緒論式教學(xué)模式在信息論與編碼課程中的應(yīng)用

王艷營(yíng)++馮進(jìn)玫

摘 要 針對(duì)信息論與編碼課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，分析原因，拋棄傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將緒論式教學(xué)模式應(yīng)用到該課程，并在其中加入向?qū)浇虒W(xué)方式。通過(guò)實(shí)踐看出，此模式可以增強(qiáng)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，解決教學(xué)存在的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞 緒論式教學(xué)模式；信息論與編碼課程；向?qū)浇虒W(xué)方式

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2015）02-0092-03

Application of Introduction Style Teaching Mode in Information

Theory and Coding Course//WANG Yanying， FENG Jinmei

Abstract Based on the question of Information Theory and Coding Course in teaching process， the cause is analyzed， the traditional teaching model is abandoned， the Introduction Style Teaching Model is applied to the course， and Guided Style Teaching Mode is added. The teaching practice show that this mode teaching effectiveness is improved， student interest in learning is enhanced， teaching existing problems is improved.

Key words introduction style teaching model； information theory and coding course； guided style teaching mode

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，信息論在通信工程實(shí)踐和理論研究中起著越來(lái)越重要的指導(dǎo)作用，信息論與編碼課程也從原來(lái)的研究生課程逐漸被列入本科教育的教學(xué)計(jì)劃中，成為通信和電子信息類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。但是在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)該課程存在很多問(wèn)題，普通的教學(xué)模式很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。因此，本文探討了信息論與編碼課程的一些新的教學(xué)模式，以提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)教學(xué)效果。

1 教學(xué)問(wèn)題分析

作為講授該課程多年的一線教師，筆者對(duì)此課程在教學(xué)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)分析。

基礎(chǔ)性強(qiáng)，難于理解 信息論是運(yùn)用概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法研究通信問(wèn)題，在教學(xué)中需要用到概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、高等數(shù)學(xué)等數(shù)學(xué)知識(shí)以及信號(hào)處理、數(shù)字信號(hào)處理、通信原理等通信專業(yè)知識(shí)，有些數(shù)學(xué)概念問(wèn)題要到研究生階段才能涉及，本科生并未掌握。學(xué)生對(duì)有些專業(yè)知識(shí)掌握得也不是很好，使得他們?cè)谡n堂教學(xué)過(guò)程中認(rèn)為該課程基礎(chǔ)性知識(shí)太多，很難理解。

公式推導(dǎo)多，理論聯(lián)系實(shí)際少 信息論是用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述通信系統(tǒng)，以推理和定理證明作為描述依據(jù)，在信息論與編碼課程里包含了大量抽象的數(shù)學(xué)概念，涉及很多公式推導(dǎo)和定理證明過(guò)程，對(duì)于本科生來(lái)說(shuō)完全掌握這些有一定的難度。

另外，該課程理論性強(qiáng)，與日常的實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不密切，學(xué)生覺(jué)得這是門數(shù)學(xué)課在通信工程中沒(méi)有實(shí)際作用，因此對(duì)此課程缺乏興趣和學(xué)習(xí)的積極性。

教學(xué)手段單一 目前，大多數(shù)高校對(duì)信息論與編碼課程的教學(xué)手段還停留在以課堂講授為主的方式，缺乏實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，即使有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)也是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的模式，不能夠充分鍛煉學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

2 “緒論式”教學(xué)模式的具體應(yīng)用

針對(duì)信息論與編碼課程在教學(xué)中存在的某些問(wèn)題，本文對(duì)此課程的教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，拋棄傳統(tǒng)的枯燥授課模式，將“緒論式”教學(xué)模式應(yīng)用其中，并加入“向?qū)健苯虒W(xué)方式來(lái)引導(dǎo)學(xué)生，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。

“緒論式”教學(xué)模式以“提出問(wèn)題—討論—講解—總結(jié)”方式展開，精選教學(xué)內(nèi)容，避開本科生未接觸的課程內(nèi)容和復(fù)雜的證明推導(dǎo)，以突出鮮明的實(shí)際舉例為向?qū)Вσ龑?dǎo)學(xué)生。下面以“離散有噪信道的熵速率”這一小節(jié)課程為例，來(lái)說(shuō)明此教學(xué)模式的具體應(yīng)用。

提出問(wèn)題 在這一小節(jié)課中涉及有噪信道，在上課時(shí)可以提出這樣的問(wèn)題：“在信道無(wú)噪聲的前提下，信源輸出的符號(hào)全部無(wú)差錯(cuò)地通過(guò)信道傳送給了信宿，信源輸出的熵速率與信宿收到的熵速率是一樣的，但是如果信道中有噪聲，情況會(huì)一樣嗎？如果不一樣，在有噪信道中會(huì)是怎么樣的呢？”帶著這樣的問(wèn)題，讓學(xué)生看教材去討論，增加課堂互動(dòng)。

分組討論 對(duì)于前一個(gè)問(wèn)題，學(xué)生會(huì)很容易回答出來(lái)，關(guān)鍵是后面的問(wèn)題，學(xué)生看教材能夠回答出來(lái)，但是涉及的公式太多，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥難懂。教師可以采用分組討論的方式，類似于做游戲，以激發(fā)學(xué)生的興趣。

現(xiàn)在課堂授課都是小班授課，人數(shù)不多，這樣可以把學(xué)生分成幾組，討論時(shí)間為10分鐘，采用搶答的方式回答問(wèn)題，以“頒獎(jiǎng)”的方式對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行考核。最先正確回答出問(wèn)題的小組，可以獲得“課堂最佳表現(xiàn)獎(jiǎng)”，列入期末成績(jī)參考范圍，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

為了防止小組中出現(xiàn)“觀眾”這樣的角色，教師對(duì)每組的學(xué)生進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)有“觀眾”角色的學(xué)生，給此學(xué)生“最佳觀眾獎(jiǎng)”，通過(guò)“反語(yǔ)”的方式告誡學(xué)生多多參與討論。

講解 學(xué)生通過(guò)看教材討論，明白了有噪信道熵速率如何用公式表示，但是并不明白每個(gè)表達(dá)式的意義，這就需要教師的講解，用生動(dòng)淺顯的方式讓學(xué)生很快理解。

此例中涉及接收熵、可疑度H（X|Y）和散布度H（Y|X）這些概念，其中存在兩個(gè)關(guān)系式：

I（X；Y）=H（X）-H（X|Y）endprint

或者：

I（X；Y）=H（Y）-H（Y|X）

這些概念枯燥，不容易理解，可以給學(xué)生舉個(gè)鮮活的例子來(lái)說(shuō)明理解這些概念的意義。目前的學(xué)生都是90后，對(duì)娛樂(lè)節(jié)目很感興趣，教師可以以此舉例。以某綜藝節(jié)目中的“快樂(lè)傳真”游戲?yàn)槔ㄟ^(guò)多媒體播放該游戲的視頻，播出結(jié)束后，給學(xué)生講解在這個(gè)游戲中涉及哪些熵的概念，讓學(xué)生加深理解掌握。

另外，關(guān)系式H（X）-H（X|Y）很容易被混淆寫成H（X）-H（Y|X），導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果。針對(duì)這一問(wèn)題，用“圖形向?qū)健苯虒W(xué)方法，讓學(xué)生輕松記住這些關(guān)系式。H（X）、H（X|Y）、H（Y）、H（Y|X）與I（X；Y）之間的圖形關(guān)系如圖1所示。

用“圖形向?qū)健苯虒W(xué)方法可以很清楚地看出：灰色部分的H（X|Y）加上灰色的交集部分I（X；Y）才是灰色的H（X），而H（Y|X）是白色部分，很明顯看出加上灰色的交集部分不是H（X）；而灰色的H（X）被白色的交集I（X；Y）覆蓋一部分，剩下的就是H（X|Y）。這樣很容易讓學(xué)生區(qū)分兩個(gè)相近的符號(hào)，加深記憶。

總結(jié) 在課堂的最后，教師要對(duì)本次課的內(nèi)容做出歸納總結(jié)，讓學(xué)生明白這節(jié)課的重點(diǎn)、難點(diǎn)和內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系（貫穿各個(gè)知識(shí)點(diǎn)）。為了更好地幫助學(xué)生理順課堂上講授的內(nèi)容，可以采用“思維向?qū)健苯虒W(xué)方法。“思維向?qū)健苯虒W(xué)方法即采用思維導(dǎo)圖的方式，教師以某種學(xué)科或生活中的事物畫出本章、本節(jié)或幾章幾節(jié)知識(shí)的聯(lián)系關(guān)系圖，結(jié)合本章畫出應(yīng)用聯(lián)系圖，把知識(shí)串接起來(lái)，方便理解；也可以讓學(xué)生針對(duì)自己感興趣的事物，畫出自己對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解，解決了學(xué)生理解難、課程枯燥、不感興趣等問(wèn)題。

針對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容，本文采用“項(xiàng)目計(jì)劃”的方式畫出思維導(dǎo)圖，如圖2所示。圖2中不同的顏色可以吸引學(xué)生的注意力，理解本節(jié)課需要掌握的內(nèi)容以及它們之間存在的關(guān)系。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了信息論與編碼課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，將“緒論式”教學(xué)模式應(yīng)用其中。文中以某一小節(jié)課程為例，具體講解該方法的應(yīng)用，解決了傳統(tǒng)教學(xué)方式枯燥、理解難等問(wèn)題。過(guò)程中加入“向?qū)健狈绞剑▓D形向?qū)Ш退季S向?qū)В源宋龑W(xué)生的注意力，加深理解。通過(guò)實(shí)踐，該種方法取得很好的效果，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)教學(xué)效果可以起到重要的促進(jìn)作用。

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