信息論基礎(chǔ)課程優(yōu)化教學(xué)方法研究

魏艷紅 渭南師范學(xué)院數(shù)理學(xué)院

1 引言

信息論基礎(chǔ)是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)一門很重要的專業(yè)必修課，該課程是一門運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法研究信息的度量、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)可靠性傳輸?shù)葐栴}的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科，對信息類相關(guān)學(xué)科的理論研究和工程應(yīng)用有重要的指導(dǎo)作用。信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，能夠掌握信息科學(xué)的基本理論和基本方法，初步具備在信息科學(xué)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、解決實(shí)際問題的能力。信息論基礎(chǔ)這門課程在渭南師范學(xué)院數(shù)學(xué)系信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)從03年開設(shè)至今，已有十多年了，筆者一直從事本門課程的教學(xué)工作，在教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)該課程內(nèi)容抽象，涉及到許多數(shù)學(xué)公式及證明，學(xué)生普遍感覺晦澀難懂，學(xué)習(xí)興趣不大，積極性不高。本文針對這一問題結(jié)合教學(xué)實(shí)際對如何優(yōu)化教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

2 研究理論知識(shí)，結(jié)合教學(xué)法，為知識(shí)“瘦身”

2.1 “瘦型知識(shí)體系”教學(xué)法

80/20 法則是1897年意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕累托總結(jié)出的一個(gè)結(jié)論，在大樣本隨機(jī)統(tǒng)計(jì)領(lǐng)域，存在一個(gè)反直覺的80/20法則：影響某一事物的因素集合中，各元素所起的作用是不同的，總是存在少數(shù)起重要作用的關(guān)鍵因素，這些關(guān)鍵因素約占所有因素的20%，但它們所起的作用卻大約占到80%。“瘦型知識(shí)體系”教學(xué)法對知識(shí)點(diǎn)重要性的評價(jià)方式就是基于這一法則，對教學(xué)重點(diǎn)的規(guī)模進(jìn)行有科學(xué)依據(jù)的限制，在知識(shí)體系結(jié)構(gòu)框架下，識(shí)別出最常用同時(shí)又是最能支撐其它知識(shí)的20%知識(shí)點(diǎn)，作為該課程教學(xué)的核心內(nèi)容，這就能使教學(xué)所必須關(guān)注的核心內(nèi)容從繁雜全面的知識(shí)體系收縮到知識(shí)體系的骨干部分，知識(shí)體系變“瘦”了，但所選擇的骨干部分要能夠起到對其他知識(shí)點(diǎn)的支撐作用，使得知識(shí)體系仍然保持著“健壯”的特質(zhì)。“瘦化”的結(jié)果是“ 高效速成”，既降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度，又減少對教學(xué)資源占用。在保證教學(xué)質(zhì)量的前提下，可安排屬于該課程多達(dá)80%的教學(xué)資源來應(yīng)對精選得到的20%的核心內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)以逸待勞，以少勝多的效果。

2.2 “KM”教學(xué)法

“KM”教學(xué)法是用“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)”(Knowledge Logic Structure)和“思維導(dǎo)圖”(Mind Mapping)這種圖示的方式來呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的一種教學(xué)方法。“知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)”呈現(xiàn)出知識(shí)點(diǎn)之間的邏輯關(guān)系，給出課程的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。“思維導(dǎo)圖”是英國記憶之父托尼 巴贊在他的《思維導(dǎo)圖》一書中提出的：它是放射性思維的表達(dá)，是人類思維的自然功能，是打開大腦能力的萬能鑰匙。“KM”教學(xué)法是由宏觀層面與微觀層面所構(gòu)成的相輔相成的知識(shí)系統(tǒng)。知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖從宏觀層面來表達(dá)所授課程的體系結(jié)構(gòu)，它描述知識(shí)系統(tǒng)的總體架構(gòu)，表達(dá)知識(shí)子系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系；思維導(dǎo)圖從微觀層面來表示每個(gè)知識(shí)子系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)及其動(dòng)態(tài)發(fā)展的邏輯構(gòu)成，揭示形成概念的證明過程和問題求解的思路，揭示知識(shí)點(diǎn)逐步細(xì)化的過程。在使用“KM”教學(xué)法教學(xué)的過程中，首先需要結(jié)合教學(xué)大綱、人才培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，深入研究教材，設(shè)計(jì)知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖以及思維導(dǎo)圖。其次在講解過程中，先精講“骨架”與“結(jié)構(gòu)”，通過對知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖的講解，使學(xué)生對知識(shí)的全貌有一個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生形成自己的知識(shí)框架，加深對知識(shí)的理解和記憶；然后以思維導(dǎo)圖為依據(jù)講解重點(diǎn)與難點(diǎn)，次要的細(xì)節(jié)性的知識(shí)可以由學(xué)生自學(xué)或粗講，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。

2.3 為理論知識(shí)“瘦身”

信息度量是信息論理論知識(shí)部分的重要模塊，該模塊的教學(xué)特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，概念多，內(nèi)容抽象。研究如何將抽象的理論以及繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、證明用直觀的圖解和通俗易懂的實(shí)例進(jìn)行闡述，化抽象為直觀，化復(fù)雜為簡單。研究理論知識(shí)，給知識(shí)瘦身，對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)至關(guān)重要。綜合“瘦型知識(shí)體系”教學(xué)法和“KM”教學(xué)法兩種教學(xué)法的要點(diǎn)，重新組織教學(xué)內(nèi)容，找出具有生長點(diǎn)和支撐作用的知識(shí)構(gòu)成課程知識(shí)體系的框架，構(gòu)造知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖（圖1）和思維導(dǎo)圖（圖2），將知識(shí)及其之間的聯(lián)系形象直觀并且有結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)給學(xué)生。

圖1 知識(shí)邏輯結(jié)構(gòu)圖

該部分關(guān)于信息量的定義式很多，為了方便學(xué)生記憶，對定義式進(jìn)行類比（圖2），后者都是前者的統(tǒng)計(jì)平均值。如：

圖4 信息量關(guān)系圖

3 結(jié)語

文章在分析信息論基礎(chǔ)課程教學(xué)過程中出現(xiàn)的一些問題的基礎(chǔ)上，應(yīng)用“KM”教學(xué)法和“瘦型知識(shí)體系”教學(xué)法的基本原理對課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，可以充分達(dá)到對知識(shí)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。教學(xué)過程中，知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的使用，可以突出重點(diǎn)知識(shí)，體現(xiàn)知識(shí)的邏輯結(jié)構(gòu)，化抽象為簡單，幫助學(xué)生建構(gòu)自己的知識(shí)體系，避免教學(xué)過程中“只見樹木，不見森林”的問題，幫助學(xué)生更好的理解知識(shí)，優(yōu)化的過程充分考慮學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，在教學(xué)過程中便于使用教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主觀能動(dòng)性相結(jié)合的教學(xué)方式，能夠取得事半功倍的教學(xué)效果。