研究生“信息論”課程思政教學(xué)探索與實(shí)踐

鄭傳濤 王 晴* 劉 洋 宋 芳

(1.吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院,長春 130012)(2.吉林大學(xué) 通信工程學(xué)院,長春 130012)

“信息論”是吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院電路與系統(tǒng)(學(xué)術(shù)型)、電子信息(專業(yè)型)等專業(yè)碩士研究生的專業(yè)必修課程[1-3]。通過對該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生將掌握信息測度理論、信源/信道的編碼理論、實(shí)現(xiàn)方法和具體應(yīng)用。該課程的先修課程主要為“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計”等,后續(xù)課程包括“信號與系統(tǒng)”“數(shù)字信號處理”“數(shù)字圖像處理”“通信原理”等。通過多年的建設(shè)[3-4],該課程列入了吉林大學(xué)首批研究生精品建設(shè)課程、吉林省首批研究生精品建設(shè)課程。

“信息論”課程的顯著特點(diǎn)有[5-7]:①課程公式多、推理過程復(fù)雜,需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)功底,學(xué)生普遍難以理解信息論的物理內(nèi)涵;②著重研究通信系統(tǒng)的一般模型,涉及的問題復(fù)雜抽象、理論性強(qiáng),學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高;③課程概念多,定理的證明多,與實(shí)際應(yīng)用關(guān)聯(lián)不上,與前沿科技銜接較少。上述因素在很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、效果。在“信息論”課程中融入思政元素,可以在講授理論知識的基礎(chǔ)上,加深學(xué)生對知識在人文、科學(xué)、歷史、家國、時政等方面多維度、立體化的認(rèn)知,從而更好地理解信息論的實(shí)用價值,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,開拓認(rèn)知視野,豐富知識內(nèi)涵,塑造創(chuàng)新和科學(xué)精神,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識、社會責(zé)任感和家國情懷。

研究生階段是實(shí)現(xiàn)大學(xué)普適型人才轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)型人才并最終走向社會的關(guān)鍵階段,是培養(yǎng)社會主義建設(shè)者和接班人的定型期。一方面,需要對研究生進(jìn)行更深層次專業(yè)知識的教育、專業(yè)技能的提升,另一方面,需要通過思政教育,對研究生的價值觀念和人生取向進(jìn)行塑造和升華,使其未來能夠充分發(fā)揮個人才能,實(shí)現(xiàn)人生價值和理想。在“信息論”課程教學(xué)中,立足于電子科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)專業(yè)理論和技能方法,深入挖掘科研項(xiàng)目、信息前沿、時政案例等思政元素,不斷完善思政教學(xué)手段和方法,做到講授專業(yè)知識、培養(yǎng)專業(yè)技能、引領(lǐng)價值觀念的相互融合與完全統(tǒng)一。

1 課程思政要求

“信息論”課程內(nèi)容雖然抽象,但其主要內(nèi)容與人們生活密切相關(guān),涵蓋了信息科學(xué)與信息技術(shù),有助于人們認(rèn)識、識別和利用信息,從而達(dá)到認(rèn)識世界和改造世界的目的。信息是當(dāng)今世界的三大支柱之一,沒有信息,一切便沒有意義。從這個角度來講,獲取信息(傳感技術(shù))、傳輸信息(通信技術(shù))、處理信息(計算機(jī)技術(shù))、利用信息(控制技術(shù))成為信息領(lǐng)域的四大支柱。因此,“信息論”課程思政的內(nèi)涵,就是如何在抽象的信息理論中融入思政元素,通過二者的有機(jī)融合,使研究生從信息論的確立和發(fā)展中得到思想上的升華,為其探索信息技術(shù)前沿、銳意創(chuàng)新、服務(wù)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供內(nèi)在動力。開展“信息論”課程教學(xué)改革,做到思政春風(fēng)化雨,實(shí)現(xiàn)知識育人與思政育人相輔相成、相得益彰,培養(yǎng)面向“國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展”新形勢的信息技術(shù)人才,成為“信息論”課程教師面臨的巨大挑戰(zhàn),也是必須解決的問題。

2 課程建設(shè)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo)

通過對本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠掌握信息測度、編碼理論、實(shí)現(xiàn)原理和典型應(yīng)用,具體包括:①基礎(chǔ)內(nèi)容——信息的概念、離散信源及其信息測度、連續(xù)信源及其信息測度、離散/連續(xù)信道及其容量;②香農(nóng)信息論的基本定理——離散信源的無失真信源編碼定理、有噪信道編碼定理、限失真信源編碼定理;③香農(nóng)信息論的基本應(yīng)用——無失真信源編碼方法、信道糾錯編碼;④香農(nóng)信息論的擴(kuò)展應(yīng)用——網(wǎng)絡(luò)信息論,保密信息論,信息論與光學(xué)、生命科學(xué)等其他學(xué)科的交叉應(yīng)用。

2.2 能力目標(biāo)

引導(dǎo)學(xué)生建立通信系統(tǒng)的抽象化分析和度量方法體系,提升學(xué)生運(yùn)用信息度量理論分析現(xiàn)代通信系統(tǒng)性能的能力;提升學(xué)生運(yùn)用香農(nóng)基本定理設(shè)計現(xiàn)代通信系統(tǒng)的能力;提升學(xué)生在信息技術(shù)實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新思維和獨(dú)立科研能力。學(xué)生能夠適應(yīng)數(shù)字通信、信息處理、信息安全等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展要求,為今后從事信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用研究打下堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2.3 情感目標(biāo)

以信息科學(xué)技術(shù)前沿為依托,強(qiáng)化學(xué)生的工程化設(shè)計思想、學(xué)術(shù)創(chuàng)新意識和科學(xué)精神;以信息科學(xué)家為楷模,培養(yǎng)學(xué)生的大國工匠精神、銳意創(chuàng)新精神和高尚職業(yè)操守;以國家時政和中國夢為引領(lǐng),激發(fā)學(xué)生科技報國的社會責(zé)任感、愛國熱情和奉獻(xiàn)精神。

3 課程思政育人實(shí)踐

針對“信息論”課程建設(shè)目標(biāo),建設(shè)院校兩級的思政教育(如黃大年、高鼎三紀(jì)念館)與專業(yè)教學(xué)資源,融合并推進(jìn)課堂內(nèi)外、校園內(nèi)外、網(wǎng)絡(luò)上下、古今中外的教育資源,有效發(fā)揮研究生專業(yè)課的育人功能,推進(jìn)課程思政教學(xué)改革與實(shí)踐。課程知識點(diǎn)、創(chuàng)建的思政案例與思政目標(biāo)如表1所示。

表1 課程知識點(diǎn)、思政案例與思政目標(biāo)

3.1 設(shè)計思想

首先,堅持立德樹人,把培育和踐行社會主義核心價值觀融入教書育人全過程,將校-院-課題組所屬的學(xué)科、學(xué)術(shù)、文化資源轉(zhuǎn)化為育人資源,實(shí)現(xiàn)知識傳授、價值引領(lǐng)和能力培養(yǎng)的融合統(tǒng)一。

其次,加強(qiáng)黨員個人修養(yǎng),強(qiáng)化政治意識和站位,爭做“有理想信念、有道德情操、有扎實(shí)學(xué)識、有仁愛之心”的四有教師,真正“守好一段渠、種好責(zé)任田”,為黨育人,為國育才。

再次,結(jié)合研究生階段的思想政治理論課程,講好中國故事、中國夢和民族魂,激勵學(xué)生自覺把個人的理想愿望融入國家和民族的事業(yè)中,做新時代社會主義建設(shè)的開拓者和急先鋒。

最后,與研究生善交朋友、廣交朋友、深交朋友,以身邊楷模和個人閱歷啟迪、引導(dǎo)和感化學(xué)生,開展春風(fēng)化雨、潤物無聲的思政教育,使其在潛移默化中確立正確的價值觀取向。

3.2 思政方法

首先,根據(jù)“電子科學(xué)與技術(shù)”的學(xué)科發(fā)展特征,開展“個性化”的思政教育,確立思想政治教育的新模式、新方法。

其次,強(qiáng)化大局意識,在崗位上實(shí)現(xiàn)教書育人,在實(shí)現(xiàn)大學(xué)“科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、服務(wù)社會、文化傳承與創(chuàng)新”功能中突出全程、全方位育人。

再次,準(zhǔn)確把握“信息論”課程特點(diǎn),厘清課程思政與科學(xué)內(nèi)涵的脈絡(luò)關(guān)系,充分發(fā)揮該專業(yè)課的育人價值,加快課程思政的轉(zhuǎn)化進(jìn)程,將思想政治教育貫穿課程教學(xué)全過程。

最后,開展課堂、實(shí)踐、網(wǎng)絡(luò)等形式的育人模式改革與創(chuàng)新,建立校企聯(lián)合的新平臺與新方式,開展項(xiàng)目實(shí)踐、成果應(yīng)用示范等活動,以科學(xué)的知識曉人,高尚的品德育人,魅力的人格服人,引領(lǐng)學(xué)生健康成長、成才。

3.3 思政要素

1) 依托科研項(xiàng)目,培養(yǎng)科學(xué)興趣

根據(jù)申報以及承擔(dān)的國家級、省部級高水平科研項(xiàng)目,挖掘與“信息論”課程相關(guān)的科學(xué)前沿問題,凝練科研素材,將其引入課堂,引導(dǎo)學(xué)生了解信息科技前沿發(fā)展趨勢。例如,依托申報的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目——空間相干激光通信光電子芯片,從華為公司的4G、5G、6G通信技術(shù)講起,介紹通信系統(tǒng)的構(gòu)成、編解碼技術(shù)、通信指標(biāo),引出信息論的主要研究對象和目的。再如,依托承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目——聚合物電光開關(guān)陣列的S+C+L超寬波段光譜平坦化與失效模式研究,從光學(xué)信息處理器件——光開關(guān)和調(diào)制器講起,闡述信源編碼與信道編碼的作用以及二者之間的區(qū)別。通過凝練科研要素,引起學(xué)生對信息系統(tǒng)構(gòu)成和處理的好奇心,激發(fā)科研興趣,培養(yǎng)科學(xué)精神。

2) 納入信息前沿,激發(fā)愛國熱忱

信息科學(xué)技術(shù)是一個不斷發(fā)展和日新月異的領(lǐng)域。通信技術(shù)從形式上,經(jīng)歷了從“烽火告警”、“信鴿傳書”到“星際激光通信”、“量子通信”的革命性變革。通過觀看諜戰(zhàn)電影小視頻,使學(xué)生了解了近代中國的保密編碼技術(shù),弘揚(yáng)仁人志士的家國情懷與犧牲精神。近年來,我國信息技術(shù)逐漸進(jìn)入跨越式發(fā)展時期,從落后于歐美國家到如今的迎頭趕上,我國科技工作者付出了艱辛的努力和汗水。我國5G/6G通信技術(shù)、量子通信技術(shù)水平已處于世界前列,地月、星間等千公里級長距離空間通信技術(shù)也名列前茅,這些成績讓國人引以為傲,讓學(xué)生為國家的繁榮富強(qiáng)而自豪。通過分享科學(xué)小故事“漢字如何走入計算機(jī)”,堅定學(xué)生的歷史與文化自信心。我國在前沿信息技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展,可以激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的愛國熱忱與民族自豪感,鼓舞他們步入社會后開拓進(jìn)取,繼往開來,將所學(xué)知識和才能服務(wù)祖國,成為國家棟梁。

3) 效法名家大師,弘揚(yáng)工匠精神

從“信息論”的萌芽到最終確立,經(jīng)歷了數(shù)百年的時間。這期間,與信息產(chǎn)生、處理、傳輸密切相關(guān)的諸多科學(xué)家前仆后繼,開展了大量的科學(xué)實(shí)驗(yàn),也經(jīng)歷了不斷的失敗和嘗試,他們勇于探索、不畏艱辛,歷經(jīng)磨難,確立了信息論的基礎(chǔ)理論框架和體系。代表人物包括香農(nóng)、維納、漢明等耳熟能詳?shù)娜宋铩Ｋ麄兊娜松?jīng)歷和學(xué)術(shù)成果激勵著一代代信息人努力向前、追求真理。如今的社會,充斥著種種誘惑,人們在探索未知的道路上應(yīng)該不忘初心,砥礪前行,勝不驕,敗不餒,不達(dá)目的,決不罷休。如同偉大的科學(xué)家-香農(nóng)創(chuàng)立信息論、漢明發(fā)明糾錯碼一樣,信息技術(shù)的發(fā)展需要電子、通信、計算機(jī)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科融合發(fā)展。通過深入淺出講述日常編碼、星際通信噪聲、宇宙信息獲取等技術(shù),弘揚(yáng)科學(xué)探索、求真務(wù)實(shí)精神,激勵學(xué)生志存高遠(yuǎn),成為當(dāng)代大國工匠,促進(jìn)我國技術(shù)發(fā)展。

4) 切入時政案例,宣揚(yáng)當(dāng)代特征

信息技術(shù)涵蓋領(lǐng)域廣,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,從民用逐步拓展至航空航天和軍事領(lǐng)域,成為當(dāng)前各國競相發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。自1970年發(fā)射“東方紅一號”第一顆人造衛(wèi)星以來,經(jīng)過幾代航天人的艱苦努力和辛勤付出,我國在載人航天、月球探測領(lǐng)域才取得了巨大成功。從1956年中國生產(chǎn)第一輛“解放牌CA10型”汽車開始,通過幾代汽車人的探索,在汽車電子技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、激光雷達(dá)技術(shù)方面取得顯著進(jìn)步,如今已發(fā)展成為汽車工業(yè)大國。通過引入信息科技領(lǐng)域典型時政案例,讓學(xué)生從聽覺、視覺角度感受火星探測器、空間站、無人駕駛、智能駕駛帶來的震撼,這既能體現(xiàn)新時代社會主義建設(shè)的當(dāng)代特征,也能激發(fā)學(xué)生對祖國的熱愛之情,從而增強(qiáng)學(xué)生的民族自尊心、自信心和自豪感。然而,需要注意到,這些成績的背后,我國科技發(fā)展仍然受制于人。集成電路芯片技術(shù)、電子設(shè)計自動化(EDA)軟件技術(shù)、大飛機(jī)制造技術(shù)、電磁隱身技術(shù)等諸多“卡脖子”技術(shù),應(yīng)讓學(xué)生警醒。作為吉大電子人,要時刻清晰把握當(dāng)代特征,時刻關(guān)心我國信息科學(xué)技術(shù)的未來,樹立正確的價值觀,刻苦努力,奮發(fā)圖強(qiáng),不斷創(chuàng)新和突破,才能在未來徹底擺脫困境,使中華民族屹立于世界民族之林。

5) 身教言傳并舉,鼓勵守正創(chuàng)新

在“信息論”教學(xué)中,始終從研究領(lǐng)域和服務(wù)國家需求的思想出發(fā),結(jié)合教師自身經(jīng)歷和心得體會,通過身教言傳,向?qū)W生傳遞正能量,鼓勵學(xué)生堅守初心,守正創(chuàng)新,方得始終。例如,通過向?qū)W生分享自己在三年攻讀博士學(xué)位期間如何發(fā)表10篇SCI論文的經(jīng)歷,使學(xué)生明白如何培養(yǎng)獨(dú)立從事科研工作的能力;通過向?qū)W生講述自己如何帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)克服重重困難在8個月時間內(nèi)攻堅克難,研制出紅外激光氣體傳感器的經(jīng)歷,使學(xué)生體會如何解決科學(xué)技術(shù)難題以及成功開展團(tuán)隊(duì)合作。此外,通過向?qū)W生們展示科研成果的視頻、照片,激發(fā)學(xué)生們攻堅克難,銳意進(jìn)取的信心和決心。

4 結(jié)語

培養(yǎng)知識技能突出、道德情操高尚的研究生是研究生“信息論”課程教學(xué)的核心和終極目標(biāo)。理論知識教學(xué)和課程思政教育同等重要。思政教育既要與新時代建設(shè)有中國特色的社會主義國情相結(jié)合,又要體現(xiàn)祖國歷史、文化和人文特色,樹立愛國之志,堅定民族之魂。圍繞信息技術(shù)科學(xué)發(fā)展前沿與當(dāng)代中國信息技術(shù)應(yīng)用典型案例,結(jié)合個人科學(xué)研究領(lǐng)域與當(dāng)代特征,建立了課程思政案例庫,開展了思政教育教學(xué)探索與實(shí)踐,取得了較好的思政育人效果。我們將繼續(xù)挖掘“信息論”課程思政內(nèi)涵,創(chuàng)新思政教學(xué)手段,貫徹執(zhí)行“立德樹人”宗旨,努力培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞男畔㈩I(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才。