李如瑋+竇慧晶+賈懋珅

作者簡(jiǎn)介：李如瑋，四川眉山人，博士，北京工業(yè)大學(xué)電控學(xué)院教師，副教授，從事本科生“信息理論基礎(chǔ)”課程和研究生“信息理論與編碼”課程教學(xué)，研究方向：信號(hào)處理。摘要：“信息理論基礎(chǔ)”是通信的數(shù)學(xué)理論，其理論和概念講授起來(lái)很枯燥，學(xué)生理解起來(lái)有一定困難。為此，本文在分析了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系以及“信息理論基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)后，提出了在理論教學(xué)過(guò)程中插入實(shí)時(shí)實(shí)踐教學(xué)、成果演示以及課后實(shí)踐的教學(xué)方法，幫助學(xué)生理解相關(guān)理論和概念，同時(shí)進(jìn)行理論知識(shí)的傳授以幫助學(xué)生形成系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。實(shí)踐表明，該方法具有良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：理論教學(xué)；實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)方法

一、理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)是高等工科教育的最基本的教學(xué)形式，兩者之間的關(guān)系不僅受到教學(xué)活動(dòng)機(jī)理的制約，而且還要受到理論與實(shí)踐之間關(guān)系的影響。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間具有互釋、互融、互動(dòng)、互補(bǔ)與同步的關(guān)系［1］。所謂互釋?zhuān)磳?shí)踐驗(yàn)證理論，理論解釋實(shí)踐。也就是說(shuō)，實(shí)踐教學(xué)以理論為指導(dǎo)，依據(jù)相關(guān)理論設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證、評(píng)價(jià)，看設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是否合理、可行，實(shí)踐教學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)，使學(xué)生能更深層次地理解掌握所學(xué)理論并學(xué)會(huì)應(yīng)用理論?；ト谑侵咐碚摻虒W(xué)中存在實(shí)踐教學(xué)因素，實(shí)踐教學(xué)中存在理論教學(xué)因素，即在理論教學(xué)過(guò)程必然存在對(duì)實(shí)踐的闡述，必然用到理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中必然涉及理論背景的闡述，需要學(xué)生依據(jù)相關(guān)理論解決遇到的問(wèn)題，用所學(xué)的理論知識(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋?；?dòng)是指實(shí)踐教學(xué)和理論教學(xué)是不可分割的，都是為了培養(yǎng)合格人才，在教學(xué)過(guò)程中分享共同的資源，必然要求合理分配其權(quán)重和內(nèi)容?；パa(bǔ)是指理論教學(xué)需要實(shí)踐教學(xué)強(qiáng)化理論知識(shí)，實(shí)踐教學(xué)需要理論進(jìn)行指導(dǎo)，然后對(duì)理論進(jìn)行補(bǔ)充。同步是指理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)在內(nèi)容、層次和進(jìn)度上要保持同步，修改理論教學(xué)內(nèi)容、層次和進(jìn)度時(shí)，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、層次和進(jìn)度必然同時(shí)修訂。

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)之間還具有異質(zhì)性［2］，主要表現(xiàn)為兩者的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)目的不同。理論教學(xué)主要通過(guò)課堂教師講授、學(xué)生認(rèn)知理解完成，通常以傳授成熟的理論知識(shí)為主，并且在教學(xué)體系中占主導(dǎo)地位，其目的是幫助學(xué)生建立系統(tǒng)性的認(rèn)識(shí)。實(shí)踐教學(xué)主要通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等形式完成，通常以獲得感性知識(shí)為主，幫助學(xué)生獲得實(shí)踐動(dòng)手能力。

目前有不少高校對(duì)于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系存在著誤區(qū)：有的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)形同虛設(shè)，只著重于空洞的理論教學(xué)；有的卻過(guò)于強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，忽視了專(zhuān)業(yè)理論的教學(xué)。依據(jù)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的關(guān)系可以知道：只重視理論教學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生大多只會(huì)紙上談兵，雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的磨煉，最終大部分學(xué)生都能滿足崗位的需要，但是不能滿足用人單位的入職就上崗的要求。而只重視實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生由于缺乏理論知識(shí)，雖然畢業(yè)能直接上崗，但是在職場(chǎng)上卻不會(huì)有大的提升。

二、“信息理論基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)信息理論基礎(chǔ)即香農(nóng)信息論，被稱(chēng)為通信的數(shù)學(xué)理論。信息理論來(lái)源于實(shí)踐并服務(wù)于實(shí)踐，它是通信發(fā)展到一定階段，為了解決通信的有效性、可靠性問(wèn)題而發(fā)展起來(lái)的，并推動(dòng)通信領(lǐng)域蓬勃發(fā)展起來(lái)，再次展示了理論與實(shí)踐的相輔相成的關(guān)系。它通過(guò)研究信源、信道和信宿的統(tǒng)計(jì)特性以及編碼問(wèn)題，為設(shè)計(jì)有效而可靠的通信系統(tǒng)提供理論依據(jù)。信息理論是一門(mén)應(yīng)用概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程等近代數(shù)理知識(shí)和通信技術(shù)相結(jié)合來(lái)研究信息的提取、傳輸、存儲(chǔ)和處理的科學(xué)。在“信息理論基礎(chǔ)”課程的教學(xué)中，目前很多高校都著重理論教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，普遍反映該課程抽象而枯燥，接受起來(lái)比較困難。同時(shí)“信息理論基礎(chǔ)”課程還具有一個(gè)特點(diǎn)，就是每個(gè)理論都有應(yīng)用成果，但是每個(gè)成果涉及的知識(shí)面都非常廣，如果想設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，那是完全做不到的，因?yàn)槊恳粋€(gè)應(yīng)用成果都需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。

為此，在“信息理論基礎(chǔ)”課程的理論教學(xué)環(huán)節(jié)中，筆者采用了基于理論與實(shí)踐相融合的教學(xué)方法，以期達(dá)到高等工科院校人才培養(yǎng)的目的。

三、基于理論與實(shí)踐相融合的“信息理論基礎(chǔ)”課程的教學(xué)方法針對(duì)“信息理論基礎(chǔ)”課程，筆者具體的做法是在理論教學(xué)過(guò)程中引入了實(shí)時(shí)實(shí)踐教學(xué)，努力在理論教學(xué)的課

堂上用實(shí)踐教學(xué)幫助學(xué)生理解信息論的理論知識(shí)和抽象的概念，幫助學(xué)生建立起信息理論獨(dú)特的思維，同時(shí)用實(shí)踐教學(xué)檢驗(yàn)理論教學(xué)的效果。對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有困難的理論，通過(guò)演示實(shí)踐成果，幫助學(xué)生建立起感性認(rèn)識(shí)，把理論和實(shí)踐有機(jī)融合起來(lái)，達(dá)到了良好的課堂教學(xué)效果。對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)容易的理論，通過(guò)課后實(shí)踐，幫助學(xué)生獲得實(shí)際動(dòng)手能力，并幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)。

所謂實(shí)時(shí)實(shí)踐教學(xué)，即在理論教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)需要實(shí)時(shí)插入有效的實(shí)踐教學(xué)以及豐富的實(shí)踐成果，在理論教學(xué)的課堂上達(dá)到理論與實(shí)踐的融合。

針對(duì)“信息理論基礎(chǔ)”課程特點(diǎn)，筆者分三種情況在理論教學(xué)過(guò)程中加入實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。第一種是理論教學(xué)之前加入小實(shí)驗(yàn)，目的是幫助學(xué)生從實(shí)踐中獲得理論，從實(shí)踐中引出理論，讓學(xué)生更深層次理解理論的來(lái)龍去脈，更容易理解理論。比如在講為什么自信息量要用先驗(yàn)概率的倒數(shù)的對(duì)數(shù)值來(lái)衡量的時(shí)候，通常會(huì)安排一個(gè)拋硬幣的實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生思考在沒(méi)有做實(shí)驗(yàn)前，對(duì)硬幣出現(xiàn)正面具有不確定性，然后硬幣落下后，硬幣正好出現(xiàn)正面，那么此時(shí)對(duì)硬幣出現(xiàn)正面的不確定性完全消失了，而與此同時(shí)實(shí)驗(yàn)者獲得了信息，這個(gè)信息的大小是多少呢？在此基礎(chǔ)上，又引導(dǎo)學(xué)生思考：獲得信息的同時(shí)，不確定性從有到無(wú)，那么可不可以就用不確定性消失的大小來(lái)表示信息的大小呢？此時(shí)學(xué)生恍然大悟，從而通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生把對(duì)信息的度量轉(zhuǎn)化成了對(duì)不確定性的度量。然后引導(dǎo)學(xué)生建立自信息量是先驗(yàn)概率的一個(gè)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)該函數(shù)需要滿足四個(gè)公理性條件，推導(dǎo)出自信息量的公式。通過(guò)小實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以理解信息量的度量，并用不同于傳統(tǒng)科學(xué)的思路考慮問(wèn)題。第二種是理論教學(xué)后加入小實(shí)驗(yàn)，目的是幫助學(xué)生更深層次地理解所學(xué)理論。第三種是在理論教學(xué)的過(guò)程中穿插實(shí)踐環(huán)節(jié)，通過(guò)類(lèi)比幫助學(xué)生理解理論知識(shí)。比如在講互信息時(shí)，利用集合的概念幫助學(xué)生理解其概念，同時(shí)也利用集合的概念幫助學(xué)生理解熵、條件熵、聯(lián)合熵以及平均互信息的關(guān)系。

在理論教學(xué)過(guò)程中，針對(duì)有些不適合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論，筆者通過(guò)演示實(shí)踐成果以及引入學(xué)生實(shí)際生活中應(yīng)用到的知識(shí)幫助學(xué)生完成感性認(rèn)識(shí)。結(jié)合“信息理論基礎(chǔ)”課程的特點(diǎn)，對(duì)于不適合進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)踐的，則專(zhuān)門(mén)安排課后的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，比如如何實(shí)現(xiàn)能糾正一個(gè)錯(cuò)誤的八位線性分組碼的設(shè)計(jì)，要求學(xué)生課后實(shí)現(xiàn)。

總之，筆者通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)基于理論與實(shí)踐相融合的“信息理論基礎(chǔ)”課程的教學(xué)方法的確能夠提高課堂教學(xué)效果，也活躍了課堂氛圍。筆者相信，對(duì)于偏理論的課程的教學(xué)，該方法一定是適合的。

參考文獻(xiàn)：

甄阜銘． 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的同構(gòu)關(guān)系．現(xiàn)代教育科學(xué)（高教研究），2011（5）：79—80．

趙暉，王和強(qiáng)． 實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)的異質(zhì)性辨析．教育探索， 2013（9）：4—5．

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