信息论与编码教学模式的研究与探索

张秋闻 王 晓

摘要：针对信息论与编码课程理论性强、概念抽象、多学科交叉及数学推导烦琐的特点，提出改进方法和可行性方案，以郑州轻工业学院为例，分析传统的信息论与编码课程教学模式存在的问题，阐述信息论与编码课程的课堂教学、上机实验、课程考核等教学环节的改革措施，展示教改后的教学效果。

关键词：信息论与编码；教学模式；研究与探索

0 引言

近几年，随着电子信息技术的快速发展，信息论与编码技术已经在多媒体软件、信道与信源通信、视频处理等方面得到广泛应用 。为适应市场需求，许多高校的相关专业陆续开设了信息论与编码课程。信息论与编码课程有数学公式多、理论性强、概念抽象的特点。目前的教学多侧重理论教学，课堂教学枯燥乏味，课程建设和培养模式相对陈旧，没有形成完整的课程体系。

1 信息论与编码课程教学现状

随着信息技术应用的不断深入，社会对电子信息、信息工程、通信工程专业人才的知识、能力和素质提出了更高的要求，传统的教学模式已不能满足信息论与编码课程的教学需求。为了让学生更深入地掌握信息论与编码理论和相关专业技能，教师必须探索新的理论教学方法并加强上机实验环节，提高学生的理论素养和动手能力。目前的教学模式主要存在以下几方面问题。

（1）传统理论教学模式不能满足专业培养目标的要求。信息论与编码是大多数信息类专业的研究生课程，需要较好的数学基础、分析理论、随机信号、概率统计等方面知识辅助学习（信息论与编码涉及的基础理论较复杂，许多数学公式证明推导十分晦涩难懂），但实际情况是很多高校在课程教学中只注重理论知识的讲授，很少与相关学科理论相结合，也缺乏必要的知识联系和衔接，本科阶段又没有开展先修课程的教学，从而造成了本科生学习困难。

（2）上机实践内容陈旧，灵活性差。上机实践项目包含上机实践指导教材和上机实践程序原型的代码。信息论与编码方面的理论与应用发展变化比较快，教材更新滞后，内容陈旧，而上机实践内容也与技术发展的实际脱节，导致学生在校学到的实践知识总是滞后于社会发展的需求。

（3）课程考核片面强调书面成绩，忽视培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力以及创新能力。信息论与编码课程的教学目标是运用信息技术解决在科研及生产过程中遇到的问题，而传统的教学模式多注重课程书面考试成绩，缺乏对学生自主学习与创新能力的考核。

针对上述问题，借鉴其他课程的教学经验，我们通过对信息论与编码课程的教学模式、上机实践、课程考核等的研究改革，增强学生对信息论与编码知识的理解，提高其分析与解决问题的实践能力。

2 具体改革措施

2.1 信息论与编码课堂教学改革

对信息论与编码课程进行教学改革，课堂教学改革是不可缺少的关键环节。传统课堂教学过分强调教材的导向作用，缺乏相关课程之间必要的联系和衔接以及课程整体上的协调统一。上课时间固定，课程内容陈旧，实行“填鸭式”和“满堂灌”的教学方式，致使教师的教学工作量巨大，教学效果却达不到要求。

信息论与编码是一门多学科交叉的课程，包含相关学科领域的诸多知识点，如高等数学、高等代数、概率论与数理统计、通信原理、现代数字信号处理等，不仅概念抽象、理论较强，而且对理论与实践结合的操作要求较高。在改革后的信息论与编码课程的课堂教学中，通过借鉴和吸取同类型课程的成功经验，提出更为灵活的“以学生为主体”的教学方案，形成课堂教学活动的系列性、层次性、时代性特点，增加相关的综合性交叉学科知识，使信息论与编码课程的教学与当前专业技术发展对人才培养的要求相适应。

在信息论与编码课堂教学中，教师应坚持以学生为主体的理念，充分发挥学生的主观能动性，鼓励并引导学生积极预习和自主学习，营造良好的学习环境。为了提高信息论与编码课堂教学内容的针对性，教师可以典型的香农信息沦为主线，如图1所示，将压缩理论、传输理论和保密理论分解成不同的模块，将信息论与编码课程教学内容分别融合到相应的模块中，降低学生的理解难度。

信息论与编码课堂教学改革具体措施应包括以下几方面。

（l）以标志性问题和案例启发学生参与讨论，鼓励学生探索解决问题的方法，从而深入理解香农信息论知识点。教师可通过传授香农信息论方法和思想，帮助学生形成良好的学习方法和研究技巧。

（2）期中和期末举行课程交流会，让学生讲述自己对本课程的理解，展示学习成果和发现。

（3）课外答疑辅导，要求学生在遇到困难时，通过网络教学平台、QQ、微信、E-mail等方式随时把问题反馈给教师，教师及时和学生沟通交流并给予辅导。

（4）利用多种方式激发学生学习的主动性。教师可录制教学视频供学生课外参考，提供网络资源和电子资源并推荐相关自学资料；在课堂教学中强调发挥学生的自主性，鼓励学生思考，以头脑风暴的形式激发学生的灵感并鼓励学生写创新日记。

2.2 信息论与编码上机实验改革

实验是验证理论知识的有效手段，信息论与编码课程教学中尤其要尊重实验，以上机实验作为信息论与编码知识学习的源泉、动力和最终目的。目前，信息论与编码课程的上机实验内容单一，学生没有选择的余地，上机实验操作基本按照上机实践指导书和上机实践程序“照方抓药”，没有创新性。这种上机实验模式严重制约了学生的主动性和想象力，不利于学生的创新能力培养与提高。

针对此问题，为达到信息论与编码课程实践环节的教学要求，教师必须改革传统的上机实验机制。改革后的方案提出更为灵活的“开放式上机实验”教学方案。“开放式上机实验”不只是简单地随时开放实验机房，而是根据信息论与编码课程培养学生编程与创新能力的目标要求，精心构建上机实验课程体系，优选与当前技术发展紧密结合的上机内容，实施以学生自主上机实验和独立操作为主（不提供上机内容源代码）、教师指导为辅的上机实验模式。

教师可充分发挥机房设备的优势，构建多层次的上机实验模式，设置基本上机实验、综合性上机实验、设计性上机实验和自主创新性上机实验4个依次递增的上机难度层次，面向学生全面开放；形式上做到上机实验内容开放和上机实验对象开放两种模式；另外，构建层次分明、选择性强和灵活性大的上机实验项目，以满足不同基础层次学生的上机实验需要。

实行开放式上机实验，充分利用实验室机房设备资源，调动学生上机实验的主观能动性，鼓励并引导学生主动上机和自主创新实践，对提高学生编程能力、激发探索创新意识具有重要意义。学生可以选择性地进行研究与编程实践，提交相应的实验报告或程序代码、作品等。学生的实验成果将计入平时成绩。

实践证明，这种“开放式上机实验”方案不仅能活跃上机实验气氛，充分调动学生上机实验的积极性，还能使教师清楚地掌握学生学习信息论与编码理论的进度情况，根据不同基础的学生的能力水平，分层次培养学生的综合动手实践能力，使学生的上机实验由被动变为主动，激发学生的创新思维意识，培养创新能力。

2.3 信息论与编码课程考核改革

考试和考核不是课程教学的最终目的，而是督促学生进行理论学习和实践操作、检查学习效果的手段。传统以书面考试为主的考核模式不利于现代大学生个性化能力的培养和综合素质的提高。对于更新快速的信息论与编码知识，教师应该采用灵活多样化的考核方法。

改革后的考核强调学生对知识的理解和运用，避免死记硬背，坚决不在考前划重点，注重考查学生平时的学习情况和知识积累。课程考核包括理论和实验两部分内容：理论知识考核包括出勤率、课堂表现、平时作业和期末试卷考试4方面，要求学生按时上课，若无故旷课超过1/3则取消考试资格；上机实验考核是对学生理论与实践结合能力的检验，主要考核学生的实践动手能力和专业技能水平，包括平时上机表现和上机实验结果两部分。在上机实验中，教师应鼓励学生独立思考，积极探索，提高学生的积极性、主动性和创造性。

3 结语

在研究与探索信息论与编码课程教学模式改革的过程中，教师要强调“学生为主体”“开放式上机实验”“灵活多样化考核”的教学方法，凋动学生的学习积极性，培养其创新能力，通过教学改革提高学生在学习中发现问题、分析问题和解决问题的能力。实践表明，笔者提出的教学改革方法能有效地激发学生的学习热情和兴趣，显著提高课程的教学效果。