信息論與編碼課程中“N+1”考核方法的改革與實踐

張雷　朱幼蓮

摘 要：針對信息論與編碼課程的特點及過程考核存在的問題，引入了“云班課”、編程操作和課堂小組討論三種過程考核方式，改進了“N+1”過程考核形式。實踐證明，該措施提高了教師的工作效率和學生的學習積極性，達到了良好的教學效果。

關鍵詞：信息論與編碼；過程考核；“云班課”

信息論與編碼是電子信息工程、通信工程、信息安全等專業一門重要的專業或專業基礎課程，也是廣大信息類學生、科技工作者必須學習和掌握的理論基礎知識。該課程以信源熵、平均互信息量為基礎，主要圍繞香農三大定理（無失真信源編碼定理、信道編碼定理、限失真信源編碼定理）展開[1]，該課程的開設對學生深入理解、學習和研究通信系統及理論有長遠的指導意義。

但該課程理論較深，主要涉及到微積分、概率論、隨機過程等數學理論知識，也需要對通信系統、通信原理等信息與通信工程的相關背景有所了解。這就使得學生學習信息論與編碼這門課程感覺困難和吃力，容易喪失學習興趣，尤其是普通二本工科專業的學生。因此，很多講授這門課的老師也開始逐漸探索了豐富多彩的課堂教學方法，增設一些課內實驗環節，來提高學生們的學習興趣和學習效果[2][3]。其中，注重過程考核已經成為一種重要的教學手段。本文也從注重過程考核的角度來探討在信息論與編碼課程中實施“N+1”考核的可行性、遇到的問題、改革措施以及在實際教學中達到的效果。

一、“N+1”考核的定義及存在的問題

1.“N+1”過程考核的定義

“N+1”過程考核中的“N”是指課程的平時成績由多種考查方式構成，“1”是指課程的期末考試成績，“N+1”就是課程的總成績由平時成績（占50%）和期末成績（50%）兩部分構成。實施“N+1”過程考核可以讓學生從過去依賴期末考試的心理向注重平時學習進行轉變。但“N+1”實施起來的關鍵就是“N”的構成是否符合學生的學習規律、是否符合課程的學習性質、能否達到良好的學習效果，這需要合理安排過程考核的形式。

2.過程考核中存在的問題

很多課程的“N+1”過程考核只是流于形式，過程考核往往會延續以往的傳統方式，比如增加作業、單元測試、期中考試等這樣一些只能讓學生被動接受的答題方式，缺少能調動學生學習主動性、激發學生學習興趣的一些手段。這些被動方式很容易被老師接受，因為這些方式正好符合信息論與編碼課程的理論性特征，比如信源熵的計算、信道容量的求解、卷積碼的編解碼過程等，無論是作業還是測試題目都可以出的靈活多變，甚至還會出現一些類似中學時候的解題技巧等。但這種方式顯然已經不能適應當今社會及信息類學科對信息論與編碼課程的學習要求[4]。

另一方面，由于過程考核種類、次數增加，使得老師們的課下批閱負擔加大。很多老師覺得“N+1”考核不僅沒有達到所要求的效果，反而增加了老師們的無形工作量，讓既有教學任務又有科研任務的老師苦不堪言。

二、具體的改革措施和實踐效果

1.改革措施

面對上述過程考核遇到的問題，我們對信息論與編碼課程的過程考核形式“N”進行了優化和創新，引入了“云班課”、編程操作和課堂小組討論三種形式。再加上原有的傳統上的作業、單元測試兩種形式，“N”共有五種。課堂出勤率、課堂紀律和課堂表現不再單獨列為過程考核形式，它們被分別并入“云班課”中的“簽到”和“課堂表現”項目中。但會給出一個硬性規定，比如若課堂出勤率低于課時數的1/3，則取消該學生的期末考試資格。

（1）“云班課”。“云班課”是借助網絡云空間開發的一種課堂輔助教學手段，分為電腦端和手機應用端兩種軟件工具。在電腦端可以提前在課下設計好各種教學資源，比如設計題庫、課堂討論內容、投票問卷、教學課件等；在手機應用端可以設置課堂頭腦風暴，即根據課堂講授內容隨時設定問題限時進行討論回答，也可以從題庫即時調用題目進行課堂測驗或搶答，還可以在課下線上定時限時推送作業或測試題目。信息論與編碼課程中的各種定義、性質和定理都可以被設置為相應的課堂活動內容。比如香農三定理可以設置為頭腦風暴內容，讓學生在限定時間內以簡短的語言回答；信道容量與互信息量的關系、信息率失真函數與失真度的關系等內容可以設定為課堂表現內容，讓學生舉手或隨機選擇學生來回答，活躍課堂氛圍。

學生手機端只要裝上“云班課”的客戶端軟件，就能實時收到老師推送的各項活動，在規定時間內回答問題或上傳相關語音、圖片等形式的學習結果。課堂考勤點名也可以借助“云班課”上的“簽到”功能進行簽到，也能很好地躲避學生代簽的能力。學生在“云班課”上的任何一項活動都會有被給予相應的分值，這個分值會自動統計出來，老師根據這些分值可以給出評分等級，并計入平時過程考核成績。

（2）編程操作。信息論與編碼的理論性較強，容易使學生產生枯燥感，但實際上該課程中很多理論性的內容都可以用計算機編程來實現，比如信源編碼中的香農編碼、哈夫曼編碼以及信道編碼中的線性分組碼、卷積碼等編碼方法，都可以借助一些軟件語言如C、Matlab等編程實現。在教學過程中通過設計一些小的編碼案例，鼓勵學生使用C/C++、Matlab等任何一種編程語言來對幾種編碼方法進行計算機實現，并根據編程結果、代碼執行效率和功能是否完善等指標進行等級評分，計入過程考核成績。

（3）課堂討論。遇到課程中枯燥難懂、理論分析較多的性質、定理和推論等內容，可以組織課堂討論。具體做法是：①課前提前一天把新課中要組織討論的論題通過“云班課”推送給學生，讓學生提前做好討論的準備，通常情況下會有多個論題；②利用“云班課”的隨機分組功能對學生進行分組，學生上課時按照新的分組坐在一起進行討論；③課堂上討論每組的論題，并給出總結性結論，每組推選出一位同學闡述本組對論題的觀點，其它同學可以做補充，論題闡述可以借助板書、PPT等多種形式；④對每組的表現現場評出等級，計入過程考核成績。在信息論與編碼課程中，論題可以有很多，比如：對香農三大定理的理解、信源熵的定義及各種性質的理解、信道編碼定理的理解及應用舉例等等。

2.實踐效果

經過一學期內對兩個班的教學實踐，加入“云班課”、編程操作和課堂分組討論三種過程考核形式，并減少傳統紙質作業的次數和題量，過程考核形式雖達到五種之多，但改進后的考核方式并沒有明顯增加教師的工作量，這主要是把以往課下批改作業講解作業的時間給壓縮掉了，換成了網上操作形式。以往的作業中像離散信道容量的計算、卷積碼編解碼、哈夫曼編碼等這些大題，批改起來很費精力，但網上批改可充分利用學生（下轉第頁）（上接第頁）互評功能，讓學生自己去找別的同學的錯誤，進而給出批注，再最終由老師核對。這不僅減少了老師的工作量，而且提高了學生學習的主動性。這種形式讓教師的工作不必拘泥于辦公桌，并能通過軟件的自動核對、打分等功能減少手動工作量，從而提高工作效率。

從學生的學習狀態來看，學生課堂學習精神面貌有明顯提高，課下學習的主動性也明顯增強，每項活動的參與率都基本上是百分之百，由于“云班課”中提供有實時交流區，同學們主動討論問題也成了常態。從課程最終評價成績來看，學生的平均分數也有不少提高。注重過程考核使得學生平時能及時消化掉所學知識，有利于學習的連貫性和循序漸進。

三、小結

通過在信息論與編碼課程中引入“云班課”、編程操作和課堂分組討論三種新手段，改進了“N+1”過程考核形式，不僅提高了教師的教學工作效率，而且改變了學生對信息論與編碼課程的畏難情緒，提高了學生學習該課程的學習興趣和主動性。

參考文獻：

[1]陳運，周亮，陳新，陳偉建.信息論與編碼（第3版）[M].北京：電子工業出版社，2016.

[2]肖利芳，段梅.信息論與編碼課程教學方法研究[J].自然科學，2016，（4）：91.

[3]曹張華，吉曉東，張曉格.信息論與編碼課程改革探索與研究[J].教育教學論壇，2016，（19）：85-86.

[4]張秋聞，王曉.信息論與編碼教學模式的研究與探索[J].計算機教育，2015，（12）：58-60，73.

作者簡介：

張雷（1986.7—），男，河南人，博士，講師，研究方向：認知無線網絡與通信。

朱幼蓮（1964.10—），女，江蘇人，碩士，教授，研究方向：信號與信息處理。