信息論與編碼課程中“N+1”考核方法的改革與實(shí)踐

張雷　朱幼蓮

摘 要：針對信息論與編碼課程的特點(diǎn)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(jìn)了“N+1”過程考核形式。實(shí)踐證明，該措施提高了教師的工作效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)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(yè)一門重要的專業(yè)或?qū)I(yè)基礎(chǔ)課程，也是廣大信息類學(xué)生、科技工作者必須學(xué)習(xí)和掌握的理論基礎(chǔ)知識(shí)。該課程以信源熵、平均互信息量為基礎(chǔ)，主要圍繞香農(nóng)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(shè)對學(xué)生深入理解、學(xué)習(xí)和研究通信系統(tǒng)及理論有長遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

但該課程理論較深，主要涉及到微積分、概率論、隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)理論知識(shí)，也需要對通信系統(tǒng)、通信原理等信息與通信工程的相關(guān)背景有所了解。這就使得學(xué)生學(xué)習(xí)信息論與編碼這門課程感覺困難和吃力，容易喪失學(xué)習(xí)興趣，尤其是普通二本工科專業(yè)的學(xué)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(xué)方法，增設(shè)一些課內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，來提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果[2][3]。其中，注重過程考核已經(jīng)成為一種重要的教學(xué)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(shí)施“N+1”考核的可行性、遇到的問題、改革措施以及在實(shí)際教學(xué)中達(dá)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(shí)成績由多種考查方式構(gòu)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(shí)成績（占50%）和期末成績（50%）兩部分構(gòu)成。實(shí)施“N+1”過程考核可以讓學(xué)生從過去依賴期末考試的心理向注重平時(shí)學(xué)習(xí)進(jìn)行轉(zhuǎn)變。但“N+1”實(shí)施起來的關(guān)鍵就是“N”的構(gòu)成是否符合學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律、是否符合課程的學(xué)習(xí)性質(zhì)、能否達(dá)到良好的學(xué)習(xí)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(huì)延續(xù)以往的傳統(tǒng)方式，比如增加作業(yè)、單元測試、期中考試等這樣一些只能讓學(xué)生被動(dòng)接受的答題方式，缺少能調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的一些手段。這些被動(dòng)方式很容易被老師接受，因?yàn)檫@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(jì)算、信道容量的求解、卷積碼的編解碼過程等，無論是作業(yè)還是測試題目都可以出的靈活多變，甚至還會(huì)出現(xiàn)一些類似中學(xué)時(shí)候的解題技巧等。但這種方式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)及信息類學(xué)科對信息論與編碼課程的學(xué)習(xí)要求[4]。

另一方面，由于過程考核種類、次數(shù)增加，使得老師們的課下批閱負(fù)擔(dān)加大。很多老師覺得“N+1”考核不僅沒有達(dá)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(xué)任務(wù)又有科研任務(wù)的老師苦不堪言。

二、具體的改革措施和實(shí)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(jìn)行了優(yōu)化和創(chuàng)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(tǒng)上的作業(yè)、單元測試兩種形式，“N”共有五種。課堂出勤率、課堂紀(jì)律和課堂表現(xiàn)不再單獨(dú)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(xiàn)”項(xiàng)目中。但會(huì)給出一個(gè)硬性規(guī)定，比如若課堂出勤率低于課時(shí)數(shù)的1/3，則取消該學(xué)生的期末考試資格。

（1）“云班課”。“云班課”是借助網(wǎng)絡(luò)云空間開發(fā)的一種課堂輔助教學(xué)手段，分為電腦端和手機(jī)應(yīng)用端兩種軟件工具。在電腦端可以提前在課下設(shè)計(jì)好各種教學(xué)資源，比如設(shè)計(jì)題庫、課堂討論內(nèi)容、投票問卷、教學(xué)課件等；在手機(jī)應(yīng)用端可以設(shè)置課堂頭腦風(fēng)暴，即根據(jù)課堂講授內(nèi)容隨時(shí)設(shè)定問題限時(shí)進(jìn)行討論回答，也可以從題庫即時(shí)調(diào)用題目進(jìn)行課堂測驗(yàn)或搶答，還可以在課下線上定時(shí)限時(shí)推送作業(yè)或測試題目。信息論與編碼課程中的各種定義、性質(zhì)和定理都可以被設(shè)置為相應(yīng)的課堂活動(dòng)內(nèi)容。比如香農(nóng)三定理可以設(shè)置為頭腦風(fēng)暴內(nèi)容，讓學(xué)生在限定時(shí)間內(nèi)以簡短的語言回答；信道容量與互信息量的關(guān)系、信息率失真函數(shù)與失真度的關(guān)系等內(nèi)容可以設(shè)定為課堂表現(xiàn)內(nèi)容，讓學(xué)生舉手或隨機(jī)選擇學(xué)生來回答，活躍課堂氛圍。

學(xué)生手機(jī)端只要裝上“云班課”的客戶端軟件，就能實(shí)時(shí)收到老師推送的各項(xiàng)活動(dòng)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)回答問題或上傳相關(guān)語音、圖片等形式的學(xué)習(xí)結(jié)果。課堂考勤點(diǎn)名也可以借助“云班課”上的“簽到”功能進(jìn)行簽到，也能很好地躲避學(xué)生代簽的能力。學(xué)生在“云班課”上的任何一項(xiàng)活動(dòng)都會(huì)有被給予相應(yīng)的分值，這個(gè)分值會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來，老師根據(jù)這些分值可以給出評(píng)分等級(jí)，并計(jì)入平時(shí)過程考核成績。

（2）編程操作。信息論與編碼的理論性較強(qiáng)，容易使學(xué)生產(chǎn)生枯燥感，但實(shí)際上該課程中很多理論性的內(nèi)容都可以用計(jì)算機(jī)編程來實(shí)現(xiàn)，比如信源編碼中的香農(nóng)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(shí)現(xiàn)。在教學(xué)過程中通過設(shè)計(jì)一些小的編碼案例，鼓勵(lì)學(xué)生使用C/C++、Matlab等任何一種編程語言來對幾種編碼方法進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，并根據(jù)編程結(jié)果、代碼執(zhí)行效率和功能是否完善等指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)評(píng)分，計(jì)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(zhì)、定理和推論等內(nèi)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(xué)生，讓學(xué)生提前做好討論的準(zhǔn)備，通常情況下會(huì)有多個(gè)論題；②利用“云班課”的隨機(jī)分組功能對學(xué)生進(jìn)行分組，學(xué)生上課時(shí)按照新的分組坐在一起進(jìn)行討論；③課堂上討論每組的論題，并給出總結(jié)性結(jié)論，每組推選出一位同學(xué)闡述本組對論題的觀點(diǎn)，其它同學(xué)可以做補(bǔ)充，論題闡述可以借助板書、PPT等多種形式；④對每組的表現(xiàn)現(xiàn)場評(píng)出等級(jí)，計(jì)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(nóng)三大定理的理解、信源熵的定義及各種性質(zhì)的理解、信道編碼定理的理解及應(yīng)用舉例等等。

2.實(shí)踐效果

經(jīng)過一學(xué)期內(nèi)對兩個(gè)班的教學(xué)實(shí)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(tǒng)紙質(zhì)作業(yè)的次數(shù)和題量，過程考核形式雖達(dá)到五種之多，但改進(jìn)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(yè)講解作業(yè)的時(shí)間給壓縮掉了，換成了網(wǎng)上操作形式。以往的作業(yè)中像離散信道容量的計(jì)算、卷積碼編解碼、哈夫曼編碼等這些大題，批改起來很費(fèi)精力，但網(wǎng)上批改可充分利用學(xué)生（下轉(zhuǎn)第頁）（上接第頁）互評(píng)功能，讓學(xué)生自己去找別的同學(xué)的錯(cuò)誤，進(jìn)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(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)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(dòng)核對、打分等功能減少手動(dòng)工作量，從而提高工作效率。

從學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)來看，學(xué)生課堂學(xué)習(xí)精神面貌有明顯提高，課下學(xué)習(xí)的主動(dòng)性也明顯增強(qiáng)，每項(xiàng)活動(dòng)的參與率都基本上是百分之百，由于“云班課”中提供有實(shí)時(shí)交流區(qū)，同學(xué)們主動(dòng)討論問題也成了常態(tài)。從課程最終評(píng)價(jià)成績來看，學(xué)生的平均分?jǐn)?shù)也有不少提高。注重過程考核使得學(xué)生平時(shí)能及時(shí)消化掉所學(xué)知識(shí)，有利于學(xué)習(xí)的連貫性和循序漸進(jìn)。

三、小結(jié)

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(jìn)了“N+1”過程考核形式，不僅提高了教師的教學(xué)工作效率，而且改變了學(xué)生對信息論與編碼課程的畏難情緒，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]肖利芳，段梅.信息論與編碼課程教學(xué)方法研究[J].自然科學(xué)，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(xué)論壇，2016，（19）：85-86.

[4]張秋聞，王曉.信息論與編碼教學(xué)模式的研究與探索[J].計(jì)算機(jī)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(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)與通信。

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