緒論式教學模式在信息論與編碼課程中的應用

王艷營++馮進玫

摘 要 針對信息論與編碼課程教學中存在的問題，分析原因，拋棄傳統的教學模式，將緒論式教學模式應用到該課程，并在其中加入向導式教學方式。通過實踐看出，此模式可以增強教學效果，激發學生學習興趣，解決教學存在的問題。

關鍵詞 緒論式教學模式；信息論與編碼課程；向導式教學方式

中圖分類號：G642.4 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2015）02-0092-03

Application of Introduction Style Teaching Mode in Information

Theory and Coding Course//WANG Yanying， FENG Jinmei

Abstract Based on the question of Information Theory and Coding Course in teaching process， the cause is analyzed， the traditional teaching model is abandoned， the Introduction Style Teaching Model is applied to the course， and Guided Style Teaching Mode is added. The teaching practice show that this mode teaching effectiveness is improved， student interest in learning is enhanced， teaching existing problems is improved.

Key words introduction style teaching model； information theory and coding course； guided style teaching mode

隨著網絡信息技術的發展，信息論在通信工程實踐和理論研究中起著越來越重要的指導作用，信息論與編碼課程也從原來的研究生課程逐漸被列入本科教育的教學計劃中，成為通信和電子信息類專業的一門基礎課程。但是在教學中發現該課程存在很多問題，普通的教學模式很難激發學生學習的興趣和積極性。因此，本文探討了信息論與編碼課程的一些新的教學模式，以提高該課程的教學質量，增強教學效果。

1 教學問題分析

作為講授該課程多年的一線教師，筆者對此課程在教學中出現的各種問題進行了總結分析。

基礎性強，難于理解 信息論是運用概率論和數理統計的方法研究通信問題，在教學中需要用到概率論、數理統計、隨機過程、高等數學等數學知識以及信號處理、數字信號處理、通信原理等通信專業知識，有些數學概念問題要到研究生階段才能涉及，本科生并未掌握。學生對有些專業知識掌握得也不是很好，使得他們在課堂教學過程中認為該課程基礎性知識太多，很難理解。

公式推導多，理論聯系實際少 信息論是用數學語言來描述通信系統，以推理和定理證明作為描述依據，在信息論與編碼課程里包含了大量抽象的數學概念，涉及很多公式推導和定理證明過程，對于本科生來說完全掌握這些有一定的難度。

另外，該課程理論性強，與日常的實際應用聯系不密切，學生覺得這是門數學課在通信工程中沒有實際作用，因此對此課程缺乏興趣和學習的積極性。

教學手段單一 目前，大多數高校對信息論與編碼課程的教學手段還停留在以課堂講授為主的方式，缺乏實驗環節，即使有實驗環節也是驗證性實驗的模式，不能夠充分鍛煉學生分析和解決問題的能力。

2 “緒論式”教學模式的具體應用

針對信息論與編碼課程在教學中存在的某些問題，本文對此課程的教學模式進行改進，拋棄傳統的枯燥授課模式，將“緒論式”教學模式應用其中，并加入“向導式”教學方式來引導學生，以此激發學生學習興趣和積極性。

“緒論式”教學模式以“提出問題—討論—講解—總結”方式展開，精選教學內容，避開本科生未接觸的課程內容和復雜的證明推導，以突出鮮明的實際舉例為向導，努力引導學生。下面以“離散有噪信道的熵速率”這一小節課程為例，來說明此教學模式的具體應用。

提出問題 在這一小節課中涉及有噪信道，在上課時可以提出這樣的問題：“在信道無噪聲的前提下，信源輸出的符號全部無差錯地通過信道傳送給了信宿，信源輸出的熵速率與信宿收到的熵速率是一樣的，但是如果信道中有噪聲，情況會一樣嗎？如果不一樣，在有噪信道中會是怎么樣的呢？”帶著這樣的問題，讓學生看教材去討論，增加課堂互動。

分組討論 對于前一個問題，學生會很容易回答出來，關鍵是后面的問題，學生看教材能夠回答出來，但是涉及的公式太多，學生會覺得枯燥難懂。教師可以采用分組討論的方式，類似于做游戲，以激發學生的興趣。

現在課堂授課都是小班授課，人數不多，這樣可以把學生分成幾組，討論時間為10分鐘，采用搶答的方式回答問題，以“頒獎”的方式對每位學生進行考核。最先正確回答出問題的小組，可以獲得“課堂最佳表現獎”，列入期末成績參考范圍，以調動學生的積極性。

為了防止小組中出現“觀眾”這樣的角色，教師對每組的學生進行觀察，發現有“觀眾”角色的學生，給此學生“最佳觀眾獎”，通過“反語”的方式告誡學生多多參與討論。

講解 學生通過看教材討論，明白了有噪信道熵速率如何用公式表示，但是并不明白每個表達式的意義，這就需要教師的講解，用生動淺顯的方式讓學生很快理解。

此例中涉及接收熵、可疑度H（X|Y）和散布度H（Y|X）這些概念，其中存在兩個關系式：

I（X；Y）=H（X）-H（X|Y）endprint

或者：

I（X；Y）=H（Y）-H（Y|X）

這些概念枯燥，不容易理解，可以給學生舉個鮮活的例子來說明理解這些概念的意義。目前的學生都是90后，對娛樂節目很感興趣，教師可以以此舉例。以某綜藝節目中的“快樂傳真”游戲為例，通過多媒體播放該游戲的視頻，播出結束后，給學生講解在這個游戲中涉及哪些熵的概念，讓學生加深理解掌握。

另外，關系式H（X）-H（X|Y）很容易被混淆寫成H（X）-H（Y|X），導致錯誤的結果。針對這一問題，用“圖形向導式”教學方法，讓學生輕松記住這些關系式。H（X）、H（X|Y）、H（Y）、H（Y|X）與I（X；Y）之間的圖形關系如圖1所示。

用“圖形向導式”教學方法可以很清楚地看出：灰色部分的H（X|Y）加上灰色的交集部分I（X；Y）才是灰色的H（X），而H（Y|X）是白色部分，很明顯看出加上灰色的交集部分不是H（X）；而灰色的H（X）被白色的交集I（X；Y）覆蓋一部分，剩下的就是H（X|Y）。這樣很容易讓學生區分兩個相近的符號，加深記憶。

總結 在課堂的最后，教師要對本次課的內容做出歸納總結，讓學生明白這節課的重點、難點和內容之間的邏輯關系（貫穿各個知識點）。為了更好地幫助學生理順課堂上講授的內容，可以采用“思維向導式”教學方法?！八季S向導式”教學方法即采用思維導圖的方式，教師以某種學科或生活中的事物畫出本章、本節或幾章幾節知識的聯系關系圖，結合本章畫出應用聯系圖，把知識串接起來，方便理解；也可以讓學生針對自己感興趣的事物，畫出自己對所學內容的理解，解決了學生理解難、課程枯燥、不感興趣等問題。

針對本節課的內容，本文采用“項目計劃”的方式畫出思維導圖，如圖2所示。圖2中不同的顏色可以吸引學生的注意力，理解本節課需要掌握的內容以及它們之間存在的關系。

3 結束語

本文分析了信息論與編碼課程教學中存在的問題，將“緒論式”教學模式應用其中。文中以某一小節課程為例，具體講解該方法的應用，解決了傳統教學方式枯燥、理解難等問題。過程中加入“向導式”方式（圖形向導和思維向導），以此吸引學生的注意力，加深理解。通過實踐，該種方法取得很好的效果，對提高教學質量、增強教學效果可以起到重要的促進作用。

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