甘 濤，何艷敏，湯 羽，廖 勇

(電子科技大學(xué) 信息與軟件工程學(xué)院,四川 成都 610054)

CDIO(conceive-design-implement-operate)是由以美國麻省理工學(xué)院為首的幾所工程技術(shù)大學(xué)聯(lián)合提出的一種現(xiàn)代工程教學(xué)理念[1]。其中，C代表構(gòu)思，D代表設(shè)計，I代表實(shí)現(xiàn)，O代表運(yùn)作。它們是一個產(chǎn)品從研發(fā)到運(yùn)行生命周期中的4個環(huán)節(jié)，在本文分別表示教育和實(shí)踐訓(xùn)練4個環(huán)節(jié)，即CDIO將工程教育視為一系列的服務(wù)性工程產(chǎn)品制造過程,并以層次化的架構(gòu)來組織師生的學(xué)習(xí)活動。它的主旨是“以人為本”，注重實(shí)用性和有效性。學(xué)習(xí)主體以學(xué)生為中心，學(xué)習(xí)過程強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”[2-3]。通過理論探索和實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證,CDIO 教育模式在提高學(xué)生的實(shí)踐能力、 團(tuán)隊合作意識等方面取得了顯著的效果[4]。

目前，在CDIO模式下，我國高等院校已開展了多層次、多形式的工程教育改革,并取得了一定的成效[5-6]。實(shí)踐中，在克服傳統(tǒng)教育的“重理論輕實(shí)踐”,教育方式“以教師為中心，課堂講授為主體”等弊端的同時，面臨一些新的亟待解決的問題。比如，如何針對不同專業(yè)、不同課程開展具體的實(shí)踐教學(xué)？如何將實(shí)踐教學(xué)與傳統(tǒng)理論教學(xué)有機(jī)融合，以達(dá)到基礎(chǔ)知識獲取、實(shí)踐能力提高與綜合素質(zhì)培養(yǎng)等方面的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一等。

課程教學(xué)是高校教育的主要內(nèi)容，CDIO理念需要通過各門課程的教學(xué)活動來得到具體的實(shí)施。本文就高校軟件工程專業(yè)信息論與編碼課程的建設(shè)和教學(xué)過程中，按照CDIO理念，結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，在該課程的教學(xué)內(nèi)容和方式進(jìn)行了一系列的改革和嘗試。

1 信息論與編碼課程及教改現(xiàn)狀

信息論與編碼是我國高等院校電子信息類、通信類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，也是信息與計算科學(xué)專業(yè)的一門重要專業(yè)課[7]。

信息論與編碼具有較強(qiáng)理論性和實(shí)踐性，這也是該課程的教學(xué)難點(diǎn)所在。在理論方面，該課程用概率論、數(shù)理統(tǒng)計、隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)方法來研究通信系統(tǒng)傳輸有效性和可靠性，涉及一些復(fù)雜抽象的數(shù)學(xué)概念，很多工科學(xué)生感到難度較大，且學(xué)習(xí)過程枯燥；在實(shí)踐方面，課程所涉及的一些信源/信道編碼技術(shù)已在日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，如用手機(jī)通話、用QQ或微信傳輸圖片/視頻等。但遺憾的是，這些實(shí)用技術(shù)經(jīng)過一代又一代的更新而變得非常復(fù)雜，對應(yīng)的程序代碼量也相當(dāng)龐大，以至于難以在課堂上給學(xué)生講明白或讓其在實(shí)驗(yàn)中去仿真實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@個原因，目前該課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多停留在對課程所授的一些基本定理和結(jié)論的驗(yàn)證上，距離實(shí)際的工程應(yīng)用較遠(yuǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高。

針對上述問題，各高校展開了多樣化的課程改革。在理論教學(xué)方面，文獻(xiàn)[8]提出化抽象為直觀，化復(fù)雜為簡單的觀點(diǎn)，研究了如何將書本中枯燥的理論及繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)用直觀的圖解和通俗易懂的實(shí)例來闡述。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)角度，文獻(xiàn)[9]設(shè)計了基于MATLAB的通信系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)，以提高綜合分析和設(shè)計通信系統(tǒng)的能力。文獻(xiàn)[10]在上機(jī)實(shí)驗(yàn)、課程考核等教學(xué)環(huán)節(jié)提出了相對于傳統(tǒng)教學(xué)的改進(jìn)方法和可行性方案。近年來，出現(xiàn)了一些新的教學(xué)理念和模式。文獻(xiàn)[11]將“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式引入到信息論與編碼的課程教學(xué)中，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高學(xué)生合作交流及分析和解決問題的能力?！盎趩栴}學(xué)習(xí)”(problem based learning,PBL)的教學(xué)模式也被引入課堂，將理論多，學(xué)生難以理解的課程內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個具體的實(shí)際問題，以激發(fā)學(xué)生的自我學(xué)習(xí)意識，增強(qiáng)教學(xué)效果[12-13]。特別地，基于CDIO工程教育理念，部分高校在教學(xué)內(nèi)容、方法及實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了課程改革的初步探索[14-15]。

在上述多種教學(xué)改革中，盡管實(shí)踐教學(xué)被提到了重要的位置，但切實(shí)反映課程背后實(shí)實(shí)在在的工程內(nèi)容的實(shí)踐較少。另外，從工程教育角度，旨在將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)兩者有機(jī)統(tǒng)一以提高學(xué)生綜合能力的探索并不多見。

2 基于CDIO的信息論與編碼課程改革

電子科技大學(xué)是教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”第二批試點(diǎn)高校，信息與軟件工程學(xué)院全面實(shí)施了該計劃，進(jìn)行了工程類高層次、復(fù)合型軟件人才培養(yǎng)的探索實(shí)踐。信息論與編碼課程是學(xué)院軟件工程專業(yè)信息處理方向的一門專業(yè)核心課程。相對于通信專業(yè)的同名課程，其課程目標(biāo)更強(qiáng)調(diào)信息工程領(lǐng)域中軟件開發(fā)能力的培養(yǎng)。

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)以及專業(yè)特點(diǎn)，本課題小組提出了基于CDIO教育理念的信息論與編碼課程的改革措施，試圖彌補(bǔ)當(dāng)前教育存在的缺點(diǎn)，積極探索有利于促進(jìn)知識體系構(gòu)建和綜合能力培養(yǎng)的新教學(xué)模式，以迎合卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

本文從課程知識體系和能力培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，提出相應(yīng)理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)提案，并以一個具體實(shí)施方案為例進(jìn)行說明。

2.1 課程知識體系

就知識部分而言，科學(xué)知識、技術(shù)知識和工程知識構(gòu)成了工程人才的完整知識體系，這些知識也是形成解決實(shí)際工程問題能力所依賴的基礎(chǔ)。

就本專業(yè)的信息論與編碼課程而言，教學(xué)內(nèi)容可分為信息論、信源編碼和信道編碼三個部分。信息論主要包括信息熵的概念及其性質(zhì)，該部分涉及信息的度量，是其他部分的基礎(chǔ)；信源編碼主要包括信源編碼的概念和典型方法，該部分涉及香農(nóng)的兩大定理，即無失真信源編碼定理(香農(nóng)第一定理)和限失真信源編碼定理(香農(nóng)第三定理)；信道編碼主要包括信道容量的概念和典型信道編碼方法，該部分涉及信道編碼定理(香農(nóng)第二定理)。如圖1所示，給出了課程理論知識體系結(jié)構(gòu)。其中，“一個概念”和“三個定理”，即信息熵概念和香農(nóng)三大定理，構(gòu)成了課程的知識主線。

圖1 課程理論知識體系結(jié)構(gòu)圖

就技術(shù)知識而言，在信源和信道編碼部分，學(xué)生會接觸到各類編碼技術(shù)，包括無失真信源編碼(香農(nóng)編碼、費(fèi)諾編碼、霍夫曼編碼、游程編碼)、限失真信源編碼(標(biāo)量量化、矢量量化、變換編碼)和信道編碼(線性分組碼、循環(huán)碼、卷積碼)等。此外，課程內(nèi)容具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，上述的理論和技術(shù)均可映射到現(xiàn)實(shí)的物理通信系統(tǒng)中。

正如文獻(xiàn)[16]所指出的，以上技術(shù)知識和工程知識是需要學(xué)生在具體工程實(shí)踐過程中才能得以掌握。

2.2 能力培養(yǎng)目標(biāo)

就能力而言，本課程旨在培養(yǎng)包括思維能力、溝通能力、學(xué)習(xí)能力和計算機(jī)軟件編程能力在內(nèi)的多種能力。在這些能力中，思維能力是核心。它可具體細(xì)化為邏輯思維(判斷是非)、系統(tǒng)思維(構(gòu)建事物之間的整體關(guān)系)、求同與求異思維(處理主觀意念與客觀事物之間的關(guān)系)，以及歸納與演繹思維(處理客觀事物之間的關(guān)系)等[16]。以上各種能力在實(shí)踐鍛煉中會得到實(shí)質(zhì)性的提升，綜合表現(xiàn)為解決實(shí)際工程問題的能力。

2.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案

從前面的分析得知，知識的獲取和能力的培養(yǎng)都離不開實(shí)踐，這也與CDIO的工程教育理念相符合。CDIO理念強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來學(xué)習(xí)知識，提高實(shí)踐能力。在這個思想的指導(dǎo)下，本文課程改革的重心放到實(shí)踐環(huán)節(jié)上，下面主要圍繞課程的實(shí)踐教學(xué)展開闡述。

首先從教學(xué)方式上，將原純理論教學(xué)方式改為理論和實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)方式。其中，理論教學(xué)的學(xué)時數(shù)占總學(xué)時的2/3，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占1/3。為此對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了刪減和調(diào)整。如去掉繁瑣的公式推導(dǎo)和抽象證明，代之以物理意義的解釋及其應(yīng)用價值的闡述；減少連續(xù)信源與連續(xù)信道部分的內(nèi)容介紹，而將側(cè)重點(diǎn)放在離散信源和離散信道部分等。

本文方案提出，用一個“主項目”來貫穿課程教學(xué)的始終，即項目在課程開始時啟動，直到課程結(jié)束后終止。主項目可分解成若干“子項目”，每個子項目分別對應(yīng)一定的教學(xué)單元。教學(xué)單元學(xué)習(xí)(理論教學(xué))與對應(yīng)的子項目(實(shí)驗(yàn)教學(xué))是先后交替執(zhí)行的。

對于子項目任務(wù)，按照 CDIO 的教學(xué)要求，分解為以下4個階段執(zhí)行。

1)任務(wù)構(gòu)思(conceive)階段。教師根據(jù)當(dāng)前教學(xué)單元特點(diǎn)，設(shè)立合適的實(shí)驗(yàn)任務(wù)。任務(wù)是按組為單位給出的。同組任務(wù)僅在運(yùn)行環(huán)境或目標(biāo)上有細(xì)微差異，體現(xiàn)從簡單的“理想情況”逐漸過渡到復(fù)雜的“實(shí)際環(huán)境”的演變。學(xué)生在得到任務(wù)后進(jìn)行學(xué)習(xí)與調(diào)研，對其提出各自的意見和思路。在此過程中，教師給予指導(dǎo)和意見。

2)方案設(shè)計(design)階段。依據(jù)上一階段的研討和分析，小組成員明確分工，制定實(shí)施方案。在此階段，教師參與方案的討論，并提醒學(xué)生注意方案實(shí)施的可行性。

3)任務(wù)實(shí)現(xiàn)(implement)階段。學(xué)生按照小組分工，自主開展工作，完成相應(yīng)的任務(wù)。在此期間，教師可以根據(jù)學(xué)生需要提供相應(yīng)的幫助。

4)運(yùn)作展示(operate)階段。學(xué)生自主進(jìn)行成果展示，包括方案陳述、效果演示、交流體會等。在此階段，教師引導(dǎo)學(xué)生對所選的方案進(jìn)行性能分析和評估。

上述4個步驟作為一輪的CDIO實(shí)施。在本輪的運(yùn)作展示階段，若發(fā)現(xiàn)當(dāng)前方案的不足或需改進(jìn)的地方，學(xué)生和教師將帶著新的問題進(jìn)入下一輪的設(shè)計。這種迭代的設(shè)計不是簡單地重復(fù)勞動，而是進(jìn)入經(jīng)驗(yàn)和知識的迭代積累過程。每一次循環(huán)獲得的經(jīng)驗(yàn)和知識將會被用來作為下一次循環(huán)的初始值。

2.4 方案特點(diǎn)

區(qū)別于已往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，本實(shí)施方案具有如下3個主要特點(diǎn)。

1)系統(tǒng)綜合性。

以往的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，通常是針對課程特定的知識內(nèi)容而定身制作，各個實(shí)驗(yàn)之間相對獨(dú)立，缺乏聯(lián)系；另外實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)也往往局限于對本門課程知識的掌握，較少涉及跨課程、跨學(xué)科知識的應(yīng)用。這里采用一個綜合性的項目來激活整個課程教學(xué)。以項目為主線，系統(tǒng)化地組織各個知識單元的教學(xué)，并加以綜合應(yīng)用。在項目執(zhí)行過程中，也涉及對其他課程知識的應(yīng)用以及對思維能力、溝通能力、學(xué)習(xí)能力和操作能力等多種能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。

2)教師指引性。

教師與學(xué)生一起參與實(shí)驗(yàn)的全過程，只是其角色由傳統(tǒng)教學(xué)的“主導(dǎo)”變?yōu)椤爸笇?dǎo)”，最后成為“引導(dǎo)”。雖然角色改變，但教師在教學(xué)中所起的作用是同樣重要的。在構(gòu)思階段，教師需對項目目標(biāo)和任務(wù)進(jìn)行精心設(shè)計；在運(yùn)作階段，教師將引導(dǎo)學(xué)生在總結(jié)本輪實(shí)驗(yàn)的知識和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行新一輪更高層次的實(shí)踐。

3)工程回歸性。

實(shí)驗(yàn)項目所涉及的問題是對工程應(yīng)用的抽象或簡化，具有很強(qiáng)的工程性，學(xué)生可以從中體會到知識系統(tǒng)各組成單元的實(shí)際工程意義。而且，在實(shí)施過程中，通過完成從簡單“理想情況”到復(fù)雜“實(shí)際環(huán)境”的一系列的任務(wù)，學(xué)生可逐漸形成與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)分析設(shè)計的思維和習(xí)慣。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)例

以具體課程實(shí)驗(yàn)項目為例，對提出的方案進(jìn)行說明，并分析該項目的實(shí)施在學(xué)生知識獲取和綜合能力培養(yǎng)方面所起的作用。

3.1 項目立題

題目：數(shù)字圖像壓縮傳輸

任務(wù)：設(shè)計一數(shù)字通信系統(tǒng)，完成將一幅原始圖像(信源)經(jīng)壓縮編碼后傳輸、恢復(fù)，最終為接收方(信宿)接收的過程。

要求：根據(jù)如圖2所示的通信系統(tǒng)模型，用MATLAB/Simulink工具設(shè)計通信系統(tǒng)并對其進(jìn)行仿真。

圖2 通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

所用知識：數(shù)字信號處理、通信原理、信息論與編碼、計算機(jī)編程。

3.2 項目實(shí)施

根據(jù)圖2給出的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停蓪⒅黜椖糠纸獬砂旁淳?解碼和信道編/解碼兩個子項目。下面以信源編/解碼為例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)驗(yàn)分兩輪迭代進(jìn)行。第一輪，設(shè)定待傳輸?shù)膱D像是一幅8×8的黑白二值圖像，并按如下步驟進(jìn)行。

1)任務(wù)構(gòu)思階段。

設(shè)定如下一組任務(wù)。

任務(wù)1：將圖像的單個像素視為一單符號離散信源(即假設(shè)圖像像素間相對獨(dú)立)，用香農(nóng)編碼、費(fèi)諾編碼、霍夫曼編碼方法，對輸入圖像進(jìn)行無失真編/解碼。

任務(wù)2：將圖像的一行視為一多符號離散信源(即假設(shè)圖像同行像素間相關(guān))，用任務(wù)1采用的3種編碼方法，對輸入圖像進(jìn)行無失真編/解碼。

任務(wù)3：將圖像的一行視為一多符號離散信源，用游程+霍夫曼編碼方法(即先用游程編碼，對其結(jié)果再用霍夫曼編碼)，對輸入圖像進(jìn)行無失真編/解碼。

2)方案設(shè)計階段。

小組討論，按照不同的編碼方法進(jìn)行分工。對同一種編碼方法，將編碼和解碼任務(wù)分配到不同的個人。在制定實(shí)施方案中，教師提出如何統(tǒng)計圖像信源符號的概率，在任務(wù)3的游程編碼中編碼方如何統(tǒng)計游程長度的概率，如何傳輸“換行信息”到解碼方等關(guān)鍵問題。

3)任務(wù)實(shí)現(xiàn)階段。

教師向?qū)W生灌輸先進(jìn)的編程思想，引導(dǎo)其養(yǎng)成規(guī)范的編程習(xí)慣，并針對編程和調(diào)試中碰到的問題給學(xué)生以指導(dǎo)和幫助。

4)運(yùn)作階段。

教師審查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與其一起進(jìn)行性能的分析比較。在此期間，教師提出如下引導(dǎo)性的問題。

問題1：計算從任務(wù)1(無記憶信源)至任務(wù)3(有記憶信源)各種編碼方法的編碼效率。對同一任務(wù)，香農(nóng)編碼、費(fèi)諾編碼、霍夫曼編碼3種編碼方法的編碼效率有何不同？在不同任務(wù)間，為什么從任務(wù)1～任務(wù)3，編碼效率得到逐漸提高？

問題2：計算信息熵H及任務(wù)2和任務(wù)3的平均碼長K2和K3。比較K2、K3與H三者的大小關(guān)系，驗(yàn)證是否好的編碼方法其平均碼長更接近信息熵的結(jié)論？根據(jù)無失真信源編碼定理，推斷是否有比任務(wù)3中方法更好的編碼方法的存在？

問題3：調(diào)研由ITU(國際電信聯(lián)盟)頒布的傳真數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)方法，考察其中的MH(modified Huffman)編碼方法與任務(wù)3中的方法有何異同？

問題4：本輪實(shí)驗(yàn)的輸入為黑白二值圖像，如果改為256階的灰度圖像，任務(wù)的執(zhí)行情況又會怎樣，當(dāng)前的結(jié)論是否還成立？

帶著問題4，進(jìn)入第二輪的設(shè)計。在第二輪中，設(shè)定待傳輸?shù)膱D像是一幅8×8的256階的灰度圖像。第二輪的執(zhí)行過程與第一輪大體相似，但在任務(wù)擬定和討論的問題上有所不同。

在任務(wù)構(gòu)思階段，學(xué)生發(fā)現(xiàn)任務(wù)2與任務(wù)3都會出現(xiàn)新的問題：由于信源符號集合過大，計算信源符號的概率變得困難；另外，對細(xì)節(jié)豐富的圖像，游程編碼的效率急劇下降。針對這些問題，討論其解決辦法，并引入如下新的設(shè)計任務(wù)。

任務(wù)4：用DCT(離散余弦變換)+游程+霍夫曼編碼方法(即先將圖像經(jīng)過DCT變換，對其結(jié)果再用前輪任務(wù)3的“游程+霍夫曼編碼”的方法)，對輸入圖像進(jìn)行無失真編/解碼。

任務(wù)5：用DCT+量化+游程+霍夫曼編碼方法(即在任務(wù)4的DCT與游程編碼之間引入量化環(huán)節(jié))，對輸入圖像進(jìn)行有失真編/解碼。

在最后運(yùn)作階段的問題討論中，除了分析比較任務(wù)4與任務(wù)5的編碼效率外，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生去調(diào)研當(dāng)前圖像壓縮編碼的流行方法——JPEG，并將其與當(dāng)前任務(wù)5中使用的方法進(jìn)行比較。

3.3 作用分析

以上兩輪實(shí)驗(yàn)，在學(xué)生知識和能力方面可起到如下3個方面的作用。

1)迭代式的學(xué)習(xí)和實(shí)踐將加深學(xué)生對多門課程所學(xué)知識的理解，使其進(jìn)一步掌握基本概念、基本理論和基本方法。如數(shù)字信號處理課程中的數(shù)據(jù)變換，通信原理課程中的通信系統(tǒng)組成，信息論與編碼課程中的無記憶信源和有記憶信源、無失真信源編碼定理及實(shí)踐指導(dǎo)意義(第一輪實(shí)驗(yàn))、有失真編碼和無失真編碼(第二輪實(shí)驗(yàn)),計算機(jī)編程課程中的程序設(shè)計方法等。

2)在具有工程背景的項目設(shè)計中，學(xué)生從理論走到了工程實(shí)踐，從而積累了難以從書本上得到的工程知識和經(jīng)驗(yàn)。比如前述兩輪實(shí)驗(yàn)的最后任務(wù)所用到的方法都非常接近于現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方法，如ITU的傳真數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)和JPEG靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)等。學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，對其有了一定的了解。

3)通過迭代式的CDIO四階段實(shí)踐，學(xué)生綜合能力將得到提高。在以學(xué)生為主體的實(shí)踐中，學(xué)生的主觀能動性得到調(diào)動，自主學(xué)習(xí)能力得到的培養(yǎng)。交替的項目構(gòu)思、設(shè)計、實(shí)現(xiàn)、運(yùn)作過程，可鍛煉學(xué)生思維能力、溝通能力和操作能力等。

4 教學(xué)效果

在2016～2017年第一學(xué)期的課程教學(xué)中，組織了一個60人的實(shí)驗(yàn)班，并將上述新方案在該班進(jìn)行了實(shí)施。為考察實(shí)驗(yàn)教學(xué)在幫助學(xué)生掌握知識方面的所起的成效，將該實(shí)驗(yàn)班的期末考試成績與另一個按傳統(tǒng)方式教學(xué)的非實(shí)驗(yàn)班的成績進(jìn)行了對比分析。

本文僅對信源編碼這個知識單元進(jìn)行說明。在期末考試題目中，涉及信源編碼部分的主要有兩個大題。其中A題考察學(xué)生對香農(nóng)和費(fèi)諾兩種基本編碼方法的掌握情況，B題則考察對霍夫曼編碼的掌握情況。若每道題的得分按百分制來計算，對A題，實(shí)驗(yàn)班和非實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的平均得分分別是82.85和70.37；對B題，兩個班的平均得分分別是82.67和76.13?？梢姡瑢?shí)驗(yàn)班的得分均高于非實(shí)驗(yàn)班，尤其在A題上，其差距是顯著的。

下面對成績分?jǐn)?shù)段的比例分布作進(jìn)一步分析。如圖3所示，給出了兩種班級的學(xué)生在A題上的得分分布情況。

圖3 A題得分分布圖

一方面，在90～100分段(優(yōu)秀段)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的人數(shù)比例(59.32%)幾乎是非實(shí)驗(yàn)班人數(shù)比例(29.63%)的2倍；而80～90分段(良好段)的人數(shù)比例大致反了過來。這說明在知識掌握上，前述項目實(shí)踐過程對良好段的學(xué)生來說是非常有益的，可幫助他們從良好向優(yōu)秀轉(zhuǎn)變。在另一方面，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生成績小于60分(不及格段)的人數(shù)比例也明顯少于非實(shí)驗(yàn)班，這表明實(shí)踐過程對后進(jìn)學(xué)生的知識學(xué)習(xí)同樣是有幫助的。如圖4所示，給出了兩種班級的學(xué)生在B題的得分分布情況，其現(xiàn)象與前面類似。為此，可以得出下面的結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)教學(xué)對理論教學(xué)起到了明顯的促進(jìn)作用。

圖4 第6題得分分布圖

此外，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)班學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性都得到明顯的提高。特別是在實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生不再僅僅是被動地接受知識，而更多的是主動運(yùn)用所學(xué)的知識去解決實(shí)際問題。在此過程中，學(xué)生的軟件編程能力得到了很好的鍛煉，解決工程問題的能力得到了提高。

5 結(jié)束語

CDIO工程教育理念強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的統(tǒng)一。本文基于信息論與編碼課程，在如何促進(jìn)知識體系構(gòu)建和綜合能力培養(yǎng)，如何將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合等問題上進(jìn)行了有益的探索，一些做法和取得的經(jīng)驗(yàn)可供今后工作參考。