信息論與編碼教學模式的研究與探索

張秋聞 王 曉

摘要：針對信息論與編碼課程理論性強、概念抽象、多學科交叉及數學推導煩瑣的特點，提出改進方法和可行性方案，以鄭州輕工業學院為例，分析傳統的信息論與編碼課程教學模式存在的問題，闡述信息論與編碼課程的課堂教學、上機實驗、課程考核等教學環節的改革措施，展示教改后的教學效果。

關鍵詞：信息論與編碼；教學模式；研究與探索

0 引言

近幾年，隨著電子信息技術的快速發展，信息論與編碼技術已經在多媒體軟件、信道與信源通信、視頻處理等方面得到廣泛應用 。為適應市場需求，許多高校的相關專業陸續開設了信息論與編碼課程。信息論與編碼課程有數學公式多、理論性強、概念抽象的特點。目前的教學多側重理論教學，課堂教學枯燥乏味，課程建設和培養模式相對陳舊，沒有形成完整的課程體系。

1 信息論與編碼課程教學現狀

隨著信息技術應用的不斷深入，社會對電子信息、信息工程、通信工程專業人才的知識、能力和素質提出了更高的要求，傳統的教學模式已不能滿足信息論與編碼課程的教學需求。為了讓學生更深入地掌握信息論與編碼理論和相關專業技能，教師必須探索新的理論教學方法并加強上機實驗環節，提高學生的理論素養和動手能力。目前的教學模式主要存在以下幾方面問題。

（1）傳統理論教學模式不能滿足專業培養目標的要求。信息論與編碼是大多數信息類專業的研究生課程，需要較好的數學基礎、分析理論、隨機信號、概率統計等方面知識輔助學習（信息論與編碼涉及的基礎理論較復雜，許多數學公式證明推導十分晦澀難懂），但實際情況是很多高校在課程教學中只注重理論知識的講授，很少與相關學科理論相結合，也缺乏必要的知識聯系和銜接，本科階段又沒有開展先修課程的教學，從而造成了本科生學習困難。

（2）上機實踐內容陳舊，靈活性差。上機實踐項目包含上機實踐指導教材和上機實踐程序原型的代碼。信息論與編碼方面的理論與應用發展變化比較快，教材更新滯后，內容陳舊，而上機實踐內容也與技術發展的實際脫節，導致學生在校學到的實踐知識總是滯后于社會發展的需求。

（3）課程考核片面強調書面成績，忽視培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力以及創新能力。信息論與編碼課程的教學目標是運用信息技術解決在科研及生產過程中遇到的問題，而傳統的教學模式多注重課程書面考試成績，缺乏對學生自主學習與創新能力的考核。

針對上述問題，借鑒其他課程的教學經驗，我們通過對信息論與編碼課程的教學模式、上機實踐、課程考核等的研究改革，增強學生對信息論與編碼知識的理解，提高其分析與解決問題的實踐能力。

2 具體改革措施

2.1 信息論與編碼課堂教學改革

對信息論與編碼課程進行教學改革，課堂教學改革是不可缺少的關鍵環節。傳統課堂教學過分強調教材的導向作用，缺乏相關課程之間必要的聯系和銜接以及課程整體上的協調統一。上課時間固定，課程內容陳舊，實行“填鴨式”和“滿堂灌”的教學方式，致使教師的教學工作量巨大，教學效果卻達不到要求。

信息論與編碼是一門多學科交叉的課程，包含相關學科領域的諸多知識點，如高等數學、高等代數、概率論與數理統計、通信原理、現代數字信號處理等，不僅概念抽象、理論較強，而且對理論與實踐結合的操作要求較高。在改革后的信息論與編碼課程的課堂教學中，通過借鑒和吸取同類型課程的成功經驗，提出更為靈活的“以學生為主體”的教學方案，形成課堂教學活動的系列性、層次性、時代性特點，增加相關的綜合性交叉學科知識，使信息論與編碼課程的教學與當前專業技術發展對人才培養的要求相適應。

在信息論與編碼課堂教學中，教師應堅持以學生為主體的理念，充分發揮學生的主觀能動性，鼓勵并引導學生積極預習和自主學習，營造良好的學習環境。為了提高信息論與編碼課堂教學內容的針對性，教師可以典型的香農信息淪為主線，如圖1所示，將壓縮理論、傳輸理論和保密理論分解成不同的模塊，將信息論與編碼課程教學內容分別融合到相應的模塊中，降低學生的理解難度。

信息論與編碼課堂教學改革具體措施應包括以下幾方面。

（l）以標志性問題和案例啟發學生參與討論，鼓勵學生探索解決問題的方法，從而深入理解香農信息論知識點。教師可通過傳授香農信息論方法和思想，幫助學生形成良好的學習方法和研究技巧。

（2）期中和期末舉行課程交流會，讓學生講述自己對本課程的理解，展示學習成果和發現。

（3）課外答疑輔導，要求學生在遇到困難時，通過網絡教學平臺、QQ、微信、E-mail等方式隨時把問題反饋給教師，教師及時和學生溝通交流并給予輔導。

（4）利用多種方式激發學生學習的主動性。教師可錄制教學視頻供學生課外參考，提供網絡資源和電子資源并推薦相關自學資料；在課堂教學中強調發揮學生的自主性，鼓勵學生思考，以頭腦風暴的形式激發學生的靈感并鼓勵學生寫創新日記。

2.2 信息論與編碼上機實驗改革

實驗是驗證理論知識的有效手段，信息論與編碼課程教學中尤其要尊重實驗，以上機實驗作為信息論與編碼知識學習的源泉、動力和最終目的。目前，信息論與編碼課程的上機實驗內容單一，學生沒有選擇的余地，上機實驗操作基本按照上機實踐指導書和上機實踐程序“照方抓藥”，沒有創新性。這種上機實驗模式嚴重制約了學生的主動性和想象力，不利于學生的創新能力培養與提高。

針對此問題，為達到信息論與編碼課程實踐環節的教學要求，教師必須改革傳統的上機實驗機制。改革后的方案提出更為靈活的“開放式上機實驗”教學方案。“開放式上機實驗”不只是簡單地隨時開放實驗機房，而是根據信息論與編碼課程培養學生編程與創新能力的目標要求，精心構建上機實驗課程體系，優選與當前技術發展緊密結合的上機內容，實施以學生自主上機實驗和獨立操作為主（不提供上機內容源代碼）、教師指導為輔的上機實驗模式。

教師可充分發揮機房設備的優勢，構建多層次的上機實驗模式，設置基本上機實驗、綜合性上機實驗、設計性上機實驗和自主創新性上機實驗4個依次遞增的上機難度層次，面向學生全面開放；形式上做到上機實驗內容開放和上機實驗對象開放兩種模式；另外，構建層次分明、選擇性強和靈活性大的上機實驗項目，以滿足不同基礎層次學生的上機實驗需要。

實行開放式上機實驗，充分利用實驗室機房設備資源，調動學生上機實驗的主觀能動性，鼓勵并引導學生主動上機和自主創新實踐，對提高學生編程能力、激發探索創新意識具有重要意義。學生可以選擇性地進行研究與編程實踐，提交相應的實驗報告或程序代碼、作品等。學生的實驗成果將計入平時成績。

實踐證明，這種“開放式上機實驗”方案不僅能活躍上機實驗氣氛，充分調動學生上機實驗的積極性，還能使教師清楚地掌握學生學習信息論與編碼理論的進度情況，根據不同基礎的學生的能力水平，分層次培養學生的綜合動手實踐能力，使學生的上機實驗由被動變為主動，激發學生的創新思維意識，培養創新能力。

2.3 信息論與編碼課程考核改革

考試和考核不是課程教學的最終目的，而是督促學生進行理論學習和實踐操作、檢查學習效果的手段。傳統以書面考試為主的考核模式不利于現代大學生個性化能力的培養和綜合素質的提高。對于更新快速的信息論與編碼知識，教師應該采用靈活多樣化的考核方法。

改革后的考核強調學生對知識的理解和運用，避免死記硬背，堅決不在考前劃重點，注重考查學生平時的學習情況和知識積累。課程考核包括理論和實驗兩部分內容：理論知識考核包括出勤率、課堂表現、平時作業和期末試卷考試4方面，要求學生按時上課，若無故曠課超過1/3則取消考試資格；上機實驗考核是對學生理論與實踐結合能力的檢驗，主要考核學生的實踐動手能力和專業技能水平，包括平時上機表現和上機實驗結果兩部分。在上機實驗中，教師應鼓勵學生獨立思考，積極探索，提高學生的積極性、主動性和創造性。

3 結語

在研究與探索信息論與編碼課程教學模式改革的過程中，教師要強調“學生為主體”“開放式上機實驗”“靈活多樣化考核”的教學方法，凋動學生的學習積極性，培養其創新能力，通過教學改革提高學生在學習中發現問題、分析問題和解決問題的能力。實踐表明，筆者提出的教學改革方法能有效地激發學生的學習熱情和興趣，顯著提高課程的教學效果。