成凌飛，馮艷偉

(河南理工大學(xué)1.電氣工程與自動化學(xué)院，2.萬方科技學(xué)院，河南焦作 454003)

“信息論與編碼”是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課程。在教學(xué)過程中，很多學(xué)生反映該課程枯燥難學(xué)，學(xué)習(xí)效果不理想。作為一線教師，筆者認(rèn)為出現(xiàn)這種情況可能有以下三個原因［1］:①該課程的學(xué)習(xí)中需要用到隨機(jī)過程和近世代數(shù)等數(shù)學(xué)知識，一般本科生并未掌握;②該課程包括很多公式推導(dǎo)和定理證明;③該課程介紹的內(nèi)容與日常生活和實踐聯(lián)系不夠密切，學(xué)生不容易理解。

筆者針對以上問題，在教學(xué)中引入可視化工具思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生理解，以歸納該課程的概念［2，3］。

1 思維導(dǎo)圖在教學(xué)中的應(yīng)用

1)教師運用思維導(dǎo)圖進(jìn)行教學(xué)

思維導(dǎo)圖教學(xué)是注重引導(dǎo)學(xué)生在探究學(xué)習(xí)的過程中主動建構(gòu)意義，加深體驗。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從自然、社會和生活獲取與學(xué)科相關(guān)的專題進(jìn)行研究，并在研究過程中自主地吸收知識、應(yīng)用知識、解決問題，以培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)造能力為目標(biāo)［4］。

筆者在課程教學(xué)的每一章結(jié)束時，都會繪制一張本章的思維導(dǎo)圖。我們借助導(dǎo)圖帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)，幫助學(xué)生清晰地建立各知識點之間的連接，加深理解和記憶。圖1為筆者繪制的關(guān)于通信系統(tǒng)中信道的思維導(dǎo)圖。

2)學(xué)生運用思維導(dǎo)圖進(jìn)行復(fù)習(xí)

圖1 關(guān)于信道的思維導(dǎo)圖

圖2 學(xué)生繪制的“信息論與編碼”的思維導(dǎo)圖

“信息論與編碼”的內(nèi)容比較抽象，概念較多。在復(fù)習(xí)過程中，學(xué)生往往局限于各個概念孤立的理解和記憶，很難站在一定的高度從整個課程的結(jié)構(gòu)體系上來貫穿各個知識點，結(jié)果花了很多時間去復(fù)習(xí)卻仍然一頭霧水。為此，筆者要求學(xué)生在課程結(jié)束后，每人繪制一幅該課程的整體思維導(dǎo)圖。利用思維導(dǎo)圖進(jìn)行復(fù)習(xí)，既能復(fù)習(xí)各個知識點的內(nèi)容，又能夠理解該知識點在整門課程中的位置。這種學(xué)習(xí)方法不但可以提升學(xué)生的注意力與記憶力，增強(qiáng)思維能力，更能夠啟發(fā)學(xué)生的聯(lián)想力與創(chuàng)造力。

圖2為一位學(xué)生手繪的該課程的思維導(dǎo)圖。導(dǎo)圖由通信系統(tǒng)模型、信源熵、信道、率失真函數(shù)和信源編碼等五部分組成，每部分以云狀曲線為界線，并使用不同顏色加以區(qū)分。導(dǎo)圖中使用了很多形象生動的卡通圖像、色彩豐富的顏色，并且使用各種箭頭表示出概念之間的聯(lián)系。顯然，學(xué)生在繪制導(dǎo)圖的過程中，把學(xué)習(xí)變成了一件十分有趣的事情，增加了對課程內(nèi)容的理解和記憶，收到很好的效果。

2 基于Android技術(shù)的編碼程序

為了增強(qiáng)對“信息論與編碼”課程理論知識的理解，筆者以學(xué)生的現(xiàn)實生活和社會實踐為基礎(chǔ)挖掘課程資源，增強(qiáng)學(xué)生解決實際問題的成就體驗，在教學(xué)中增加了編碼實驗環(huán)節(jié)［5］。要求學(xué)生每六人組成一個小組，每組運用各自熟悉的編程語言，實現(xiàn)最基本的三種編碼，即香農(nóng)編碼、費諾編碼和哈夫曼編碼。其中一組學(xué)生基于當(dāng)前流行的應(yīng)用于智能手機(jī)和平板電腦的Android技術(shù)，使用JAVA語言編寫了編碼程序。

程序界面由Android TabActiyity組件實現(xiàn)，輸入框和按鈕分別由Edit Text和Button控件組成。程序界面如圖3所示。點擊“start”開始運行程序。在輸入框中輸入概率數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)之間以空格隔開，點擊“確定”完成數(shù)據(jù)的輸入，如圖3(a)所示。然后，分別點擊界面上方的“Shannon”、“Fano”和“Huffman”，就會顯示香農(nóng)編碼、費諾編碼和哈夫曼編碼的編碼結(jié)果。點擊界面上方的“Compare”，會顯示三種編碼結(jié)果的比較，如圖3(b)所示。

圖3 編碼程序界面圖

3 結(jié)語

本文介紹了筆者在“信息論與編碼”課程教學(xué)中采用的一些教學(xué)探索與實踐。通過引入思維導(dǎo)圖，幫助學(xué)生掌握正確有效的學(xué)習(xí)方法，教會學(xué)生如何學(xué)習(xí)和如何思維，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力與思維能力，有效地改變學(xué)生的認(rèn)知方式，提高了教師的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在教學(xué)中增加實驗環(huán)節(jié)，使學(xué)生從枯燥無味的理論學(xué)習(xí)中解脫出來，體會到理論與實踐相結(jié)合的樂趣，增進(jìn)對知識的掌握與理解。

［1］ 鄧家先.信息論與編碼課程教學(xué)改革探討［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007，29(2):111-114

［2］ 東尼·博贊，巴利·博贊.思維導(dǎo)圖［M］.北京:中信出版社，2009

［3］ 王竹萍等，基于思維導(dǎo)圖的高效電路教學(xué)法的研究［J］南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011.33(6):87－89

［4］ 李如瑋，鮑長春，竇慧晶.“信息理論與編碼”課程建設(shè)與教學(xué)改革［J］.南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009，31(3):9-10

［5］ 姜楠，王健，蔡永泉.信息論與編碼教學(xué)實驗系統(tǒng)［J］.上海:實驗室研究與探索，2011，30(3):264-266