面向工程教育認證的“信息論與編碼技術”課程教學研究與實踐

賈雁飛 邢礫云 劉柏生 劉巖 鄒青宇

摘 ? 要：“信息論與編碼技術”是我國高校信息與通信工程學科一門重要的專業課程，隨著移動通信技術和計算機網絡技術的快速發展，信源編碼、信道編碼在當今社會生活中的應用日趨廣泛。工程教育認證注重培養學生實際解決問題的能力，要求學生在校學習期間能夠進行支撐畢業要求的階段學習或訓練。“信息論與編碼技術”理論性強、概念公式較多，導致學生學習比較吃力，學習興趣不高，如何讓該課程在適應工程教育認證標準的同時，能夠有效地提高教學質量是目前亟待解決的問題，也是文章研究的重點。

關鍵詞：信息論與編碼;工程教育認證;教學研究

近年來，隨著電子與信息產業的迅速發展，我國對電子信息類人才的需求正在不斷地增加，如何培養出具有扎實的理論功底和創新能力的通信電子類人才一直是各大學該類專業十分重視的問題[1]。《2018年電子信息類教學質量國家標準》中電子信息類專業知識體系和核心課程體系建議指出，“信息理論基礎”是電子信息工程專業知識領域的核心內容，電子信息工程專業的很多專業課程都與該課程有著緊密的聯系，可見該課程是電子信息工程專業非常重要的一門專業課程。但是該課程講授過程中涉及很多的數學公式推導和計算，導致學生學習比較吃力，學習興趣不高，又因為該課程是一門選修課程，學生就更加不重視該課程的學習，如此形成惡性循環，嚴重影響了學生的學習效果。針對以上問題，本文將從課程性質、教學內容、方法、手段以及考核方式幾個方面，闡述對“信息論與編碼技術”課程進行教學研究和實踐的具體措施。該課程的教學研究框架如圖1所示。

1 ? ?課程性質

根據工程教育認證相關文件，電子信息類專業的信息論課程是一門非常重要的本科專業基礎課程，而在本專業以往多年的培養方案中，沒有給予該門課程足夠的重視，一直以來“信息論與編碼技術”課程均作為一門選修課、考查課來對待，這與工程教育認證的培養標準是不相符的。為解決以上問題，本專業以工程教育認證為依據，以理論為基礎，以應用為根本，確定實際教學的研究方法。對“信息論與編碼技術”課程的培養方案、教學大綱和教學計劃進行適當的調整和修訂，將原課程名稱由“信息論與編碼技術”改為“信息論基礎”，將課程性質由專業方向選修課改為專業方向必修課。

2 ? ?教學內容

“信息論與編碼技術”課程的主要內容包括：信息論的形成與發展、通信系統的基本模型、信源與信息熵、信道與信道容量、信源編碼和信道編碼等。課程包括很多抽象的概念、性質和公式，傳統的教學過程往往是直接向學生灌輸事實性知識，教學過程過多地偏重理論，對理論的實際應用介紹相對較少。針對以上問題，本專業對該門課程的教學內容進行了相應調整，淡化公式的推導與定理的證明[2]，增加例題解析，重視實際應用。對教學大綱和教學計劃進行適當的調節和修訂，多講解重點理論的相關案例，注重理論的實際應用，提高學生自我分析問題、解決問題的能力[3-5]。

例如，在講解信源熵的概念時，可以用如下的與實際生活密切相關的天氣預報來進行分析，通過分析甲、乙兩地中哪個地區的天氣情況更復雜、更不好判斷來引入信源熵的平均不確定度的物理意義，讓學生更好地理解原本抽象的概念和公式，從而提高教學質量。

3 ? ?教學方法

傳統的教學過程大多是一門課程教師從頭講到尾，學生完全被動接受，沒有時間進行系統的理解和思考，導致教與學過程嚴重分離，非常不利于學生原創性思維的有效發展。為了解決這一問題，本課程適當設置一些思考題組織學生進行討論和分析，并找到解決問題的正確方法，改變以往教師獨自講授的實際情況，充分調動學生的積極性，讓學生真正參與到課堂教學環節中[6]，保證學生在課堂上的主體地位。

4 ? ?教學手段

通過對近幾屆該專業學生的問卷調查發現，學生在學習過程中，除了反映“信息論與編碼技術”相關理論太抽象，還反映課程理論性強、公式多等問題。對于上述問題，本專業充分發揮多媒體課件的優勢，以多媒體形式解讀抽象的信息理論，同時，適當地運用Matlab等仿真軟件配合相關理論的講解，來拉近學生與該課程的距離，讓學生從接收到感興趣，有效提高教學質量。這樣做的另一好處是可以節省大量理論講授時間，可以多講解與理論相關的例題，讓學生更好地吸收學過的知識。

5 ? ?考核方式

課程原有的考核方式存在弊端，學生的總成績大多由出勤和期末考試兩部分成績決定，缺乏全面性與科學性。為了使該課程的考核方式更加科學、合理，引入新的考核辦法，采用隨堂測驗、課上討論、課下作業和期末考試等幾部分成績，進行綜合的成績評定，從而客觀、真實地反映學生的綜合素質。

6 ? ?結語

在北華大學電子信息工程專業本科學生的“信息論與編碼技術”課程的教學改革過程中，修改了課程性質，調整了教學內容，轉變了教學方法，運用了多種教學手段，采用了比較全面的考核方式，在該門課程改革實踐過程中取得了良好的教學效果。

[參考文獻]

[1]馬艷娥，秦冬梅，宋金沙，等.獨立學院《信息論基礎》課程的教學改革與研究[J].中國新通信，2018（9）：206-207.

[2]劉穎，崔佩璋.“信息論基礎”教學改革探討與實踐[J].高等工程教育研究，2014（21）：28-29.

[3]馬強，吳靜，周金治.基于產出導向教學的信息論與編碼教學改革與實踐[J].理論與創新，2018（8）：25-27.

[4]周籮魚.任務驅動下的信息論與編碼課程的教學實踐[J].大學教育，2018（9）：116-118.

[5]劉振丙，李澤亞.基于知識圖譜理論的信息論課程教學改革研究[J].電腦知識與技術，2018（12）：131-133.

[6]蔣偉，王帥，彭義雯.互動教學在《信息論與編碼理論》課程的實踐與探索[J].青年時代，2017（4）：102.

Abstract：“Information Theory and Coding Technology” is an important professional course in information and communication engineering in colleges and universities in our country. With the rapid development of mobile communication technology and computer network technology， source coding and channel coding are more and more widely used in todays social life. Engineering education certification pays attention to the cultivation of students ability to solve problems， and requires students to be able to carry out the stage of study or training to support the graduation requirements while they are in school. The theory of “Information Theory and Coding Technology” is strong， and there are many conceptual formulas， which leads to the students hard work and low interest in learning. How to make the course adapt to the certification standard of engineering education can be effectively raised at the same time. High teaching quality is an urgent problem to be solved at present， and it is also the focus of this paper.

Key words：information theory and coding; engineering education certification; teaching research