信息与编码教学改革探索

摘要：信息与编码是以多门数学核心课为基础的课程，文章结合本课程教与学的现状，分析了课程的课程性质，并提出了教学过程中存在的学生学习及教师教学过程中的问题。最后，分别从课程性质、学生、教师三个方面，对如何提高教学质量、教学效果以及在教学过程中如何提高学习兴趣和积极性采取了相应的措施。

关键词：信息与编码；教学改革；教学效果

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）12-0126-02

Research and Innovate on Teaching of Information and Coding

LI Li-li

（Heze University Department of Mathematics， Heze 274015， China）

Abstract： Information and coding is a basic curriculum which based on multi mathematics core courses.Combine with the situation of teaching and learning analyze the nature of the curriculum，and put towards the existing problem of students’learning and teachers’teaching in the process of teaching.At last，take corresponding measures on how to improve the quality of teaching，the teaching effect and how to improve learning interest and enthusiasm in the process of teaching what about on three aspects of nature of curriculum，students and teachers.

Key words：Information and coding；Innovate on teaching；teaching effect

信息与编码是以数学专业课为基础，具有较强理论性的一门核心专业课。信息与编码所需的数学基础知识较多，包括概率论、随机过程、数理统计和近世代数等多门数学核心课程的知识[1]。我校数学系设有数学与应用数学专业、信息与计算科学专业，其中信息与计算科学专业开设信息与编码这门课程，在本课程的教学过程中产生了一些课程认识、教学方法、学生学习方法的想法，同时也意识到了教学过程中的一些问题。

1 存在的问题

信息与编码课程综合了数学、通信、信息技术、计算机等多门学科知识，由于课程的复杂，必然会在教学过程中产生多种多样的问题。

1）学生学习该课程时积极性不高。兴趣是最好的老师，只有让学生对课程产生兴趣才能体积他们的积极性，但是由于信息与编码课程的特点，使得学生产生了厌学的情绪。结合课下和学生的沟通，了解到学生对这门课程没有积极性的原因是：不了解课程的基本思想；不明白为什么要学习这门课；不清楚学习了这门课以后有什么用处。

2）学生学习水平参差不齐，接受能力各不相同。高考的扩招制作使得基础相差很大的学生都在一个专业一个班级学习。这就导致了对于新课程的接受能力完全不同的现象，有些学生一点就通，而且很快能够入门，学习的积极性也特别高，有些学生的学习就很吃力。由于对于基础知识的掌握程度不同，当新的课程需要用以前学习过的知识去解决时，那些应该被掌握的知识点却没有被自己掌握，这就会造成学生的恐惧心理[3]。想学好一门课程，但是以前该掌握却没有掌握住的内容太多，使得学生丧失了学习兴趣，也丧失了课下自学的能力。

3）课程的理论性强，抽象度高。信息与编码教材中，含有大量的复杂的数学公式、定义定理及其证明，没有从工程应用角度出发，也没有以实际应用为背景进行课程设计。教材严谨但是难于理解，打击学生学习的兴趣，使学生产生厌学心理。

2 相应改进措施

2.1 认识学科发展及其应用，激发学习兴趣

学习任何一门课程或者说学习任何一门学科，了解其起源、发展与应用是激发学生学习兴趣、引导学生入门的必要环节。尤其是对于普遍认为枯燥、乏味、抽象的理工类的课程来说更是必不可少的环节。

C. E. Shannon（香农），美国的数学家、工程学家，作为信息的创始人、奠基人以及电子计算机理论的奠基人 [2]，在1941年至1944年期间采用概率论的方法对通信系统和密码学进行了深入的研究，提出通信系统的核心是怎样在噪声影响下有效、可靠的传递信息，并提出可以通过编码实现上述目标。1948年香农在其发表的论文《A Mathematical Theory of Communication 》（通信的数学理论）一文中提出的，并且第一次出现了信息量的概念，提出了运用数理统计方法研究通信系统的观点。在文中香农支出通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的信息。此后，如柯尔洛夫、A. Feinstein、J.Wolfowitz等有名的数学家将香农提出的基于数学理论的信息与编码的观点，作了进一步的论证和推广，使其具有更坚实的数学基础。

信息论经过不断的发展，最终可以直接应用在电子学领域中比如通信、计算机以及自动控制等领域，使计算机、手机等通信手段的出现得到了空前的提前。另外，目前的生物学、医学、生理学、语言学、社会学和经济学等领域也逐渐融入了信息论的知识。语音信号压缩、图像信号压缩、计算机文件压缩、模拟话路中数据传输速率的提高、降低信息传输所需的功率、计算机网中数据传输可靠性的保证、计算机中的容错问题、图像信号的复原与重建、模式分类问题与树分类器的设计等等都运用了信息与编码的知识。

了解了信息与编码的起源、发展与应用，教师在教的过程中才能准确把握本门课程的课程思想，学生在学的过程才能产生浓厚的兴趣，能够做到有的放矢的学习，提高学习兴趣。只有准确把握了课程的课程思想，才能使学生容易理解课程内容、轻松接受所学的理论知识最后使理论得到一定的应用；只有准确把握了课程的课程思想，才能使学习知道自己学的是什么、要用到哪些知识去解决学习中的问题，这样不至于在学习的过程中产生懈怠的思想，也不至于使得学生不知道课下该参考哪些学习资料。

2.2 教学方法的改进

不同的教学方法会产生不一样的教学质量和不同的课堂效果，甚至会影响学生的学习兴趣、学习效果和学习能力。常用的教学方法主要有四种：讲授法、课堂讨论法、问题教学法、练习法、读书指导法。传统的被大多数老师公认的教学方法是教授法即灌输式的教学方法。在教学过程中我不止一次的产生过疑惑，我已经讲的很清楚、很明白了，例题也分析的很透彻了，可是学生还是很茫然的看着我，作业题依然不会做。经过不断的思考、学习以及与学生的交流终于意识到了问题的所在：自己所采用的教学方法不适合现有的课程目标和学生水平。现有的课程目标，重点在于培养学生的能力。大学四年的时光，不仅仅要学到课堂、书本的知识，更重要的是能力的提升，包括学习能力、创新能力的提升。另外学生的水平也是影响教、学效果的重要因素，由于高校的扩招，使得学生的水平参差不齐，学生对于基础知识的掌握程度也是各自不同，

鉴于课程目标的要求和学生水平参差不齐的现状，传统的常用的灌输式的教学方法已经不适合现代课堂了。因此，在后期的教学过程中我采用了多种教学方法相结合的方式进行课堂教学。首先仍然需要以讲授法为基础，采用了多媒体与黑板相结合的教学手段。

1）以问题为主线将讲授法与讨论式教学相结合。

在信息与编码这门课的教学过程，教师的教和学生的学都存在着问题。首先，教师多采用传统的讲授法教学方法，即灌输式的方法，而学生则是被动的听。其次，不少学生反映信息与编码这门课比其他的数学专业课还要难、还要抽象。针对这种情况，教师首先要做的改变教学方法，提高教学质量，加强师生互动和交流，使学生有兴趣去学习、研究这些抽象的复杂的知识。

以问题为主线的教学就需要在课堂之前提出相应的问题，怎样提出合理的、可用的问题呢？只有提出了问题，再加以讨论才能使学生对定义、定理的掌握、应用更加简单、明了[3]。首先我们发现，信息与编码这门课程是以香农的三大定理即无失真信源编码定理、信道编码定理、有失真信源编码定理来作为这门课程的基础，在此基础之上研究信息的定量表示（信源熵）、信息的编码和传输。其次，信息与编码这门课程大量的运用了概率论、数理统计、近世代数等数学基础知识。在设计问题的时候，可以以定义、定理、定理的性质和证明为前提，提出相应的问题。比如，书中互信息的定义为后验概率与先验概率比值的对数，其公式如下：

我们能不能在实际问题中解析这个公式？此时，在通信系统模型的基础上，让学生展开了对此公式的理解，结合实际问题加深了学生对定义的理解，同时也增强了学生学习的主动性和积极性，并且有利于学生对后续知识的学习。

2）以多媒体为辅助工具结合黑板的教学手段展开讨论式教学。

传统的教学手段是以黑板加粉笔的形态，这种教学手段简单、直接的利用黑板和粉笔进行授课。但是，随着科技信息的进步以及信息量的增加，再利用传统的教学手段已经无法有效的利用现代科技产品，也无法生动的展示以各种形态存在的信息。

利用多媒体教学，丰富知识内容、扩展知识容量。将要学习的内容以不同的形式呈现给学生。可以将图片、视频、音频等信息放在PowerPoint里面，采用更加生动的方式将知识点展现给学生[4]。另外，多媒体教学能够提高教学效率、减少板书时间。但是，并不是所有的知识都适合放在多媒体课件中讲解，好的教学效果需要将多媒体与黑板结合起来。

将课程中需要的基础知识、易于理解的知识、需要回顾的知识点以及一些提示信息以多媒体课件的信息展示，能够丰富课堂内容，提高教学效率。而课程中一些复杂、抽象的知识点，需要在利用黑板进行板书，在板书的过程中逐步将知识点进行分解、讲解、举例。这样会使教学效率有很大的提高。

3）丰富教师专业知识，提高业务能力，力使抽象的内容具体化。课本内容太过抽象会使学生难以理解，不能激发学生的学习兴趣。需要将教材中抽象的内容具体化，可以使用MATLAB教学软件使理论知识的可视化[5]，使学生易于理解。基于信息与编码是多门学科的综合学科，要求教师需要丰富自身的知识内容，教师要做到拥有多于教材内容、高于教材内容的知识，才能做到游刃有余的驾驭教材中的内容，才能使学生更好地接受知识、理解知识、运用知识。可以使用C、C++等编程语言实现信源编码，进一步提高学生的学习兴趣。理论与实践相结合的教学方法是保证学生学习兴趣、提高学生对知识的综合运用能力的途径，因此在教学的过程中通过实验课程力求提高学生对知识的理解与运用能力。

另外要注重与学生的沟通，及时了解学生难以理解的知识点及难以接受的授课方式，随时调整教学进度及教学方法。

3 小结

文章结合信息与编码的课程性质，从学生水平、教学方法、课程性质三个方面，结合实际教学中遇到的一些问题，提出了一些提高教学质量、激发学生学习兴趣的一些措施。任何学科的教学效果都需要在实践中发现问题并解决问题，这是一个持续不断的过程。在以后的教学工作中还需要对本课程的教学探讨继续深入研究。

参考文献：

[1]曹雪虹.信息论与编码[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

[2]沈希忠.信息与编码教学改革[J].电化教育研究，2012（11）：186-187.

[3]李伟.实施以问题作驱动、师生互动式的课堂教学培养学生用已知解决未知的能力[J].大学数学，2010，26（1）：22-27.

[4]张正言，田雨波，张冰.信息论与编码本科教学改革实践[J].计算机教育，2010（20）：62-64.

[5]张正言，田雨波，张冰.MATLAB在信息论与编码实验教学中的应用[J].实验室科学，2010，13（3）：109-112.