面向工程教育认证的“信息论与编码技术”课程教学研究与实践

贾雁飞 邢砾云 刘柏生 刘岩 邹青宇

摘   要：“信息论与编码技术”是我国高校信息与通信工程学科一门重要的专业课程，随着移动通信技术和计算机网络技术的快速发展，信源编码、信道编码在当今社会生活中的应用日趋广泛。工程教育认证注重培养学生实际解决问题的能力，要求学生在校学习期间能够进行支撑毕业要求的阶段学习或训练。“信息论与编码技术”理论性强、概念公式较多，导致学生学习比较吃力，学习兴趣不高，如何让该课程在适应工程教育认证标准的同时，能够有效地提高教学质量是目前亟待解决的问题，也是文章研究的重点。

关键词：信息论与编码;工程教育认证;教学研究

近年来，随着电子与信息产业的迅速发展，我国对电子信息类人才的需求正在不断地增加，如何培养出具有扎实的理论功底和创新能力的通信电子类人才一直是各大学该类专业十分重视的问题[1]。《2018年电子信息类教学质量国家标准》中电子信息类专业知识体系和核心课程体系建议指出，“信息理论基础”是电子信息工程专业知识领域的核心内容，电子信息工程专业的很多专业课程都与该课程有着紧密的联系，可见该课程是电子信息工程专业非常重要的一门专业课程。但是该课程讲授过程中涉及很多的数学公式推导和计算，导致学生学习比较吃力，学习兴趣不高，又因为该课程是一门选修课程，学生就更加不重视该课程的学习，如此形成恶性循环，严重影响了学生的学习效果。针对以上问题，本文将从课程性质、教学内容、方法、手段以及考核方式几个方面，阐述对“信息论与编码技术”课程进行教学研究和实践的具体措施。该课程的教学研究框架如图1所示。

1    课程性质

根据工程教育认证相关文件，电子信息类专业的信息论课程是一门非常重要的本科专业基础课程，而在本专业以往多年的培养方案中，没有给予该门课程足够的重视，一直以来“信息论与编码技术”课程均作为一门选修课、考查课来对待，这与工程教育认证的培养标准是不相符的。为解决以上问题，本专业以工程教育认证为依据，以理论为基础，以应用为根本，确定实际教学的研究方法。对“信息论与编码技术”课程的培养方案、教学大纲和教学计划进行适当的调整和修订，将原课程名称由“信息论与编码技术”改为“信息论基础”，将课程性质由专业方向选修课改为专业方向必修课。

2    教学内容

“信息论与编码技术”课程的主要内容包括：信息论的形成与发展、通信系统的基本模型、信源与信息熵、信道与信道容量、信源编码和信道编码等。课程包括很多抽象的概念、性质和公式，传统的教学过程往往是直接向学生灌输事实性知识，教学过程过多地偏重理论，对理论的实际应用介绍相对较少。针对以上问题，本专业对该门课程的教学内容进行了相应调整，淡化公式的推导与定理的证明[2]，增加例题解析，重视实际应用。对教学大纲和教学计划进行适当的调节和修订，多讲解重点理论的相关案例，注重理论的实际应用，提高学生自我分析问题、解决问题的能力[3-5]。

例如，在讲解信源熵的概念时，可以用如下的与实际生活密切相关的天气预报来进行分析，通过分析甲、乙两地中哪个地区的天气情况更复杂、更不好判断来引入信源熵的平均不确定度的物理意义，让学生更好地理解原本抽象的概念和公式，从而提高教学质量。

3    教学方法

传统的教学过程大多是一门课程教师从头讲到尾，学生完全被动接受，没有时间进行系统的理解和思考，导致教与学过程严重分离，非常不利于学生原创性思维的有效发展。为了解决这一问题，本课程适当设置一些思考题组织学生进行讨论和分析，并找到解决问题的正确方法，改变以往教师独自讲授的实际情况，充分调动学生的积极性，让学生真正参与到课堂教学环节中[6]，保证学生在课堂上的主体地位。

4    教学手段

通过对近几届该专业学生的问卷调查发现，学生在学习过程中，除了反映“信息论与编码技术”相关理论太抽象，还反映课程理论性强、公式多等问题。对于上述问题，本专业充分发挥多媒体课件的优势，以多媒体形式解读抽象的信息理论，同时，适当地运用Matlab等仿真软件配合相关理论的讲解，来拉近学生与该课程的距离，让学生从接收到感兴趣，有效提高教学质量。这样做的另一好處是可以节省大量理论讲授时间，可以多讲解与理论相关的例题，让学生更好地吸收学过的知识。

5    考核方式

课程原有的考核方式存在弊端，学生的总成绩大多由出勤和期末考试两部分成绩决定，缺乏全面性与科学性。为了使该课程的考核方式更加科学、合理，引入新的考核办法，采用随堂测验、课上讨论、课下作业和期末考试等几部分成绩，进行综合的成绩评定，从而客观、真实地反映学生的综合素质。

6    结语

在北华大学电子信息工程专业本科学生的“信息论与编码技术”课程的教学改革过程中，修改了课程性质，调整了教学内容，转变了教学方法，运用了多种教学手段，采用了比较全面的考核方式，在该门课程改革实践过程中取得了良好的教学效果。

[参考文献]

[1]马艳娥，秦冬梅，宋金沙，等.独立学院《信息论基础》课程的教学改革与研究[J].中国新通信，2018（9）：206-207.

[2]刘颖，崔佩璋.“信息论基础”教学改革探讨与实践[J].高等工程教育研究，2014（21）：28-29.

[3]马强，吴静，周金治.基于产出导向教学的信息论与编码教学改革与实践[J].理论与创新，2018（8）：25-27.

[4]周箩鱼.任务驱动下的信息论与编码课程的教学实践[J].大学教育，2018（9）：116-118.

[5]刘振丙，李泽亚.基于知识图谱理论的信息论课程教学改革研究[J].电脑知识与技术，2018（12）：131-133.

[6]蔣伟，王帅，彭义雯.互动教学在《信息论与编码理论》课程的实践与探索[J].青年时代，2017（4）：102.

Abstract：“Information Theory and Coding Technology” is an important professional course in information and communication engineering in colleges and universities in our country. With the rapid development of mobile communication technology and computer network technology， source coding and channel coding are more and more widely used in todays social life. Engineering education certification pays attention to the cultivation of students ability to solve problems， and requires students to be able to carry out the stage of study or training to support the graduation requirements while they are in school. The theory of “Information Theory and Coding Technology” is strong， and there are many conceptual formulas， which leads to the students hard work and low interest in learning. How to make the course adapt to the certification standard of engineering education can be effectively raised at the same time. High teaching quality is an urgent problem to be solved at present， and it is also the focus of this paper.

Key words：information theory and coding; engineering education certification; teaching research