電子信息類本科生“信息理論基礎”課程分層教學的探索和實踐

李如瑋

摘 要：高等教育的人才培養始終圍繞社會需求和科學發展而展開。為此，文章提出了在電子信息類本科生的培養過程中依據學生的定位，把學生的培養分為創新研究型和工程應用型，并以“信息理論基礎”課程的教學為例，把教學分為創新研究型教學和工程應用型教學，給出了不同教學模式的教學內容、教學方法和評價模式以及在分層教學中初步取得的效果。

關鍵詞：分層教學；教學內容；教學方法；評價模式

中圖分類號：G642；TP3-4 文獻標識碼：A 收稿日期：2018-04-23

隨著高校的擴招，高等教育越來越強調通識教育，幫助大學生建立起一套完整的知識體系和框架，能很好地把握各種常識，幫助學生獲得獨立人格，能獨立地思考問題，形成自己的世界觀、人生觀、價值觀[1]。作為教育理念，通識教育需要培養學生有知識和人文的理性，注重大學生的人格、精神和氣質的培養[2]。目前，國內很多高校都開始著手人才分類培養模式，但是大多數學校更多強調學生應用能力的培養，而對學生研究創新能力的培養不夠重視。

基于以上的分析，筆者根據北京工業大學電子信息類本科生的人才培養現狀，在教學過程中實施分層教學，對研究創新型人才教學模式和應用工程型教學模式進行探索，并針對不同的教學模式對其相應的教學內容、教學手段和評價模式進行探索和實踐。

一、電子信息類本科生“信息理論基礎”課程分層教學的教學內容

現階段的知識體系雖然已經根據通識教育的引入而改變，但是基本沿用以前精英教育的培養目標而提出的知識體系。為此，筆者在“信息理論基礎”課程的教學過程中，針對工程應用人才和創新能力人才培養模式構建了其相應的教學內容。

1.工程應用型的教學內容

為了培養工程應用型人才，“信息理論基礎”課程的教學內容需要加入實踐教學環節，突出其工程應用背景，要求學生在掌握基本理論知識的基礎上增加工程應用的實踐。為此，教學內容除了教學大綱規定的內容，還增加了如下內容：①熵的應用以及實例；②平均互信息的應用以及實例；③用Matlab編程設計一個簡化的JPEG編碼器；④用Matlab編程實現利用灰度熵進行圖像分割。教師通過這些實際的例子以及實現，幫助學生提高工程應用能力。

2.創新研究型的教學內容

要想培養具有創新能力的電子信息類人才，“信息理論基礎”課程的教學內容須在該類人才培養的知識體系內，圍繞電子信息科學發展的前沿知識，在加強自然科學類知識的同時，增加能夠培養學生創新思維和創新能力的教學內容。為了拓展學生的知識面，鼓勵本科生參與教師科研，進行創新活動。為此，針對創新能力人才培養模式，教學內容除教學大綱規定的內容以外，還增加了如下的內容：①分析熵的性質，利用熵實現語音端點檢測；②利用熵、條件熵以及平均互信息等概念分析有擾信道中信息傳遞的特點，提出解決信息傳遞遇到的有效性和可靠性的方案；③設計線性分組碼，使之具有一定的糾錯能力。通過增加這些內容，培養學生的創新能力。

二、電子信息類本科生“信息理論基礎”課程分層教學的教學方法

在教學過程中，針對兩種不同的培養模式，其相應的教學方法有所不同。創新型人才培養模式的教學方法側重理論知識的教學，同時引導學生跟蹤學術前沿，積極進行學術研究，培養學生的創新思考能力。

1.工程應用型的教學方法

為了培養工程應用型人才，在“信息理論基礎”課程的教學過程中，在強化基礎知識講解的同時，改變教育理念，加大對學生工程應用意識的培養，努力培養學生分析和解決問題的能力。如在理論教學中引入大量的實例：基于譜熵的含噪語音端點檢測；基于灰度熵的二值圖像分割；簡化的JPEG編碼實現；生活中常用的壓縮軟件，如7-Zip、WinRAR、360壓縮；手機中用到的聲碼器等，培養學生對基本理論的分析和應用能力。教師在課堂講授的同時，留出部分時間讓學生設計并分析上面實例的基本原理，課后利用Matlab編程實現。這些實例可以激發學生的學習興趣，加深其對理論知識的理解和掌握，鍛煉學生的編程能力，提高學生的工程應用能力和學習興趣。

2.創新研究型的教學方法

創新人才不僅要有扎實的專業基礎知識，還要有敢想敢干的精神。為培養創新人才，教師應在“信息論基礎”課程的教學過程中，強調專業基礎知識的重要性，在課堂上講透基礎理論，為創新打下堅實的理論基礎。在教學過程中，教師應理論聯系實際，引導學生掌握理論知識，引導學生利用理論知識設計并完成實驗，達到創新人才的培養目的。

三、電子信息類本科生“信息理論基礎”課程分層教學的評價模式

不同的培養模式應該具有不同的評價模式，為此，筆者從“信息論基礎”課程出發，對評價模式進行了研究。在實施的過程中，筆者設計的總成績由單元測試、設計題目及講解、因材施教優生設計實驗以及理論考試、研討式授課等組成，具體構成如下：

（1）單元測試。根據課程模塊設置m次單元測試，單元測試成績為。通過分析“信息理論基礎”課程的結構，本課程被分為信息的度量、信源編碼、信道編碼三大模塊，則設計3次測試，測試的成績分別為10分、5分和5分，每章講解完后當堂測試，起到提高學生到課率以及督促學生平時學習的主動性的效果。平時測試注重概念的掌握，使學生的基礎更扎實。

（2）設計題目及講解。學生設計題目并講解，該部分的成績為S設講=

x設計題目+y講解。該部分可以激發學生的挑戰性，培養學生獨立思考的能力。為了設計出一道好的題目，學生需要吃透本課程涉及的相關理論，從而提高應用知識以及創新能力。“信息論基礎”課程的該部分成績設為S設講=5分=

x設計題目+y講解=3+2。

（3）研討式授課。教師根據課程內容，設計出相應的研討題目。該部分的成績為S研討，這些要求學生課前想、要有充分準備，查文獻、分析歸納總結文獻以及準備討論發言稿，可以培養學生各方面的能力。教師根據“信息理論基礎”課程的內容，設計出相應的研討題目：熵的意義以及應用、馬爾可夫信源攜帶的信息、信源與信道的匹配、編碼的目的以及實現。該部分的成績為

S研討=5分。

（4）因材施教設計實驗。根據學生的能力，設計相應的實驗并指導學生完成，成績為S因材施教，難度系數K1=1。該部分的授課方式及考核方式可以激發學生的斗志，培養其敢于接受挑戰的健全心理。“信息理論基礎”課程因材施教設計實驗的成績設為S因材施教=

50分。

（5）理論考試成績S理論，系數K2=0.7。“信息理論基礎”課程理論考試成績設為S理論=100分。

最后總成績S=S單元測試+S設講+S研討+

K1S因材施教+K2S理論，總成績不超過100分，當成績大于100分記為100分。

該評價模式包含了工程應用型和創新人才培養模式的評價。研討部分主要針對創新人才的培養，因材施教針對不同的人才可以設計不同的實驗，設計題目講解部分可以根據不同的培養模式，學生設計不同的層次的題目，從而實現不同的培養目的。總之，這個評價模式適合分層教學。為了實現分層教學，在本課題的研究過程中，筆者對2012級的學生實施了上述的教學內容、方法以及考核模式，取得了初步的效果，激發了學生學習的積極性，鍛煉了工程應用型學生分析問題和應用知識以及動手能力，也鍛煉了創新型學生獨立思考的能力、團隊合作能力和創新思維的能力。

參考文獻：

[1]賈建科.電子信息類工程應用型和研究創新型人才培養模式研究與探索——陜西理工學院電子信息類人才分層培養模式探索[J].教育教學論壇，2016（34）：124-125.

[2]熊慶年.通識教育的理念和實踐 [N].中國教育報，2014-09-15.