《信息论基础》课程教学改革与实践

郑嘉利

摘要：本文針对目前信息论基础课程教学所面临的困境，对《信息论基础》课程的教学内容、教学方法和手段以及实验教学等方面分别进行探索与实践，从而使得学生在有限的课时内掌握基本课程内容的同时，实现教学过程的互动性、教学方式的启发性、教学方法的多样性和教学手段的现代化，进而激发学生的学习兴趣，培养学生自主学习和创新的能力。

关键词：信息论基础教学实践教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0184-01

由于“信息论基础”这门课程是应用近代数理统计方法研究信息的度量、编码和通信的科学，是概率论与通信技术相结合的理论学科，具有较强的系统性、理论性和实践性[1]。该课程的概念抽象且数学公式较多，前后相互交错，知识体系繁杂，对学生的数学基本功要求高，加之课时紧、授课时间短，对于教与学都有一定的难度。教师授课过程通常从基本定义出发，讲述原理，给出相应的数学描述或数学模型，对性能做出理论分析，伴随一些重要的定理、证明、推导等等[2]。这些教学内容与教学形式决定了该课程的突出特点是理论性强、抽象难懂、内容广泛、课时短。

1目前信息论基础课程教学面临的现实问题

该课程理论性强，数学公式推导多，比较抽象，侧重于对实际通信系统数学模型的研究，而有关通信系统实现的内容，一般只给出系统实现的思路或框图，很少介绍具体实现，与实际的系统实现距离大，从而增加了学生的学习难度[3]。大部分学生在学完本课程之后，并不能对信息论基础讲授内容做到深刻的理解，基本上是知其然，但是不知其所以然。这使得学生在将理论知识应用于实践时产生较大困难，如在毕业设计和创新型实践中，学生经常不知如何下手，一片茫然。虽然有相关的辅导资料可以查阅，但本科生的学习任务繁重，自学能力还较差，不能单靠学生努力来改变现状。

2筛选和提炼教学内容

我们需要合理筛选和提炼信息论基础各章节教学内容。目前采用的教材——《信息论——基础理论与应用》，其各章节内容主要囊括离散信源及其信息测度、离散信道及其信道容量、波形信源和波形信道、无失真信源编码定理、有噪信道编码定理、保真度准则下的信源编码、无失真的信源编码、信道的纠错编码、网络信息论、保密系统的基本信息理论等，部分内容与《现代通信原理》、《信号与系统》、《随机信号分析》、《扩频通信》等课程的部分内容重复。若完全照着教材讲授会浪费课时而学生又没学到新知识，但又不能完全撇掉这些重复内容不讲，因很多学生已经忘记前期课程相关的基本概念，若不稍加复习会影响他们接收新的知识。而后期课程重复的内容，若不在课堂中有效串讲，学生会误以为这个内容不重要，并对整个通信系统的认识不完整。因此，合理有效地筛选和提炼教学内容，是提高教学有效性的第一步。

我们经过前期探讨研究，计划从三方面来解决问题。

（1）先将信息论基础中重要又抽象难懂的知识点提炼出来。

（2）然后依据软件语言的特点，通过图形、曲线、文字、动画等方式来将知识点展示出来。

（3）最后把各个相关联的知识点串起来，进行系统演示，让学生建立起系统的概念。

目前很多教材给出的例子并不尽人意，对于抽象难懂的知识点，选取有代表性的例子来帮助说明解释，对于成功讲解该课程非常重要。我们通过大量查阅相关的国内外经典教材，针对不同难度的知识点选取经典的例子。这样对于教师和学生来说都很有益处，能大大增进课程教学效果。

3教学实际应用

在对该课程的讲授过程中我们发现，教学内容往往不能与现有的通信技术同步，教材中的很多知识点与实际应用较为脱节，导致学生在学习过程中难免会产生疑问。因此，如果能够让学生在学习过程中不断地理论联系实际，了解到所学习的信息论的有关知识是与周围身边事物密切相关的，所学到的知识能运用到今后的工作中，将会大大激发起学生学习这门课程的兴趣和动力[4]。在教学实践改革中，我们通过以下四种方法，取得了较为理想的教学效果。

（1）利用Matlab强大的可视化功能，把信息论基础中抽象的理论公式以直观的图形展示，帮助学生加强对基础理论知识的掌握和理解。

（2）搭建实际无线通信系统，如移动通信系统、卫星通信系统、无线通信系统传输语音、数据和图像，具体包括数字基带仿真、服务发现、局域网接入、电话网接入、语音传输、数据传输、图像传输、无线多点组网、通信性能评价和GSM/GPRS接入等技术，以帮助学生建立实际通信系统概念。

（3）将我们教研室的教师们最新的科研成果集成于软件中，并用于教学，让学生能及时了解通信的新技术。

（4）设计一些难度不同的课程设计题目，让学生在这套软件平台的基础上，使用Matlab语言进行独立设计和开发，在这过程中学生需要完成查阅文献，确定设计目标，设计系统方案，计算仿真参数，直至搭建系统仿真平台，测试运行结果，改进系统设计等具体工作，这对提高学生的综合素质是一种有力的锻炼。

4结语

本文分析了《信息论基础》课程教学面临的现实问题，通过筛选和提炼教学内容以及大力加强实际应用在教学中的渗透，在我校通信工程专业本科生《信息论基础》课程教学中取得了较好的教学效果。不仅激发了学生的学习热情，开阔学生的思路和视野，而且大大丰富课堂的教学内容，减轻教师的教学负担。

参考文献

[1] 李迎春，等.《信息论与编码》教学改革探讨[J].科技信息，2010（20）：18-20.

[2] 曹雪虹.信息论与编码[M].北京：清华大学出版社，2003.

[3] 吴伟陵.信息处理与编码[M].北京：人民邮电出版社，2005.

[4] 谢利民，等.现代教学基础理论[M].上海：上海教育出版社，2003.