周洲 樊玫玫 田有亮 牛坤

摘?要：針對(duì)當(dāng)前“信息論與編碼”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，立足課程特性和定位，圍繞香農(nóng)信息論三大基本概念、三大基本定理和典型編碼方法凝聚知識(shí)點(diǎn)，構(gòu)造章節(jié)線條，打造線上線下混合教學(xué)體系。從學(xué)習(xí)空間、知識(shí)系統(tǒng)、授課維度合理布局線上和線下教學(xué)計(jì)劃，從“學(xué)、研、用”角度綜合設(shè)計(jì)教學(xué)與實(shí)踐內(nèi)容，全面提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：信息論與編碼；線上線下；混合教學(xué)；學(xué)、研、用

“信息論與編碼”課程經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的探索與實(shí)踐，逐步發(fā)展成一門(mén)學(xué)科，成為大部分高校通信、信息類(lèi)本科專業(yè)的核心課程，其利用概率論、隨機(jī)過(guò)程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)方法來(lái)研究信息的存儲(chǔ)、度量、編碼、傳輸、處理等活動(dòng)的一般規(guī)律，在通信與計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)及光學(xué)信息等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。該課程內(nèi)容涉及眾多數(shù)學(xué)知識(shí)，容量大，理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，推導(dǎo)過(guò)程復(fù)雜和繁多，這就對(duì)學(xué)生自身素質(zhì)提出了嚴(yán)格要求［1］，需要學(xué)生具備良好邏輯推理能力、自主學(xué)習(xí)能力、抽象思維與實(shí)踐結(jié)合能力。然而，傳統(tǒng)課堂采用主客對(duì)立的教師主講模式，由教師主導(dǎo)課堂，學(xué)生被動(dòng)參與教學(xué)活動(dòng)，“滿堂灌”的形式無(wú)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，不能滿足學(xué)生的個(gè)性化需求，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)［2］。

本文立足于“信息論與編碼”課程的定位與培養(yǎng)目標(biāo)，融合“學(xué)、研、用”一體化教學(xué)方法，依托線上資源和教師團(tuán)隊(duì)，圍繞線上線下混合教學(xué)布局教學(xué)內(nèi)容，引入涵蓋學(xué)習(xí)能力考查、科研能力考查及應(yīng)用能力考查的過(guò)程化考核機(jī)制，探索打造內(nèi)容豐富、形式多樣、效果突出的線上線下混合教學(xué)設(shè)計(jì)模式。

1?傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）“信息論與編碼”需要學(xué)生儲(chǔ)備大量的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，而對(duì)于工科本科生所學(xué)數(shù)據(jù)知識(shí)不夠深入，如高等數(shù)學(xué)用于求解信源熵的最大值和信道容量最大值；隨機(jī)過(guò)程用于構(gòu)建信源模型和計(jì)算連續(xù)信源的差熵；抽象代數(shù)用于設(shè)計(jì)糾錯(cuò)碼的譯碼等。學(xué)生對(duì)于理論的推導(dǎo)證明產(chǎn)生畏懼心理，導(dǎo)致該課程教學(xué)實(shí)施困難，教學(xué)沒(méi)有達(dá)到“知其然，知其所以然”的效果。

（2）該課程理論偏強(qiáng)、內(nèi)容抽象、難于理解以及計(jì)算較多，削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣降低。此外，當(dāng)前教學(xué)仍采用教師主講，學(xué)生以聽(tīng)為主，缺乏理論與實(shí)際應(yīng)用的銜接，導(dǎo)致學(xué)生感覺(jué)該課就是理論課程，與實(shí)際生活沒(méi)有關(guān)聯(lián)。所以，應(yīng)當(dāng)從實(shí)際出發(fā)，利用信息化系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)資源將枯燥的理論與當(dāng)今熱門(mén)、前沿應(yīng)用相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，帶動(dòng)其探索知識(shí)的欲望［3］。

針對(duì)上述問(wèn)題，結(jié)合當(dāng)前課堂積極性差、課堂互動(dòng)性差的現(xiàn)象，“信息論與編碼”課程教學(xué)改革勢(shì)在必行。

2?“信息論與編碼”線上線下混合教學(xué)總體設(shè)計(jì)

2.1?課程改革方式與基礎(chǔ)

教學(xué)內(nèi)容是整個(gè)課程教學(xué)的核心，直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量，科學(xué)的內(nèi)容設(shè)置和部署有助于提升教學(xué)質(zhì)量。“信息論與編碼”課程知識(shí)點(diǎn)多且散，為幫助學(xué)生有效把握學(xué)習(xí)重點(diǎn)，將散點(diǎn)內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來(lái)，該課程重點(diǎn)圍繞香農(nóng)信息論三大基本概念、三大基本定理和典型編碼方法展開(kāi)，將課程內(nèi)容以思維導(dǎo)圖形式構(gòu)建體系，采用各個(gè)擊破、逐層升華的方式進(jìn)行組織教學(xué)計(jì)劃。

鑒于課程內(nèi)容難度大、課時(shí)短，該課程的教授將充分利用網(wǎng)絡(luò)資源促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，本課程將利用超星學(xué)習(xí)通，結(jié)合西安電子科技大學(xué)的精品慕課引導(dǎo)學(xué)習(xí)。超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)自身具備便捷化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，基于該平臺(tái)，首先，教師可通過(guò)平臺(tái)向?qū)W生發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)通知，提出學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)要求；其次，學(xué)生根據(jù)要求觀看視頻，完成教師設(shè)置的隨堂作業(yè)，與此同時(shí)，學(xué)生可反饋學(xué)習(xí)問(wèn)題；最后，老師收集學(xué)習(xí)問(wèn)題，并適當(dāng)調(diào)整課上教學(xué)活動(dòng)。為了保證線上學(xué)習(xí)的效果，教師要隨時(shí)追蹤學(xué)生學(xué)習(xí)情況、及時(shí)督促；采用褒貶機(jī)制，及時(shí)評(píng)價(jià)、適時(shí)表?yè)P(yáng)；并且，對(duì)于線下的課程，要做到形式多變，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，學(xué)生興趣提起來(lái)了，線上自學(xué)效果自然變好。另外，線上學(xué)習(xí)需要納入考核，主要由參與度、在線課程隨堂測(cè)驗(yàn)、在線單元測(cè)試等構(gòu)成。

“信息論與編碼”本身內(nèi)容抽象晦澀，要獲得較好授課效果的首要措施就是打破“填鴨式”的課堂教學(xué)，利用信息化資源開(kāi)展啟發(fā)式、討論式、應(yīng)用型教學(xué)模式［45］。因此，線下教學(xué)采用如下流程進(jìn)行：（1）課前學(xué)習(xí)情況分析。通過(guò)平臺(tái)導(dǎo)出數(shù)據(jù)分析平臺(tái)學(xué)習(xí)參與度，以掌握學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)向，及時(shí)把握學(xué)生學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的問(wèn)題，為課上教學(xué)目標(biāo)要點(diǎn)設(shè)置提供數(shù)據(jù)支持。（2）確定課上目標(biāo)要點(diǎn)。課上教學(xué)活動(dòng)將圍繞存在問(wèn)題、目標(biāo)、要點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（3）確定課上的教學(xué)活動(dòng)。課上的教學(xué)內(nèi)容包括知識(shí)競(jìng)賽（重在強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)）、知識(shí)精講（對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)化總結(jié)）、小組討論（基于實(shí)際應(yīng)用，設(shè)計(jì)一些有難度題目，加深學(xué)生對(duì)理論的理解和實(shí)際應(yīng)用）、拓展練習(xí)（設(shè)置一些較高難度問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)探究能力）、實(shí)踐操作（隨堂操作實(shí)踐任務(wù)，利用信息平臺(tái)快速填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。

2.2?課程改革途徑與方法

“信息論與編碼”線上線下混合教學(xué)模式基于學(xué)習(xí)通把網(wǎng)絡(luò)MOOC與課堂授課有機(jī)結(jié)合，將授課內(nèi)容分成三個(gè)環(huán)節(jié)：課前自學(xué)、課中答疑解惑、課后鞏固和訓(xùn)練。以學(xué)習(xí)任務(wù)為明線，知識(shí)與技能、素質(zhì)培養(yǎng)為暗線，將診斷性評(píng)價(jià)、過(guò)程性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)貫穿整個(gè)教學(xué)體系。通過(guò)發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)、上傳資料至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，指導(dǎo)學(xué)生自主完成線上學(xué)習(xí)任務(wù)；在課堂上按教學(xué)進(jìn)度組織系列教學(xué)活動(dòng)，答疑解惑的同時(shí)，設(shè)置知識(shí)競(jìng)賽、小組討論、拓展訓(xùn)練及實(shí)踐操作等活動(dòng)，使知識(shí)內(nèi)化；課后學(xué)生再次回歸線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)拓展學(xué)習(xí)，查漏補(bǔ)缺。從而學(xué)習(xí)空間劃分為線上、線下、線上3個(gè)方位，知識(shí)要點(diǎn)分為傳遞、內(nèi)化、再內(nèi)化3個(gè)步驟，授課時(shí)間劃分為課前、課中、課后3個(gè)階段。線上線下混合式的授課模式不僅使教學(xué)內(nèi)容安排與時(shí)間分配發(fā)生變化，而且?guī)熒?、客體發(fā)生轉(zhuǎn)變，能夠充分整合網(wǎng)絡(luò)資源，激發(fā)學(xué)生自主性、探究性學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。

3?“信息論與編碼”線上線下混合教學(xué)設(shè)計(jì)方案

“信息論與編碼”課程內(nèi)容可歸納劃分為六部分：緒論、信源熵、信源編碼、信道容量、信道編碼、限失真信源編碼?；凇靶畔⒄撆c編碼”課程的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，該課程教學(xué)將充分利用線上資源和平臺(tái)優(yōu)勢(shì)，從教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方式設(shè)定、資源最大化利用、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置、考核方式等方面描述教學(xué)設(shè)計(jì)方案，打造覆蓋“自學(xué)能力培養(yǎng)+科研能力塑造+實(shí)踐能力鍛造”的教學(xué)設(shè)計(jì)體系。具體內(nèi)容設(shè)計(jì)如下表所示。

結(jié)語(yǔ)

課程教學(xué)是高校人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，科學(xué)的內(nèi)容設(shè)置和靈活的教學(xué)模式是提升教學(xué)質(zhì)量的方法。本文通過(guò)分析“信息論與編碼”課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，緊扣課程輸出指標(biāo)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，著眼于課前、課中和課后，以“學(xué)研用”為途徑，構(gòu)建線上線下混合教學(xué)模式。

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基金項(xiàng)目：貴州大學(xué)2021年省級(jí)課程思政示范項(xiàng)目：《現(xiàn)代密碼學(xué)》課程思政示范課（教學(xué)名師、教學(xué)團(tuán)隊(duì)）；貴州省普通本科高?！敖鹫n”（一流課程）：《現(xiàn)代密碼學(xué)》

作者簡(jiǎn)介：周洲（1989—?），女，漢族，湖北潛江人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：密碼學(xué)與信息安全。