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摘 要：针对工程教育认证过程中信息论与编码课程教学出现的问题，对该课程的教学内容、教学模式以及教学考核三个方面进行了改革探索与研究。将工程教育中的以学生为中心、以学生的学习效果为目的的思想贯穿整个课程改革中，提出了一些新的课程改革方法，实践证明该改革方法是有效的、可供推广的。
关键词：信息论与编码；工程教育认证；教学改革
引言
为提高高等学校工程教育教学质量、促进工程教育与工业界的紧密合作、提升工程人才国际间的交流合作，目前国内外多所高校都开展了工程教育认证的工作[1]。国外高校积极开展工程教育认证，有利于高校的工程人才培养模式更加标准化、培养更多社会工业界所需人才。工程教育认证中的核心理念包括以学生为中心、以学生的学习效果为目的、持续改进工程培养模式，因此相对于以往的高等教育培养模式提出了新的挑战。
工程教育认证强调实用主义，注重培养学生的实际解决问题的能力。工程教育认证对毕业提出了十二点要求，要求学生在校学习期间能够进行支撑毕业要求的阶段学习或训练[2]。信息论与编码作为许多院校本科电子、通信类专业的基础课程，由于其理论性强、概念公式较多，如何让该课程适应工程教育认证则需要进行新的课程体系建设和研究[3]。
现有的信息论与编码课程教学内容、教学方式与工程教育认证要求所冲突的地方主要有：课程知识内容较抽象，概念理解较困难，学生学习课程时不能很好地将所学知识用于分析实际工程问题。课程知识脉络虽然较清楚，但如何将这些知识用于解决实际复杂工程问题，需要重新设计该课程的教学目标。工程教育认证中所提到的毕业要求，对于任何一门基础课或核心课程，都不可能完全要求该门课程全部满足十二个指标点。同样，对于信息论与编码，需要思考该课程在学生学习完成后，能够达到毕业要求的哪一个或几个指标点。不难发现，该课程有很多重要概念的计算，同时也有一些设计方面的环节，因此，合理的确定该课程目标有利于学生达到毕业要求，满足工程教育认证的需要。
针对信息论与编码课程的教学特点，围绕课程在工程教育认证时出现的上述问题，提出以下教学内容、教学模式以及考核方式的改革。
基于工程教育认证的教学內容改革
明确课程目标，以毕业要求规范课程内容
工程教育认证的毕业要求是衡量学生毕业是否具有工程人才需求的标准，其中包括如工程知识、问题分析、终身学习等。根据该门课程特点，确定了其满足的毕业要求指标点包括两个方面：工程知识、设计/开发解决方案。其中工程知识的支撑点主要包括解释信源熵、信道容量、信息率失真函数，计算信源熵、连续熵、互信息，计算特殊信道容量，计算信息率失真函数；设计/开发解决方案的支撑点主要包括设计哈夫曼编码、香农编码，设计线性分组码、卷积码。
开展实践环节，培养学生工程设计能力
为更好的适应工程教育认证要求，信息论与编码课程可适当的开展相应的实践教学或实验教学环节，培养学生应用编码知识解决实际工程设计能力。比如在信源编码部分，可供开展的实验有哈夫曼编码设计与实现、香农编码设计与实现；在信道编码部分，可以开展的实验有线性分组码的设计与实现、卷积码的设计与实现；在信道容量计算部分，可以开展的实验如一般离散无记忆信道的容量计算。实验内容的设计在实现时，可以更加考虑学生的学习情况，选择合适的编程语言进行设计。
基于工程教育认证的教学模式改革
基于对比教学法，让知识融会贯通
受限于课程学时数，如何有效的利用课堂时间，让学生学会将工程知识融会贯通，需要进行深入的思考。提出基于对比教学方法，包括课内对比和课间对比知识教学，让学生通过比较，发现概念、定理之间的区别与联系，从而更好的发现事物的本质。比如，在讲授信源熵概念的时候，可以给学生先预习热力学熵的概念，让学生回顾后者熵其实描述的是热力学系统中分子的无序状态程度，是对无序状态的定理描述，然后在将其推广到事件的可能性状态，用信源熵描述事件的不确定性程度。
以问题驱动学生兴趣，培养学生工程创新能力
理论课程知识对于学生来说，理解起来比较空洞，学生缺乏足够的兴趣。而对于信息论与编码课程，可以将理论部分的知识结合实际工程问题，以问题方式激发学生的学习热情，培养学生的工程创新能力。比如，在讲授信息速率与失真之间的关系时，可以提出问题：为什么观众更喜欢看高清电视节目而不是标清或流畅电视节目？在莫尔斯电码中，为什么字符的表示长度不一样？有些字符的点横要长些、有些要短些？为什么在计算机微机系统中，字符传输要加上奇偶校验位？学生通过这些问题的思考，学会对问题中的矛盾关系进行反思，从而将课本上的知识再应用到问题本身，并提出一些自己的看法。
基于工程教育认证的教学考核改革
多种考核方式结合，全面评价学生工程应用能力
以前的以平时作业成绩与期末考试成绩组成的结构评分，已经不适应评价学生工程应用信息论与编码的能力了。考虑到课程加入了实验环节，实验环节成绩也需要纳入学生的课程最终成绩。对于工程教育认证下的信息论与编码，学生的考核方式包括平时作业、实验成绩、期末考试与课堂考勤，因此一种合理的方案是期末考试成绩占60%，实验成绩占20%，作业成绩占10%，课堂考勤占10%。为激发学生的工程创新实践动力，教师还可以安排一些课程大作业，比如设计一个满足误码率要求的卷积码编码与解码系统，设计并实现一个满足信道容量要求的多进制通信信道。大作业的分数可以作为学生总成绩的加分项，以更加客观、合理并且全面的评价学生的工程应用能力。
考试题目设计多样化，重点考核学生工程实践能力
工程教育认证的工程知识目的是衡量学生解决一个复杂的工程问题的能力，因此关于课程的考试题目设计上，教学考核也应该围绕这一目标进行设计。比如，在考试题目中，可以加大对于信源编码与信道编码题目的设计，如哈夫曼编码、LZ编码、算术编码；线性分组码与卷积码、CRC循环冗余校验码设计；在信息论部分，则可以适当减少考核比例，但重点知识如熵、互信息、信道容量与信息率失真函数，也需要相应的计算题目或简答题进行考核。关于考试形式，可以采用开卷的形式，因为课程主要考核学生的分析与设计能力，所以对于一些复杂的公式、定理，学生不需要死记硬背，需要使用的时候能够翻阅工具书就行。
总结
新形势下，为适应工程教育认证的毕业要求，对大学通信、电子的信息论与编码课程进行了教学改革研究探索与实践。研究过程主要基于工程教育的核心理念，即以学生为中心、工程教育注重工程解决问题能力，对教学内容、教学模式以及教学考核形式进行了设计。实践表明，该方法是可行与有效的，可供推广的。
参考文献：
[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，（2）：10-19.
[2]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革创新——“综合性高校工程教育发展战略研讨会”综述[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：20-27.
[3]曹雪虹，张宗橙.信息论与编码[M].北京：清华大学出版社，2017.
作者简介：马强（1982-），男，讲师，研究方向：信息编码、社交网络分析。
关键词：信息论与编码；工程教育认证；教学改革
引言
为提高高等学校工程教育教学质量、促进工程教育与工业界的紧密合作、提升工程人才国际间的交流合作，目前国内外多所高校都开展了工程教育认证的工作[1]。国外高校积极开展工程教育认证，有利于高校的工程人才培养模式更加标准化、培养更多社会工业界所需人才。工程教育认证中的核心理念包括以学生为中心、以学生的学习效果为目的、持续改进工程培养模式，因此相对于以往的高等教育培养模式提出了新的挑战。
工程教育认证强调实用主义，注重培养学生的实际解决问题的能力。工程教育认证对毕业提出了十二点要求，要求学生在校学习期间能够进行支撑毕业要求的阶段学习或训练[2]。信息论与编码作为许多院校本科电子、通信类专业的基础课程，由于其理论性强、概念公式较多，如何让该课程适应工程教育认证则需要进行新的课程体系建设和研究[3]。
现有的信息论与编码课程教学内容、教学方式与工程教育认证要求所冲突的地方主要有：课程知识内容较抽象，概念理解较困难，学生学习课程时不能很好地将所学知识用于分析实际工程问题。课程知识脉络虽然较清楚，但如何将这些知识用于解决实际复杂工程问题，需要重新设计该课程的教学目标。工程教育认证中所提到的毕业要求，对于任何一门基础课或核心课程，都不可能完全要求该门课程全部满足十二个指标点。同样，对于信息论与编码，需要思考该课程在学生学习完成后，能够达到毕业要求的哪一个或几个指标点。不难发现，该课程有很多重要概念的计算，同时也有一些设计方面的环节，因此，合理的确定该课程目标有利于学生达到毕业要求，满足工程教育认证的需要。
针对信息论与编码课程的教学特点，围绕课程在工程教育认证时出现的上述问题，提出以下教学内容、教学模式以及考核方式的改革。
基于工程教育认证的教学內容改革
明确课程目标，以毕业要求规范课程内容
工程教育认证的毕业要求是衡量学生毕业是否具有工程人才需求的标准，其中包括如工程知识、问题分析、终身学习等。根据该门课程特点，确定了其满足的毕业要求指标点包括两个方面：工程知识、设计/开发解决方案。其中工程知识的支撑点主要包括解释信源熵、信道容量、信息率失真函数，计算信源熵、连续熵、互信息，计算特殊信道容量，计算信息率失真函数；设计/开发解决方案的支撑点主要包括设计哈夫曼编码、香农编码，设计线性分组码、卷积码。
开展实践环节，培养学生工程设计能力
为更好的适应工程教育认证要求，信息论与编码课程可适当的开展相应的实践教学或实验教学环节，培养学生应用编码知识解决实际工程设计能力。比如在信源编码部分，可供开展的实验有哈夫曼编码设计与实现、香农编码设计与实现；在信道编码部分，可以开展的实验有线性分组码的设计与实现、卷积码的设计与实现；在信道容量计算部分，可以开展的实验如一般离散无记忆信道的容量计算。实验内容的设计在实现时，可以更加考虑学生的学习情况，选择合适的编程语言进行设计。
基于工程教育认证的教学模式改革
基于对比教学法，让知识融会贯通
受限于课程学时数，如何有效的利用课堂时间，让学生学会将工程知识融会贯通，需要进行深入的思考。提出基于对比教学方法，包括课内对比和课间对比知识教学，让学生通过比较，发现概念、定理之间的区别与联系，从而更好的发现事物的本质。比如，在讲授信源熵概念的时候，可以给学生先预习热力学熵的概念，让学生回顾后者熵其实描述的是热力学系统中分子的无序状态程度，是对无序状态的定理描述，然后在将其推广到事件的可能性状态，用信源熵描述事件的不确定性程度。
以问题驱动学生兴趣，培养学生工程创新能力
理论课程知识对于学生来说，理解起来比较空洞，学生缺乏足够的兴趣。而对于信息论与编码课程，可以将理论部分的知识结合实际工程问题，以问题方式激发学生的学习热情，培养学生的工程创新能力。比如，在讲授信息速率与失真之间的关系时，可以提出问题：为什么观众更喜欢看高清电视节目而不是标清或流畅电视节目？在莫尔斯电码中，为什么字符的表示长度不一样？有些字符的点横要长些、有些要短些？为什么在计算机微机系统中，字符传输要加上奇偶校验位？学生通过这些问题的思考，学会对问题中的矛盾关系进行反思，从而将课本上的知识再应用到问题本身，并提出一些自己的看法。
基于工程教育认证的教学考核改革
多种考核方式结合，全面评价学生工程应用能力
以前的以平时作业成绩与期末考试成绩组成的结构评分，已经不适应评价学生工程应用信息论与编码的能力了。考虑到课程加入了实验环节，实验环节成绩也需要纳入学生的课程最终成绩。对于工程教育认证下的信息论与编码，学生的考核方式包括平时作业、实验成绩、期末考试与课堂考勤，因此一种合理的方案是期末考试成绩占60%，实验成绩占20%，作业成绩占10%，课堂考勤占10%。为激发学生的工程创新实践动力，教师还可以安排一些课程大作业，比如设计一个满足误码率要求的卷积码编码与解码系统，设计并实现一个满足信道容量要求的多进制通信信道。大作业的分数可以作为学生总成绩的加分项，以更加客观、合理并且全面的评价学生的工程应用能力。
考试题目设计多样化，重点考核学生工程实践能力
工程教育认证的工程知识目的是衡量学生解决一个复杂的工程问题的能力，因此关于课程的考试题目设计上，教学考核也应该围绕这一目标进行设计。比如，在考试题目中，可以加大对于信源编码与信道编码题目的设计，如哈夫曼编码、LZ编码、算术编码；线性分组码与卷积码、CRC循环冗余校验码设计；在信息论部分，则可以适当减少考核比例，但重点知识如熵、互信息、信道容量与信息率失真函数，也需要相应的计算题目或简答题进行考核。关于考试形式，可以采用开卷的形式，因为课程主要考核学生的分析与设计能力，所以对于一些复杂的公式、定理，学生不需要死记硬背，需要使用的时候能够翻阅工具书就行。
总结
新形势下，为适应工程教育认证的毕业要求，对大学通信、电子的信息论与编码课程进行了教学改革研究探索与实践。研究过程主要基于工程教育的核心理念，即以学生为中心、工程教育注重工程解决问题能力，对教学内容、教学模式以及教学考核形式进行了设计。实践表明，该方法是可行与有效的，可供推广的。
参考文献：
[1]林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J].高等工程教育研究，2015，（2）：10-19.
[2]胡波，冯辉，韩伟力，等.加快新工科建设，推进工程教育改革创新——“综合性高校工程教育发展战略研讨会”综述[J].复旦教育论坛，2017，15（2）：20-27.
[3]曹雪虹，张宗橙.信息论与编码[M].北京：清华大学出版社，2017.
作者简介：马强（1982-），男，讲师，研究方向：信息编码、社交网络分析。