《信息論》課程的教學改革探索與實踐

徐政五，甘 露，張華國，李萬春

(電子科技大學 電子工程學院，成都 611731)

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)水平的快速發(fā)展和提高，信息的重要性越來越受到人們的重視。信息論課程中的基本理論，如無失真和限失真信源編碼即數(shù)據(jù)壓縮原理、信道編碼理論等，在通信、計算機通信、數(shù)字影像等工程實踐中都得到廣泛的應用。如今，信息理論的發(fā)展也是高新技術(shù)發(fā)展必不可少的理論源泉;對于社會發(fā)展的影響，信息科學技術(shù)具有不同于其他學科的重要特點［1－4］。

信息論是一門應用概率論、隨機過程和數(shù)理統(tǒng)計等方法來研究信息的存儲、傳輸和處理中一般規(guī)律的學科。通過近年來對本課程的評估，發(fā)現(xiàn)學生在學習過程中普遍存在著理論基礎較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養(yǎng)不足、生搬硬套多而創(chuàng)新意識弱等現(xiàn)象。在這其中反映出傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè)教學內(nèi)容存在重理論、輕實踐，重分析、輕綜合，重個體、輕協(xié)作的缺點，說明了現(xiàn)有的教學內(nèi)容急需改革。因此，我們需要通過對《信息論》課程的改革，培養(yǎng)出理論基礎扎實和具有實踐能力的創(chuàng)新人才，以適應現(xiàn)代社會的需求［5－6］。

1 《信息論》課程改革內(nèi)容

對《信息論》基礎課程改革可設計為:以課堂教學為載體改變教學內(nèi)容來激發(fā)學生的學習熱情;改革教學方法，建立研討式的教學模式，積極引導學生進行創(chuàng)新思維;變革教學形式，在課堂內(nèi)外師生和生生互動，與學生展開交流討論，進一步提高培養(yǎng)質(zhì)量?？偟膩碚f，可以分為四個方面的內(nèi)容。

1)改革教學內(nèi)容，體現(xiàn)電子類院校特點

通過構(gòu)建創(chuàng)新型的教學內(nèi)容體系，結(jié)合信息檢測與處理技術(shù)的發(fā)展，將最新的科學研究成果和科學概念及時地融入到教學內(nèi)容中去，課程教學內(nèi)容要體現(xiàn)本學科發(fā)展的時代性、開放性、多元性與全面性。淘汰過時的內(nèi)容、方法和手段，同時增加大量信息新技術(shù)的內(nèi)容。在課堂教學過程中，除了采用傳統(tǒng)的教學手段和多媒體演示之外，還可以動員學生充分利用網(wǎng)絡資源搜索查詢相關(guān)的資料，了解信息新技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)。所選內(nèi)容結(jié)合工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐、內(nèi)容新穎、方法多樣、具有很大實用價值和現(xiàn)代氣息、因而更能激發(fā)學生學習興趣，從而使學生能全身心投入課程學習，具有較好的效果［7］。

2)重視課程實踐，培養(yǎng)學生動手實踐能力

在教學方法改革方面，探索“從問題引出概念，由概念得到方法，用方法實現(xiàn)電路”這種啟發(fā)探究式的授課方法，變原理的講解為“提出/發(fā)現(xiàn)問題→分析原因→制定措施→實現(xiàn)電路”的研討過程，從方式方法上誘發(fā)并激勵創(chuàng)新意識。建立專業(yè)的課程實驗室，結(jié)合基礎研究課題和部分最新研究項目，完成一些課程實驗，如信道實驗、編碼實驗等［8］。

3)緊密圍繞學科，注重教與研的結(jié)合

《信息論》基礎課程內(nèi)容范圍廣，這就要求教師要有寬的知識面和豐富的實踐經(jīng)驗。為了發(fā)揮特長，要求教師必須具有一定的科學研究水平和良好的專業(yè)素養(yǎng)，教學中根據(jù)實際情況結(jié)合學科的發(fā)展進行拓展性教學。并且教師在教授學生的過程中相互學習，共同提高，知識和經(jīng)驗的相互滲透和補充使得學生甚至于授課教師的業(yè)務素質(zhì)也能得到提高。

4)建立網(wǎng)絡資源，擴展學生學習的通道

先進的現(xiàn)代教育技術(shù)手段、豐富的網(wǎng)絡資源，可以提升課程的品質(zhì)和內(nèi)涵，在校園網(wǎng)上提供豐富的網(wǎng)絡資源，打造信息類網(wǎng)絡平臺，包括科技制作資料、科技制作技巧、知識問答等。這樣，不僅可以滿足學生自主學習和上網(wǎng)學習的需要，也為加強學生的應用能力、實踐能力和創(chuàng)新能力提供幫助和指導。

2 《信息論》課程改革實踐的方法

為了實現(xiàn)前述的改革內(nèi)容，通過這幾年來的教學探索和經(jīng)驗的總結(jié)，我們在教學過程中從以下四個方面進行了具體的實施。

1)《信息論》基礎教學的分類目前，對信息論的研究內(nèi)容一般有三種理解:(1)經(jīng)典信息論，又稱香農(nóng)信息論。主要以定理的形式證明信息傳輸和處理的理論極限。

(2)一般信息論，也稱工程信息論。除香農(nóng)信息論的內(nèi)容外，還包括噪聲理論、信號濾波和預測、統(tǒng)計監(jiān)測和孤寂、調(diào)制理論、信息處理理論以及保密理論等。

(3)廣義信息論。不僅包括上述兩方面內(nèi)容，而且包括所有與信息論有關(guān)的自然和社會科學領(lǐng)域中有關(guān)信息的問題。信息論理論體系中很多定理都伴隨復雜的數(shù)學證明，很多概念也很抽象，這在教與學上都有相當?shù)碾y度。

因此，加強學生對這些基礎理論的理解十分必要。在這部分課程內(nèi)容中，需要不厭其煩地反復講授，結(jié)合科學研究中遇到的實際問題進行分析理解。

2)針對不同專業(yè)學生，課程結(jié)構(gòu)分類明朗清晰

針對不同專業(yè)的學生，根據(jù)教材在課程講授時的側(cè)重點也不盡相同。

對于通信專業(yè)和信息專業(yè)的學生，主要講授教材中經(jīng)典信息論和一般信息論的研究內(nèi)容，但為了避免內(nèi)容上不必要的重復甚至由此引起學生的概念混亂，把連續(xù)信源和離散信源放在一起，連續(xù)信道和離散信道放在一起，他們在概念上是相通的，這樣符合最近發(fā)展的理論，有利于學生的學習遷移。在介紹信源及信源熵、信道及信道容量之前，引入關(guān)于信息度量的幾個重要概念:自信息量、互信息量、信源熵即平均互信息量。通過實際生活中的生活許多離散信源和信道的例子來引入這幾個比較抽象的概念，這樣使學生比較容易接受。而且根據(jù)信源和信道的分類特點來介紹計算信源熵(熵率)和信道容量的方法，這樣可使學生對于信源和信道的相關(guān)概念有一個清晰而明確的理解。

而對于學校其他專業(yè)的學生主要講授教材中廣義信息論的研究內(nèi)容。把信息論的一些基本內(nèi)容，基本原理，適用方向以及在自然和社會科學領(lǐng)域中的應用作為講授重點。

3)精選習題，幫助學生鞏固課程知識

習題是學生深入理解和消化基本理論，鍛煉獨立解決問題能力的重要環(huán)節(jié)。在先期的教材中積累了一部分習題，但還仍需從國內(nèi)外大量優(yōu)秀習題中再精選一部分習題，使其具有一定的代表性，與日常生活密切相關(guān)，突出新穎，具有一定的趣味性。

大部分習題解答需要綜合運用所學知識，通過這樣的習題能有效地幫助學生鞏固、加深對授課內(nèi)容的理解。另外還可以結(jié)合自身科學研究的課題中實際情況，精編部分新的習題，做到習題的不斷創(chuàng)新。

4)采用多樣化的多媒體課件，改變抽象、枯燥的教學方式

以現(xiàn)有多媒體教學課件為基礎，針對教學內(nèi)容進行整體設計和優(yōu)化，突出重點和難點，突出反映板書不易描述的內(nèi)容，多媒體教學課件的文字、圖表、色彩、動畫應用適當，使信息論原本顯得非常抽象、枯燥的概率論與隨機過程的知識更容易讓學生接受。

對于習題和課件，我們充分利用網(wǎng)絡資源，讓學生能夠提前進行學習和問題的思考，便于在正式的授課中能夠有的放矢，同時也通過網(wǎng)絡平臺跟授課教授進行實時溝通，提高了授課質(zhì)量和效率。

3 結(jié)束語

本文在《信息論》課程的教學內(nèi)容，教學形式和實踐環(huán)節(jié)上進行的優(yōu)化，通過近年來在課程教學中的實踐，取得了比較好的效果，提高了學生對這門課程的學習興趣，結(jié)合《信息論》課程實踐和結(jié)合其他課程學習后，普遍認識到學習這門課程的必要性。對于《信息論》課程教學中發(fā)現(xiàn)的一些問題，我們將在今后的教學工作中對《信息論》課程的教材作進一步的修訂和調(diào)整，改進教學方法，提高教學質(zhì)量，以適應高等教育教學的需要。

［1］沈希忠.信息論與編碼教學改革［J］.中國科教創(chuàng)新導刊，2012(11):186－187.

［2］郎東革，包妍.信息論與編碼教學改革的探討［J］.中國電力教育，2010(34):72－73.

［3］岳岫峪，張振榮，覃團發(fā).信息論基礎課程教學方法的改革與實踐［J］.廣西大學學報，2007，32(z1):226－228.

［4］劉鶯，胡劍煒.信息論基礎課程教學優(yōu)化改革的探討［J］.科技信息，2011(35):112.

［5］Ii Mingwu.Discussion on the objective of personnel training of Independent Colleges and the" Double Type"Teaching Staff［J］.Economic and Social Development，2006(14):162－164.

［6］Zhou Xian，Wu Qilin.Discussion on training model innovation for Independent college［J］.Continuing Education，2007(1):165－167.

［7］Thomas M C ，Joy A T.Elements of information theory［M］.北京:清華大學出版社，2003.

［8］Richard B W.Applied coding and information theory for engineers［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2003.