《信息论》是一门把信息作为研究对象, 以揭示信息的本质特性和规律为基础应用概率论、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课程。它主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性, 以使信息系统最优化[3]。我校在通信工程专业本科生中开设该课程, 旨在让学生通过该课程的学习, 掌握信息通信的基础理论知识和信源编码、信道编码等方面的实践应用。
1 教学改革的必要性
由于《信息论》包含较多抽象的理论和概念, 所涉及到的公式、定理绝大部分需要使用概率论方面的知识和大量的数学推导公式证明, 学生如果在没有掌握好高等数学、概率论、随机过程、线性代数和现代通信原理等课程的前提下学习该课程, 将会感到非常吃力。同时如果老师只是照本宣科的讲授该课程, 学生将会感到更加乏味, 从而对该课程产生厌倦情绪, 进而更加无法融入到该课程的学习中, 形成恶性循环。本人根据多年讲授该课程的经验, 结合该课程的特点, 提出以下几点教学改革思路。
2 教学方法改革
《信息论》课程原来只在研究生中开设该课程。随着通信工程专业技术的快速发展和信息化时代的需求, 我校于2006年在本科生中也开始了该课程。尽管该课程对学生来说难度较大, 对授课教师来说也是一个不小的挑战, 我们通过以下两点教学方法的改革, 使得该课程授课结构更加合理, 学生更容易掌握和吸收该课程的要点。
2.1 学生分组参与课程内容讨论
以往的教学模式往往是老师在讲台上讲课, 学生在讲台下听课, 学生参与教学活动的积极主动性差, 师生之间没有较好的教学互动, 尤其在《信息论》这门课程的教学中, 只要有某个部分没听明白, 学生就很容易整堂课无法听下去。在我们的教学改革中, 我们尝试让学生分组讨论课程内容, 一般时间控制在每个人10分钟。我们鼓励学生通过充分查阅学术资料以及理论联系实际的方法来完成这道课堂作业, 并且由老师现场指点学生讲述内容的优点和不足以及答疑。通过这种方法, 极大的调动学生学习的主观能动性, 并且让学生养成课前预习和查阅资料的好习惯。
2.2 例题和习题结合定理公式理解
《信息论》课程由于涉及较多抽象的定理和数学证明, 一般的教学方法很容易陷入纯数学公式推导的误区, 将《信息论》课程变成“数学课”。学生在铺天盖地的数学公式轰炸下往往会感到无所适从, 甚至产生厌学情绪。我们在讲授过程中应当避免这种繁赘枯燥的教学模式, 要抽丝剥茧的向学生讲述每一章节的精义, 特别要适当的增加例题、课后习题的讲解额度, 详细剖析3~4个经典例题将有利于学生理清定理公式之间的因果逻辑关系, 掌握定理公式的运用法则, 更好的理解定理公式的实际物理意义。
3 教学实践改革
现代教学基础理论[4]中的功能教学理念认为:动机是引发人行为的原因或机理。动机发生的第一位因素是需要。因此, 如果能够让学生在学习过程中不断地理论联系实际, 了解到所学习的信息论的有关知识是与周围身边事物密切相关的, 所学到的知识能运用到今后的工作中, 将会大大激发起学生学习这门课程的兴趣和动力。
3.1 理论联系日常生活和工业生产应用
《信息论》课程内容所涉及的生活和工业领域非常广泛, 包括移动通信、互联网通信、多媒体技术、计算机技术、空间技术等。在该课程的讲授过程中, 适当的增加一些日常生活和工业生产应用案例的讲解, 将会使得课堂气氛更加活跃, 学生学习兴趣更加浓厚。譬如, 在讲授“保真度准则下的信源编码”这一章节的时候, 我们可以列举学生所熟知的影音娱乐媒体MP3、MP4的播放格式和编码压缩方法来让学生更加深入了解信息率失真函数的特点和性质及其应用。学生在这种教学实践改革的模式下, 感觉到所学习的知识更加亲切自然, 并大大激发学生对周围身边涉及《信息论》理论知识的事物的求知欲。
3.2 动手实践-MATLAB软件仿真实验
学习该课程的学生将来大部分从事的是通信工程方面的工作。我们在《信息论》课程的教学过程中注重实际上岗培训, 相应安排了仿真实验的环节。使用的实验平台主要是MATLAB软件。MALTAB程序开发环境具有操作简洁、可视化的特点, 非常适合《信息论》课程中所涉及的大量的矩阵运算和向量处理, 如信道容量及线性分组码等。并且, MATLAB中的Simulink提供了一个很好的通信系统仿真环境, 通过该仿真环境, 学生可以运用课堂所学的知识, 自主发挥创造能力, 设计各种不同的通信系统模型。实践证明, 该方法对提高学生对课本知识的理解和运用, 提高实践动手能力有很大的帮助。
4 结语
本文分析了《信息论》课程教学改革的必要性, 从教学方法和教学实践等方面进行了相应的教学探讨和改革, 并把该方法应用到我校通信工程专业本科生《信息论》课程教学中取得了较好的教学效果。本着以人为本的原则, 在今后的教学中, 我们将会进一步根据我校学生学习的特点, 制定更为灵活和人性化的教学措施。
摘要：《信息论》课程具有理论性强、概念抽象和数学推导较多等特点。本文针对《信息论》课程在本科教学中所存在的主要问题, 分别在教学方法和教学实践等方面予以探索和改革, 从而使得该课程较容易为学生理解和吸收, 达到较好的教学效果。
关键词：信息论,教学方法,教学实践,教学改革
参考文献
[1] 傅祖芸.信息论——基础理论与应用[M].北京:电子工业出版社, 2002.
[2] 曹雪虹.信息论与编码[M].北京:清华大学出版社, 2003.
[3] 吴伟陵.信息处理与编码[M].北京:人民邮电出版社, 2005.
[4] 谢利民, 等.现代教学基础理论[M].上海:上海教育出版社, 2003.