信息論基礎(chǔ)課程優(yōu)化教學方法研究

魏艷紅 渭南師范學院數(shù)理學院

1 引言

信息論基礎(chǔ)是信息與計算科學專業(yè)一門很重要的專業(yè)必修課，該課程是一門運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法研究信息的度量、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)可靠性傳輸?shù)葐栴}的應用數(shù)學學科，對信息類相關(guān)學科的理論研究和工程應用有重要的指導作用。信息與計算科學專業(yè)的學生通過本課程的學習，能夠掌握信息科學的基本理論和基本方法，初步具備在信息科學領(lǐng)域從事科學研究、解決實際問題的能力。信息論基礎(chǔ)這門課程在渭南師范學院數(shù)學系信息與計算科學專業(yè)從03年開設至今，已有十多年了，筆者一直從事本門課程的教學工作，在教學過程中，發(fā)現(xiàn)該課程內(nèi)容抽象，涉及到許多數(shù)學公式及證明，學生普遍感覺晦澀難懂，學習興趣不大，積極性不高。本文針對這一問題結(jié)合教學實際對如何優(yōu)化教學方法進行了探討。

2 研究理論知識，結(jié)合教學法，為知識“瘦身”

2.1 “瘦型知識體系”教學法

80/20 法則是1897年意大利經(jīng)濟學家帕累托總結(jié)出的一個結(jié)論，在大樣本隨機統(tǒng)計領(lǐng)域，存在一個反直覺的80/20法則：影響某一事物的因素集合中，各元素所起的作用是不同的，總是存在少數(shù)起重要作用的關(guān)鍵因素，這些關(guān)鍵因素約占所有因素的20%，但它們所起的作用卻大約占到80%?！笆菪椭R體系”教學法對知識點重要性的評價方式就是基于這一法則，對教學重點的規(guī)模進行有科學依據(jù)的限制，在知識體系結(jié)構(gòu)框架下，識別出最常用同時又是最能支撐其它知識的20%知識點，作為該課程教學的核心內(nèi)容，這就能使教學所必須關(guān)注的核心內(nèi)容從繁雜全面的知識體系收縮到知識體系的骨干部分，知識體系變“瘦”了，但所選擇的骨干部分要能夠起到對其他知識點的支撐作用，使得知識體系仍然保持著“健壯”的特質(zhì)?！笆莼钡慕Y(jié)果是“ 高效速成”，既降低學生學習難度，又減少對教學資源占用。在保證教學質(zhì)量的前提下，可安排屬于該課程多達80%的教學資源來應對精選得到的20%的核心內(nèi)容，從而實現(xiàn)以逸待勞，以少勝多的效果。

2.2 “KM”教學法

“KM”教學法是用“知識邏輯結(jié)構(gòu)”(Knowledge Logic Structure)和“思維導圖”(Mind Mapping)這種圖示的方式來呈現(xiàn)教學內(nèi)容的一種教學方法。“知識邏輯結(jié)構(gòu)”呈現(xiàn)出知識點之間的邏輯關(guān)系，給出課程的知識體系結(jié)構(gòu)?！八季S導圖”是英國記憶之父托尼 巴贊在他的《思維導圖》一書中提出的：它是放射性思維的表達，是人類思維的自然功能，是打開大腦能力的萬能鑰匙。“KM”教學法是由宏觀層面與微觀層面所構(gòu)成的相輔相成的知識系統(tǒng)。知識邏輯結(jié)構(gòu)圖從宏觀層面來表達所授課程的體系結(jié)構(gòu)，它描述知識系統(tǒng)的總體架構(gòu)，表達知識子系統(tǒng)間的內(nèi)在聯(lián)系；思維導圖從微觀層面來表示每個知識子系統(tǒng)的具體細節(jié)及其動態(tài)發(fā)展的邏輯構(gòu)成，揭示形成概念的證明過程和問題求解的思路，揭示知識點逐步細化的過程。在使用“KM”教學法教學的過程中，首先需要結(jié)合教學大綱、人才培養(yǎng)目標以及學生的認知發(fā)展特點，深入研究教材，設計知識邏輯結(jié)構(gòu)圖以及思維導圖。其次在講解過程中，先精講“骨架”與“結(jié)構(gòu)”，通過對知識邏輯結(jié)構(gòu)圖的講解，使學生對知識的全貌有一個宏觀的認識，便于學生形成自己的知識框架，加深對知識的理解和記憶；然后以思維導圖為依據(jù)講解重點與難點，次要的細節(jié)性的知識可以由學生自學或粗講，充分調(diào)動學生學習的主觀能動性。

2.3 為理論知識“瘦身”

信息度量是信息論理論知識部分的重要模塊，該模塊的教學特點是理論性強，概念多，內(nèi)容抽象。研究如何將抽象的理論以及繁雜的數(shù)學推導、證明用直觀的圖解和通俗易懂的實例進行闡述，化抽象為直觀，化復雜為簡單。研究理論知識，給知識瘦身，對提高學生的學習興趣，減輕學生的學習負擔至關(guān)重要。綜合“瘦型知識體系”教學法和“KM”教學法兩種教學法的要點，重新組織教學內(nèi)容，找出具有生長點和支撐作用的知識構(gòu)成課程知識體系的框架，構(gòu)造知識邏輯結(jié)構(gòu)圖（圖1）和思維導圖（圖2），將知識及其之間的聯(lián)系形象直觀并且有結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)給學生。

圖1 知識邏輯結(jié)構(gòu)圖

該部分關(guān)于信息量的定義式很多，為了方便學生記憶，對定義式進行類比（圖2），后者都是前者的統(tǒng)計平均值。如：

圖4 信息量關(guān)系圖

3 結(jié)語

文章在分析信息論基礎(chǔ)課程教學過程中出現(xiàn)的一些問題的基礎(chǔ)上，應用“KM”教學法和“瘦型知識體系”教學法的基本原理對課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進行重新設計，可以充分達到對知識結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。教學過程中，知識結(jié)構(gòu)圖的使用，可以突出重點知識，體現(xiàn)知識的邏輯結(jié)構(gòu)，化抽象為簡單，幫助學生建構(gòu)自己的知識體系，避免教學過程中“只見樹木，不見森林”的問題，幫助學生更好的理解知識，優(yōu)化的過程充分考慮學生的認知規(guī)律，在教學過程中便于使用教師的主導作用和學生的主觀能動性相結(jié)合的教學方式，能夠取得事半功倍的教學效果。