应用型本科“信息论基础”教学方法探索与实践

　　摘要：针对应用型本科的培养目标，结合“信息论基础”的教学实践，对该课程教学方法探讨。首先分析学生学习过程中出现的主要问题，结合教学实践对教学方法改革进行探讨，为培养适应于市场需求的具有“理论基础扎实、实践能力强、有较强科技运用能力”的应用型专业技术人才奠定基础。

　　关键词：信息论基础 教学方法 教学改革

　　一、引言

　　“信息论基础”是研究信息的量化、发送、传递、交换、接收和存储的一门学科，是建立通信系统的数学理论工具，是信息类本科生的专业基础课程[1]。对于应用型本科来说，培养人才的定位除了体现出高等教育的基本要求外，特别强调培养的人才是应用型的，具备较强的实践能力，能够解决实际问题。对于信息类的学生，其实际的分析问题、解决问题能力的培养很关键。在“信息论基础”课程的教学过程要理论知识和实践能力培养并重。应用型高校本科生在学习课程时，常常感到课程内容抽象，其分析问题的方法和基本理论难以理解和掌握。本文对“信息论基础”课程在应用型本科高校本科生学习过程中出现的主要问题进行分析，结合教学实践对相应教学方法改革进行探讨。[1]

　　二、教学中存在的问题

　　对于学生在学习过程中存在的问题主要有：

　　(1)课程内容偏理论。信息论基础的学习内容基本上是基础理论，其实用性不强。甚至有同学认为是纯粹理论内容，对就业工作没有什么作用。其课程内容的偏理论，影响到学生的学习态度，导致课程的教学效果不好。

　　(2)数学基础不扎实。“信息论基础”课程的理论性很强，包含有抽象的概念和理论，并存在大量的理论公式推导与证明，其学习的数学基础内容包含高等数学、线性代数、概率论等。对于学生抽象思维能力和逻辑推理能力等方面要求较高，学生一般在这部分是薄弱环节，在学习过程中表现出听不懂、跟不上节奏，学习内容抽象、枯燥，学习积极性低，失去学习兴趣。

　　(3)专业背景知识有限。本科生的专业背景知识有限，在授课过程中，学生的感性知识较少，时常出现无法理解学习内容的现象，教学效率降低。

　　三、教学方法的探索与实践

　　“信息论基础”课程主要要求学生掌握信息论的基本原理、研究对象；掌握一般通信模型及其应用；理解信源熵与信道容量的含义；理解香农信息论三大定理及编码的基本原理与方法；熟悉编码的设计方法等[2-4]。“信息论基础”课程的教学对于授课教师来说是一个挑战，现通过教学方法的探索进行教学改革和实践，总结出提高教学质量的一些途径：

　　1.优选教学内容。对于应用型本科的学生更重视实践应用，在授课过程本着理论为实践服务理念，深化概念和理论的理解，弱化公式推导。如在讲授概念和定理，从其物理意义的角度出发，让学生掌握其核心思想，避开烦琐的公式推导和证明。在基本概念、原理和方法上，重点讲授基础、典型的知识点，延伸和扩展的知识点简单介绍，如讲授信息熵时，侧重点在离散信源熵。[2]

　　2.培养学生建立课程的知识架构和在专业课程体系中的作用。强调课程的学科背景，引导学生形成专业学科的体系思想。纯理论的教学方法，容易出现各个知识点相互割裂，不能形成有机的整体。在授课时以现代通信系统为工程背景，结合课程知识分析信息论如何应用到通信系统的设计过程中。如介绍信道容量的概念时，介绍信道容量是怎样影响通信系统中信道编码的设计。

　　3.理论联系实践。将现实中的现象通过信息论中的理论进行解释。在教学过程中通过实践环节来弥补纯理论教学的枯燥性。如在讲授信息率失真函数的物理意义时，列举出视频的存储，对于同一视频以不同格式，其存储空间也不同，视频的清晰度也有不同。

　　4.多种教学方法进行授课。用类比法来讲授，营造直观有效的课程场景，如通信系统中信息处理过程同食品加工运输过程，信道容量如同城市交通吞吐量等。通过引入贴近生活的实例来讲解信息论的概念，以加深理解其内在本质。例如，在讲授信源熵时，通过对文字和图像信源熵计算对比，发现图像信源熵要大得多，说明其不确定性更大，使学生在理解信息量度量对编码的意义的同时，也了解了本课程的实际应用。综合课堂讲解、网络教学和课后小组讨论等手段，来满足不同层次学生对“信息论基础”课程的理解需求，平衡深度与广度之间矛盾的一种教学模式。[3]

　　5.采用多元化的辅助教学手段。在课堂教学中，采用多媒体和黑板讲授互补方式。对教学内容的提纲、小结、图文和动画演示采用多媒体教学。对于难以理解的知识点，通过动画和图解的方式进行传授。如在介绍通信系统的模型时，通过动画的方式演示无线、有线通信的过程。

　　6.实验、实践辅助理论教学。通过实验编程强化掌握信息论编译码内容的学习。在信源编码和信道编码的算法讲授时，结合项目驱动法，通过实验编程实现编码算法来掌握算法思想。

　　7.制定多元化考核形式。为了激发学生的学习积极性、提升其综合素质，制定多元化考核形式，重视过程考核。其课程的成绩由平时表现、作业成绩、课外开放性作业、实验、实践成绩和期末试卷成绩组成。鼓励学生积极参与教学互动，布置一些开放性特点的课外作业，鼓励学生个性化思考，开拓学生的视野。[4]

　　四、结束语

　　“信息论基础”作为本科信息类的专业基础课，其目标是培养学生从信息论的角度去分析问题和解决问题能力。在“信息论基础”课程的教学过程中，本文针对学生在学习过程中存在的主要问题，依据应用型本科高校中的信息类本科教育的特点和要求，仔细研究“信息论基础”的教学内容，探索合适的教学方法，希望对激发学生的学习兴趣、提高教师的授课效果方面有所帮助。

　　参考文献：

　　［1］高 博，钱志鸿，杨晓萍“. 信息论与编码”理论与实验教学研究 中国电力教育2012（4）：100-101

　　［2］曲玮，朱诗兵. 信息论基础及应用[M]，北京：清华大学出版社，2005.转

　　［3］刘孝锋. 新建本科“信息论与编码”教学改革探讨［J］． 北京： 中国电力教育，2011，( 25) ： 130-131

　　［4］李如玮，鲍长春，窦慧晶“. 信息理论与编码”课程建设与教学改革［J］． 南京： 电气电子教学学报，2009，31( 3) ： 9-10

　　何富贵 宗瑜 刘仁金

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