“信息论与编码”课程教学探索与实践

成凌飞，冯艳伟

(河南理工大学1.电气工程与自动化学院，2.万方科技学院，河南焦作 454003)

“信息论与编码”是电子信息类专业的一门重要的专业课程。在教学过程中，很多学生反映该课程枯燥难学，学习效果不理想。作为一线教师，笔者认为出现这种情况可能有以下三个原因［1］:①该课程的学习中需要用到随机过程和近世代数等数学知识，一般本科生并未掌握;②该课程包括很多公式推导和定理证明;③该课程介绍的内容与日常生活和实践联系不够密切，学生不容易理解。

笔者针对以上问题，在教学中引入可视化工具思维导图帮助学生理解，以归纳该课程的概念［2，3］。

1 思维导图在教学中的应用

1)教师运用思维导图进行教学

思维导图教学是注重引导学生在探究学习的过程中主动建构意义，加深体验。学生在教师的指导下，从自然、社会和生活获取与学科相关的专题进行研究，并在研究过程中自主地吸收知识、应用知识、解决问题，以培养学生分析问题、解决问题的能力和创造能力为目标［4］。

笔者在课程教学的每一章结束时，都会绘制一张本章的思维导图。我们借助导图带领学生复习，帮助学生清晰地建立各知识点之间的连接，加深理解和记忆。图1为笔者绘制的关于通信系统中信道的思维导图。

2)学生运用思维导图进行复习

图1 关于信道的思维导图

图2 学生绘制的“信息论与编码”的思维导图

“信息论与编码”的内容比较抽象，概念较多。在复习过程中，学生往往局限于各个概念孤立的理解和记忆，很难站在一定的高度从整个课程的结构体系上来贯穿各个知识点，结果花了很多时间去复习却仍然一头雾水。为此，笔者要求学生在课程结束后，每人绘制一幅该课程的整体思维导图。利用思维导图进行复习，既能复习各个知识点的内容，又能够理解该知识点在整门课程中的位置。这种学习方法不但可以提升学生的注意力与记忆力，增强思维能力，更能够启发学生的联想力与创造力。

图2为一位学生手绘的该课程的思维导图。导图由通信系统模型、信源熵、信道、率失真函数和信源编码等五部分组成，每部分以云状曲线为界线，并使用不同颜色加以区分。导图中使用了很多形象生动的卡通图像、色彩丰富的颜色，并且使用各种箭头表示出概念之间的联系。显然，学生在绘制导图的过程中，把学习变成了一件十分有趣的事情，增加了对课程内容的理解和记忆，收到很好的效果。

2 基于Android技术的编码程序

为了增强对“信息论与编码”课程理论知识的理解，笔者以学生的现实生活和社会实践为基础挖掘课程资源，增强学生解决实际问题的成就体验，在教学中增加了编码实验环节［5］。要求学生每六人组成一个小组，每组运用各自熟悉的编程语言，实现最基本的三种编码，即香农编码、费诺编码和哈夫曼编码。其中一组学生基于当前流行的应用于智能手机和平板电脑的Android技术，使用JAVA语言编写了编码程序。

程序界面由Android TabActiyity组件实现，输入框和按钮分别由Edit Text和Button控件组成。程序界面如图3所示。点击“start”开始运行程序。在输入框中输入概率数据，数据之间以空格隔开，点击“确定”完成数据的输入，如图3(a)所示。然后，分别点击界面上方的“Shannon”、“Fano”和“Huffman”，就会显示香农编码、费诺编码和哈夫曼编码的编码结果。点击界面上方的“Compare”，会显示三种编码结果的比较，如图3(b)所示。

图3 编码程序界面图

3 结语

本文介绍了笔者在“信息论与编码”课程教学中采用的一些教学探索与实践。通过引入思维导图，帮助学生掌握正确有效的学习方法，教会学生如何学习和如何思维，提高学生的学习能力与思维能力，有效地改变学生的认知方式，提高了教师的教学效果和学生的学习效果。在教学中增加实验环节，使学生从枯燥无味的理论学习中解脱出来，体会到理论与实践相结合的乐趣，增进对知识的掌握与理解。

［1］ 邓家先.信息论与编码课程教学改革探讨［J］.南京:电气电子教学学报，2007，29(2):111-114

［2］ 东尼·博赞，巴利·博赞.思维导图［M］.北京:中信出版社，2009

［3］ 王竹萍等，基于思维导图的高效电路教学法的研究［J］南京:电气电子教学学报，2011.33(6):87－89

［4］ 李如玮，鲍长春，窦慧晶.“信息理论与编码”课程建设与教学改革［J］.南京:电气电子教学学报，2009，31(3):9-10

［5］ 姜楠，王健，蔡永泉.信息论与编码教学实验系统［J］.上海:实验室研究与探索，2011，30(3):264-266