“信息论”课程教学体系改革的探索与实践

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1、“信息论”课程教学体系改革的探索与实践　　【摘要】针对信息论课程教学存在的问题，进行了课程教学体系的改革。提出了调整培养方案、优化教学内容改革、改进教学手段的改革方案，并开展了三年的教学实践。实践结果表明教学改革激发了学生的学习兴趣，提高了学生学习的自主性、理论水平和实践能力，取得了较好效果。　　【基金项目】中国石油大学（华东）2010年校级重点教学改革项目：通信工程专业课程软硬件一体化教学模式研究与实践（基金编号JY-A201007）。　　【关键词】信息论培养方案教学内容教学方法　　【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2

2、013）03-0241-02　　在2010年教育部制定的《高等学校电子信息科学与工程类本科指导性专业规范（试行）》中，《信息论》课程被规定为通信工程专业基础知识体系之一[1]。该课程是通信工程专业的一门核心专业基础课程，目前几乎所有高校的通信工程专业本科都开设了该课程。　　信息论主要目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以达到系统的最优化。本课程的教学任务是使学生获得有关信息的基本知识及信道传输信息的基本理论，为学生今后可能从事广义的信息系统设计提供一定的理论基础及方向性指导[2]。8　　该课程理论性强、涉及众多学科、概念抽象、需要广泛的数学基础，是

3、一门“难教”、“难学”、“难考”的课程。目前，教学中普遍存在一些问题，如：课堂教学以讲授基本概念和理论为主，忽略了理论在相关通信技术中的广泛应用，使得学生对课程的重要性认识不足；长期采用“填鸭式”教学模式，学生易形成依赖性的思维方式，缺乏学习兴趣与动力；缺乏实践、互动环节，造成理论与实际脱节等等[3]。　　为了解决上述问题，达到教学规范的培养目标，适应行业对人才的需求，配合我校“通信专业课程软硬件一体化教学模式研究与实践”的教学改革项目的进行，我们课程教研组进行了以培养具有扎实理论基础和创新精神人才为目的的教学体系改革。在培养方案、教学方法、教学内容等方面

4、进行了探索和实践，并取得了初步成效。　　1.培养方案的调整　　作为通信工程专业重要的专业基础课，在国内重点院校的本科培养计划中，一般是将该课程安排在大二下学期或者大三上学期。这样安排的好处是，该门课程所要用到的数学类课程如线性代数、概率论与数理统计、随机过程等刚结束，学生对数学知识较熟悉，对信息论中复杂的公式和繁琐的数学证明，掌握起来相对容易；教师授课时对数学知识的回顾较少，提高了教学效率。但这样的安排也使学生在学习信息论课程时，还未接触通信原理、无线通信、移动通信、光纤通信等专业基础课和专业课，对具体的通信系统的组成、功能的原理和应用一无所知，学生普遍反

5、映在信息论课程学习过程中感到概念抽象，“看不见、摸不着、理解不了”，因此对课程中的分析方法和基本理论不能很好的理解和应用，这严重影响了学生的学习热情和教学效果。8　　对此，我们在培养计划的制定上进行了创新性的改革，从2007级起将信息论课程安排在大四上学期开设，从2013级起计划将其安排在大三下学期开设。经过三年的教学实践，通过对通信工程专业270名本科生进行“信息论”教学调查，结果表明：有一半以上的学生表明学习其他专业基础课和专业课，对理解如信源熵、信道容量、编码速率等这些抽象概念和香农三大定理的本质和意义有很大帮助；有200名左右的学生认为学习信息论这

6、门课有助于认识通信的本质，对专业基础课和专业课的学习有巨大的理论指导意义；几乎所有的学生都认为这门课很重要。显然，问卷结果表明，我们对培养计划的调整是适应该课程的特点，符合人的认识规律的，有助于提高学生的学习兴趣和教学效果。　　2.教学内容改革　　信息论是一门理论性和应用性很强的学科，其研究内容已广泛的应用于多媒体技术、网络技术、无线电通信技术、信息安全等领域。通信工程专业信息论课程的理论框架侧重于经典的香农信息论，主要讲授通信系统的一般模型、信息的度量、信源编码、信道容量、信道编码等内容。　　由于信息论课程涉及的内容多、纵向内容深、外延广、应用性强，40

7、学时的理论课教学无法全面讲解信息论经典知识内容，必须本着重基础、重实践、顺应行业发展和市场需求的指导思想，合理整合和规划教学内容[4]。　　2.1教学内容密切联系实际8　　在将信息的基本概念和度量计算方法传授给学生的同时，还必须努力培养学生对专业的兴趣，拓宽专业知识视野。因此，在教学内容的选择上一定要将基本理论与实际应用紧密联系。　　在当今高度信息化时代，只要涉及到信息的存储、传输和处理就要用到香农的三大定理，涉及到信源压缩与信道编码技术。在授课中内容中可简单介绍常用的压缩格式和算法如：MP3音频格式、CIF视频格式、LZW压缩算法等。MP3是MPEG-1

8、压缩标准中的第3层，是一种针对数字音频的有损压缩格式，按照这部分标