胡康秀， 王兵賢， 王澤文

（東華理工大學理學院，江西南昌 330013）

信息是社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。國際上圍繞信息的獲取、使用和控制的斗爭愈演愈烈，信息安全成為維護國家安全和社會穩(wěn)定的一個焦點，各國都給予極大的關注和投入［1，2］。東華理工大學信息與計算科學專業(yè)暫時還沒有將信息安全專業(yè)列入人才培養(yǎng)計劃中，為加強專業(yè)信息類人才的培養(yǎng)，拓寬信息與計算科學專業(yè)的就業(yè)范圍，提出“信息安全”課程群構建［3］，在分析其特征的基礎上，設立了“信息安全”課程群的框架體系［4］，而且在課程群主干課程的教學中加強了實驗教學環(huán)節(jié)。

1 信息理論與編碼課程實驗教學的特點

信息理論與編碼是“信息安全”課程群中的核心課程［5，6］，是運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法研究信息、信息熵、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)壓縮等問題的應用學科理論，內(nèi)容包括信息論基礎、信息壓縮編碼技術、信息容錯技術和信息安全技術等［7，8］，理論性強，概念抽象，數(shù)學推導繁瑣，需要借助于計算機仿真來驗證相關的理論，因此，實驗教學在該課程整個教學過程中顯得極為重要。搞好實驗教學，不僅有助于提高教學質量，還能加深學生對理論知識的理解。東華理工大學信息與計算科學專業(yè)在2009年之前，對于信息理論與編碼實驗教學，重點以驗證性實驗為主，實驗工具主要選擇運用C#語言。2004年，教育部在普通高校教學工作評估指標和等級標準中提出了“綜合性”實驗和“設計性”實驗兩個概念，而綜合性、設計性實驗完全不同于驗證性實驗，它對實驗的內(nèi)涵與效果提出了更高的要求［9，10］，尤其對于信息與計算科學專業(yè)來說，要適應現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展，迫切需要大力提高學生的實踐和動手能力。

2 信息安全課程群中信息理論與編碼實驗教學體系的架構

東華理工大學根據(jù)“信息安全”課程群的特征，提倡課程設置要以培養(yǎng)信息技術人才為目的，按照基礎課、專業(yè)基礎課以及專業(yè)課三個層次進行設置。對于信息理論與編碼課程，教材方面一直選用北京航空航天大學出版社出版的《信息技術基礎》［8］，該教材重點面向工科學生編寫，對于信息與計算科學專業(yè)的學生，則缺少了很多數(shù)學基礎的內(nèi)容，而且對于實驗教學環(huán)節(jié)只能以基礎驗證性實驗為主，因此，綜合國內(nèi)外最新信息論方面的教材，從數(shù)學的角度自編了《信息理論與編碼》教材，尤其在實驗教學方面，特別添加了綜合設計性實驗內(nèi)容。

（1）單獨設置信息編碼訓練實驗課程?！靶畔踩闭n程群強調(diào)學生的實際動手能力，信息理論與編碼作為主干課程，必須大力提高實驗教學的地位。信息與計算科學專業(yè)對于信息理論與編碼課程的教學除了理論教學與驗證性實驗教學外，另外單獨設置了信息編碼訓練，并制定了相應的實驗教學大綱，而且將其作為一門單獨的課程進行考核。

（2）循序漸進，加強課程實驗教學內(nèi)容的完善。在信息理論與編碼課程理論課教學過程中，同步的實驗內(nèi)容主要包括二進制信息熵的計算、Huffman編碼、LZW編碼、Shannon編碼等等，編程語言重點以C#為主。但這些實驗只是驗證性實驗，重點圍繞課本內(nèi)容設計算法并實現(xiàn)，對于學生很難實現(xiàn)學習信息理論與編碼課程的最終目標。因此，在信息編碼訓練環(huán)節(jié)中，重點以綜合性實驗、設計性實驗為主，提倡學生能夠運用Matlab等數(shù)學軟件編程實現(xiàn)。譬如對于實驗項目“信道容量的迭代計算”，將其設置為綜合性實驗，重點讓學生熟練掌握一般信道容量的迭代計算，實驗要求編寫Matlab程序或者其他語言程序代碼，輸入一個信道矩陣，輸出最佳輸入概率分布、信道容量、迭代次數(shù)、輸入符號的個數(shù)、輸出符號的個數(shù)、迭代計算精度等。對于實驗項目“最大似然譯碼器設計”，將其設置為設計性實驗，重點讓學生在熟練掌握最大似然譯碼思想，并分析（11，7）BCH碼的糾錯能力的基礎上，對于（n，k）線性分組碼中n和k不同的取值，設計完成（n，k）BCH碼最大似然譯碼器。實驗項目具體見表1。對于綜合性實驗設計性實驗的實現(xiàn)，學生可以選擇自己熟悉的計算機語言或者數(shù)學軟件。

表1 綜合性實驗和與設計性實驗

（3）創(chuàng)造、優(yōu)化實驗環(huán)境與條件。優(yōu)越的實驗室環(huán)境與齊全的計算機語言和應用軟件是開展實驗課程的必要前提。東華理工大學“信息安全”課程群主要課程教師組積極搜集資料，建設和完善網(wǎng)絡課程教學資源，信息理論與編碼實驗課程教學資源相對比較完善，主要包括實驗教學大綱、實驗教學課件和實驗指導書等。對于基礎驗證性實驗，給出相關實驗項目實現(xiàn)的C#語言程序或者Matlab代碼，以便學生在學習編碼理論相關知識的同時，對如何實現(xiàn)編碼理論中相關基礎實驗項目有所掌握，這也為后期信息編碼訓練課程的開展提供了基礎。

（4）基于CDIO理念進行實驗課程考核。構思—設計—執(zhí)行—運作（Conceive－Design－Implement－Operate，CDIO）工程教育模式提倡學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學習工程，注重培養(yǎng)學生系統(tǒng)工程技術能力，強調(diào)學生的工程實踐能力，以零適應期走向社會，適應社會的需要。CDIO教育模式以項目設計為導向，強調(diào)學習評估方法和學習成果相結合［12］。從信息理論與編碼理論課程進行基礎驗證性實驗開始，到信息編碼訓練中綜合性實驗與設計性實驗的開展，將信息與計算科學專業(yè)學生分組，要求10人左右為一大組，并選出1位組長，2或3人為一小組（由學生自由結組）。在基礎驗證性實驗環(huán)節(jié)，要求每一位同學都要對所學理論知識進行基礎驗證，然后由主要負責實驗老師及大組組長組成評估組進行綜合打分，最后實驗分數(shù)按照學校制定課程考核比例參與理論考核成績的評定;對于綜合設計性實驗環(huán)節(jié)，則要求以大組為單位，每一小組選擇相應的實驗項目進行計算機編程實現(xiàn)，并以課程設計報告的形式進行演示、答辯，評估組進行綜合打分，最后分數(shù)將作為信息編碼訓練課程的成績。

3 實驗指導老師的能力要求

信息理論與編碼課程實驗，指導老師由“信息安全”課程群中相關教師組老師擔任，對其能力要求主要有以下兩點。

（1）要有扎實的理論功底和較強的算法設計和編程能力。信息理論與編碼課程實驗中各實驗項目的實現(xiàn)，需要C#語言、Matlab數(shù)學軟件等，實驗指導老師不僅要熟練掌握信息理論與編碼課程的相關理論、明確實驗內(nèi)容與目的要求，而且還要有算法設計與分析以及C#語言、Matlab數(shù)學軟件等較強的編程能力。

（2）要有較強的責任感。信息理論與編碼課程對于信息與計算科學專業(yè)本科學生來說，真正要從理論上達到非常熟練的程度是很難的，而且理論是實驗課開展的基礎。起初驗證性實驗的開展對于相當一部分同學來說在實現(xiàn)上已經(jīng)有了一定的困難，再加上信息編碼訓練課程的設置，綜合性實驗和設計性實驗的開展更是難上加難，這樣在一定程度上會挫傷學生學習的積極性。因此，課程實驗指導老師要有較強的責任感，積極引導學生掌握課程相關基礎理論，培養(yǎng)學生自主學習的能力，以驗證性實驗為基礎，舉一反三，讓沒有熟練掌握基礎理論與實驗項目實現(xiàn)的學生真正體會到理論知識的內(nèi)涵和實驗項目實現(xiàn)的樂趣所在，更好地完成信息編碼訓練環(huán)節(jié)驗證性和設計性實驗項目。

4 結語

信息理論與編碼課程是“信息安全”課程群的核心關鍵課程，對于學生選擇信息技術方向有一定的啟發(fā)和指導作用［13］，其實驗環(huán)節(jié)的加強與完善是課程群實驗課程建設的一個主要部分。為了加強實驗教學改革，實施針對性教育，真正地讓實驗室成為創(chuàng)新的搖籃，東華理工大學“信息安全”課程群教師組將積極探索實驗教學改革，為培養(yǎng)信息科學方向人才做出貢獻。

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［13］張云飛．關于信息與計算專業(yè)開設信息論與編碼的體會［J］．大學數(shù)學，2005，21（3）:35-37．