| 标题 | 《信息论与编码》课程教学探讨与思考 |
| 范文 | 摘 要：在《信息论与编码》课程教学过程中,发现学生在学习和掌握这门课时存在一定的困难。为了提高课程的教学效果,先行分析产生困难存在的原因，针对不同的因素，根据本课程的教学特点,从概念讲解，学习态度，学习方法及教学实践等环节，探讨克服本课程教学中的难点、获得有效的教学效果的方法。其中,有的方法已被实施,还有的方法将在今后的教学中试行。已有的教学实践结果表明,在教学过程这些改革方法的应用,将有效提高课程教学效果。 关键词：信息论与编码；教学效果；教学改革 信息理论是现代信息科学的一个重要组成部分，对通信的工程实践、科学研究有着广泛而深入的影响。信息论将信息的传递作为一种统计现象来考虑，给出了估算通信信道容量的方法。信息传输和信息压缩是信息论研究中的两大领域。这两个方面又由信息传输定理、信源－信道隔离定理相互联系。信息论有狭义和广义之分。香农（Shannon, 1916-2001）被称为是“信息论之父”。人们通常将香农于1948年10月发表于《贝尔系统技术学报》上的论文“通信的数学理论”作为现代狭义信息论研究的开端，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等。随着通信的网络化，多用户信息论得到了飞速发展,并在实际应用中取得重要成果。信息论是通信系统的指导性基础理论。广义信息论又称信息科学，主要研究以计算机处理为中心的信息处理的基本理论，包括评议、文字的处理、图像识别、学习理论及其各种应用。信息论的研究与很多学科密切相关，例如，数学、物理学、控制论、计算机科学、逻辑学、心理学、语言学、生物学、仿生学、管理科学等。 目前信息论已被应用到更加广泛的领域，如经济、生物、物理，并产生了一系列的新型分支，如信息路与股票市场、生物信息论、量子信息论等。随着这些分支的产生，对信息的需求使得人类进入了信息化社会，信息观念和信息处理能力已成为21世纪信息人才所必备的基本素质，信息论与编码理论正是信息技术发展的基本理论。因此，许多高等院校在电子信息工程，通信工程及网络工程开设《信息论与编码》为专业的基础课。在实际教学过程中，教师发觉无论怎样讲解教学效果不明显，而且学生也不愿意学习。经过调查分析，发现问题出现在以下几个方面： 1 教学过程中存在的问题 信息论课程对数学理论要求较高，所涉及的数学知识覆盖了理工科学生所学的大部分数学知识，包括：高等数学、线性代数、离散数学、概率论与数理统计、随机过程以及数值分析。但是根据本科教学大纲安排，随机过程和数值分析是不学的。还有，这门课中存在大量繁琐又枯燥乏味的公式的推导和证明，使得学生望而生畏，从而影响了学生学好这门课的信心。与许多学生讨论这门课时，发觉学生认为信息论就是一些公式和推导，没有体会到该理论在现实生活中的应用价值，学非所用，没有学习的必要。在教学过程中发现学生过度依赖老师，缺乏独立的思考。老师讲的知识是强迫接受。还有，信息概念比较抽象，学生对其理解不够，在这种情况下，取得好的教学效果比较难。目前，现在许多学校在实践教学方面还存在许多问题，有的根本就没有开设，有的只是将通信原理的实验箱拿来为学生演示。学生从中没有学到任何有关课程的内容。还有就是没有充分考虑学生的心理特点、知识结构和个体差异，实践任务安排不合理，太难也会打击学生的信心。 2 提高教学质量的思考及方法 2.1 信息概念要强化，如果学生对信息的概念不了解，对以后的深入学习会造成很大的障碍，因此在课堂上采用多媒体辅助形式和生活中的应用实例将信息概念形象化。例如要想使学生对信息有一定程度的认识，就可以从这样阐述：客观世界充满着信息：天上的星体、地下的矿藏，一切客观物质无不具有自己的特征信息。人类离不开信息：人的五官在不停地感知、接收信息；人的神经系统在不停地传递信息；人的大脑则在不停地处理与决策信息；人与人之间又在不停地交流信息；人活在世上百分之百时间都在自觉与不自觉地与信息打交道。知识、书本是有用信息的积累：人类依靠知识改造自然，适应自然，靠知识促进社会的发展与进步。信息是组成客观世界并促进社会发展的最基本的三大要素之一。三大要素是：物质、能量与信息。三要素中物质是基础，是实体。能量是物质运动的形式，E=mc2，物质可转换成能量，而能量又是改造客观世界的主要动力。信息：它依附于物质和能量，但又不同于物质和能量。没有信息就不能更好地利用物质和能量，人类利用信息和知识改造物质，创造新物质，提高能量利用效率，发现新能量形式。信息也是客观存在的，它是人类认识、改造客观世界的主要动力，是人类认识客观世界的更高层次。 对信息概念有了认识后，进一步引入关于怎样研究信息和描述信息。信息存在于自然界，有也存在于人类社会。哪里有事物，哪里就有事物的运动，同时哪里就产生了信息。在接收者收到信息之前，对它的内容是不知道的，具有不确定性，是可以携带、存储及处理，并能够度量的。根据这些解释，举例子如：有人告诉你许多原来不知道的新内容。这些新内容就是信息，这些信息是由别人传递过来的。再举个例子，有两个袋子分别装100个球，甲袋子装了50个红球，50个白球；乙袋子装25个红球，25个白球，25个篮球，25个黑球，现从两个袋子随意抽出一个球，是红球，则这两个消息包含的信息量是不同的。这样学生就对信息有个形象的认识。在为后面讲解信息的度量时，打下良好的基础 2.2 教学角色不同，对待同一事物的看法和观点就不同。教师从事多年教学，学生又是从未接触过信息论的知识，对第一次接收的新知识的理解与教师所传授的目的是否一致呢？也就是学生能否理解课堂上教师所传授的内容？通过调查研究发现在学生学习过程中，由于学生自身的基础与教师存有差别，教师所讲授的内容与学生接受的内容也有偏差。因此，采用换位思考，让教师站在学生的角度去理解、学习抽象而晦涩的纯理论的知识。这就要采用新的方法去教与学。教师选取几个相对简单移动的环节，通过初步的引导，让学生自学并上讲台讲课给其他的同学听，这样教师会发现不同的学生所讲的则重点就不同，而且学生们还会发现问题与老师和其他的同学讨论，这样加深学习印象，产生良好的学习效果。最重要的是，教师发现学生在学习中的不足和缺点，从而加强补充。 2.3 难理解的知识点采用建模、比喻和举例的方法进行教学由于信息论是一门理论性很强的课程，数学推导对应理解信息论的内容是十分重要的，因此在本门课程的教学过程中，我们的教师还是以传统的黑板授课为主，在达到结论性成果后通过适当利用多媒体演示一些编码技术的实现过程和仿真结果，这样能够达到比较好的教学效果。另外，通过多媒体建立的学习情境进行学习，利用生动、直观的形象有效的激发联想，便于学生记忆，强化知识学习。计算机辅助《 信息论 》课程教学能够提高课堂教学效率，改善课堂教学效果。除课堂授课外，拿出一些课时进行讨论。布置一些习题由学生自己准备，在讨论课上由学生就相关问题介绍自己的解决方法，大家进行讨论，激发学生主动学习的意识，提高他们思考问题和解决问题的能力。 2.4 充分利用网络提供更多的教学资源。建立了课程网站，在网站上提供补充材料，如信息论最新研究的综述性文章，收集专家的各类报告等等，这些对于学生了解相关的应用，加深理解信息论概念会起到重要作用。我们还在网上建立交流区，加强教师和学生的交流，缩短教师和学生的距离，将课堂延伸到课外。 2.5 由于“信息论与编码”课程内容需要一定的数学基础,存在大量的理论证明和推导,因此,对于学生空间想象能力，抽象思维能力和逻辑推理能力等方面要求较高,这也对该课程的教学提出更高的要求。因此,为了在授课过程中激发学生的学习兴趣和动力,充分调动学生学习的积极性和主动性,促进学生更好地掌握“信息论与编码”这门课程,非常有必要进行实践探讨与研究。为了取得较好的教学效果，根据学生的基础不同，将实践的难度分成三个等级。对于基础较薄弱的学生，采用演示性实践；中等层次的学生采用MATLAB仿真手段；对于高等层次的学生，采用高级语言编程完成通信与编码的算法。老师不能像以前采用的实践教学方法，统一要求统一管理。采用这种因材施教教学手段，可以激发各类学生的学习兴趣和动力,充分调动学生学习的积极性和主动性。同时。还可以将实践内容作为开放性实践，拓展有需求的学生的学习需要。 本文从“信息论与编码”在教学中所产生的问题入手,分析产生教学的效果差的几个原因。根据本课程教学内容的特点,分别从概念讲解，学习态度，学习方法及教学实践等环节，探讨克服本课程教学中的难点、获得有效的教学效果的方法。其中,有的方法已被实施,还有的方法将在今后的教学中试行。已有的教学实践结果表明,在教学过程这些改革方法的应用,将有效提高课程教学效果,激发学生的学习热情和兴趣。 参考文献 [1]邓家先.信息论与编码教学改革探讨[J].南京：电气电子教学学报，2007(2):111-114 [2]赵生妹,盛 利,曹 东,朱 艳. 《信息论与编码》课程教学改革探讨[J].江苏广播电视大学学报2008(3):80-83. [3]曹雪虹,等.信息论与编码[M].北京:清华大学出版社,2004. 作者简介：杜玉华:1977年生，研究生，2003年毕业于长江大学（原江汉石油学院）地球探测与信息技术专业，现在常州工学院电子信息与电气工程学院从事教学科研工作,讲师,研究信号采集与处理方向。 |
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