摘要：信息论与编码是信息科学的主要理论基础之一。针对“信息论与编码”课程特点及目前教学中存在的问题，从理论教学与实验教学两方面，对如何提高该课程的教学质量、改进教学效果以及在教学过程中调动学生对课程的兴趣和积极性提出了一些有益的建议。
关键词：信息论与编码；理论教学；实验教学
作者简介：高博（1980-），男，吉林长春人，吉林大学通信工程学院，讲师；钱志鸿（1957-），男，安徽铜陵人，吉林大学通信工程学院，教授。（吉林 长春 130012）
基金项目：本文系吉林大学高水平研究生课程体系建设项目（项目编号：20101004）、吉林大学研究生核心课程建设项目（项目编号：20102210）、吉林大学本科教学改革第三批重大项目（项目编号：ZD110115）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）04-0100-02
信息论与编码是信息科学的主要理论基础之一，是电子信息、通信类本科生和研究生必修的专业基础课程。“信息论与编码”课程以通信系统模型为研究对象，阐述了通信系统模型中的每一个模块，目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以便达到系统的最优化。“信息论与编码”课程中存在大量的公式推导与证明，因此对于学生的空间想象能力、抽象思维能力和逻辑推理能力等方面要求较高。这些证明、推导与概率论、随机过程、数理统计、高等数学以及数值分析等数学知识密切相关。由于大部分学校电子信息、通信类本科生和研究生的数学基础仅限于概率论、高等数学及随机过程，因此造成理论基础不足。另外，由于课程内容较多，前后知识联系紧密，如前面的知识没有完全理解，后面的理论将更加无所适从，久而久之将失去对本课程的学习兴趣。[1-4]因此，在课时有限的教学过程中如何调动学生对课程的兴趣和积极性、促进学生更好地掌握课程内容是教学成败的关键。
为了提高“信息论与编码”课程的教学质量，改进教学效果，提高学生分析问题、解决问题的能力，本文从教学实际出发，在理论教学与实验教学两方面做了一些有益的探索，研究了改革“信息论与编码”课程教学方法和教学内容的相应措施，并提出了通过实验教学提高教学效果的建议。
一、理论教学内容
1.合理选择教学内容，突出教学重点
目前有关“信息论与编码”课程的教材很多，应结合所教授学生的接受能力和认知能力选择一本合适的教材，将知识点有条理地讲清楚。“信息论与编码”课程主要要求学生掌握信息论的基本原理、研究对象；掌握一般通信模型及其应用；理解信源熵与信道容量的含义；理解香农信息论三大定理及信源编码、信道编码的基本原理与方法；熟悉编码的分析与设计方法；掌握纠错码的基本原理与分析方法等。
在具体的教学过程中要根据实际情况对教学内容做出适当侧重和取舍，突出教学重点。这方面需要结合目前信息与通信领域的新技术和新理论，并强调理论知识与实际应用的联系。比如在讲解信源和信道时，应考虑当今信息处理和编码大多采用数字处理方法，因此教学中应将侧重点放在离散信源和离散信道部分，减少连续信源与连续信道内容的讲解。
2.弱化定理公式证明，侧重物理意义
由于课程中涉及的理论非常复杂，定理公式推导过多，许多定理、公式的证明对于学生来说十分生涩难懂，课堂教学容易令学生感觉乏味，如果将书中推导不加改进直接展现在学生面前，极易令学生对教学内容失去兴趣。因此在具体的教学过程中，对相关定理证明可以作适当的取舍，只讲授定理基本内容，对于繁琐枯燥的证明给予弱化或省略。[3]
在教学中，增加课堂演示性实验和课后实验环节来确保学生对课程知识的理解，应重点讲述物理意义，把公式和定理所表达的物理含义强调出来，并通过通信实践和生活实际举例，使学生更加深入透彻地理解定理公式的内容。当学生理解定理公式的内容后，定理公式所体现的基本原理也就被理解和掌握，这样减少了课程的抽象性，课程本身的吸引力就体现出来，从而激发学生的兴趣和积极性。
二、理论教学方法
1.理论联系实际，激发学习兴趣
由于电子信息、通信类专业越来越被重视，而信息论与编码课程讲述的是这两类专业的基础理论，因而如何能够让学生在课堂学习的过程中既感受到信息与通信领域最前沿的理论与技术又能有兴趣学习相对乏味的基础理论将成为教学效果好坏的关键。兴趣是最好的老师，为学生提供学习的动力。特别是对于信息论与编码这样一门内容抽象枯燥的基础理论课程，更需要在教学过程中培养学生的学习兴趣。
基于这样的认识，在充分理解课程内容的基础上，有意识地将教学相关内容与当前的信息技术如移动通信技术、互联网技术等相结合，不仅可以扩大学生的知识面，而且能够让学生充分认识到学好这门课程对学习后续课程以及今后的生活、就业等息息相关，这样就会激发学生学习这门基础课的兴趣和动力。如讲授信源编码时，可以结合通信原理中的脉冲编码调制；讲授信道理论时，可以与移动通信、光通信等相结合。通过这种引导，学生逐渐会把知识融会贯通，从而提高了学习兴趣和动力。
2.优化教学手段，提高教学效果
由于信息论与编码的内容比较抽象，学生不易理解，因此教学手段的创新与优化对丰富课堂气氛、活跃学生思维、激发学生的兴趣与积极性起着至关重要的作用。目前，大多数高校都采用多媒体教学形式，可以扩大课堂教学的信息量，节约了传统板书的时间，有利于提高课堂教学的效率，增强课堂教学的生动性和形象性。[4-5]例如在引出信息等相关概念时可以找一些图片，让学生更直观的理解概念的含义；另外，在进行公式定理的证明时，由于证明过程不是重点，但又不得不讲，通过多媒体课件演示讲解可以大大减少板书占用的时间，既可以完成教学内容又大大提高了课堂教学效率。但是，传统板书也有它自身的优势，因此要采用多媒体课件和板书相结合的教学手段。例如，可以将主要标题、公式书写在黑板上，这样既可以让学生产生深刻的印象，又可以起到提纲挈领的作用。
制作多媒体课件不能简单地把教材内容照搬到课件中，而是要根据教学内容，利用多媒体的优点，将教学重点和难点形象生动地展现出来。这样可以加深学生印象，提高学生的学习兴趣。而且，教师绝不能仅坐在电脑屏幕前一页一页翻动幻灯片，而应运用肢体语言在大屏幕前讲解，并根据学生的反映与理解情况适当调节讲解速度以及讲解时的音调和语调，提高学生的注意力。
三、实验教学的必要性
信息论与编码是一门理论与实践紧密结合的课程，这是由课程本身的特点所决定的。如果仅停留在课堂理论教学上，那么不但不能将理论运用到实践中、加深学生对课程的总体掌握和理解、培养学生的分析问题解决问题的能力，而且很难调动学生学习的兴趣、积极性和主观能动性。因此，要从教学实践出发，充分考虑学生的基础、动手能力和课程特点基础上，设计若干个对理解课程内容有益的、学生经过努力有能力完成的配套实验。设计的实验应结合课堂讲授的理论，贴近学生的生活实践。实验内容要与电子信息、通信专业挂钩。通过这些实验可大大提高学生的学习兴趣，将抽象的理论知识付诸实践，提高了动手能力和创新能力。
四、实验教学内容和方法
1.精选实验平台，改善教学方法
对于信息论与编码的实验教学部分，很多高校选择C语言或者MATLAB软件作为实验平台。相对于传统的C语言，MATLAB语言简单易懂，其特有的工具箱可以对编程进行辅助。另外，MATLAB可以实现动态建模与仿真，因此MATLAB软件在信息论与编码的实验教学中得到了广泛的应用。
MATLAB是由美国Mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。[6]因为信息论与编码课程中用到大量的矩阵计算，比如信道容量的计算、线性分组码等，因此选择MATLAB软件作为实验平台非常适合课程自身特点。
在教学过程中，教师可以先将MATLAB实现的结果演示给学生，让学生对知识点有感性的认识，然后学生通过亲自操作实验就会对理论有更深刻的理解和掌握。
2.合理分配实验学时，科学安排实验内容
在学时安排上，应将总学时的四分之一或五分之一安排为实验学时，这样可以做到理论和实验相辅相成，有助于学生加深对理论知识的理解，还可以锻炼学生分析问题、解决问题的能力。在实验内容的安排上，应注意以下几点：[7]
（1）实验内容要紧密结合课堂教学，又不要简单重复课堂知识，要将课程内容与专业特点结合在一起，使知识点融会贯通。
（2）除了基础验证实验外，还应适当安排一到两次与课堂教学兴趣点相结合的综合实验内容。
（3）难度要适中。如果太简单，起不到开展实验的目的；过于复杂，学生将慢慢失去兴趣。
结合上面几点，可以从简单到复杂安排实验。例如：基础实验可选择信道容量的计算、唯一可译码准则、信源编码方法、信道纠错编码等；综合试验可安排学生运用MATLAB软件自己设计并仿真一个简单的通信系统模型等。
五、结束语
本文针对信息论与编码课程特点，从理论教学和实验教学两方面，对如何提高信息论与编码课程的教学质量、改进教学效果以及在教学过程中如何调动学生对课程的兴趣和积极性提出了一些有益的建议。通过在吉林大学通信工程学院信息与编码理论的教学实践表明，取得了比较良好的教学效果，对于本课程的教学探索还要在今后的教学工作和教学实践中深入研究，不断完善。
参考文献：
[1]曾军英,翟懿奎.“信息论与编码”课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2010,(28):57-58.
[2]郎东革,包妍.“信息论与编码”教学改革的探讨[J].中国电力教育,2010,(34):72-73.
[3]高宏峰,彭勃.信息论基础课程教学改革探究[J].洛阳师范学院学报,2010,29(2):160-161.
[4]虞湘宾,徐伟业.信息论与编码课程教学改革与实践[J].中国现代教育装备,2010,(3):75-78.
[5]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.
[6]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.
[7]姜楠,王健.“信息论与编码”课程实验设计[J].学科建设与教学改革,2008,(21):67-70.
（责任编辑：王祝萍）