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1、计算机信息论文：信息论与编码本科教学改革实践 摘要:本文在分析信息论与编码课程本科教学过程中存在问题的基础上,从教学对象、教学内容、教学方法和手段、教学实践等方面提出了一些改进措施。教学实践结果表明,通过教改,提高了教学质量,实现了良好的教学效果,学生能够掌握必要的信息理论、编码技术的基础知识,更有利于指导今后的工作和继续学习。 关键词:信息论与编码;本科教学;教学改革 1课程的重要性 人类社会的生存和发展无时无刻都离不开信息的获取、传递、处理、再生、控制和利用。尤其是在21世纪这个高度信息化的时代,信息的重要性更是不言而喻,学习和掌握信息的基本概念和相关理论
2、也变得尤为重要[1-2]。 在这种形势下,各高校都先后将信息论与编码列为电子信息、通信类本科生和研究生必修的专业基础课。甚至,在一些高校的物理学、光学以及生物学等专业的研究生培养中也增设或选修有关信息论的课程。因此,信息论与编码课程建设的好坏,直接影响到这些相关专业学生的培养质量,同时也将影响相关专业自身的建设。 2本科教学中存在的问题 尽管信息论与编码课程在电子信息、通信等专业有着及其重要的地位,但是它的课程建设却相对落后,教学效果不理想。纵观信息论与编码课程的教学工作,结合以往的教学实践,发现该课程在本科教学过程中主要存在以下几个方面的问题。 1)学生未能正
3、视课程的重要性。很多本科生在学习的过程中将信息论与编码课程与其他的专业课程进行横向比较,发现该课有相对的独立性,与其他所学的专业课联系不大;有些学生认为这门课对今后大四毕业找工作未能起到很重要的作用;也有学生认为该课程纯粹是理论研究,是搞科研的人学习的内容,觉得没必要学习这么深奥的理论知识。长此以往,学生头脑中就形成了“信息论”是“无用论”的概念,教学效果也就自然不会理想。 2)教学内容抽象,重点不突出。信息论是一门应用概率论、随机过程和数理统计等方法来研究信息的存储、传输、处理、控制和利用等一般规律的学科[3-4],需要用到大量的数学知识,尤其是运用概率论与随机过程
4、的知识较多,而这些数学类基础知识本身就比较复杂、抽象,再加上有些课程并未在本科教学中开设,因此学生在学习的过程中显得非常抽象、枯燥,接受起来比较困难。 另外,有关信息论与编码课程的教材有不少,但有的过于强调理论和公式推导,适合于研究生教学使用;有的不够系统,例题定理编排不醒目,重点不突出;有的则存在很多错误。这也给学生的学习和复习带来了很大的困难。 3)教学方法陈旧老套,缺乏实践和互动环节。在信息论与编码课程的本科教学过程中,教师占据课堂的绝大多数时间,以传输理论知识为主要目的,缺乏实践和互动环节,这种教学方式令许多学生无形中建立了依赖性的思维方式,这样就导致了学生
5、对课程内容理解的不够深入,也不利于培养学生发现问题、解决问题的能力,进而影响到学生创新思维能力的发展。 3本科教学的改进措施 在详细地研究了学生、教材以及教学方法的基础上,针对信息论与编码课程本科教学过程中出现的以上问题,我们在教学对象、教学内容、教学方法和手段,以及教学实践等方面做了一些探索,提出了一些改进措施。 3.1结合生活实际,激发学生的学习兴趣 兴趣是最好的老师,为学生提供学习的动力。特别是对于信息论这样一门内容抽象而枯燥的课程,更需要在教学过程中培养学生的学习兴趣,使学生能够正确认识这一专业基础课的重要性。 在课堂教学的过程中,可以结合实际生活中的
6、例子,培养学生的兴趣。比如在讲解编码分类的时候,为了让学生更好的理解无损压缩和有损压缩两种编码方式,可以用网络上普及的MP3音频格式来举例。MP3是MPEG-1压缩标准的中的第3层,是一种针对数字音频的相对有损的压缩格式。但对于大多数用户来说,MP3格式的音频文件回放音质与最初的不压缩音频相比没有明显的下降,而文件的大小得到了压缩,更利于传输和存储。讲到这里,学生已经对课堂的内容产生了兴趣,教师可以继续给出一些问题让学生课后思考,比如,让学生将同一首歌曲保存为WAV和MP3格式,分别比较一下两种格式在文件大小和回放音质方面有何差别?产生这种差别的原因是什么? 这样,学
7、生在课后通过做实验,查找资料等方式来解决老师课堂中提出的这些问题,不仅激发起学生学习的兴趣,同时也可以培养学生分析问题、解决问题的能力。 3.2精选教学内容,适度弱化理论教学 目前有关信息论与编码课程的教材非常多,考虑到各种教材的侧重点和编排顺序不同,选用一本较为合适的教材比较困难。一旦选定一本教材以后,并不意味着一定要按照教材上所安排的顺序来讲解,而是应该结合学生的接受能力和认知规律,把知识点按链条一环紧扣一环的方式组织起来,有条理、有道理地讲清楚。 在信息论与编码本科教学中,主要阐述的内容就是香农信息论。整个教学内容围绕香农的三
