伍娟 王仲根 蘇靜明 洪炎 唐超禮 姚善化

關鍵詞：信息理論與編碼;教學內容;教學方法

一、研究背景

隨著信息技術蓬勃發(fā)展，信息安全顯得尤為重要。大到國家發(fā)展需要，小到個人隱私需求，信息安全日益成為一個國家核心競爭力的重要保證。信息理論與編碼是“信息安全”課程群中的核心課程，主要面向電子信息以及通信類專業(yè)的學生。作為編碼的理論基礎，該門課程論述了編解碼理論與方法在網(wǎng)絡技術、無線通信技術、數(shù)字電視技術等領域的廣泛應用。因此，充分了解該課程相關理論，學習和掌握相關知識對于信息工程類的學生來說尤為必要。

二、課程特點與常見問題

（一）課程枯燥

該門課程主要利用概率論、隨機過程、數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學方法來定量研究通信過程中如何有效、可靠、安全地進行信息的編碼、傳輸、獲取等。課程內容抽象、理論深、公式多，導致學生理解不夠深入、學習主動性相對不高。此外，學生對于前期所學知識記憶已經(jīng)模糊，任課老師如果只采取“填鴨式”滿堂灌的教學方式進行授課，會引起學生的反感情緒以及畏難心理，導致學生無法掌握該課程中相應的理論知識以及物理概念，使得教學效果大打折扣。

（二）缺乏實踐

本課程主要以理論授課為主，需要讓學生掌握香農三大定理即無失真信源編碼、限失真信源編碼以及信道編碼的基本原理、方法和應用，了解信息熵、互信息、信道容量以及信息率失真函數(shù)的物理含義。但是在實際教學過程中，許多高校對于該門課程都是以理論授課為主，缺乏信息處理的實驗操作或仿真模擬等情境教學。導致學生對基本概念的理解能力較差，實際動手能力較弱。此外，有些學生在學習過程中過于關注數(shù)學計算過程，不能很好地理解每個公式所代表的物理含義，缺乏靈活應變的思維能力。這勢必會影響最終的教學質量和教學效果。

（三）教學過程設計不合理

信息理論與編碼作為信息工程類專業(yè)的一門核心課程，需要任課教師充分了解通信原理、數(shù)學基礎理論、信號與系統(tǒng)等方面的知識。還要求教師具備一定的理論分析能力、抽象思維能力和邏輯歸納能力，充分將通信系統(tǒng)的一些概念與本課程緊密結合。

但從目前的教學現(xiàn)狀來看，仍然存在教學安排不合理的情況。信息理論與編碼作為一門理論性較強的課程，在教學內容設計過程中結合多媒體課件的優(yōu)勢，可以有效地在少學時的情況下輸出更多的信息量。但是如果在教學內容設計時只將書本知識進行展示，無知識點的凝練與總結，也不能和其他課程進行有效結合。對于學生來說，抬頭看黑板與低頭看教材無任何區(qū)別，學生很難將前后內容進行融會貫通，這就導致學生學完本節(jié)課程，很快就忘了該知識點的內容。學生的學習興趣不高，教學效果也不會好。

綜上所述，如何提高該課程的教學效果和教學質量，讓學生充分掌握該課程的基本原理與方法，是該課程需要探索的問題。結合該課程的特點，筆者對課程的建設提出如下的改進建議。

三、改革實踐

（一）優(yōu)化教學內容

信息理論與編碼是一門結合通信技術、隨機過程等多個技術領域的課程，具有內容多、公式多、原理多、知識點多等特點。如何在有限的授課時間內，向學生清晰準確地傳授所有的知識點，是任課老師在教學過程中所必須重視的問題。因此，教學內容的側重和取舍，教學重點的突出以及學科最新的前沿動態(tài)，都需要任課老師進行充分的設計與準備，才能有效豐富實際教學過程。

由于目前信息的存儲、傳輸、處理等技術通常采用數(shù)字處理方法，模擬信號的需求已大大降低。因此作為通信的基本理論，在安排信息理論與編碼課程時可以根據(jù)當今形式的發(fā)展需要選取教學側重點。在教學內容設計時，以離散信源和離散信道為主，研究離散信源熵、信道容量以及編碼規(guī)則。適當?shù)販p少連續(xù)信源、連續(xù)信道等相關內容，或者選擇讓學生進行課后自學。

認真?zhèn)浜蒙险n的多媒體課件，不照本宣科，對知識點進行凝練，通過例題和圖像來形象地闡述基本原理、基本概念。與其他學科相融合，通過學科之間的共通性進一步說明學習本門課程的重要性。比方說課程開篇在介紹信息、信號與消息的概念與區(qū)別時，可以結合點對點通信系統(tǒng)模型進行闡述。消息是指信息的載體，具有不同的形式，如語言、文字、圖片、數(shù)據(jù)等，能夠被人的器官所感知的稱之為消息。而在通信系統(tǒng)中，信號是指適合信道傳輸?shù)奈锢砹?信號是消息的運載工具，可以測量、顯示和描述，如電壓、聲壓等。因此，他們之間的關系是：信號攜帶消息，消息包含信息。那么對通信系統(tǒng)來說，信源是產生消息的部分，而消息需要通過一定的變換轉換成信號才能夠在信道中進行傳輸。因此信號在信道傳輸過程中傳遞的是消息，通過消息的傳遞，我們才能夠在接收端獲得信息。通過將理論概念和通信系統(tǒng)模型充分聯(lián)系起來，加深學生的理解。也讓學生充分了解學科之間的關聯(lián)性，調動學生的學習積極性。

（二）改進教學方法

該課程涉及大量的理論證明和公式推導。所以在課時有限的情況下，合理安排和設計教學過程，有效且生動地向學生系統(tǒng)介紹信息理論與編碼的基本原理和方法是提升教學質量的關鍵所在。

1.教學環(huán)節(jié)優(yōu)化

板書教學具有邏輯性強、利于教師掌控和調節(jié)教學節(jié)奏等優(yōu)點，但是這種授課方式表現(xiàn)形式單一，板書時間較長，展示的信息量較小。而多媒體教學具表現(xiàn)能力強，輸出信息量多的優(yōu)點，可以有效節(jié)約板書時間，生動形象地向學生展示教學內容。

因此，在課程教學過程中可以優(yōu)化教學內容，采用多媒體教學與板書教學相結合的形式進行授課。涉及理論性強、難度大的基礎知識，采用板書輔以多媒體課件的方式進行教學，以便于學生跟上老師的思維，更好的理解理論過程;涉及物理量定義的介紹、各種的編碼方法分類以及通信實現(xiàn)過程等采用以多媒體課件展示為主的方式進行授課。利用案例、視頻等多種形式，刺激學生的感官，使得教學內容變得更加生動有趣。通過這種取長補短的教學方式可以有效提高教學效率，優(yōu)化教學環(huán)節(jié)，使學生更加投入學習，教學效果也會更好。