信息論與編碼論文CDIO理念在信息論與編碼課程教學(xué)中的應(yīng)用軟件技術(shù)

1、信息論與編碼論文:cdio理念在信息論與編碼課程教學(xué)中的應(yīng)用 -軟件技術(shù)信息論與編碼論文:cdio理念在信息論與編碼課程教學(xué)中的應(yīng)用 摘 要信息論與編碼課程是電子信息與通信工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有課程內(nèi)容抽象、涉及數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識廣泛，公式復(fù)雜眾多及數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁雜的特點。cdio工程教育模式（構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作）繼承和發(fā)展了歐美20多年來工程教育改革的理念，系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施以及檢驗測評的十二條標(biāo)準(zhǔn)。該模式注重學(xué)生綜合素質(zhì)及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，鼓勵學(xué)生交流溝通，培養(yǎng)團隊協(xié)作意識。將cdio理念應(yīng)用于信息論與編碼課程的教學(xué)中，可以解決理論

2、學(xué)習(xí)與工程實踐能力的失衡問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團隊意識。關(guān)鍵詞信息論與編碼；cdio；教學(xué)探討；教學(xué)理念中圖分類號 g642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 a 文章編號 2095-3437（2017）04-0001-04信息論與編碼課程是我校信息與通信工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門運用概率論和數(shù)理統(tǒng)計等數(shù)學(xué)工具來研究各類通信系統(tǒng)的一般規(guī)律以及通信系統(tǒng)各組成部分統(tǒng)計特性的綜合性強、涉及學(xué)科廣泛的課程。其教學(xué)過程既需要學(xué)生掌握高等數(shù)學(xué)、概率與數(shù)理統(tǒng)計、隨機過程等基礎(chǔ)課程，還需要學(xué)生掌握信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理以及通信原理等專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程組成和其他課程的關(guān)系如圖1所示。信息論是現(xiàn)代信息科學(xué)的

3、重要組成部分，是現(xiàn)代通信、信息技術(shù)飛速發(fā)展的理論支撐。人們運用信息論這一工具來認(rèn)知世界，不斷探索系統(tǒng)的存在方式和運動的變化規(guī)律，促進(jìn)了多個學(xué)科領(lǐng)域的飛速發(fā)展。信息論與編碼課程的學(xué)習(xí)要求學(xué)生具有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。課程涉及積分運算，矩陣運算，群、域、環(huán)的概念和理論，數(shù)值分析的理論，計算機迭代算法，香農(nóng)三大定理的證明等，幾乎涵蓋了理工科學(xué)生所學(xué)的全部數(shù)學(xué)知識。同時課程中很多概念非常抽象，比如信息、自信息量、平均互信息等，為教學(xué)帶來了很大困難。教學(xué)過程中學(xué)生普遍反映公式定理繁雜枯燥難懂，內(nèi)容概念抽象難以理解，學(xué)習(xí)興趣不高。本教學(xué)小組嘗試將cdio理念2引入信息論與編碼課程教學(xué)實踐中，積極探索并設(shè)計出新的

4、有利于促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提升其創(chuàng)新思維和工程實踐能力的全新教學(xué)模式，以提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。一、cdio工程教育模式的引入cdio是國際工程教育改革的最新成果2，至2016年，已有幾十所世界著名大學(xué)加入cdio組織，采用cdio工程教育理念和教學(xué)大綱，取得了良好的教學(xué)效果。2016年1月8日至9日， 全國cdio工程教育聯(lián)盟成立，由此拉開了以培養(yǎng)高級工程專業(yè)人才為目標(biāo)的高等工程教育新模式改革的序幕。cdio工程教育理念的引入就是為了打破傳統(tǒng)的教育方式中重理論輕實踐、強調(diào)個人學(xué)術(shù)能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新能力的培養(yǎng)等弊端，培養(yǎng)具有較強的工程實踐能力、創(chuàng)新能力、團隊精神、溝通能

5、力的全面發(fā)展人才。cdio體現(xiàn)了系統(tǒng)性、科學(xué)性和先進(jìn)性的統(tǒng)一，代表了當(dāng)代工程教育的發(fā)展趨勢。cdio包括三個核心文件：一個愿景、一個大綱和十二條標(biāo)準(zhǔn)，cdio教學(xué)大綱包括四個層級，如圖2。作為成熟的工程教學(xué)模式，cdio制定了十二條標(biāo)準(zhǔn)，為cdio的改革提供了評價標(biāo)準(zhǔn)和實施指南。cdio工程教育模式的本質(zhì)是實踐中學(xué)習(xí)和基于工程的教育的集中體現(xiàn)，可有效解決工程教育中理論學(xué)習(xí)與工程實踐失衡的問題；注重培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、綜合實踐和創(chuàng)新能力，強調(diào)團隊協(xié)作意識的培養(yǎng)。cdio工程教育模式并沒有針對各個專業(yè)給出相應(yīng)的教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，它為我們提供的是一種方法論，為教學(xué)模式改革指明了方向。本文試圖將cdio理念運用

6、于信息論與編碼課程的教學(xué)中，探究基于cdio理念的信息論與編碼課程教學(xué)方法。解決傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，培養(yǎng)學(xué)生的團隊意識、創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。二、cdio理念指導(dǎo)下的課程教學(xué)特點通過對cdio三個核心文件一個愿景、一個大綱和十二條標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，本文認(rèn)為在cdio工程教學(xué)模式指導(dǎo)下的教學(xué)實踐具有以下特點：（一）突出工程實踐cdio教學(xué)模式的核心思想是實踐中學(xué)習(xí)。即從完成工程項目中學(xué)習(xí)，不斷總結(jié)實踐中的經(jīng)驗，將理論與實踐聯(lián)系起來，做到知與行的結(jié)合，將直接經(jīng)驗（實踐）的獲得與間接經(jīng)驗（理論教學(xué)）的學(xué)習(xí)相結(jié)合。因此，在信息論與編碼課程教學(xué)設(shè)計的過程中，教師要注重工程實踐的設(shè)計。

7、比如要求學(xué)生自己設(shè)計一個特定的通信系統(tǒng)，并且給出其信道容量；鼓勵學(xué)生將書本知識轉(zhuǎn)化為解決工程問題的方法，并將實踐所獲得的知識與經(jīng)驗有效運用于理解書本知識。（二）強調(diào)相互關(guān)聯(lián)cdio標(biāo)準(zhǔn)中的背景環(huán)境強調(diào)關(guān)聯(lián)性，這是cdio非常重要的方法論。學(xué)生通過完成項目，總結(jié)歸納解決問題的理論支撐，在加深對書本知識理解的同時也提高了解決問題的能力。這種能力不是知識的堆砌，而是知識在實踐中的升華，體現(xiàn)了實踐中學(xué)習(xí)的本質(zhì)。因此，基于cdio理念的信息論與編碼課程在教學(xué)過程中工程實踐（研討、文獻(xiàn)閱讀、仿真實驗等）和理論知識學(xué)習(xí)的設(shè)計與組織強調(diào)相互關(guān)聯(lián)、相輔相成，將瑣碎的知識點通過項目實踐串聯(lián)起來，完成項目的同時加深

8、對知識的理解。（三）體現(xiàn)主觀能動性cdio工程教育模式強調(diào)在教與學(xué)過程中以學(xué)生為中心，以此來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，這和建構(gòu)主義理論不謀而合。因此，基于cdio理念的信息論與編碼課程教與學(xué)的過程要充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生主動建構(gòu)知識將取代傳統(tǒng)的以教師為主的知識講授。（四）強調(diào)宏觀整體化cdio標(biāo)準(zhǔn)在課程設(shè)計和教學(xué)手段方面都體現(xiàn)了整體觀念，實質(zhì)上體現(xiàn)的是系統(tǒng)論的核心思想。因此，基于cdio理念的信息論與編碼的教學(xué)課程設(shè)計要立足于整體，注重各知識點之間的關(guān)聯(lián)，將教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化整合，體現(xiàn)一體化，以達(dá)到最優(yōu)的教學(xué)效果。（五）評價方式多元化依據(jù)cdio的十二條標(biāo)準(zhǔn)，教師應(yīng)采用與

9、之相適應(yīng)的考核方法來評價學(xué)習(xí)效果。因此，基于cdio理念組織的課程教學(xué)在評價考核方面應(yīng)具有多元化特點。其中，包括考核手段多元化和評價主體多元化。三、cdio理念指導(dǎo)下的教學(xué)活動模式構(gòu)建cdio理念下的教學(xué)活動設(shè)計和組織是在實踐中學(xué)習(xí)理念的指導(dǎo)下，基于項目實踐進(jìn)行的。學(xué)生在完成項目的過程中能更加深入地理解理論知識，同時提升將理論應(yīng)用于實踐的能力。因此，cdio理念在信息論與編碼課程教學(xué)中的應(yīng)用是以學(xué)生為主導(dǎo)、以工程實踐為導(dǎo)向、以項目為驅(qū)動，在完成項目的過程中加深對知識的理解，再將積累的知識用于解決工程實踐問題。基于此，教學(xué)組進(jìn)行了課程教學(xué)活動組織模式的架構(gòu)和課時分配。（一）課程教學(xué)活動組織模式的

10、架構(gòu)結(jié)合信息論與編碼課程內(nèi)容的特點，教學(xué)組構(gòu)建了課程教學(xué)實施過程中各知識模塊通用的教學(xué)流程模式，如圖3。課外自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)要求學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行資料查詢、收集整理完成課前預(yù)習(xí)。借助網(wǎng)絡(luò)資源完成自主學(xué)習(xí)，比如上海交通大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、國防科技大學(xué)的信息論國家精品課程、mit 開放課程，stanford 的信息論課程等。教師在課外自主學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，應(yīng)給出本次課的重點和難點，為學(xué)生查詢相關(guān)資料提供指導(dǎo)。知識講解環(huán)節(jié)不再是傳統(tǒng)教學(xué)的灌輸模式，而是針對學(xué)生自主學(xué)習(xí)時的盲點或理解不正確的地方進(jìn)行詳細(xì)重點的講解，自主和互動式學(xué)習(xí)將提高學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性和主動性。以教為中心的教學(xué)，缺乏自主創(chuàng)新意識，難以調(diào)動

11、學(xué)生學(xué)習(xí)的能動性，學(xué)生無法感受學(xué)習(xí)的樂趣以及解決問題的成就感。因此，一級實訓(xùn)項目以個人獨立完成的形式進(jìn)行，主要完成文獻(xiàn)閱讀、撰寫讀書報告、總結(jié)歸納自主學(xué)習(xí)過程中的難點疑點等任務(wù)。二級實訓(xùn)項目以小組的形式進(jìn)行，項目內(nèi)容的設(shè)計要貼近學(xué)生的專業(yè)方向，引導(dǎo)鼓勵學(xué)生運用書本上的知識解決工程實踐中的問題。在此過程中，教師需要向?qū)W生提供與實踐項目相關(guān)的資料等，引導(dǎo)幫助學(xué)生尋找解決問題的途徑和方法。小組在協(xié)作探究后完成相應(yīng)的任務(wù)，每組選出一個代表在課堂上進(jìn)行展示與匯報，和其他同學(xué)分享學(xué)習(xí)成果和經(jīng)驗，可以進(jìn)行組內(nèi)互評、小組之間互評。教師要對整節(jié)課的綜合情況進(jìn)行評價、總結(jié)。課后，學(xué)生要撰寫學(xué)習(xí)交流心得。在一級項目

12、和二級項目中，教師要將高級編程語言（c/c+、java 等）、仿真軟件（matlab）和信息論與編碼課程結(jié)合起來開展適當(dāng)?shù)膶嶒灲虒W(xué)。例如在第8章和第9章中利用c 語言來實現(xiàn)huffman編碼、fano編碼、卷積碼、循環(huán)碼的程序設(shè)計及調(diào)試工作；在第6章中，可設(shè)計通過matlab 仿真軟件來驗證采用不同的譯碼準(zhǔn)則得到的平均錯誤概率等實驗。這樣的實驗教學(xué)不僅讓學(xué)生加深了對理論知識的理解，還鍛煉了學(xué)生的編程能力，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。最后，教師將每組總結(jié)的疑難問題和重點知識進(jìn)行整理，對整節(jié)課知識進(jìn)行系統(tǒng)化梳理總結(jié)。（二）課時分配cdio工程教育模式

13、的本質(zhì)是實踐中學(xué)習(xí)和基于工程的教育的集中體現(xiàn)。從信息論與編碼課程的內(nèi)容來看，其強調(diào)基礎(chǔ)性和實用性，包括信息論基礎(chǔ)知識（理論）和香農(nóng)三大定理（實踐）兩大部分內(nèi)容。該策略不適于信息論基礎(chǔ)知識（理論）部分的學(xué)習(xí)。因此，基礎(chǔ)知識部分的學(xué)習(xí)采用教師講授的方式進(jìn)行，而香農(nóng)三大定理（實踐）部分采用cdio模式進(jìn)行。結(jié)合信息論與編碼課程課時的安排，以兩個教學(xué)周為一個學(xué)習(xí)任務(wù)周期來分配課時。教學(xué)活動組織模式和課時分配依據(jù)以學(xué)生為中心的理念設(shè)計，真正以學(xué)生為中心 更好地實現(xiàn)因材施教。縮短教師講授的時間，整個過程更多地關(guān)注學(xué)生的參與。教師由原來講臺上的圣人轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)活動中的教練，而學(xué)生由原來臺下被動的接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹?/p>

14、動的參與者。四、教學(xué)評價方式課程教學(xué)評價是教學(xué)活動中的重要環(huán)節(jié)，既具有反饋功能，又具有導(dǎo)向功能。cdio理念強調(diào)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)，該觀念貫穿課程設(shè)置和教學(xué)過程的始終。因此，評價方法要能客觀全面地衡量學(xué)生的綜合能力。基于此，信息論與編碼課程的考核釆用 多樣化、多角度全過程考核，多元化全方位評價的方式，教師評價、小組互評和學(xué)生自評相結(jié)合。教師是教學(xué)活動的組織者和指導(dǎo)者，教師評價可以客觀、全面地把握學(xué)生整體的學(xué)習(xí)情況。小組間互評可以激發(fā)競爭意識以及各組內(nèi)成員間的交流互動。個人自評有助于學(xué)生進(jìn)行自我反思和總結(jié)，評價內(nèi)容多元化，不再拘泥于單一的筆試，而是將閱讀筆記、小組討論、專題研討、論文撰寫均作為評價

15、方面。學(xué)生成績=期末筆試（60%）+課堂互動交流（15%）+實驗報告（論文、閱讀筆記）撰寫（15%）+小組研討（15%）+創(chuàng)新性（5%）。為了充分調(diào)動學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的積極性，對于有創(chuàng)新觀點的學(xué)生可以額外加分。期末筆試可以考查學(xué)生對于理論知識的掌握；實驗報告（論文、讀書筆記）的撰寫則可體現(xiàn)學(xué)生的實際動手能力及知識的運用能力，很好地反映學(xué)生熟練應(yīng)用軟件的程度。信息論與編碼論文五、結(jié)語以往的教學(xué)實踐和相關(guān)文獻(xiàn)顯示，信息論與編碼課程的教學(xué)中存在兩個核心問題：一是課程內(nèi)容抽象枯燥，教學(xué)手段單一，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；二是現(xiàn)行的考核方式單一，導(dǎo)致學(xué)生在理論知識掌握與工程實踐能力上的失衡。針對這些問

16、題，本教學(xué)小組將近年來頗受關(guān)注的cdio教學(xué)模式引入信息論與編碼課程教學(xué)中，注重學(xué)生綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，突出團隊協(xié)作意識。當(dāng)然，課程教學(xué)改革是一個需要不斷探索和逐步完善的過程，不可能一蹴而就。在以后的教學(xué)中，仍要以學(xué)生為中心， 因材施教，最終達(dá)到提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。信息論與編碼論文 參 考 文 獻(xiàn) 1 傅祖蕓.信息論基礎(chǔ)理論與應(yīng)用m.北京：電子工業(yè)出版社，2001.2 cdio簡介eb/ol. http：/ typeid=30parentid=29.3 沈民奮.cdio大綱與實施標(biāo)準(zhǔn)分析eb/ol.http：/4 王碩旺，洪成文. cdio：美國麻

17、省理工學(xué)院工程教育的經(jīng)典模式基于對cdio課程大綱的解讀j.理工高教研究， 2009（4）：116-119.5 顧佩華，包能勝，康全禮，等.cdio在中國（上）j.高等工程教育研究，2012（3）：24-40.6 李輝.高職課程cdio教學(xué)模式的設(shè)計與實施j.計算機教育，2010（11）：90-110.7 于福堂，肖紅，王加春，漆漢宏.基于cdio教育理念的全日制工程碩士研究生培養(yǎng)模式探析j.學(xué)位與研究生教育，2010（9）：28-31.8 鄭薇截.基于cdio的創(chuàng)新型工程科技人才培養(yǎng)模式研究與實踐d.大連：大連理工學(xué)校，2010.9 查建中.論做中學(xué)戰(zhàn)略下的cdio模式j(luò).高等工程教育研究，2008（3）：1-9.10 王改霞.cdio理念在高職院校計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究d.西安：陜西師范大學(xué)，2013.11 樊華.cdio理念在高職院校計算機應(yīng)用基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究j.電腦知識與技術(shù)，2014（12）：208-209.12 馬靜，靳添婷，姜明霞.基于cdio理念的會計電算化課程實