论文部分内容阅读
【摘要】 信息论与编码是现代信息科学的一个重要组成部分，是数学在信息科学中的典型应用，也是信息与计算科学专业有别于其它数学类专业的一门非常重要的专业课程。针对培养应用型本科人才的需要，通过将课程教学分为理论教学、实验教学和贯穿教学三个方面，系统阐述了信息与计算科学专业信息论与编码教学的理论和设计。
【关键词】 信息与计算科学 信息与编码学 贯穿教学
【中图分类号】 G71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2012）08（b）-0004-01
引言
上个世纪末，教育部正式将信息与计算科学专业列为一个新的数学类专业，这是因为大批适应时代需求的高层次新型人才的社会需求量较大。在这个背景下，我校于2004年申请并获得批准信息与计算科学专业，2005年正式招生。信息论与编码作为信息与计算科学专业的基础课程，如何讲授和实践一直是各所大学都在探索的问题。我校数学系全体教师经过7年的教学实践，形成了自己的教学特色，取得了较好的效果。
1 应用型本科院校的人才培养模式
根据黑龙江省教育厅下达的《关于实施应用型本科院校建设试点的通知》，对目前信息与计算科学专业建设现状和毕业生就业情况进行了深入调查，我们数学系提出信息与计算科学专业应用型人才培养模式——“以理为本，以工致用、工程技术化”。在信息论与编码专业课程中所涉及到的数学理论知识要低于基础数学专业的要求，但高于信息与电子类专业的要求，淡化理论和技巧，注重数学思想和应用数学解决实际问题的能力培养。侧重实验教学，培养学生动手能力和应用能力。
2 信息论与编码的理论教学
（1）从内容上，应使学生熟知信息基本概念、性质和特征；掌握狭义信息论的三个基本概念，即信源熵、信道容量、信息率失真函数和相关的性质和定理，以及与三个基本概念相对应的第一、第二、第三编码定理；信息论的目的、目标、基本思路和方法；编码的目的和针对不同目的（有效性、可靠性、安全性）所采用的基本思路、手段和编码方法；及其与信息论基本概念之间的关系等。
（2）从能力方面，应使学生认识信息的本质、学会运用信息科学方法论解决实际问题。掌握宏观认识问题的科学方法以及从总体优化的立场出发综合解决问题的能力。通过信息基本理论与相关学科的联系引导学生“横向思维”，进而培养学生的发散思维能力、综合学习能力。
3 信息论与编码的实验教学
信息论与编码同时又是一门实验性非常强的课程， 因此对它的实验教学应该给予高度的重视。在实验教学方面， 主要是指信息处理实验，它是把几种主要的编码问题用计算机实验的方式给以实现，如其中的无失真和有失真信源编码问题，在国际上都有标准文本，提供各种不同类型的算法试用，这样就可对这些不同的方法所取得的计算效果与一个统一标准作比较。对卷积码我们采用随机数的生成程序给出它的误差生成与纠错的编码方案，也可作实验完成。为了保证达到教学实践目的， 需建立个细致、规范的实验教学模式，具体内容见图2。图2显示实验教学质量保证体系，也是下面要介绍的贯穿教育的教学质量保证体系。
3 信息论与编码的贯穿教学
通过贯穿教育让学生对信息论与编码有更深的理解和扩展，而更重要的目的是将兴趣浓厚的学生引入科研的大门。贯穿教育分为两个部分： 创新实验和本科毕业设计。大学生创新实验由教师制定实验目的、要求和任务。教师开设一些应用方面的题目发布在网上，学生自主选题、设计实验方案、上机编程、调试、得出结果、分析、最终得出结论。本科毕业设计和创新实验类似，不同的是本科毕业设计内容更前沿，要求更高。有时候，本科毕业设计题目会是创新实验的延续，对于那些对本门课程感兴趣的学生，可以通过本科毕业设计就创新实验中给出的某个主题继续深入地研究，并以论文的形式总结工作。通过贯穿教育，学生们深刻的感觉到信息与编码理论在当今社会可谓无处不在，没有它就没有我们现在的数字信号电视、手机、网络等等。
4 结束语
目前，全国大多数高等院校的信息与计算科学专业建设仍处探索和发展阶段，该专业的人才培养模式呈现多样化，培养目标不拘一格。立足我校培养“应用型工程技术大学”的人才发展定位，对信息与计算科学信息论与编码课程的教学方法，提出了一些思路并加以实践，希望能对信息与计算科学专业的建设与发展作出一些有益的贡献。
参考文献
[1] R.Gallager.Information Theory and Reliable Communication[M].New York：John Wiley and Sons，1968
[2] R.J.McEliece.The Theory of Information and Coding （Sec2ond Edition）[M].Publishing House of Elect ronics Indust ry，2003
[3] T.M.Cover，and Joy A.Thomas.Element s of Information Theory[M].Tsinghua University Press，2003
[4] 张韵华，邓建松，岳兴业.中国科技大学数学系“信息与计算数学”专业建设探索[J].大学数学，2009（2）：4-8
【关键词】 信息与计算科学 信息与编码学 贯穿教学
【中图分类号】 G71 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962（2012）08（b）-0004-01
引言
上个世纪末，教育部正式将信息与计算科学专业列为一个新的数学类专业，这是因为大批适应时代需求的高层次新型人才的社会需求量较大。在这个背景下，我校于2004年申请并获得批准信息与计算科学专业，2005年正式招生。信息论与编码作为信息与计算科学专业的基础课程，如何讲授和实践一直是各所大学都在探索的问题。我校数学系全体教师经过7年的教学实践，形成了自己的教学特色，取得了较好的效果。
1 应用型本科院校的人才培养模式
根据黑龙江省教育厅下达的《关于实施应用型本科院校建设试点的通知》，对目前信息与计算科学专业建设现状和毕业生就业情况进行了深入调查，我们数学系提出信息与计算科学专业应用型人才培养模式——“以理为本，以工致用、工程技术化”。在信息论与编码专业课程中所涉及到的数学理论知识要低于基础数学专业的要求，但高于信息与电子类专业的要求，淡化理论和技巧，注重数学思想和应用数学解决实际问题的能力培养。侧重实验教学，培养学生动手能力和应用能力。
2 信息论与编码的理论教学
（1）从内容上，应使学生熟知信息基本概念、性质和特征；掌握狭义信息论的三个基本概念，即信源熵、信道容量、信息率失真函数和相关的性质和定理，以及与三个基本概念相对应的第一、第二、第三编码定理；信息论的目的、目标、基本思路和方法；编码的目的和针对不同目的（有效性、可靠性、安全性）所采用的基本思路、手段和编码方法；及其与信息论基本概念之间的关系等。
（2）从能力方面，应使学生认识信息的本质、学会运用信息科学方法论解决实际问题。掌握宏观认识问题的科学方法以及从总体优化的立场出发综合解决问题的能力。通过信息基本理论与相关学科的联系引导学生“横向思维”，进而培养学生的发散思维能力、综合学习能力。
3 信息论与编码的实验教学
信息论与编码同时又是一门实验性非常强的课程， 因此对它的实验教学应该给予高度的重视。在实验教学方面， 主要是指信息处理实验，它是把几种主要的编码问题用计算机实验的方式给以实现，如其中的无失真和有失真信源编码问题，在国际上都有标准文本，提供各种不同类型的算法试用，这样就可对这些不同的方法所取得的计算效果与一个统一标准作比较。对卷积码我们采用随机数的生成程序给出它的误差生成与纠错的编码方案，也可作实验完成。为了保证达到教学实践目的， 需建立个细致、规范的实验教学模式，具体内容见图2。图2显示实验教学质量保证体系，也是下面要介绍的贯穿教育的教学质量保证体系。
3 信息论与编码的贯穿教学
通过贯穿教育让学生对信息论与编码有更深的理解和扩展，而更重要的目的是将兴趣浓厚的学生引入科研的大门。贯穿教育分为两个部分： 创新实验和本科毕业设计。大学生创新实验由教师制定实验目的、要求和任务。教师开设一些应用方面的题目发布在网上，学生自主选题、设计实验方案、上机编程、调试、得出结果、分析、最终得出结论。本科毕业设计和创新实验类似，不同的是本科毕业设计内容更前沿，要求更高。有时候，本科毕业设计题目会是创新实验的延续，对于那些对本门课程感兴趣的学生，可以通过本科毕业设计就创新实验中给出的某个主题继续深入地研究，并以论文的形式总结工作。通过贯穿教育，学生们深刻的感觉到信息与编码理论在当今社会可谓无处不在，没有它就没有我们现在的数字信号电视、手机、网络等等。
4 结束语
目前，全国大多数高等院校的信息与计算科学专业建设仍处探索和发展阶段，该专业的人才培养模式呈现多样化，培养目标不拘一格。立足我校培养“应用型工程技术大学”的人才发展定位，对信息与计算科学信息论与编码课程的教学方法，提出了一些思路并加以实践，希望能对信息与计算科学专业的建设与发展作出一些有益的贡献。
参考文献
[1] R.Gallager.Information Theory and Reliable Communication[M].New York：John Wiley and Sons，1968
[2] R.J.McEliece.The Theory of Information and Coding （Sec2ond Edition）[M].Publishing House of Elect ronics Indust ry，2003
[3] T.M.Cover，and Joy A.Thomas.Element s of Information Theory[M].Tsinghua University Press，2003
[4] 张韵华，邓建松，岳兴业.中国科技大学数学系“信息与计算数学”专业建设探索[J].大学数学，2009（2）：4-8