“信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程體系建設(shè)與改革探索

楊曉慧+宋錦萍+楊曉藝

摘 要：數(shù)學(xué)學(xué)科下信息論基礎(chǔ)和代數(shù)密碼與編碼兩門課程獨(dú)立開(kāi)設(shè)，然而它們之間存在密切的聯(lián)系。本文將兩門課程整合為信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用，進(jìn)而探索其教學(xué)內(nèi)容的改革措施以及課程體系的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：信息論 代數(shù)密碼與編碼 課程體系

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-2117（2014）20-00-01

數(shù)學(xué)學(xué)科下設(shè)立信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，希望學(xué)生在學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課的前提下，進(jìn)一步掌握信息學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)和先進(jìn)理念，進(jìn)而成為理論和應(yīng)用兩方面協(xié)同發(fā)展的新時(shí)代人才。在大三開(kāi)設(shè)的信息專業(yè)基礎(chǔ)課《信息論基礎(chǔ)》和《代數(shù)編碼與密碼》，兩門課程均具有理論性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，且關(guān)系十分密切，表現(xiàn)為：①兩門課程都是涉及數(shù)學(xué)和信息兩大領(lǐng)域，體現(xiàn)了數(shù)學(xué)方法在信息科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，目的是培養(yǎng)信息科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域受過(guò)良好訓(xùn)練的數(shù)學(xué)人才；②信息論基礎(chǔ)課程主要介紹信息論的基本理論、基本方法等，是編碼和密碼的理論基石，而后者是信息論的主要應(yīng)用；③由于信息領(lǐng)域的發(fā)展十分迅速，故課程知識(shí)更新速度快，特別是在信息處理技術(shù)方面；④這兩門課程有部分內(nèi)容相互重疊，課時(shí)量少，有限時(shí)間使學(xué)生學(xué)到更多知識(shí)和技能。

因此，如何將這兩門課程進(jìn)行有機(jī)整合，充分考慮它們的課程特點(diǎn)和聯(lián)系，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革，建立和完善信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用的教學(xué)體系，無(wú)論是對(duì)該專業(yè)的課程體系建設(shè)，還是對(duì)該專業(yè)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，以及高素質(zhì)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)都是十分必要和有意義的。

1 課程體系建設(shè)與改革

通過(guò)制作課程的教學(xué)課件、配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新的提出專題討論環(huán)節(jié)，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、設(shè)置專題講座和專題討論等，我們探索和改革了“信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用”課程體系建設(shè)。

（1）將兩門課程有機(jī)地合并成一個(gè)教學(xué)體系——信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用，分兩部分完成全部教學(xué)。《信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用（上）——信息論基礎(chǔ)》，主要完成信息論基礎(chǔ)理論方面的講授，《信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用（下）——編碼與密碼》，主要介紹代數(shù)編碼和密碼的基礎(chǔ)理論和方法。

（2）建設(shè)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。在精品課程《信息論》的平臺(tái)下，基于建設(shè)的需要，師生共建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，增強(qiáng)師生互動(dòng)交流。

（3）開(kāi)設(shè)專題講座。在學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課和信息專業(yè)課的前提下，圍繞信息技術(shù)中與信息論關(guān)系密切的新技術(shù)、新理論，開(kāi)設(shè)信息知識(shí)相關(guān)的專題講座，讓學(xué)生了解相關(guān)領(lǐng)域的最新動(dòng)向，進(jìn)而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生對(duì)應(yīng)用背景的理解。

（4）增設(shè)實(shí)驗(yàn)課程，切實(shí)提高學(xué)生實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)以C語(yǔ)言（包括C++）和MATLAB為主要編程工具，編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)信息論基礎(chǔ)及應(yīng)用教學(xué)中涉及的相關(guān)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和高級(jí)實(shí)驗(yàn)兩部分，高級(jí)實(shí)驗(yàn)部分以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)為目的，例如，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無(wú)失真數(shù)據(jù)壓縮和有失真數(shù)據(jù)壓縮的應(yīng)用程序，卷積碼的實(shí)現(xiàn)等。

（5）設(shè)計(jì)適當(dāng)課時(shí)的專題討論。設(shè)計(jì)適當(dāng)課時(shí)的專題小組討論（內(nèi)容和形式可以具有靈活性），旨在促進(jìn)學(xué)生更了解相關(guān)領(lǐng)域的最新動(dòng)向，深入整合所學(xué)課程，并為畢業(yè)設(shè)計(jì)、繼續(xù)深造或者就業(yè)提供指導(dǎo)。

2 教學(xué)改革成果特色和創(chuàng)新點(diǎn)

在該教學(xué)改革的探索中，我們重視現(xiàn)代教育方法、技術(shù)手段的應(yīng)用，強(qiáng)化教學(xué)過(guò)程，增強(qiáng)師生交流。以素質(zhì)教育為教育目標(biāo)，積極進(jìn)行教學(xué)改革。在河南大學(xué)“信息科學(xué)本科教學(xué)團(tuán)隊(duì)”和“信息與計(jì)算科學(xué)特色專業(yè)”的支撐下，主要進(jìn)行了教學(xué)思想和內(nèi)容，課程體系設(shè)置，教學(xué)方法和手段等方面的探討和革新。改革成果具體如下特色：

2.1 教學(xué)思想和內(nèi)容方面的成果特色——?jiǎng)?chuàng)新意識(shí)和科學(xué)研究相結(jié)合

采用啟發(fā)式、討論式、互動(dòng)式的教學(xué)方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。采用板書(shū)和多媒體相結(jié)合的教學(xué)手段，兼顧邏輯和直觀，且信息量大。指導(dǎo)高年級(jí)學(xué)生參與科學(xué)研究工作，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為其自主創(chuàng)業(yè)提供了良好的條件。

2.2 教學(xué)課程體系設(shè)置方面的成果特色——理論和應(yīng)用相結(jié)合

為了適應(yīng)高校人才培養(yǎng)目標(biāo)，將信息論基礎(chǔ)理論部分和基于該理論的代數(shù)編碼與密碼進(jìn)行整合。在打好學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的前提下，把信息科學(xué)方向最新的研究成果和高新技術(shù)融入教學(xué)過(guò)程中，充實(shí)其應(yīng)用背景。

2.3 教學(xué)形式方面的成果特色——傳統(tǒng)授課和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相結(jié)合

圍繞信息技術(shù)中與信息論相關(guān)的學(xué)術(shù)和科技動(dòng)向，設(shè)計(jì)專題討論、實(shí)驗(yàn)、小組學(xué)習(xí)等。并基于精品課程建設(shè)的需要，師生共建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，增強(qiáng)師生互動(dòng)交流。

3 結(jié)語(yǔ)

以上這些知識(shí)我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程和課程改革中的初步探索和實(shí)踐。通過(guò)在我校范圍內(nèi)的試用，主要應(yīng)用于本校數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，取得了比較理想的效果。依托數(shù)學(xué)學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)信息科學(xué)方面和相應(yīng)實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)，便于學(xué)生學(xué)以致用，有效地拓寬和提高了考研和就業(yè)面。改研究成果可供其他設(shè)置信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的高校、教師借鑒，并有利于信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)規(guī)范的進(jìn)一步完善。

（河南大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，河南開(kāi)封 475001）

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