論與編碼”課程教學(xué)實踐出發(fā)，就其課程思政建設(shè)談一點思考，分析了課程思政的整體思路，從課程目標、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核評價等方面探討基于思想政治教育要求的課程大綱修訂，重點從信息論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、信息論的基本概念和原理、信息論的基本理論等方面深入探討課程思政元素的挖掘。

［關(guān)鍵詞］ 信息論與編碼；課程思政；思政元素

［基金項目］ 2020年度浙江工業(yè)大學(xué)研究生教學(xué)“課程思政”改革試點課程“信息論與編碼”（2020-1）

［作者簡介］ 張江鑫（1964—），男，浙江海寧人，碩士，浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院副教授，主要從事多媒體數(shù)字通信、信號與信息處理研究；張 昱（1987—），男，浙江杭州人，博士，浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事無線通信、無線信號處理、信息論與編碼研究；徐思世（1998—），女，江西上饒人，浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院2021級電子與通信工程專業(yè)碩士研究生，研究方向為電子與通信工程。

［中圖分類號］ G642.41 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）11-0133-04 ［收稿日期］ 2022-03-29

引言

2020年6月，教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知（教高〔2020〕3號）指出，全面推進課程思政建設(shè)是落實立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措。［1］課程思政是指依托課程這一載體，以隱性教育方法，將思想政治教育的原則、要求和內(nèi)容與課程的教學(xué)設(shè)計、教材研發(fā)、課堂實施、課程評價等有機結(jié)合起來的一種思想政治教育形式。

信息論是現(xiàn)代信息通信領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，是研究信息傳輸和信息處理的一般規(guī)律的科學(xué)。“信息論與編碼”是信息類各專業(yè)研究生的主要理論課［2］，也是進一步學(xué)習(xí)信息類其他課程必備的基礎(chǔ)。開展“信息論與編碼”課程思政，既有必要性，又有可行性，并且具有很好的優(yōu)勢。信息論既是學(xué)科理論，又是方法論。信息類課程中的思政元素比一般的理論課程要多，如對應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的家國情懷，從國情出發(fā)，走中國特色社會主義道路；內(nèi)含和外延，透過現(xiàn)象看本質(zhì)；對應(yīng)編碼理論的具體問題具體分析、活用辯證法等。

因此，高校教師開展了信息論的課程思政研究，提出了許多寶貴的經(jīng)驗［3-4］。本文從“信息論與編碼”教學(xué)實踐出發(fā)，就其課程思政建設(shè)的幾個方面談一點思考，共同探討和提高信息論課程思政水平。

一、課程思政的整體思路

把馬克思主義立場、觀點和方法的教育與科學(xué)精神培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學(xué)生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力。強化學(xué)生的工程理論教育，培養(yǎng)學(xué)生精益求精的工匠精神，激發(fā)學(xué)生科技報國的家國情懷和使命擔當。在知識傳授和能力培養(yǎng)中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀和價值觀，培養(yǎng)學(xué)生愛國、敬業(yè)、誠信、友善的公民價值觀。課程思政的具體思路包括以下幾方面。

1.將思政元素融入課堂建設(shè)的全過程，落實到課程目標設(shè)計、教學(xué)大綱修訂、教材編審選用、教案課件編寫等方面，貫穿于課堂講授、教學(xué)研討、實驗、作業(yè)等環(huán)節(jié)。

2.從信息論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、基本概念和原理、基本理論等方面蘊含的哲學(xué)原理來挖掘思政元素。

3.以中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀、熱點、應(yīng)用為背景，以信息概念為切入點，以香農(nóng)理論為載體，以信息方法為引領(lǐng)，結(jié)合時政要聞、名人逸事、科技創(chuàng)新、為人處世等融入思政元素。

二、課程大綱的修訂

1.關(guān)于課程目標?！靶畔⒄撆c編碼”的課程目標，應(yīng)以學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)為理念，強調(diào)理論聯(lián)系實際，面向通信系統(tǒng)的實際應(yīng)用，讓學(xué)生學(xué)會用信息方法研究和解決問題。具體到思想政治教育目標，可以有以下四個方面：（1）激勵學(xué)生產(chǎn)生科技報國的愛國主義情懷與社會責任擔當；（2）培育學(xué)生養(yǎng)成團結(jié)合作的愛崗敬業(yè)精神，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀；（3）培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握馬克思主義的立場、觀點和方法，提高正確分析問題和解決問題的能力；（4）基于信息論的視角，理解信息時代中信息對社會的影響，樹立嚴謹?shù)目茖W(xué)觀。

2.關(guān)于教學(xué)方法。課程教學(xué)一般以課堂講授為主，結(jié)合課堂討論、讀書報告和實驗等。課堂講授：主要講解基本原理，結(jié)合工程實際問題和思政元素，使學(xué)生更好地理解信息概念及相關(guān)理論，提高對本課程學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)政治意識和科學(xué)素質(zhì)。課堂討論：針對問題進行綜合分析，及時融入思政元素，進行提問和討論，使學(xué)生更好地融入課堂，加深對知識的理解，培養(yǎng)創(chuàng)新意識。讀書報告：提供一定量的擴展性內(nèi)容，提出自學(xué)要求，并鼓勵查詢課外資料，培養(yǎng)學(xué)生的文獻檢索能力、自主學(xué)習(xí)意識和自主學(xué)習(xí)能力。

3.關(guān)于教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)內(nèi)容一般包括能力培養(yǎng)的教學(xué)要求、素質(zhì)培養(yǎng)的教學(xué)要求和學(xué)生任務(wù)等。修改教學(xué)要求，是為了進一步明確各章節(jié)的知識內(nèi)容和教學(xué)目標，強調(diào)素質(zhì)要求，培養(yǎng)學(xué)生用信息論的觀點看問題和用信息方法解決問題的能力，提升學(xué)生的思想品德和科學(xué)素質(zhì)。例如，第一章緒論的要求是：“本章的基本要求是了解信息論的研究對象，理解通信的系統(tǒng)模型、性能指標及技術(shù)措施，重點掌握通信中的信息定義及三者關(guān)系。要求結(jié)合日常生活和具體通信系統(tǒng)進行講解，給學(xué)生以創(chuàng)新啟迪；培養(yǎng)學(xué)生逐步掌握用信息論的觀點看問題，用信息方法去解決問題。本章的思想政治教育要求是介紹信息技術(shù)的發(fā)展、相關(guān)人物和單位，以及國家的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的家國情懷、責任擔當和自信心；介紹克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)的生平，鼓勵跨學(xué)科學(xué)習(xí)，重視基礎(chǔ)學(xué)習(xí)；通過對信息概念及關(guān)系的了解，學(xué)習(xí)內(nèi)含和外延、現(xiàn)象和本質(zhì)、抓主要矛盾等辯證思維方法。通過對通信系統(tǒng)的分析，學(xué)習(xí)用信息論的觀點看問題，用信息方法去解決問題?！?/p>

4.關(guān)于考核評價?；谡n程目標，制訂課程考核方案。課程成績主要由過程考核和期末考試構(gòu)成，不能過分注重考試成績而忽視對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的綜合考量，加強對學(xué)生思想政治素養(yǎng)的評價，加強平時成績評定的合理性和精準性。適度加大過程考核比重，增強學(xué)生對平時教學(xué)環(huán)節(jié)的關(guān)注度，同時重視平時的練習(xí)與積累，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課程思政的考核主要體現(xiàn)在課堂互動、作業(yè)及讀書報告等方面［5］，并制定具體的評分標準。

三、思政元素的挖掘

思政元素可以從信息論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、基本概念和原理、基本理論等方面出發(fā)，并結(jié)合中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、熱點和應(yīng)用來挖掘。

1.從信息論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀挖掘思政元素。通過介紹信息論的奠基人克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)的生平，他對信息論的貢獻，他的學(xué)科交叉和研究方法，鼓勵學(xué)生學(xué)習(xí)他的科學(xué)精神和工作態(tài)度，重基礎(chǔ)，跨學(xué)科。還有國內(nèi)信息論研究相關(guān)院士專家的貢獻，如華為等杰出企業(yè)在5G方面的成就，以及國內(nèi)信息技術(shù)現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的家國情懷和責任擔當。

2.從信息論的基本概念和原理中挖掘思政元素。（1）信息概念：關(guān)于信息的定義存在多樣性，從不同的角度去看會得出不同的結(jié)果。通信中的信息定義有三個層次，存在三者關(guān)系，所以通過對信息概念及關(guān)系的了解，學(xué)習(xí)內(nèi)含和外延、現(xiàn)象和本質(zhì)、抓主要矛盾等辯證思維方法，用信息論的觀點看問題，用信息方法解決問題。（2）信源與信息熵：信源有很多類型，主要是從不同的特征和角度區(qū)分的，從中要學(xué)會抽象，掌握分類的方法。信息熵概念的提出，與熱力學(xué)熵有著極為密切的關(guān)系，可以引導(dǎo)學(xué)生尊重歷史規(guī)律，站在巨人的肩膀上，學(xué)習(xí)、借鑒和總結(jié)前人成果。由最大熵定理可以引申出團隊的力量，個人強不是強，整體強才是真正強，引導(dǎo)學(xué)生重視培養(yǎng)團隊合作意識，只有團隊中每個人的能力都提高了，才能發(fā)揮團隊的最強力量。（3）信息不增性原理：它有雙層含義，經(jīng)過歸并處理后，信息只可能減少，不可能增加；要想獲得更多、更精確的信息，必須付出代價，進行多次獨立的測量和接收，但無論怎么增加次數(shù)，獲得的信息也不會超過信源提供的信息熵?？梢酝卣沟闹R點是，要學(xué)會多聽多看，才能全方位、全面地看問題。（4）信道：信道容量是信道在某種條件下的最大傳輸能力，因此要注意角度和條件，進而引申出堅持從國情出發(fā)，走中國特色社會主義道路。信道級聯(lián)是一種常用、普遍的形式，也常常容易損失信息?？梢宰寣W(xué)生體會級聯(lián)信道傳輸信息的性能，體會生活中的原理，培養(yǎng)正確的學(xué)習(xí)態(tài)度和方法。（5）信息率失真函數(shù)：實際信息傳輸系統(tǒng)中，失真是不可避免的，常常也是允許的，有損信源編碼利用失真對信息進行壓縮，所以信源也是相對的，要學(xué)會分析和提出問題，分析條件時注意分寸，把握度。

3.從信息論的基本理論挖掘思政元素。（1）信源編碼：克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)在編碼第一定理基礎(chǔ)上提出了具體的變長編碼方法，即香農(nóng)編碼方法，費諾基于二分思想提出了具有實用價值的費諾變長編碼方法，費諾教授的學(xué)生——霍夫曼找到了一種效率更高的變長分組編碼方法并得到廣泛應(yīng)用。在講授霍夫曼編碼時，可以介紹信源編碼的發(fā)展過程，引導(dǎo)學(xué)生敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，鼓勵學(xué)生“青出于藍而勝于藍”。信源編碼通過“去除冗余”從而壓縮數(shù)據(jù)，提高了信息傳輸效率，因此做事也要抓住事物的主要矛盾，分清主次。我們的生活偶爾也應(yīng)該去除冗余，人生本來就是負重前行，要盡量減少包袱，輕裝上陣。在人生的每個階段也有主次，要分清輕重緩急，先把主要的事情做好，生活才會變得輕松簡單，學(xué)生的主要任務(wù)就是學(xué)習(xí)。（2）信道編碼：信道編碼的目的是提高傳輸?shù)目煽啃?，改善通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。構(gòu)造信道碼的基本思路是，根據(jù)一定的規(guī)律在待發(fā)送的信息碼元中人為地加入一定的多余碼元（監(jiān)督碼），希望以最小的多余度代價換取最好的抗干擾性能。簡單重復(fù)編碼是很好的教學(xué)內(nèi)容，既方便介紹，又方便學(xué)生理解信道編碼的原理和本質(zhì)。信道編碼與信源編碼相反，增加了多余度，也就降低了效率，因此，要學(xué)會理論聯(lián)系實際，具體問題具體分析，活用辯證法；注意問題的角度，把握好分寸。（3）加密編碼：加密編碼的目的是保護兩個合法授權(quán)用戶間的安全、保密通信，防止一切非授權(quán)的非法用戶的竊聽和偽造。通過編碼，破壞信源原來的統(tǒng)計特性以及結(jié)構(gòu)等特性，理論上應(yīng)滿足明文與密文統(tǒng)計獨立。加密編碼不同于信源編碼和信道編碼，而是“改頭換面”，要求不同，角度不同，方式也不同，可以用生活中的加密方式、有線電視加密來介紹，具體問題具體分析，理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生用信息論的觀點看問題、分析和解決問題的能力。目前，主要思政元素如表1所示。

結(jié)語

本文從“信息論與編碼”教學(xué)實踐出發(fā)，著重探討了“信息論與編碼”課程思政中的四個方面。課程思政應(yīng)融入教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，同時體現(xiàn)信息論作為方法論的特點，在教學(xué)過程中以信息技術(shù)發(fā)展為主線，實現(xiàn)知識與思想相結(jié)合。課程思政建設(shè)，能夠更好地適應(yīng)新時代學(xué)生的培養(yǎng)目標，提升教學(xué)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)有知識、有能力和素質(zhì)全面發(fā)展的綜合型人才。

參考文獻

［1］教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》的通知：教高〔2020〕3號［A/OL］.（2020-06-01）［2021-12-01］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/202006/t20200603_462437.html.

［2］賀志強，吳偉陵.信息處理與編碼［M］.3版.北京：人民郵電出版社，2012.

［3］黃昭縣.“信息論與編碼技術(shù)”融入課程思政的教學(xué)探索［J］.教育教學(xué)論壇，2020（50）：37-38.

［4］孫兵，李建楠，李景文，等.“信息論基礎(chǔ)”課程教學(xué)中的思政元素設(shè)計［J］.工業(yè)和信息化教育，2021（9）：83-86.

［5］高素玲，李小芹.信息論與編碼課程思政教學(xué)設(shè)計與實踐［J］.電腦與電信，2021（11）：19-21.

Thoughts on the Construction of “Curriculum Ideology and Politics”in the Course of Information Theory and Coding

ZHANG Jiang-xin， ZHANG Yu， XU Si-shi

（College of Information Engineering， Zhejiang University of Technology， Hangzhou，

Zhejiang 310023， China）

Abstract： It is necessary and feasible to carry out “curriculum ideology and politics” in the course of Information Theory and Coding， which has good advantages. To carry out “curriculum ideology and politics” is to integrate ideological and political elements into the whole process of course teaching， implement the design of course objectives， revision of syllabus， selection of teaching materials， preparation of teaching plans and courseware， and run through all links such as classroom teaching， teaching discussion， experiment and homework and so on. Starting from the teaching practice of the course of Information Theory and Coding， this paper discusses on the construction of “curriculum ideology and politics” by analyzing the overall thinking of “curriculum ideology and politics”， and exploring the revision of the course outline based on the requirements of ideological and political education from? course objectives， teaching methods， teaching contents and assessment. It focuses on the mining of ideological and political elements in this course from the aspects of the development history and current situation， the basic concepts and principles and the basic theory of information theory.

Key words： Information Theory and Coding; curriculum ideology and politics; ideological and political elements