摘要：本文從“雙一流”建設(shè)的角度分析了信息論與編碼課程在教學(xué)過程中的現(xiàn)狀與問題，并從教材的選擇、教學(xué)模式、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)、考核方式和思政元素挖掘方面進(jìn)行積極探索，提出了改革方向。希望學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能運(yùn)用所學(xué)知識與技能去分析和解決相關(guān)的實(shí)際問題，成為具有較高的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)，較強(qiáng)的實(shí)踐、創(chuàng)新與知識更新能力的高級專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞：雙一流；信息論；教學(xué)改革

“雙一流”建設(shè)是黨和國家提升高等教育綜合實(shí)力和國際競爭力的戰(zhàn)略舉措。為實(shí)現(xiàn)“雙一流”的各項(xiàng)目標(biāo)任務(wù)，教育教學(xué)過程中，各門課程都要與“雙一流”建設(shè)同向同行、同頻共振，教師要積極推進(jìn)教學(xué)改革與實(shí)踐。本文堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向和需求導(dǎo)向，分析了目前信息論與編碼課程教學(xué)中存在的問題和困難，對標(biāo)“雙一流”建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，提出了教學(xué)改革的途徑和方法，對強(qiáng)化信息論與編碼課程建設(shè)具有一定的參考價(jià)值。

作為一名高校教師，應(yīng)積極探索課程的教學(xué)改革，探索如何讓學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識與技能去分析和解決相關(guān)的實(shí)際問題，成為具有較高的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)，較強(qiáng)的實(shí)踐、創(chuàng)新與知識更新能力的高級專業(yè)人才。

2021年12月，中央全面深化改革委員會第二十三次會議上強(qiáng)調(diào)，更加突出“雙一流”建設(shè)培養(yǎng)一流人才、服務(wù)國家戰(zhàn)略需求、爭創(chuàng)世界一流的導(dǎo)向，深化體制機(jī)制改革，統(tǒng)籌推進(jìn)、分類建設(shè)一流大學(xué)和一流學(xué)科，在關(guān)鍵核心領(lǐng)域加快培養(yǎng)戰(zhàn)略科技人才、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，為全面建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國提供有力支撐。［1］

要突出培養(yǎng)一流人才、服務(wù)國家戰(zhàn)略需求、爭創(chuàng)世界一流的導(dǎo)向，深化體制機(jī)制改革，統(tǒng)籌推進(jìn)、分類建設(shè)一流大學(xué)和一流學(xué)科。作為新時(shí)代的教育工作者要立足新發(fā)展階段、貫徹新發(fā)展理念、服務(wù)構(gòu)建新發(fā)展格局，全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，更加突出“雙一流”建設(shè)培養(yǎng)一流人才、服務(wù)國家戰(zhàn)略需求、爭創(chuàng)世界一流的導(dǎo)向，為全面建成社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國提供有力支撐。

作為一名高校教師，對專業(yè)課程教學(xué)進(jìn)行針對性的改革提升，是當(dāng)前面臨的重要課題。應(yīng)充分認(rèn)識建設(shè)的長期性、艱巨性和復(fù)雜性，遵循人才培養(yǎng)、學(xué)科發(fā)展、科研創(chuàng)新內(nèi)在規(guī)律，把握高質(zhì)量內(nèi)涵式發(fā)展要求。

一、課程特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院信息安全專業(yè)是貴州大學(xué)特色專業(yè)，信息論與編碼是信息安全專業(yè)很重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。信息論（informationtheory）是信息科學(xué)的主要理論基礎(chǔ)之一，是在長期的信息與通信工程實(shí)踐中，與概率論、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等近代數(shù)學(xué)學(xué)科相結(jié)合而建立并發(fā)展起來的，所以這門功課對信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)的同學(xué)來說是很基礎(chǔ)很重要的。

信息論與編碼理論是20世紀(jì)40年代末期由美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)等創(chuàng)立的，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為信息科學(xué)的基礎(chǔ)理論。信息論主要研究可能性和存在性問題，為具體實(shí)現(xiàn)提供理論依據(jù)。筆者一直是這門課程的主講人，有多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)與教學(xué)思考。

二、存在的問題

信息論和編碼理論是從工程實(shí)踐中抽象概括出來的理論知識，既具有很強(qiáng)的理論性，又有廣泛的工程實(shí)踐背景。同學(xué)們初學(xué)時(shí)往往由于缺乏工程實(shí)踐背景很難理解其中的理論知識，想學(xué)好卻又很難學(xué)好。在總結(jié)以往教學(xué)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的地方。

（一）教學(xué)模式有待豐富

教師不能僅僅采用傳統(tǒng)主流教學(xué)模式那種以PPT講解為主的課題模式，而是應(yīng)當(dāng)借助各類優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源以及線上教學(xué)平臺，在預(yù)習(xí)、課堂講解、課內(nèi)課外討論、課堂檢測、課后練習(xí)、復(fù)習(xí)總結(jié)等各個(gè)階段采用多種教學(xué)模式。

（二）理論和實(shí)踐沒有很好地有機(jī)結(jié)合

該課程是信息科學(xué)的基礎(chǔ)理論，是信息技術(shù)的理論依據(jù)。下一步要研究如何讓學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)學(xué)會運(yùn)用所學(xué)知識與技能去分析和解決相關(guān)的實(shí)際問題，成為具有較高的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)、較強(qiáng)的實(shí)踐、創(chuàng)新與知識更新能力的高級專業(yè)人才。

（三）思政元素是分散的點(diǎn)，沒有與專業(yè)知識點(diǎn)系統(tǒng)融合

在前期的教學(xué)工作中進(jìn)行過對信息論相關(guān)科學(xué)家的簡介，也有對信息論發(fā)展歷程的簡介，但是沒有系統(tǒng)地實(shí)現(xiàn)思想政治教育與知識體系教育的有機(jī)統(tǒng)一。在今后的教學(xué)工作中，教師在努力講好專業(yè)課的同時(shí)，也要教給同學(xué)們正確的思想，引導(dǎo)他們走正路，把思政教學(xué)融入信息論課程教學(xué)當(dāng)中。

三、教學(xué)改革

針對以上問題，基于專業(yè)特色，在教材的選擇、教學(xué)模式、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)、考核方式和思政元素挖掘等方面都應(yīng)當(dāng)積極探索、勇于改革。教學(xué)實(shí)踐證明，對此進(jìn)行深入的研究探討有利于提高教學(xué)效果。

（一）教材

信息論的教材很多很雜，側(cè)重點(diǎn)也有所不同。本課程篩選教材，主要考慮講解要深入淺出，重點(diǎn)在于對理論知識含義的說明，而非枯燥的證明；能夠通過讀者身邊看得見、摸得著的例子來解釋這些理論問題，重在講明原理，重在對知識的靈活應(yīng)用。

（二）教學(xué)模式

本課程采用在線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式，并將課程思政融入其中。

要改變過去只是講好專業(yè)知識的局限性，在采用多種教學(xué)模式的情況下全面推進(jìn)信息論課程思政建設(shè)，深挖專業(yè)課程的思政元素，把思政元素有機(jī)融入信息論與編碼這門課程中。當(dāng)然也不能操之過急，一味地講道理、生硬地灌輸，要理清思政的內(nèi)涵、理順蘊(yùn)含思政元素的專業(yè)知識點(diǎn)，把思政教育如春風(fēng)化雨般潛移默化地傳授給學(xué)生，寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識傳授和能力培養(yǎng)之中，幫助學(xué)生塑造正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀。［2］

（三）教學(xué)目標(biāo)

本課程以信息傳輸系統(tǒng)模型為主線，講述了信源熵的測度、信道容量的測度、信源編碼及信道編碼。通過對本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握基本概念和基本分析方法，使學(xué)生能夠理解信息傳輸?shù)谋举|(zhì)，初步掌握通信有效性及可靠性原理與方法，并熟練掌握信源熵及信道容量的度量、信源編碼和信道編碼的原理和基本方法。

（四）教學(xué)內(nèi)容和重點(diǎn)

本課程在講解時(shí)力圖通過學(xué)生身邊看得見、摸得著的例子來講授的重點(diǎn)在于對理論知識含義的理解與運(yùn)用，而非單純的數(shù)學(xué)證明，盡可能通過實(shí)際例子來解釋這些理論問題。以下是優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容的例子。

例1：在第二章信息的統(tǒng)計(jì)度量中，講述了離散隨機(jī)變量的自信息量、條件自信息量、聯(lián)合自信息量、互信息量、熵、條件熵、聯(lián)合熵、交互熵、交叉熵、相對熵，連續(xù)隨機(jī)變量的熵、條件熵、聯(lián)合熵、交互熵共14個(gè)概念。對于這14個(gè)概念不能僅僅只是背概念記公式，必須從公式、數(shù)學(xué)推導(dǎo)（證明）、信息論含義、相互之間的關(guān)系以及例題多方面進(jìn)行學(xué)習(xí)，深入理解。

例2：在例題22中計(jì)算條件自信息量為6.6439bit，例題23中計(jì)算互信息量也是6.6439bit，此時(shí)就要引導(dǎo)學(xué)生去思考這兩個(gè)6.6439bit有什么不同，有什么聯(lián)系，從而去理解這樣一個(gè)式子：互信息量=自信息量-條件自信息量。

例3：信息量的二進(jìn)制單位bit，引導(dǎo)學(xué)生思考為什么二進(jìn)制位的單位也是信息量的單位；信息量的單位可不可以用其他進(jìn)制數(shù)表示（擴(kuò)展到n進(jìn)制）。

例4：R（D）與C本質(zhì)上都是平均互信息量，兩者是在不同條件下的極值，在多個(gè)方面對其進(jìn)行對比，可以讓學(xué)生深刻理解，記憶猶新。

（五）考核方式

更加注重過程化考核，學(xué)生成績由到課率+作業(yè)+課堂提問+課堂小測+期末測驗(yàn)組成，采取線上+線下多種方式進(jìn)行考核。這樣可以及時(shí)反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容教學(xué)形式，也較好地改善了學(xué)生期末考試前突擊學(xué)習(xí)應(yīng)付考試的情況。

（六）思政元素挖掘

（1）簡介無線移動(dòng)通信技術(shù)、通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。1978年，貝爾實(shí)驗(yàn)室基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)開創(chuàng)了最早的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，這就是第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G，1STGENERATION）。

在無線移動(dòng)通信的2G時(shí)代，中國使用的是英國的TACS標(biāo)準(zhǔn)。

到了20世紀(jì)90年代，3GPP組織開發(fā)出了3G標(biāo)準(zhǔn)。2000年5月，國際電信聯(lián)盟正式宣布將中國提交的TDSCDMA，與歐洲主導(dǎo)的WCDMA、美國主導(dǎo)的CDMA2000并列為三大3G標(biāo)準(zhǔn)。［3］

4G時(shí)代，中國迅速崛起，成為手握4G核心專利的巨頭之一。

5G時(shí)代拉開帷幕。2019年6月，德國專利數(shù)據(jù)公司IPLYTICS將全球各大公司占有的5G標(biāo)準(zhǔn)必要專利數(shù)量進(jìn)行排序，全球5G必要專利持有量過百的廠商共有11家，華為以1554個(gè)位居世界首位。而這場較量，至今還未蓋棺定論……

從以上發(fā)展歷程可以看到中國的移動(dòng)通信技術(shù)從落后到領(lǐng)先、通信標(biāo)準(zhǔn)從無到有，激發(fā)學(xué)生對信息技術(shù)學(xué)科的興趣和愛好，在學(xué)生腦海中映射強(qiáng)化“四個(gè)意識”，堅(jiān)定“四個(gè)自信”，提升學(xué)生社會責(zé)任感，強(qiáng)化社會主義建設(shè)的使命感。

（2）介紹信息論和編碼理論的形成與發(fā)展。早在1948年信息論形成之前，相關(guān)的概念和研究方法就已經(jīng)出現(xiàn)了。1924年，奈奎斯特（NYQUIST）定律描述了理想低通信道的極限速率與信道帶寬的關(guān)系。1928年，哈特利最早研究了通信系統(tǒng)傳輸信息的能力，引入非統(tǒng)計(jì)信息量，給出了信息度量方法。1936年，阿姆斯壯提出增大帶寬可以使抗干擾能力增強(qiáng)。信息論的產(chǎn)生是多種技術(shù)和學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果，1948年香農(nóng)以“AMATHEMATICALTHEORYOFCOMMUNICATIONS”（通信的數(shù)學(xué)理論）為題公開發(fā)表，這是信息時(shí)代的里程碑，香農(nóng)因此成為信息論的奠基人。

經(jīng)過多年發(fā)展，信息論在統(tǒng)計(jì)物理（熱力學(xué)）、計(jì)算機(jī)科學(xué)（柯爾莫戈羅夫KOLMOGOROV復(fù)雜度）、統(tǒng)計(jì)推斷（奧克姆剃刀OCCAM'SRAZOR）、經(jīng)濟(jì)學(xué)（熵率的對偶性來豐富投資理論）等學(xué)科中都具有奠基性的貢獻(xiàn)。

以上內(nèi)容映射科學(xué)技術(shù)的魅力，任何科學(xué)技術(shù)都不是一蹴而就的，映射刻苦努力學(xué)習(xí)的精神，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同感，潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神。

（3）信息率失真函數(shù)與信息價(jià)值的例題。信息價(jià)值是比信息量更難定義的量，同樣的信息對不同的接收者，其（客觀）信息量是相同的，但對不同的接收者，其價(jià)值是有差別的。信息率失真理論只研究客觀信息量，不涉及信息對接收者有著不同的信息，但如果把平均失真理解為平均損失，據(jù)此定義信息價(jià)值，就可以用信息論解決許多實(shí)際問題。

本例題引導(dǎo)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際，學(xué)以致用。信息論研究對象是廣義通信系統(tǒng)，任何系統(tǒng)只要能夠抽象成通信系統(tǒng)模型，都可以用信息論研究。以上內(nèi)容提升學(xué)生對專業(yè)知識的認(rèn)同感，激發(fā)學(xué)生對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，優(yōu)化課程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，以期培養(yǎng)學(xué)生“工匠精神”。

信息技術(shù)相對于許多科學(xué)技術(shù)來說是一門新興的學(xué)科，計(jì)算機(jī)的誕生、信息論的形成不過短短幾十年。在不到100年的時(shí)間里，信息技術(shù)、通信技術(shù)迅猛發(fā)展，滲透到社會的方方面面，加速了社會信息化的進(jìn)程。

結(jié)語

作為一名教師，我將立志努力培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人。在教學(xué)活動(dòng)中全面貫徹黨的教育方針，思考培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人這個(gè)根本問題，充分認(rèn)識教學(xué)及教學(xué)改革的長期性、艱巨性和復(fù)雜性，遵循人才培養(yǎng)、學(xué)科發(fā)展、科研創(chuàng)新內(nèi)在規(guī)律，把握高質(zhì)量內(nèi)涵式發(fā)展要求，不唯數(shù)量指標(biāo)，不急功近利，突出重點(diǎn)，發(fā)揮好每門課程的育人作用，在工作中堅(jiān)持不懈用習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會主義思想鑄魂育人。

參考文獻(xiàn)：

［1］教育部，財(cái)政部，國家發(fā)展改革委.教育部財(cái)政部國家發(fā)展改革委關(guān)于深入推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)的若干意見［J］.中華人民共和國教育部公報(bào)，2022（06）：813.

［2］劉東，趙寧.論高校教師課程思政的能力建設(shè)［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2022，35（06）：151155.

［3］何笑雨.廣東省信息技術(shù)引進(jìn)的政府管制研究［D］.華南理工大學(xué)，2017.

［4］陸勰，徐雷，張曼君，等.商用密碼在5G網(wǎng)絡(luò)中融合應(yīng)用的思路探討［J］.信息安全與通信保密，2023（02）：117124.

基金項(xiàng)目：本文是貴州大學(xué)高等教育研究項(xiàng)目“‘雙一流’背景下《信息論與編碼》課程思政建設(shè)與探索”（項(xiàng)目編號：GDGJYJ2022016）的研究成果；2023年度貴州大學(xué)省級金課——信息論基礎(chǔ)“線上線下混合式課程”（項(xiàng)目編號：802135243301）

作者簡介：彭蕾（1980—），女，漢族，湖南醴陵人，碩士，講師，研究方向：信息安全。