信息论与编码课程思政教学设计与实践

高素玲 李小芹

（安阳工学院电子信息与电气工程学院，河南 安阳 455000）

1 引言

以落实立德树人为根本任务，以社会主义核心价值观为灵魂与主线，把知识传递、价值导向与思想政治教学有机融为一体，各类教学活动与思想政治理论课齐向并进、同向同行，做到思政教育与学科教学有机融合[1]。按照学生自然接受的原则，引发与学生的情感共振，更有效地激发与学生共同产生学习的动机，更有效推动学生对课堂知识点的掌握和拓展。把马克思主义理论、爱国主义情感、民族精神、人文关怀、创新思维等内容纳入学科教学，做到课程教学全过程育人[2]。

积极开展课程设计，深度整合课程内容，根据信息论和编码教学特色，深度发掘课程的思政教育元素，从信息技术发展的角度讲故事，赋知识以思想，通过有机整合课程教学，提升学生参与度、获得感，赋课堂以灵魂，让课堂活起来，实现润物无声的教学效果[3]。

2 课程目标

信息论与编码课程主要讲述了从香农理论中发展起来的信息论的基础理论知识及其编码理论，通过该课的学习，让学生了解香农信息论的基本概念、编码基本定理、基本理论和方法，从而培养学生满足数字通信、信息处理等各方面的实际需要，为今后进行有关信息领域的科学研究与工程工作，奠定了扎实的理论基础[4]。经过课程学习，学生应获得下列的基础知识与能力：（1）学生可以比较深入地掌握信息传播的基本理论，并初步形成了信息传播系统的总体概念；（2）熟练掌握信源编码、信道编码等的基本概念与方法；（3）能够联系实际通信系统，从信息论的角度，抽象数学模型，分析问题，获取有效结论；（4）能够基于信息论的角度，理解信息时代信息对社会的影响，树立严谨的科学学风。课程思政目标：（1）培育广大学生团结合作的爱岗敬业精神，助力于正确认识人生观、世界观、价值观的正确建立。激励广大学生具有科技报国的爱国主义情怀与社会责任担当；（2）坚定学生对党的正确领导，改革开放、高科技发展等政策的正确理解，扩大学生国际视野，培养国家民族忧患意识，满怀爱国热情，勇担中华民族复兴使命，弘扬时代精神。

3 思政映射与融入点

结合信息论与编码课程内容，以讲好中国故事为主线，将科学探索精神、严以律己精神、爱国主义教育、科技报国的家国情怀与责任担当等如盐化水般融入课堂教学，使学生获得专业知识的同时，不断提高思想道德素养，提高服务国家服务人民的社会责任感。最大限度激发学生自主学习内动力，使其树立终身学习理念。本课程思政融入设计如图1所示。

图1 信息论与编码课程思政融入设计

整个课程的思政教学设计中，由中国信息时代的发展与成就导入课程，引发学生学习兴趣。后续章节中，陆续引出中国抗疫故事、中国华为故事、中国航天故事、中国抗战故事……以讲好中国故事为主线，设计思政素养教学场景，运用案例教学、沉浸式教学、项目驱动式教学、结合线上课程翻转课堂等方法，在专业知识传授的同时，实现价值引领[5]。在课程教学初期，结合知识点信息熵的概念，深究“熵”的内涵，引导学生自身减熵，并制定计划，以作业、结课汇报等任务形式发布，每次课程思政时提醒并激励学生坚持执行自己的减熵计划，为结课汇报做好充分的准备。学生作为课堂的主体，在知识传授与价值引领同频共振下，自己实践着严以律己、科学探索、责任担当……将知识获取、素质提升、人格塑造诠释于无形之中。

3.1 中国信息时代发展故事

绪论中，通过讲述及拓展阅读信息论的产生与发展，结合中国近年来在信息技术、人工智能等方面取得的成就，增强学生对本专业的信心，对中国发展的信心，教育学生坚定“四个自信”，为自己的学习事业建立起更高的起点与要求，勇担中华民族复兴责任，展望未来，为自己树立目标，不断提升自己。

3.2 中国抗疫故事

离散信源熵的定义讲解中，香农将“熵”的概念用到信息论领域，深究“熵”的本质，从不同的方面和领域理解熵的含义，从而给我们生活、生命等方面带来启示。从深入探讨“熵”的具体本质意义着手，从而逐步延伸对“熵”的具体理解，采用“反问式”引导学生，尤其讲到“对生命的启示”，结合新冠肺炎疫情中，习近平总书记为什么多次强调“生命至上，人民至上”，引发同学们对生命的敬畏之情。最后结合书籍《熵减华为活力之源》，再次探究“熵”给我们带来的启示，引导同学们自身减熵，塑造自己，成就自我，有效激励学生树立自律意识，由“要我学习”变为“我要学习”；并以作业的形式在雨课堂发布，让每位同学都列出自己的减熵计划，并付出行动，期末结课汇报中展示自己的成果。

3.3 中国华为故事

限时限频限功率加性高斯白噪声信道讲解中，由香农公式引出香农极限，从而引出人们为逼近香农极限做出的努力，将涉及5G时代的编码方法引入课堂教学。LDPC编码、turbo码等都接近于达到了理论香农极限，而土耳其Erdal Arikan博士在2008年提出的极化码polar code，是目前唯一一个从理论上已经被证实能够达到香农极限的方法。华为用了8年时间对其做出了改进，投资数十亿美元，在工程上实现了Polar码，终于有了今天5G引领者的地位。使同学们坚定“四个自信”，激励广大学生科技报国的家国情怀与责任担当。

3.4 中国航天故事

平均失真与信息率压缩讲解中，举例引出压缩技术在各方面的广泛应用，以“嫦娥四号”着陆器中的实时图像压缩技术为例，嫦娥四号探测器是第一个成功着陆于月球背面的人类飞船，其探测器所携带的五星红旗是月球背面的第一批旗帜。通过图文并茂的讲解，启迪同学们的爱国热情、培养高远志向。录像、照片、文本、讲授等多种教学方式相互“渗透”，课堂与思政无缝连接、巧妙融合，增加学生课堂教学兴趣、活跃课堂气氛。弘扬和学习中国航天精神，扩大学生全球视野，培养国家民族忧患意识，满怀爱党激情，勇担时代中华民族复兴使命，弘扬时代精神。

3.5 中国抗战故事

编码的概念讲解中，提出问题“什么是编码?”。从生活中的邮政编码、居民身份证号码、车牌号码、条形码、二维码到学习中的BCD码、ASCII码还有电影中经常看到的摩尔斯电码，穿插观看谍战电影《风声》片段，从而全面理解什么是编码、编码有什么用途。通过观影，使学生忆苦思甜，不忘初心，牢记新中国的来之不易，激励莘莘学子的满腔爱国热情，有效激励学生产生学习内动力。

3.6 自己的故事

教师在协同育人理念指导下，借助新兴信息技术进行新型课堂教学，教学案例注重时效性。以点带面，全程融入。通过一系列有吸引力的中国故事，增强学生学习的兴趣，提升大学生在课堂中的参与度，时刻注意将中国故事与学生自身相结合，使学生置身其中，从而使学生在学习本专业课程知识的同时对课程思政教育产生兴趣，并逐步认同课程思政教学体系，在结课汇报的压力下，将减熵计划坚持执行下去，养成习惯，进而提升自身素养及职业修养。结课时，将自己在课程中的收获，包括专业知识、能力养成、价值塑造等方面以PPT或者短视频的形式展示汇报，讲述自己的故事。

4 考试考核

基于课程目标达成要求，制定考试考核方法。课程的总成绩主要由过程考核成绩（60%）和期末考试成绩（40%）构成，科学增大过程性考核比重，增强了学生对平时教学环节的关注程度，同时重视平时练习与积累，以提高学生的学习效果。

过程考核包括“课前预习（10%）+课堂互动（15%）+作业（15%）+阶段性测试（10%）+结课汇报（10%）”五部分内容，这些环节主要依托雨课堂记录数据。课程思政的考核主要体现在课堂互动、作业及结课汇报中。比如，在第2章离散信源熵的作业中，推荐课外读物《熵减华为活力之源》，帮助学生进一步理解熵的内涵，并引导学生努力减熵，并列出自己的减熵计划，促使其生活、学习各方面有秩序、有规划地组织活动，并让学生记录自己的减熵实施情况，期末时在小组结课汇报中以PPT或者视频的形式展示各自的成果等。

期末考试为闭卷考试，满分为100分，客观题和主观题各占50%，涵盖课程主要内容。课程思政的考核主要体现在单项选择题、判断题和论述题中，比如，结合第4章知识点的应用，论述常用的信息压缩标准，并举例说明，课程思政与实际应用相结合，拓宽学生知识面。

5 教学方法与融入形式

为调动学生积极性，变被动学习为主动探究，综合运用“校内SPOC+雨课堂”等网络教学平台，在课前、课中、课后发挥各自优势，二者有机结合，并灵活运用任务驱动、启发讲解、边学边测、情景创设等教学方法。从知识点中发掘思政元素，对专业课程内容进行拓展。挖掘教学内容中蕴涵的重要哲学思想和元素，以针对性提问作为线索，结合当前社会热点话题，挖掘呈现的正确价值观与思考方法。利用课程讲授、作业批改与反馈及日常沟通交流等多途径引导学生的价值取向，进一步帮助学生成长成才。

采用案例故事、老师点评、课堂研讨、小组发言等多种形式，实现课堂思政融入。引入案例，主要通过嵌入到PPT电子课件中的图像、动画、视频等，并辅助以文本形式进行讲解。

6 结语

信息论与编码课程从教学大纲制定、教案编写、课件制作、教学过程设计、考试考核等均融入了课程思政教育，通过线上线下、课内课外等方式，在教学过程中以讲好中国故事为主线，赋知识以思想，通过翻转课堂、小组讨论分享、师生互动、生生互评等方式提升学生参与度、获得感，赋课堂以灵魂，如盐化水般融入课程思政教育。在我校2017级、2018级电子信息工程专业学生中进行课程思政育人实践，通过结课汇报、调查问卷、随机访谈等形式检验育人效果。结果表明，案例选取合理，教学方法得当，学生认同感强、参与度高，育人效果良好。