劉成志

摘要：本文針對(duì)我校信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)《信息論與編碼》課程教學(xué)展開(kāi)過(guò)程中存在的一些不足，對(duì)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行一系列研究，提出了一種能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)改革方法。該方法適用于地方本科院校，可以在兄弟院校進(jìn)行推廣。

關(guān)鍵詞：信息論與編碼；實(shí)踐教學(xué)；課程設(shè)計(jì)；信息與計(jì)算科學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）01-0123-02

一、引言

《信息與編碼》是信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課，對(duì)理論研究和工程應(yīng)用有重要的指導(dǎo)作用。該課程是一門運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法研究信息、信息熵、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)壓縮等問(wèn)題的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科。信計(jì)專業(yè)的學(xué)生應(yīng)通過(guò)學(xué)習(xí)本課程學(xué)習(xí)信息科學(xué)的基本理論、基本知識(shí)和基本方法，初步具備在信息科學(xué)領(lǐng)域從事科學(xué)研究、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

《信息論與編碼》作為一門主干課程應(yīng)當(dāng)引起教師和學(xué)生的重視，但在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該課程的教學(xué)展開(kāi)過(guò)程中存在一些不足：

首先，由于《信息論與編碼》本身理論性很強(qiáng)，課程的內(nèi)容比較抽象、難以理解，學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課之前需要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。對(duì)于地方二本院校特別是我校該專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的時(shí)候，很多學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)（尤其是《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》）不夠扎實(shí)，而這門課程的學(xué)習(xí)又需要很多相關(guān)知識(shí)。在教與學(xué)的過(guò)程中，往往會(huì)陷入“兩難”的困境，一是學(xué)生的理論基礎(chǔ)不足以去理解那些非常難懂的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，他們不可能花很多的精力去研讀那些看似非常難懂而枯燥乏味的數(shù)學(xué)推理。受課時(shí)的限制，若老師在課堂上注重對(duì)抽象理論進(jìn)行闡述，必然會(huì)影響對(duì)信息論的相關(guān)理論以及將抽象理論應(yīng)用于實(shí)踐的基本原理和方法的講述，這樣容易使學(xué)生覺(jué)得內(nèi)容過(guò)于抽象而失去學(xué)習(xí)興趣；一是如果我們忽略其中數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)，學(xué)生往往會(huì)在復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式面前產(chǎn)生畏懼心理。

其次，現(xiàn)階段，我校該課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)，該課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)幾乎為零，這無(wú)疑會(huì)影響教學(xué)效果。據(jù)了解大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程后不知道將書(shū)本上的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，很多學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的目的就是為了應(yīng)付考試。這無(wú)疑會(huì)讓學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大打折扣，也違背了培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目的，從而影響學(xué)科的發(fā)展。

再次，信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)是一個(gè)數(shù)學(xué)和信息科學(xué)相結(jié)合的交叉學(xué)科專業(yè)，學(xué)生學(xué)習(xí)信息論就是為了涉足信息領(lǐng)域。因此，《信息論與編碼》作為信息科學(xué)的入門課程就成為該專業(yè)課程體系一個(gè)必不可少的一部分。要教好這一門課，就需要一個(gè)對(duì)數(shù)學(xué)和信息領(lǐng)域知識(shí)比較熟練的教師。然而，地方本科院校教學(xué)資源相對(duì)比較短缺，專業(yè)教師隊(duì)伍沒(méi)有成型，部分學(xué)科教師缺口大，幾個(gè)教師撐起一個(gè)專業(yè)，更何況這種能勝任跨學(xué)科的專業(yè)教師。在這種背景下，地方本科院校的教學(xué)質(zhì)量難以得到保證。

最后，我校該課程考試沿用的是傳統(tǒng)的筆試。與其他課程不同，理論推導(dǎo)只是基礎(chǔ)，了解通訊系統(tǒng)模型，熟練掌握解編碼技術(shù)與方法才是關(guān)鍵，卷面成績(jī)并不全面反映學(xué)生的真實(shí)水平，能用與會(huì)用才是硬道理。結(jié)合學(xué)生的考試結(jié)果并通過(guò)調(diào)查分析得到，卷面成績(jī)高的學(xué)生往往不會(huì)動(dòng)手，一個(gè)簡(jiǎn)單的信源編碼都不會(huì)實(shí)現(xiàn)，反而那些筆試的“差生”動(dòng)手能力更強(qiáng)。

由于《信息論與編碼》課程的開(kāi)展存在上述不足，因此針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行有效的改革顯得尤為必要。本文以湖南人文科技學(xué)院信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)學(xué)生為對(duì)象，從教學(xué)方法、教學(xué)方式和考試方式等方面進(jìn)行改進(jìn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓更多的學(xué)生積極參與到《信息論與編碼》的課堂中，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

二、研究理論教學(xué)，化抽象為直觀，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單

由于《信息論與編碼》的內(nèi)容抽象、難以理解，讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)感到非?？菰?。據(jù)了解，該校學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)是一個(gè)普遍現(xiàn)象，很多人本來(lái)就對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生了厭倦情緒。對(duì)于書(shū)中枯燥的理論以及復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，如果繼續(xù)采用填鴨式的教學(xué)方式，怎么會(huì)讓學(xué)生有學(xué)習(xí)積極性？學(xué)生也不愿意去學(xué)習(xí)并理解自己討厭的東西。因此，教師在備課的時(shí)應(yīng)從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，深入淺出的敘述概念，處理好深度與廣度的關(guān)系。

一方面，教師需要非常全面掌握課堂知識(shí)，合理取舍教材內(nèi)容。充分利用網(wǎng)絡(luò)上的各種易于讓學(xué)生理解抽象知識(shí)的素材，研究如何將書(shū)本中枯燥的理論以及繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)用直觀的圖解和通俗易懂的實(shí)例闡述，以喚起學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣。例如，在學(xué)習(xí)檢糾錯(cuò)原理時(shí)，可以引入以下例子，發(fā)通知：“星期五14：30-16：30開(kāi)會(huì)”，但在通知過(guò)程中由于產(chǎn)生了錯(cuò)誤，變成“星期五10：30-16：30開(kāi)會(huì)”。別人收到這個(gè)錯(cuò)誤通知后由于無(wú)法判斷其正確與否，就會(huì)按這個(gè)錯(cuò)誤時(shí)間去行動(dòng)。為了使收者能判斷正誤，可以在發(fā)通知內(nèi)容中增加“下午”兩個(gè)字，即改為：“星期五下午14：30-16：30開(kāi)會(huì)”，這時(shí)，如果仍錯(cuò)為“星期五下午10：30-16：30開(kāi)會(huì)”，則收到此通知后根據(jù)“下午”兩字即可判斷出其中“10：30”發(fā)生了錯(cuò)誤。但仍不能糾正其錯(cuò)誤，因?yàn)闊o(wú)法判斷錯(cuò)在何處，即無(wú)法判斷原來(lái)到底是幾點(diǎn)鐘。這時(shí)，收者可告訴發(fā)端再發(fā)一次通知，這就是檢錯(cuò)重發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)不但能判斷正誤（檢錯(cuò)），同時(shí)還能改正錯(cuò)誤（糾錯(cuò)），可以把發(fā)的通知內(nèi)容再增加“兩個(gè)小時(shí)”四個(gè)字，即改為：“星期五下午14：30-16：30開(kāi)會(huì)兩個(gè)小時(shí)”。這樣，如果其中“14：30”錯(cuò)為“10：30”，不但能判斷出錯(cuò)誤，同時(shí)還能糾正錯(cuò)誤，因?yàn)樵黾拥摹皟蓚€(gè)小時(shí)”四個(gè)字可以判斷出正確的時(shí)間為“14：30-16：30”。但如果開(kāi)會(huì)時(shí)間錯(cuò)為“16：30-18：30”，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)與糾錯(cuò)，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)間也同樣滿足附加數(shù)據(jù)的約束條件，這就應(yīng)當(dāng)增加更多的附加數(shù)據(jù)（即冗余）。又如，在學(xué)習(xí)多符號(hào)離散信源時(shí)可以和體育運(yùn)動(dòng)中的射擊聯(lián)系起來(lái)。每次射擊的結(jié)果可以認(rèn)為是一個(gè)單符號(hào)離散信源，而十次射擊的結(jié)果可以看成是一個(gè)多符號(hào)離散信源，同時(shí)也可以看成是一個(gè)十次擴(kuò)展的單符號(hào)離散信源。endprint

三、研究實(shí)踐教學(xué)，化理論知識(shí)為實(shí)踐技能

《信息論與編碼》是一門理論與實(shí)踐密切結(jié)合的課程，實(shí)踐教學(xué)的主要目的就是加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。課程設(shè)計(jì)作為實(shí)踐教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)必不可少，學(xué)生通過(guò)成課程設(shè)計(jì)提高查閱有關(guān)資料的能力，培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題、解決實(shí)際應(yīng)用的能力。由于受課時(shí)的限制的影響，該校課程設(shè)計(jì)并沒(méi)有有效地展開(kāi)。作為老師應(yīng)該思考如何在有限的時(shí)間里將理論知識(shí)與課程設(shè)計(jì)的緊密結(jié)合。具體來(lái)說(shuō)，探索一種與C語(yǔ)言＼Java＼Matlab等其他課程的課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的課程設(shè)計(jì)方案。從學(xué)以致用的角度出發(fā)，如利用C語(yǔ)言＼Java＼Matlab等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)信源編碼、信道編碼的編碼算法，讓學(xué)生獨(dú)立完成解編碼算法的程序設(shè)計(jì)以及調(diào)試工作。這樣課程設(shè)計(jì)就涉及到程序設(shè)計(jì)和信息論與編碼等多學(xué)科，在培養(yǎng)學(xué)生編程能力和深刻理解編碼理論的同時(shí)整合與優(yōu)化教學(xué)資源。同時(shí)各子學(xué)科間建立系統(tǒng)的橫向聯(lián)系，提高多功能實(shí)驗(yàn)室的利用效率，跨課程的課程設(shè)計(jì)不僅能讓學(xué)生進(jìn)一步理解編碼理論還能鍛煉學(xué)生的編程能力，達(dá)到一舉兩得的效果，因此它具有一定的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)新性，這也與信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)方案相符合。

四、研究考試方式，化傳統(tǒng)為科學(xué)

傳統(tǒng)的筆試只能考查學(xué)生理論知識(shí)，并不能全面反映學(xué)生的真實(shí)水平。學(xué)生只知道，這個(gè)要考，那個(gè)要考，這個(gè)重要，那個(gè)重要，至于為什么會(huì)考？為什么重要？學(xué)生一無(wú)所知。作為信計(jì)專業(yè)的學(xué)生，學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的重點(diǎn)應(yīng)放在信息與通信系統(tǒng)中的優(yōu)化及其實(shí)現(xiàn)。隨著實(shí)踐教學(xué)的引入，考試方法也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整?？荚嚪绞娇梢越Y(jié)合課程設(shè)計(jì)進(jìn)行，讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成一次知識(shí)面覆蓋較為全面的課程設(shè)計(jì)，如完成某種具體的解編碼過(guò)程。這不僅能反映學(xué)生對(duì)課程的掌握程度，還能培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，這才符合專業(yè)的培養(yǎng)目的。

五、結(jié)束語(yǔ)

《信息論與編碼》作為信息專業(yè)的主干課程應(yīng)當(dāng)引起重視，然而在地方本科院校生源質(zhì)量以及學(xué)科發(fā)展水平不高前提下，專業(yè)教師應(yīng)該主動(dòng)出擊，積極尋找突破口。鉆研學(xué)科知識(shí)，提高自身專業(yè)水平是基本，在有條件的情況下去學(xué)科水平辦的好的兄弟院校去學(xué)習(xí)調(diào)研。此外，對(duì)于教師資源短缺的學(xué)?？梢栽诔跗诶镁W(wǎng)絡(luò)資源授課，新近涌現(xiàn)的“慕課”（MOOC）就是一種利用開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)資源在線課程開(kāi)發(fā)模式，地方本科院校可以借鑒。《信息論與編碼》課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，需要不斷探索和實(shí)踐，這樣才能尋找一種適用于地方本科院?！缎畔⒄撆c編碼》課程的教育教學(xué)方法。

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