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摘 要：信息论基础具有理论性强、抽象难懂、内容广泛的特点。针对这一状况，本文对《信息论基础》课程的教学内容、教学方法和手段以及实验教学等方面分别进行探索与实践，开发了一套用于辅助《信息论基础》课程教学的仿真软件，有效的帮助学生学习《信息论基础》课程，显著提高学习质量的同时，也帮助教师减轻讲授负担，使教与学达到真正意义上的双赢。
关键词：信息论基础 教学实践 教学改革
中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0200-01
1 《信息论基础》课程教学的现状
（1）虽然目前《信息论基础》课程都有配套的实验教学内容，但是大部分实验内容还都是在实验箱上进行的。一方面，实验室由于规模的限制，实验设备的台数不多，而招生规模却在不断扩大，学生的实验课时相对有限，所以大部分学生不能得到充分的实践练习和锻炼；另一方面，实验箱平台所支持的实验内容大都是演示性质的，并且实验项目基本固定学生只能得到对实际通信设备结构、原理的浅显认识，而对通信系统背后的真正工作原理，以及各设备之间的相互关联是片面和模糊的。
（2）近年来由于我国向信息化社會的转变，居于前沿的通信技术的发展日新月异，且其理论研究的发展大大超前于实际的市场需求。在这种大环境下，新的通信技术必然会被不断的引入大学信息论基础课程的教学中来，使课程教学的负担逐步加重。
上述两方面的问题直接影响了《信息论基础》课程的教学效果，教学环境的变化和教学内容的更新扩展都需要我们对教学思想和教学方法做出相应地变化，这在客观上要求我们教育工作者去冷静地思考，探索新的教学思路和方法。
2 软件仿真实验
目前，国内外围绕《信息论基础》教学的现状，对《信息论基础》的教学改革进行了多方面探索[1-2]，其中针对教学手段，提出了基于2种仿真软件SystemView和Matlab来辅助教学[3-4]。软件仿真技术正日益融入许多经典的专业基础课教学中，软件仿真实验内容灵活、设计性强，与基本理论相互补充，与硬件实验相互弥补。
但对于信息论基础课程来说，Matlab和SystemView都有不足之处。Matlab功能强大，集数值分析、矩阵运算、信号处理、图像显示等多种功能于一体，提供了一个高性能的科学计算环境，通用于多个领域，虽然有专用的通信函数库和工具箱，但本科生在使用这些函数搭建通信系统的过程中，经常碰到困难。一方面是因为Matlab的帮助文档是英文的，本科生对于英文的理解还存在很大困难。另一方面是因为学生在把理论知识转化为计算机语言时存在困难，这主要是关于这样的实践在教学过程中很少受到重视。
而SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足从信号处理、滤波设计到复杂的通信系统仿真等要求。虽然其操作简单，只需要拖动鼠标和输入一些模块参数，无需编写复杂的程序语言，就可看到仿真结果。但对于本科生来说，这样的仿真结果只是让他们看到信号参数的改变对实验现象的影响，却不知道仿真背后的原理和各个模块之间的联系，不能达到教学的真正目的。
3 基于C语言的软件仿真
针对这些仿真软件对于信息论基础教学存在的局限，本项目利用C语言可视化编程的强大功能，开发一套更适用于信息论基础教学的仿真软件。我们从功能上把该仿真软件分为三部分：信息论基础各章节基本知识辅助理解；搭建实际无线通信系统；最新科研成果展示。
在“信息论基础各章节基本知识”模块中主要包括离散信源的信息熵、平均互信息及平均条件互信息、信道容量及其一般计算方法、连续信源熵、等长信源编码、变长信源编码、错误概率和译码规则、有噪信道编码、信息率失真函数及其性质、霍夫曼编码、费诺编码、游程编码、差错控制、线性分组码、卷积码、联合信源信道编码等知识点。“搭建实际无线通信系统”模块将搭建多个无线通信系统，如COFDM系统仿真、卫星通信系统、数字基带通信系统、移动通信系统等。在软件设计中把原理框图和仿真框图一起在界面上给出来，对应的程序代码是开放的，这样不仅把通信系统的整体概念完整的展示出来，而且把信息论基础课程的各重要知识点联结起来；“最新科研成果展示”模块将教研室中教师们的科研成果展示出来，目前主要包括网络编码研究、无线传感器网络研究、GPS和北斗卫星导航定位技术研究、视频编码研究、光纤通信研究等方向。
4 将软件仿真应用于教与学中
这是很重要的实践环节，考验该仿真软件是否真正起到辅助作用。该仿真软件计划在三个方面辅助教与学。第一方面，教师在课堂授课过程中现场使用该仿真软件。教学内容中常常涉及信号的处理过程，传统的方法是通过画框图和数学公式将其表达出来，但若在课堂上使用该仿真软件，可动态仿真信号的处理过程，产生各种生动直观的信号波形和频谱图，不仅能够帮助学生理解信号处理的全过程，也能帮助他们理解相应数学公式的推导。第二方面，教师在备课过程中使用该仿真软件。教师在备课的时候经常遇到要验证教材中一些公式和图形，以及一些习题中的画图，这时教师可以灵活使用该仿真软件中相关的一些模块来帮助完成。第三方面，学生在课后使用该仿真软件。该软件的仿真框图和代码是开放的，学生可以在课后深入学习。老师也可以通过安排一些课程设计题目，让学生在模仿该软件的基础上，加入一些子模块，形成新的通信系统。
5 结语
本文创造性的研究开发基于C语言的辅助教学软件，在我校通信工程专业本科生《信息论基础》课程教学中取得了较好的教学效果。搭建的实际无线通信仿真系统，能够虚拟现实通信系统，帮助学生建立系统的概念，对通信系统有完整系统的认识；通过观察输出通信系统中各子模块的仿真结果，配合上老师的仔细讲解，帮助学生理解各个子模块之间的联系，从而达到不只看见“森林”，也看见“树木”，有效培养了学生的分析问题和解决问题能力，也提高了学生的学习积极性。
参考文献
[1] 张小峰，逢珊，邹海林.信息论与编码的教学改革探讨[J].计算机教育，2011（13）：11-14.
[2] 谢利民，郑百伟.现代教学基础理论[M].上海：上海教育出版社，2003.
[3] 曹雪虹.信息论与编码[M].北京：清华大学出版社，2003.
[4] 吴伟陵.信息处理与编码[M].北京：人民邮电出版社，2005.
关键词：信息论基础 教学实践 教学改革
中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（b）-0200-01
1 《信息论基础》课程教学的现状
（1）虽然目前《信息论基础》课程都有配套的实验教学内容，但是大部分实验内容还都是在实验箱上进行的。一方面，实验室由于规模的限制，实验设备的台数不多，而招生规模却在不断扩大，学生的实验课时相对有限，所以大部分学生不能得到充分的实践练习和锻炼；另一方面，实验箱平台所支持的实验内容大都是演示性质的，并且实验项目基本固定学生只能得到对实际通信设备结构、原理的浅显认识，而对通信系统背后的真正工作原理，以及各设备之间的相互关联是片面和模糊的。
（2）近年来由于我国向信息化社會的转变，居于前沿的通信技术的发展日新月异，且其理论研究的发展大大超前于实际的市场需求。在这种大环境下，新的通信技术必然会被不断的引入大学信息论基础课程的教学中来，使课程教学的负担逐步加重。
上述两方面的问题直接影响了《信息论基础》课程的教学效果，教学环境的变化和教学内容的更新扩展都需要我们对教学思想和教学方法做出相应地变化，这在客观上要求我们教育工作者去冷静地思考，探索新的教学思路和方法。
2 软件仿真实验
目前，国内外围绕《信息论基础》教学的现状，对《信息论基础》的教学改革进行了多方面探索[1-2]，其中针对教学手段，提出了基于2种仿真软件SystemView和Matlab来辅助教学[3-4]。软件仿真技术正日益融入许多经典的专业基础课教学中，软件仿真实验内容灵活、设计性强，与基本理论相互补充，与硬件实验相互弥补。
但对于信息论基础课程来说，Matlab和SystemView都有不足之处。Matlab功能强大，集数值分析、矩阵运算、信号处理、图像显示等多种功能于一体，提供了一个高性能的科学计算环境，通用于多个领域，虽然有专用的通信函数库和工具箱，但本科生在使用这些函数搭建通信系统的过程中，经常碰到困难。一方面是因为Matlab的帮助文档是英文的，本科生对于英文的理解还存在很大困难。另一方面是因为学生在把理论知识转化为计算机语言时存在困难，这主要是关于这样的实践在教学过程中很少受到重视。
而SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计、仿真，能满足从信号处理、滤波设计到复杂的通信系统仿真等要求。虽然其操作简单，只需要拖动鼠标和输入一些模块参数，无需编写复杂的程序语言，就可看到仿真结果。但对于本科生来说，这样的仿真结果只是让他们看到信号参数的改变对实验现象的影响，却不知道仿真背后的原理和各个模块之间的联系，不能达到教学的真正目的。
3 基于C语言的软件仿真
针对这些仿真软件对于信息论基础教学存在的局限，本项目利用C语言可视化编程的强大功能，开发一套更适用于信息论基础教学的仿真软件。我们从功能上把该仿真软件分为三部分：信息论基础各章节基本知识辅助理解；搭建实际无线通信系统；最新科研成果展示。
在“信息论基础各章节基本知识”模块中主要包括离散信源的信息熵、平均互信息及平均条件互信息、信道容量及其一般计算方法、连续信源熵、等长信源编码、变长信源编码、错误概率和译码规则、有噪信道编码、信息率失真函数及其性质、霍夫曼编码、费诺编码、游程编码、差错控制、线性分组码、卷积码、联合信源信道编码等知识点。“搭建实际无线通信系统”模块将搭建多个无线通信系统，如COFDM系统仿真、卫星通信系统、数字基带通信系统、移动通信系统等。在软件设计中把原理框图和仿真框图一起在界面上给出来，对应的程序代码是开放的，这样不仅把通信系统的整体概念完整的展示出来，而且把信息论基础课程的各重要知识点联结起来；“最新科研成果展示”模块将教研室中教师们的科研成果展示出来，目前主要包括网络编码研究、无线传感器网络研究、GPS和北斗卫星导航定位技术研究、视频编码研究、光纤通信研究等方向。
4 将软件仿真应用于教与学中
这是很重要的实践环节，考验该仿真软件是否真正起到辅助作用。该仿真软件计划在三个方面辅助教与学。第一方面，教师在课堂授课过程中现场使用该仿真软件。教学内容中常常涉及信号的处理过程，传统的方法是通过画框图和数学公式将其表达出来，但若在课堂上使用该仿真软件，可动态仿真信号的处理过程，产生各种生动直观的信号波形和频谱图，不仅能够帮助学生理解信号处理的全过程，也能帮助他们理解相应数学公式的推导。第二方面，教师在备课过程中使用该仿真软件。教师在备课的时候经常遇到要验证教材中一些公式和图形，以及一些习题中的画图，这时教师可以灵活使用该仿真软件中相关的一些模块来帮助完成。第三方面，学生在课后使用该仿真软件。该软件的仿真框图和代码是开放的，学生可以在课后深入学习。老师也可以通过安排一些课程设计题目，让学生在模仿该软件的基础上，加入一些子模块，形成新的通信系统。
5 结语
本文创造性的研究开发基于C语言的辅助教学软件，在我校通信工程专业本科生《信息论基础》课程教学中取得了较好的教学效果。搭建的实际无线通信仿真系统，能够虚拟现实通信系统，帮助学生建立系统的概念，对通信系统有完整系统的认识；通过观察输出通信系统中各子模块的仿真结果，配合上老师的仔细讲解，帮助学生理解各个子模块之间的联系，从而达到不只看见“森林”，也看见“树木”，有效培养了学生的分析问题和解决问题能力，也提高了学生的学习积极性。
参考文献
[1] 张小峰，逢珊，邹海林.信息论与编码的教学改革探讨[J].计算机教育，2011（13）：11-14.
[2] 谢利民，郑百伟.现代教学基础理论[M].上海：上海教育出版社，2003.
[3] 曹雪虹.信息论与编码[M].北京：清华大学出版社，2003.
[4] 吴伟陵.信息处理与编码[M].北京：人民邮电出版社，2005.