張艷彬

【摘要】傳統(tǒng)的信息論與編碼的教學方式下，學生感覺課程難度較高，知識掌握不穩(wěn)固，應用能力差，為此我們將建構主義的學習理論引入教學方式的改進中，注重設立知識點的應用情境，增加學生動手實踐的教學環(huán)節(jié)，倡導學生在教師指導下自主學習，最后討論了建構主義學習理論應用的一個實例，展示了良好的教學效果.

【關鍵詞】信息論與編碼；建構主義；教學方式

【基金項目】本文得到南京郵電大學教學改革研究項目JG00214JX64的支持.

信息論與編碼是信息、通信、電子類專業(yè)的基礎課程，它以概率論和數(shù)理統(tǒng)計理論為主要工具，研究通信中的信息處理、存貯和傳輸?shù)幕疽?guī)律及具體應用.這門課程具有較高的理論性、抽象性和數(shù)學要求，在傳統(tǒng)的課堂教學中，教師按照既有體系以理論和技術解析的方式為主向?qū)W生傳授知識，學生常感覺難度較高，導致學生逐漸出現(xiàn)厭學情緒.此外，學生常常反映，上課時能聽懂教學內(nèi)容，給定題目也可正確求解，但不知在實際問題中怎么應用，這反映了學生知識掌握不透徹、不穩(wěn)固，不能和既有的知識經(jīng)驗相融合，缺乏將理論應用于實踐問題的能力.為此，我們在現(xiàn)有的課堂教學方式的基礎上，借鑒建構主義學習理論對傳統(tǒng)教學方式進行了改進.

一、基于建構主義的教學方式改進

建構主義學習理論的最早提出者是瑞士的皮亞杰，他是認知發(fā)展領域最有影響的一位心理學家.建構主義理論認為所有的知識都是主體本身的認識活動的結果，主體通過自己的經(jīng)驗來構造自己的理解.對于教學活動，建構主義強調(diào)學習者不是空著腦袋進入課堂的，他們已經(jīng)具有相關的知識經(jīng)驗，對任何事情都有自己的看法，教師應重視學生自己對各種現(xiàn)象的理解，引導學生豐富或調(diào)整自己的理解.借鑒建構主義的學習理論，我們采取了以下方式改進信息論與編碼的教學.

（一）注重設立問題產(chǎn)生和解決的情境

學習情境指為學生提供一個完整、真實的問題背景，以此為支撐物啟動教學.問題構成了建構主義學習的核心.建構主義用問題來驅(qū)動學習，而不是充當概念、原理的例子.問題設立和解決應結合學生的已有認識設立.

信息論中大量的理論成果都有現(xiàn)實需求的背景，我們在講授的過程中，注意首先向?qū)W生介紹對其研究的總體的現(xiàn)實需求，再結合實際的例子引導和啟發(fā)學生思考問題的解決.如，對信源熵的介紹，我們在教學中先提出如何衡量信源信息度量的問題，再以布袋摸球?qū)嶒灋槔龑W生去解決這個問題，最后再引導學生學習自信息量、平均信息量、平均不確定度的概念.

（二）增加學生動手操作和體驗的教學環(huán)節(jié)

建構主義理論認為，學習者要想完成對所學知識的意義建構，最好的辦法是讓學習者到現(xiàn)實世界的真實環(huán)境中去感受體驗，而不僅是聆聽別人的介紹和講解.基于本課程的特點，我們設計了一些運用MATLAB軟件結合理論解決實際問題的內(nèi)容，這些實際問題或者具有廣泛的應用背景，或者是本課程中涉及的具體工程問題，學生都已具有一定的經(jīng)驗，如運用最大熵的原理編程實現(xiàn)圖像區(qū)域的分割、運用迭代法求取一般的DMC信道的信道容量、Huffman編碼的實現(xiàn)等內(nèi)容.

（三）組織和引導學生自主學習

自主學習是讓學生進行自我學習、自我探究的學習方式.隨著科技的迅猛發(fā)展，多媒體計算機和網(wǎng)絡通信技術的廣泛應用為學生的自主學習提供了條件.倡導自主學習的核心是發(fā)揮學生學習的主動性，充分體現(xiàn)學生認知主體的作用.教師的重點是幫助學生如何“學”，應該注意根據(jù)課程和學生的特點，把握自主學習的知識點的設立、問題的分解、自主學習的組織安排等問題，在實踐中我們把信源編碼技術、信道編碼技術作為學生自主學習的重點.

二、教學實例分析——以信源編碼技術為例

信源編碼技術的學習是課程的重要部分，傳統(tǒng)的授課方式是依次對各種常用編碼技術向?qū)W生做介紹，學生感覺內(nèi)容較多，不易掌握，也不了解實際用處.為此，我們重新設計這部分內(nèi)容的學習，規(guī)劃以數(shù)字圖像的JPEG壓縮標準為框架引導學生學習.首先，給學生布置了和JPEG壓縮的應用和性能相關的一些問題，讓學生課下分組調(diào)研.具體有：

（1）調(diào)查互聯(lián)網(wǎng)上和自己拍攝、處理的圖片涉及的常見格式有哪些；

（2）用圖像軟件把BMP圖像轉(zhuǎn)換成JPEG格式，比較兩者視覺質(zhì)量和文件大小的區(qū)別；

（3）調(diào)研JPEG的壓縮流程.

由于難度不高，學生普遍能完成這些問題的調(diào)研，得到和下圖相似的JPEG編碼流程圖，有的學生還對具體的編碼技術進行了了解.JPEG的編碼流程涉及常用的變化編碼、量化編碼、差分預測編碼、游程編碼和熵編碼的技術，這些都屬于學生必須掌握的常見編碼技術，在此框架內(nèi)我們再向?qū)W生介紹相關的技術流程，最后在MATLAB中演示如何實現(xiàn)JPEG文件的保存，這樣學生能把學習內(nèi)容和已有的圖像使用經(jīng)驗、自己調(diào)研形成的認識、相關的工程應用結合起來，形成的認知更為深入和鞏固，也具有比較強的應用意識和能力.

三、總結

針對信息論與編碼課程教學中出現(xiàn)的學生感覺課程較難，掌握不穩(wěn)固，應用能力差的現(xiàn)象，借鑒了建構主義學習的理論對現(xiàn)有教學方式進行了改進，在實際問題和學生已有認識的基礎上展開教學內(nèi)容，同時倡導學生的自主學習活動，增加動手實踐環(huán)節(jié)，顯著改善了教學效果.

【參考文獻】

[1]趙生妹.信息論基礎與應用[M].北京：清華大學出版社，2017.

[2]朱艷，鄒霞，周智勇.基于建構主義的高校C語言之教學設計[J].內(nèi)江科技，2011（2）：64+76.

[3]陳威.建構主義學習理論綜述[J].學術交流，2007（3）：175-177.endprint