工程教育认证背景下的电子信息工程教学改革与创新

王岳 孙文洋 黄敏 李振国

摘要：“信息理论与编码”是电子信息工程的一门核心课程，具有较强的抽象性、理论性，对于工科学生而言较为枯燥，所以适当的改革、创新就显得尤为重要。在大数据时代下，通过在教学方法和评价方式上的创新改革，不仅增强了学生的主动性，也提高了教学质量。本文从“信息理论与编码”出发，通过改变教学手段和教学方法，从而提升教学效果，并对工程认证提供一定的支持，达到专业毕业要求和人才培养的目标。

关键词：工程教育认证；教学改革；创新；信息论

中图分类号：TN911.2文献标识码：A

Abstract："InformationtheoryandCoding"isacorecourseofelectronicinformationengineering，withstrongabstractness，strongtheory，moreboringforengineeringstudents，sotheappropriatereform，innovationisparticularlyimportant.Intheeraofbigdata，innovationandreforminteachingmethodsandevaluationmethodsnotonlyenhancetheinitiativeofstudents，butalsoimprovethequalityofteaching，whichispraisedbystudents.

Keywords：EngineeringEducationCertification；teachingreform；innovation；Iinformationtheory

目前我国高校的电子信息工程专业培养的毕业生与现阶段社会行业发展的情况不能有效连接，使得高校毕业生走入工作岗位时，所学知识与岗位需求脱轨。因此，高校不仅需要提高学生的理论知识，还要将生产实践纳入教学中，与理论知识相结合；同时还要提高学生的学习方法，鼓励学生通过网络平台学习更多教材之外的知识。借助于我校本专业进行工程认证，以“信息理论与编码”课程为切入点，尝试进行教学改革与创新，力争构建一套“学校、教师、学生、社会”四位一体的人才培养质量标准体系。

信息论又称为数学理论，其具有较强的抽象性，是用数学方法分析解决物理现象的一门课程［1］。该课程是电子信息工程专业第六学期开设的专业核心课程，学生已经学习了线性代数、概率论等基础课程。编码是在香农三大定理的基础上进行通信的信源编码和信道编码［2］，学生对信息的概念和传输的本质已经有所了解。

学习该课程是为了让学生掌握信息论和编码在工程中的应用，努力培养出能够在信息处理、信息安全等领域的合格毕业生。当代大学生获取知识的途径不仅仅在课堂上，还可以通过手机、电脑、网络等途径获取更多的信息，所以课堂上需要调动学生的积极性［34］，增强学生对知识的掌握理解程度，故基于互联网技术的混合式教学更容易被学生接收，具体体现在：（1）学习资源的多元化；（2）学习时间的灵活化；（3）学习工具的多样化；（4）学习方式的新颖化；（5）学习深度的混合化，如图1所示。

一、教学方法改革

本门课程在电子信息工程专业中为专业核心课程，就体现了在教学过程中的重要性，主要教学内容分布如表1所示：

在信息时代下，网络教学资源越来越丰富，学生利用网络资源学习越来越普遍，在这种环境的影响下，改变传统的教学模式尤为重要。教学方法的好坏直接影响到学生的学习效果［56］，所以在本门课程的教学过程中，主要采取以下教学方法。

（一）启发式教学

首先让同学们观察如图2所示的两幅图片，同时给学生抛出问题，这是应用了信息论的什么定理，让学生自己在学习中寻找答案，调动同学们的积极性。通过这种启发式教学更好地提高学生课堂的参与度，从而改变教师一味地“填鸭式”教育模式。

这时大家都能知道文字可以压缩，但是得有个压缩的范围，接着再展开教学就是使用了信源编码。其中包含无失真和有失真，但是在有失真编码中需要限定允许失真度，否则无法进行正确译码，如图2（a）所示。同时有细心的同学会继续发现文字中有的词语打乱了顺序，但是也能正确读懂含义，这就是信道编码的体现。因为句子中有了每个字的联系，所以在读文字的时候大家是有纠错能力的［7］。

通过这个简单的例子让学生悟出通信中的高速性和准确性的联系，需要在保证速率的同时尽可能准确地传输信息，再适当加入些思政元素，引导学生在做任何事情的时候不要一味地追求速度而忽略了准确性和安全性等。

这种启发式的教学方式不仅可以调动学生学习的积极性，同时还能集中学生上课时的注意力，培养学生自主思考的能力，使得学生更加熟练掌握抽象的理论知识［89］。

（二）比喻法教学

学生平均每天上6节课，无法保证全部处于认真听课的状态，对于较难理解的通信过程方面的知识，内容抽象，在教学过程中难免出现学生“走神”的现象，这时就需要在教学过程中适当增加一些教学活动和教学设计，可采取比喻法教学。

例如，在学习信道编码和译码时，可以尝试先让大家完成一个“传声筒”的游戏，或者是“你画我猜”的游戏，流程如图3所示。第一个同学发出的就是信源消息，也就是待传递信息，经过多个同学的传递，可能会存在一些干扰，这就是有扰信道，最后一个同学回答的答案就是译码结果，如果答案正确就是准确译码，否则就出现了错误传输且无法纠错，这就将编码译码过程与实际相结合，将知识做到生活化。同时也增加了师生互动的环节，活跃了课堂气氛，便于同学们理解较为枯燥的理论知识，提高学生的认知程度［1011］。

二、教學评价

在完整的教学过程中，教学评价是一个重要的环节，是教师了解学生学习情况最为直观的一种体现，为未来修改教学方法做铺垫，达到持续改进的效果。

（一）期末考试

传统的教学评价以期末试卷为主，一张试卷的分值就能决定学生成绩的好坏，所以，考核方式相应地做了调整。期末考试占总评成绩的50%，主要是考核教学大纲中的教学内容和重难点。

（二）教学过程考核

教学过程中将课程分为三个部分：（1）基础知识利用课前时间进行学习，同时会有与预习内容相关的习题巩固；（2）课中使用板书进行经典理论的数学推导，多媒体播放相关的模型构建，同时结合学生的数据反馈，合理地调整教学计划，进行有针对性的讲解；（3）课堂教学增加了一些跟学生相关的一系列活动，包括选人、抢答、讨论、分组任务、翻转课堂等［12］，成功调动了学生的积极性，将课堂教学由以教师为中心转向以学生为中心，将教师、学生、网络构建在一个平台下，丰富了学习过程和学习对象，将教学方式做到现代化，将活动做到多样化。

平时成绩占总评成绩的50%，主要包含学生整门课程的学习成果，视频、文档的学习，作业和章节测验的完成，选人、抢答、投票、讨论等的互动，分组任务和翻转课堂的展示，等等，这种多手段的评价方式，将考核做到多维化。在实际的教学过程中真真切切看到了学生的变化，由被动学习向主动学习的转变，有效改变了学生的学习过程。

通过对比近三年的数据，如图4所示，可以明显得到一定的结论：当提高教学过程所占的比例时，平时分数变化不是非常明显，但是期末成绩有较大的改善，也就意味着学生掌握了更多的知识，并且能够灵活运用，可以很好地达到培养学生的目的。

这种考核方式可以实时地将教学效果反馈到教师端，并适当地调整教学计划，有助于教师及时了解学生知识掌握的情况，形成一种闭环的教学方式。

三、創新效果

通过对“信息理论与编码”课程的混合式教学，收集学生的反馈意见得到了学生的一致认可，不仅提高了学生的学习兴趣，还调动了学习的积极性。采用翻转课堂的教学模式，培养学生汇报演讲的能力。采用分组讨论的案例教学模式，在互助学习中，体现团队的力量和互帮互助的精神，综合提升学生各方面的能力，为学生参加科研工作、比赛奠定了基础。通过对比近几年学生在各个方面的不同展现，由图5可以看出，教学改革有效地提高了学生个人与团队学习的能力。同时引入名人轶事、科技前沿信息，融入思政元素，引导学生为祖国贡献科研能力。

四、结论

电子信息工程专业在展开人才培养教学时，应该注意对传统教学结构进行创新，通过教学手段、教学方法的创新，找到适合于我校大学生的特色工程教育体系，从而合理地制定可行体系。随着不断改革与改进，学生的分析能力、学习能力、团队合作能力都有了明显提高，促进了课程目标达成。同时还要不断提升教师自身的专业素质，从而更好地起到培养学生以及带动学生的作用，为培养合格的毕业生贡献一份力量，符合本校“应用型人才的培养目标”，并具有一定的推广意义。

参考文献：

［1］宋毅，曹凤莲，王晖.基于PBL的《信息理论与编码》教学模式改革研究［J］.信息技术与信息化，2016（11）：132133.

［2］伍娟，王仲根，苏静明，等.《信息理论与编码》课程教学探讨［J］.科技风，2021（19）：7779.

［3］陈登曦，陈建威.基于MOOC资源的《计算机应用基础》课程教学模式探索［J］.考试周刊，2018（18）：141142.

［4］华腾芳.关于计算机图形学教学的改革与发展［J］.三峡大学学报（人文社会科学版），2017，39（S2）：156157.

［5］吴雁.论教学方法对课堂教学质量的影响［J］.职业，2009（27）：3031.

［6］张平娟，许会芳，闫改珍，等.“数字电子技术”混合式教学模式特征与改革实践——以安徽科技学院为例［J］.科技视界，2021（32）：6364.

［7］苏静明，洪炎，唐超礼，等.信息理论与编码教学及探索［J］.电子世界，2019（14）：105.

［8］王岳，刘纯利，张平娟.多媒体环境下的高频电子线路课堂教学探讨［J］.教育教学论坛，2019（28）：265266.

［9］韩霄.运用“探究学习”模式改革课堂教学的探索与实践——以计算机辅助设计（ComputerAidedDesign）课程教学为例［J］.现代职业教育，2019（14）：158159.

［10］闫改珍，徐朝胜，张平娟，等.本科教学中“科学美”感知能力培养的思路——以电子信息工程专业为例［J］.黑河学院学报，2020，11（12）：4344+66.

［11］刘瑞静，张婷，吴美杰.基于OBE理念的翻转课堂设计与实践［J］.实验科学与技术，2021，19（04）：112116.

［12］严军，罗天放，黄蓉蓉.基于智慧课堂的工程图学教学探索与实践——以“画组合体三视图”为例［J］.科教文汇（下旬刊），2021（07）：9597.

基金项目：2020年安徽省高校教学研究项目（2020jyxm0420）；2021年安徽科技学院教育教学改革研究一般项目（X2021034）

作者简介：王岳（1988—），女，安徽滁州人，硕士研究生，讲师，主要从事图像处理和信息处理方面的研究。