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“信息论基础”教学改革探讨与实践
刘 颖 崔佩璋
（军械工程学院信息工程系，河北 石家庄 050003）
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，对“信息论基础”课程的教学内容、教学方法以及教学手段等方面分别进行探索与实践，提出了提高教学效果的改进措施。通过教学实践证明，这些措施的应用有效地提高了课程教学效果，激发了学生学习的积极性。
关键词：信息论基础；教学内容；教学方法；教学手段
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0028-01
信息论是20世纪40年代末期由美国数学家香农等人创立的。它应用概率论、随机过程和数理统计等方法来研究信息的存储、传输和处理中的一般规律，揭示如何采用适当的编码提高信息系统的可靠性和有效性，为构造最佳通信系统提供了重要的理论依据。[1]在当今信息时代，学习和掌握信息论越来越受到高等院校的重视。该课程的学习对培养学生独立获取知识、科学思维和综合运用能力，提升学生科学素质，培养创新型和应用型人才有着不可替代的作用。因此，如何搞好“信息论基础”的课程教学，具有重要的现实意义。
一、合理组织教学内容
“信息论基础”传统教学内容主要以信源熵、信道容量和信息率失真函数三个基本概念及其无失真信源编码定理、有噪信道编码定理和限失真信源编码定理三个编码定理为主线，把各个知识点有机联系成为一个整体。[2]教学内容的选取应当是广而浅，少而精，删繁就简，根据重基础、重实践的指导思想，按照符合学生认知的规律对教学内容进行认真的梳理。笔者在教学实践过程中采取了以下做法：
第一，将离散信源和离散信道的相关内容作为教学重点来讲述，而对连续信源理论和信道容量等有关内容只作简单介绍。
第二，淡化公式的推导与定理的证明，结合通信系统模型，侧重于思路的讲解，重点讲述物理意义，并以思考题的形式引导学生自学。
第三，原理相近或内容具有可比性的，只侧重于基本内容的介绍，比如信道编码方法，侧重于线性分组码的讲解，而其他的编码方法留给学生自学，并布置相关练习题。
第四，适当将国内外的重大学术进展、应用案例和研究成果与授课内容联系起来，比如，讲授信道容量时，与移动信道、光纤信道、计算机存储信道等信道的特点与信道容量计算相结合，不仅可以扩大学生的知识面，而且能够让学生认识到信息论基础与生活、就业息息相关，从而激发学生学习这门课程的兴趣和动力。
二、改进教学方法，提高学习效率
“信息论基础”教学方法应实现以“教师为中心”向“学生参与式”的转变。课堂是教师与学生相互交流的平台。在课堂教学上，应以学生需求为依托，以培养能力为导向，采用启发式、项目驱动式、研讨式的教学活动。这些新的教学方法要求在师生双边关系中以学生为主体；在教与学的过程中以学生参与为重点。合理制定教学内容引导学生独立思考、总结与探索；注重培养学生的探索精神，提高创新意识和科研能力。
1.采用启发式教学，激发学生的学习兴趣
“启发式”教学模式是现代教学中先进的教学模式之一，它的成功运用可以充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，创造良好的学习氛围，是学生从“要我学”到“我要学”的转变的重要途径。[2]
在“信息论基础”绪论或者知识模块的概述部分可以通过创设相应的思维意境，来激发学生的好奇心。同时在教学中确立学生的主体地位，调动学生的主观能动性，使学生自觉地参加学习活动。在后续教学中，以问题为桥梁引导学生，将问题设计的中心放在教学重点、难点以及学生容易引起误解的概念和原理上。引导学生掌握“信息论基础”的知识结构，逐步形成认知结构的知识点、知识链和知识脉络。随着“信息论基础”教学内容的深入，课堂提问必须依据教学的需要，按照教学程序、知识结构、循序渐进地进行，从而给学生以清晰的层次感。
2.采用项目驱动式教学，提高学生工程实践和应用能力
项目驱动是指在整个教学过程中，以完成具体的项目为线索，由教师把教学内容巧妙地设计在项目中让学生分组完成，以此提高学生的职业技能，积累项目开发经验。在这一过程中，教师充当学生的导师，而不是传统的知识灌输者，通过引导学生自主学习，学会发现、思考、提出和寻找解决问题的方法。[3]
将项目驱动教学法引入“信息论基础”课程的教学中，要根据“信息论基础”的教学要求，以项目为切入点，教师和学生共同参与项目的分析、讨论、评价、寻找对策等活动。项目驱动教学的实施是学生在掌握了“信息论基础”基本知识的基础上，通过独立思考和集体协作，进一步提高其识别、分析和解决问题的能力；掌握对教学内容进行分析和反思的方式，大大缩短教学情境与实际生活情境的差距。比如，在讲授纠错编码时，可以让学生运用不同的编码方法来设计编码器，使用MATLAB进行仿真模拟，并对编码结果进行分析和讨论。
3.采用研讨式教学，培养学生的创新思维能力
研讨式教学模式是指在教师指导下，通过学生研究讨论，进行知识建构和价值认同的一种教学过程。[4]
研讨式教学方法不能按照原有的课程内容逐堂讲解，更不能照本宣科。首先应基于教材讲清“信息论基础”的骨干框架和原理；然后，帮助学生对知识进行整合。这是后续开展研讨式教学的理论基础。在“信息论基础”研讨式教学中可以按照五个环节展开：布置题目，给出要求；指导学生消化、归纳整理；辅导学生撰写研究报告；组织报告、讨论、交流；讲评与总结等。其中，制订研讨题目时，教师应面向全体学生，考虑不同层次的学生需求。在指导阶段，应充分体现教师的主导性和学生的主体性，使学生在研讨过程中能够主动参与，自主求知，使学生真正成为学习活动的探索者；而教师也要把握时机，适当纠正学生的错误观点，针对问题精讲点拨。在讨论、总结阶段，教师不应单纯追求学生的学习结果，而应引导学生重视思维方式、探寻答案的思路和发现事物的多样性的过程。
三、丰富教学手段
“信息论基础”是一门理论性很强的课程，为保证教学效果，应当注重传统教学手段与多媒体、网站等现代信息技术的结合运用。
多媒体教学形式可以扩大“信息论基础”课堂教学的信息量。例如，讲授公式定理时，由于证明过程不是教学重点，使用多媒体课件演示讲解可以减少板书占用的时间，提高课堂教学效率。但是，传统板书也有它自身的优势，例如，可以将标题、教学重点和难点等书写在黑板上。这样既可以让学生产生深刻的印象，又可以起到提纲挈领的作用。然而，制作多媒体课件不是对教材简单地照搬，而是要根据教学要求，将教学重点和难点形象生动地展现出来；教师还应运用肢体语言结合多媒体投影授课，根据学生的反應灵活地对相关知识做出讲解。
此外，建立“信息论基础”课程教学网站可以在时间和空间上打破了课堂教学的局限，为教师和学生提供更加方便快捷的交流方式。“信息论基础”网站可以提供课程简介、教学大纲、考试大纲等课程信息，也有课程指导、例题讲解和多媒体课件等教学资料，还有供师生交流的网上答疑平台。教学网站作为师生互动的一个交流平台，对学生的自主学习发挥着重要作用，也为“信息论基础”课程的进一步发展奠定了基础。
四、结束语
根据本科阶段“信息论基础”课程的特点，本文从教学内容、方法及手段等方面提出教学改革措施。通过教学实践证明，这些措施取得了良好的教学效果。“信息论基础”的教学改革是一项长期性和综合性的工作，需要从现实存在问题入手不断地进行完善，只有这样才能为“信息论基础”的课程教学注入更多的活力。
参考文献：
[1]于秀兰，陈前斌，蒋青.“信息论基础”教学改革的探讨与实践[J].重庆电力高等专科学校学报，2013，（6）：15-18.
[2]夏春华，王金庭.电子信息工程专业课程教学方法及内容改革初探[J].武汉科技学院学报，2010，23（8）：18-22.
[3]张丽香.浅谈“目标管理、项目驱动、案例教学”教学模式[J].大众科技，2010，（8）：177-178.
[4]曾艳丽.研讨式教学在职业院校教学改革中的应用[J].科技资讯，2007，（4）：139.
（责任编辑：王意琴）
刘 颖 崔佩璋
（军械工程学院信息工程系，河北 石家庄 050003）
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，对“信息论基础”课程的教学内容、教学方法以及教学手段等方面分别进行探索与实践，提出了提高教学效果的改进措施。通过教学实践证明，这些措施的应用有效地提高了课程教学效果，激发了学生学习的积极性。
关键词：信息论基础；教学内容；教学方法；教学手段
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0028-01
信息论是20世纪40年代末期由美国数学家香农等人创立的。它应用概率论、随机过程和数理统计等方法来研究信息的存储、传输和处理中的一般规律，揭示如何采用适当的编码提高信息系统的可靠性和有效性，为构造最佳通信系统提供了重要的理论依据。[1]在当今信息时代，学习和掌握信息论越来越受到高等院校的重视。该课程的学习对培养学生独立获取知识、科学思维和综合运用能力，提升学生科学素质，培养创新型和应用型人才有着不可替代的作用。因此，如何搞好“信息论基础”的课程教学，具有重要的现实意义。
一、合理组织教学内容
“信息论基础”传统教学内容主要以信源熵、信道容量和信息率失真函数三个基本概念及其无失真信源编码定理、有噪信道编码定理和限失真信源编码定理三个编码定理为主线，把各个知识点有机联系成为一个整体。[2]教学内容的选取应当是广而浅，少而精，删繁就简，根据重基础、重实践的指导思想，按照符合学生认知的规律对教学内容进行认真的梳理。笔者在教学实践过程中采取了以下做法：
第一，将离散信源和离散信道的相关内容作为教学重点来讲述，而对连续信源理论和信道容量等有关内容只作简单介绍。
第二，淡化公式的推导与定理的证明，结合通信系统模型，侧重于思路的讲解，重点讲述物理意义，并以思考题的形式引导学生自学。
第三，原理相近或内容具有可比性的，只侧重于基本内容的介绍，比如信道编码方法，侧重于线性分组码的讲解，而其他的编码方法留给学生自学，并布置相关练习题。
第四，适当将国内外的重大学术进展、应用案例和研究成果与授课内容联系起来，比如，讲授信道容量时，与移动信道、光纤信道、计算机存储信道等信道的特点与信道容量计算相结合，不仅可以扩大学生的知识面，而且能够让学生认识到信息论基础与生活、就业息息相关，从而激发学生学习这门课程的兴趣和动力。
二、改进教学方法，提高学习效率
“信息论基础”教学方法应实现以“教师为中心”向“学生参与式”的转变。课堂是教师与学生相互交流的平台。在课堂教学上，应以学生需求为依托，以培养能力为导向，采用启发式、项目驱动式、研讨式的教学活动。这些新的教学方法要求在师生双边关系中以学生为主体；在教与学的过程中以学生参与为重点。合理制定教学内容引导学生独立思考、总结与探索；注重培养学生的探索精神，提高创新意识和科研能力。
1.采用启发式教学，激发学生的学习兴趣
“启发式”教学模式是现代教学中先进的教学模式之一，它的成功运用可以充分调动学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，创造良好的学习氛围，是学生从“要我学”到“我要学”的转变的重要途径。[2]
在“信息论基础”绪论或者知识模块的概述部分可以通过创设相应的思维意境，来激发学生的好奇心。同时在教学中确立学生的主体地位，调动学生的主观能动性，使学生自觉地参加学习活动。在后续教学中，以问题为桥梁引导学生，将问题设计的中心放在教学重点、难点以及学生容易引起误解的概念和原理上。引导学生掌握“信息论基础”的知识结构，逐步形成认知结构的知识点、知识链和知识脉络。随着“信息论基础”教学内容的深入，课堂提问必须依据教学的需要，按照教学程序、知识结构、循序渐进地进行，从而给学生以清晰的层次感。
2.采用项目驱动式教学，提高学生工程实践和应用能力
项目驱动是指在整个教学过程中，以完成具体的项目为线索，由教师把教学内容巧妙地设计在项目中让学生分组完成，以此提高学生的职业技能，积累项目开发经验。在这一过程中，教师充当学生的导师，而不是传统的知识灌输者，通过引导学生自主学习，学会发现、思考、提出和寻找解决问题的方法。[3]
将项目驱动教学法引入“信息论基础”课程的教学中，要根据“信息论基础”的教学要求，以项目为切入点，教师和学生共同参与项目的分析、讨论、评价、寻找对策等活动。项目驱动教学的实施是学生在掌握了“信息论基础”基本知识的基础上，通过独立思考和集体协作，进一步提高其识别、分析和解决问题的能力；掌握对教学内容进行分析和反思的方式，大大缩短教学情境与实际生活情境的差距。比如，在讲授纠错编码时，可以让学生运用不同的编码方法来设计编码器，使用MATLAB进行仿真模拟，并对编码结果进行分析和讨论。
3.采用研讨式教学，培养学生的创新思维能力
研讨式教学模式是指在教师指导下，通过学生研究讨论，进行知识建构和价值认同的一种教学过程。[4]
研讨式教学方法不能按照原有的课程内容逐堂讲解，更不能照本宣科。首先应基于教材讲清“信息论基础”的骨干框架和原理；然后，帮助学生对知识进行整合。这是后续开展研讨式教学的理论基础。在“信息论基础”研讨式教学中可以按照五个环节展开：布置题目，给出要求；指导学生消化、归纳整理；辅导学生撰写研究报告；组织报告、讨论、交流；讲评与总结等。其中，制订研讨题目时，教师应面向全体学生，考虑不同层次的学生需求。在指导阶段，应充分体现教师的主导性和学生的主体性，使学生在研讨过程中能够主动参与，自主求知，使学生真正成为学习活动的探索者；而教师也要把握时机，适当纠正学生的错误观点，针对问题精讲点拨。在讨论、总结阶段，教师不应单纯追求学生的学习结果，而应引导学生重视思维方式、探寻答案的思路和发现事物的多样性的过程。
三、丰富教学手段
“信息论基础”是一门理论性很强的课程，为保证教学效果，应当注重传统教学手段与多媒体、网站等现代信息技术的结合运用。
多媒体教学形式可以扩大“信息论基础”课堂教学的信息量。例如，讲授公式定理时，由于证明过程不是教学重点，使用多媒体课件演示讲解可以减少板书占用的时间，提高课堂教学效率。但是，传统板书也有它自身的优势，例如，可以将标题、教学重点和难点等书写在黑板上。这样既可以让学生产生深刻的印象，又可以起到提纲挈领的作用。然而，制作多媒体课件不是对教材简单地照搬，而是要根据教学要求，将教学重点和难点形象生动地展现出来；教师还应运用肢体语言结合多媒体投影授课，根据学生的反應灵活地对相关知识做出讲解。
此外，建立“信息论基础”课程教学网站可以在时间和空间上打破了课堂教学的局限，为教师和学生提供更加方便快捷的交流方式。“信息论基础”网站可以提供课程简介、教学大纲、考试大纲等课程信息，也有课程指导、例题讲解和多媒体课件等教学资料，还有供师生交流的网上答疑平台。教学网站作为师生互动的一个交流平台，对学生的自主学习发挥着重要作用，也为“信息论基础”课程的进一步发展奠定了基础。
四、结束语
根据本科阶段“信息论基础”课程的特点，本文从教学内容、方法及手段等方面提出教学改革措施。通过教学实践证明，这些措施取得了良好的教学效果。“信息论基础”的教学改革是一项长期性和综合性的工作，需要从现实存在问题入手不断地进行完善，只有这样才能为“信息论基础”的课程教学注入更多的活力。
参考文献：
[1]于秀兰，陈前斌，蒋青.“信息论基础”教学改革的探讨与实践[J].重庆电力高等专科学校学报，2013，（6）：15-18.
[2]夏春华，王金庭.电子信息工程专业课程教学方法及内容改革初探[J].武汉科技学院学报，2010，23（8）：18-22.
[3]张丽香.浅谈“目标管理、项目驱动、案例教学”教学模式[J].大众科技，2010，（8）：177-178.
[4]曾艳丽.研讨式教学在职业院校教学改革中的应用[J].科技资讯，2007，（4）：139.
（责任编辑：王意琴）