电子信息类本科生“信息理论基础”课程分层教学的探索和实践

李如玮

摘 要：高等教育的人才培养始终围绕社会需求和科学发展而展开。为此，文章提出了在电子信息类本科生的培养过程中依据学生的定位，把学生的培养分为创新研究型和工程应用型，并以“信息理论基础”课程的教学为例，把教学分为创新研究型教学和工程应用型教学，给出了不同教学模式的教学内容、教学方法和评价模式以及在分层教学中初步取得的效果。

关键词：分层教学；教学内容；教学方法；评价模式

中图分类号：G642；TP3-4 文献标识码：A 收稿日期：2018-04-23

随着高校的扩招，高等教育越来越强调通识教育，帮助大学生建立起一套完整的知识体系和框架，能很好地把握各种常识，帮助学生获得独立人格，能独立地思考问题，形成自己的世界观、人生观、价值观[1]。作为教育理念，通识教育需要培养学生有知识和人文的理性，注重大学生的人格、精神和气质的培养[2]。目前，国内很多高校都开始着手人才分类培养模式，但是大多数学校更多强调学生应用能力的培养，而对学生研究创新能力的培养不够重视。

基于以上的分析，笔者根据北京工业大学电子信息类本科生的人才培养现状，在教学过程中实施分层教学，对研究创新型人才教学模式和应用工程型教学模式进行探索，并针对不同的教学模式对其相应的教学内容、教学手段和评价模式进行探索和实践。

一、电子信息类本科生“信息理论基础”课程分层教学的教学内容

现阶段的知识体系虽然已经根据通识教育的引入而改变，但是基本沿用以前精英教育的培养目标而提出的知识体系。为此，笔者在“信息理论基础”课程的教学过程中，针对工程应用人才和创新能力人才培养模式构建了其相应的教学内容。

1.工程应用型的教学内容

为了培养工程应用型人才，“信息理论基础”课程的教学内容需要加入实践教学环节，突出其工程应用背景，要求学生在掌握基本理论知识的基础上增加工程应用的实践。为此，教学内容除了教学大纲规定的内容，还增加了如下内容：①熵的应用以及实例；②平均互信息的应用以及实例；③用Matlab编程设计一个简化的JPEG编码器；④用Matlab编程实现利用灰度熵进行图像分割。教师通过这些实际的例子以及实现，帮助学生提高工程应用能力。

2.创新研究型的教学内容

要想培养具有创新能力的电子信息类人才，“信息理论基础”课程的教学内容须在该类人才培养的知识体系内，围绕电子信息科学发展的前沿知识，在加强自然科学类知识的同时，增加能够培养学生创新思维和创新能力的教学内容。为了拓展学生的知识面，鼓励本科生参与教师科研，进行创新活动。为此，针对创新能力人才培养模式，教学内容除教学大纲规定的内容以外，还增加了如下的内容：①分析熵的性质，利用熵实现语音端点检测；②利用熵、条件熵以及平均互信息等概念分析有扰信道中信息传递的特点，提出解决信息传递遇到的有效性和可靠性的方案；③设计线性分组码，使之具有一定的纠错能力。通过增加这些内容，培养学生的创新能力。

二、电子信息类本科生“信息理论基础”课程分层教学的教学方法

在教学过程中，针对两种不同的培养模式，其相应的教学方法有所不同。创新型人才培养模式的教学方法侧重理论知识的教学，同时引导学生跟踪学术前沿，积极进行学术研究，培养学生的创新思考能力。

1.工程应用型的教学方法

为了培养工程应用型人才，在“信息理论基础”课程的教学过程中，在强化基础知识讲解的同时，改变教育理念，加大对学生工程应用意识的培养，努力培养学生分析和解决问题的能力。如在理论教学中引入大量的实例：基于谱熵的含噪语音端点检测；基于灰度熵的二值图像分割；简化的JPEG编码实现；生活中常用的压缩软件，如7-Zip、WinRAR、360压缩；手机中用到的声码器等，培养学生对基本理论的分析和应用能力。教师在课堂讲授的同时，留出部分时间让学生设计并分析上面实例的基本原理，课后利用Matlab编程实现。这些实例可以激发学生的学习兴趣，加深其对理论知识的理解和掌握，锻炼学生的编程能力，提高学生的工程应用能力和学习兴趣。

2.创新研究型的教学方法

创新人才不仅要有扎实的专业基础知识，还要有敢想敢干的精神。为培养创新人才，教师应在“信息论基础”课程的教学过程中，强调专业基础知识的重要性，在课堂上讲透基础理论，为创新打下坚实的理论基础。在教学过程中，教师应理论联系实际，引导学生掌握理论知识，引导学生利用理论知识设计并完成实验，达到创新人才的培养目的。

三、电子信息类本科生“信息理论基础”课程分层教学的评价模式

不同的培养模式应该具有不同的评价模式，为此，笔者从“信息论基础”课程出发，对评价模式进行了研究。在实施的过程中，笔者设计的总成绩由单元测试、设计题目及讲解、因材施教优生设计实验以及理论考试、研讨式授课等组成，具体构成如下：

（1）单元测试。根据课程模块设置m次单元测试，单元测试成绩为。通过分析“信息理论基础”课程的结构，本课程被分为信息的度量、信源编码、信道编码三大模块，则设计3次测试，测试的成绩分别为10分、5分和5分，每章讲解完后当堂测试，起到提高学生到课率以及督促学生平时学习的主动性的效果。平时测试注重概念的掌握，使学生的基础更扎实。

（2）设计题目及讲解。学生设计题目并讲解，该部分的成绩为S设讲=

x设计题目+y讲解。该部分可以激发学生的挑战性，培养学生独立思考的能力。为了设计出一道好的题目，学生需要吃透本课程涉及的相关理论，从而提高应用知识以及创新能力。“信息論基础”课程的该部分成绩设为S设讲=5分=

x设计题目+y讲解=3+2。

（3）研讨式授课。教师根据课程内容，设计出相应的研讨题目。该部分的成绩为S研讨，这些要求学生课前想、要有充分准备，查文献、分析归纳总结文献以及准备讨论发言稿，可以培养学生各方面的能力。教师根据“信息理论基础”课程的内容，设计出相应的研讨题目：熵的意义以及应用、马尔可夫信源携带的信息、信源与信道的匹配、编码的目的以及实现。该部分的成绩为

S研讨=5分。

（4）因材施教设计实验。根据学生的能力，设计相应的实验并指导学生完成，成绩为S因材施教，难度系数K1=1。该部分的授课方式及考核方式可以激发学生的斗志，培养其敢于接受挑战的健全心理。“信息理论基础”课程因材施教设计实验的成绩设为S因材施教=

50分。

（5）理论考试成绩S理论，系数K2=0.7。“信息理论基础”课程理论考试成绩设为S理论=100分。

最后总成绩S=S单元测试+S设讲+S研讨+

K1S因材施教+K2S理论，总成绩不超过100分，当成绩大于100分记为100分。

该评价模式包含了工程应用型和创新人才培养模式的评价。研讨部分主要针对创新人才的培养，因材施教针对不同的人才可以设计不同的实验，设计题目讲解部分可以根据不同的培养模式，学生设计不同的层次的题目，从而实现不同的培养目的。总之，这个评价模式适合分层教学。为了实现分层教学，在本课题的研究过程中，笔者对2012级的学生实施了上述的教学内容、方法以及考核模式，取得了初步的效果，激发了学生学习的积极性，锻炼了工程应用型学生分析问题和应用知识以及动手能力，也锻炼了创新型学生独立思考的能力、团队合作能力和创新思维的能力。

参考文献：

[1]贾建科.电子信息类工程应用型和研究创新型人才培养模式研究与探索——陕西理工学院电子信息类人才分层培养模式探索[J].教育教学论坛，2016（34）：124-125.

[2]熊庆年.通识教育的理念和实践 [N].中国教育报，2014-09-15.