对信息论与编码课程教与学的几点思考
对信息论与编码课程教与学的几点思考
摘要：本文主要介绍了信息论与编码教学过程中的一些教学方法，从教学的角度总结了一些经验，并从学生的角度指出如何能更好的学习和掌握信息论与编码课程的精髓。
关键词：信息论，编码，教学
Abstract: this paper mainly introduces the information theory and measures in the process of teaching, from the point of view of teaching summarized some experiences, and from the point of view of students points out how to better to learn and grasp the essence of the course of information and coding.
Keywords: information theory, coding, teaching
一、前言
信息论是一门理论性较强的课程，主要研究的是运用概率论与数理统计的方法研究信息、信息熵等问题的一门学科；是通信工程、电子信息工程专业的一门专业基础课程，其核心问题是信息传输的有效性和可靠性以及安全性。
本文作者从事《信息论与编码》教学几年来，在讲课过程中，总结了一些教学经验，并对学生学习给出一定的建议。信息论与编码课程不仅仅局限于数学公式的推导，这样容易使学生失去学习兴趣，因此应注重理论与实际的联系。同时，结合具体工程应用中的一些实例，针对理工科生的特点，讲解信息论的理论知识，从而增强课程的生动性、趣味性，激发学生的学习兴趣。
二、从教学角度的几点思考
很多学生在学习的过程中将信息论与编码课程与其他的专业课程进行横向比较，发现本门课程具有相对的独立性，与其他所学的专业课联系不大；还有些学生认为这门课对今后毕业找工作不能起到很重要的作用；也有学生认为该课程内容为纯粹的理论研究,是搞研究的人学习的内容,不搞研究没必要学习这么深奥的理论知识。长此以往,学生头脑中就形成了“信息论”是“无用论”和“研究论”的概念。基于此，笔者在教学中主要做到以下几点：
1.利用生活实例，注重激发学生的学习兴趣
众所周知，兴趣是最好的老师，没有兴趣也就学不好课程，在本门课程的第一节课，老师就要强调课程的重要性。告诉学生，人类社会的生存、发展无时无刻都离不开信息，信息的获取、传递、处理、控制和利用。特别是在21世纪这个高度信息化的时代,信息论的重要性更是无法替代,学习和掌握信息的基
本概念和相关理论知识也变得尤为重要。学生知道了学科的背景，自然而然的学习有了兴趣。
其次，通过具体的实例将上课内容与实际生活紧密相结合，是学生容易接受。例如，为了让学生理解信息在传输过程中的噪声干扰问题，老师讲课过程中把正在使用的话筒作为例子，话筒在传递声音信息的时候，也有干扰，这个干扰是加性噪声还是乘性噪声时，就可以利用话筒的噪声让同学们记住，有刺耳的噪声就是乘性噪声。通过对实例的解释，学生非常容易的记住了噪声的性质，以及什么样的噪声是加性的，什么样的噪声是乘噪声的。再进一步，可以写出具体的加性噪声和乘性噪声的式子，学生易于掌握。再例如，笔者在讲解信息不增性原理时，会结合图像处理实例加以阐述，使学生懂得了所谓的图像增强只是使图像变得更适合人眼去辨识，而并不是增加了信息，如果原始图像本来就不完整，即使含有你所感兴趣的信息，那么无论采用什么图像处理方法都无法获得完整的感兴趣信息，即信息在处理过程中是不会增加的。这种理论联系实际的教学方法也受到学生的欢迎。
2.淡化繁琐的数学推导和计算、注重物理含义
信息论与编码课程涉及的数学知识非常多，有概率论与数理统计，微积分、线性代数等，比如在讨论离散信源熵何时取得最大值时，需要计算出多元函数的条件极值；在学习连续信源熵的时候，需要对连续信源的概率密度函数进行积分的运算；在讲到DMC信道时，需要对转移概率矩阵进行相应的运算；对于这些运算和证明，须由浅入深，一步步掌握。讲到香农第一定理的证明，可以先从简单的例子引入。如一个离散信源进行编码，如果考虑符号之间的记忆应该如何编码，不考虑记忆关系应该如何编码，从这两个编码的过程可以得到这样一个认知：考虑符号之间的记忆关系，那么有些符号序列发生的概率很小，可以不予编码，需要编码的序列数减少，则每个序列对应的码长也就减小，这就是信源压缩的思路。把不等概率和记忆关系都考虑进去，接下来严谨的数学证明就比较好理解了。在证明的过程中，一定要弄清楚定理或公式所表达的物理含义和道理，知道每个式子或者符号表示什么含义。
3.理论与实践结合，提高学生操作能力
实践教学和理论教学相辅相成，实践课有利于学生对理论的理解，同时提高学生分析问题、解决问题的能力。有的学校的信息论与编码课程没有开设实践课程，纯粹的理论讲解，这样学生不容易掌握。抽象的理论知识难以调动学生的积极性，缺乏实践和互动环节的教学方式令许多学生无形中建立了依赖性的思维方式,这样就导致了学生对课程内容理解的不够深入,也不利于培养学生发现问题、解决问题的能力,进而影响到学生创新思维能力的发展。
因此，根据课程的难点和重点，开设相应的实践课程。例如，对信源编码方法的内容，针对几种编码方法，香农码，费诺码、哈夫曼码等的编码方法，可以结合通信课程，把信源编码的方法和信道译码结合起来进行实践，效果非常好，特别是针对于电子信息工程专业的学生来说，由于具备相关的专业知识，学
生容易消化吸收。通过实践，对理论学习有更深的了解，同时能加强学生的动手能力的培育。
三、从学生学习角度的几点建议
从笔者几届讲授《信息论与编码》课程来看，学生学习这门课程的难度主要是数学基础知识薄弱。因此，在学生的学习过程中，笔者建议学生学习过程中注意一下问题。
1.注意掌握基本概念
在信息论与编码课程中，相关的概念非常多，比如熵、自信息、互信息等。学好本课程的基础首先要掌握基本的概念。很多学生对内容的不理解是因为对概念的不熟悉。例如，有学生问“在无失真或限失真信源编码中，编码是指什么？”，老师就要给其讲解清楚。“编码是根据一定的协议或格式把模拟信息转换成比特流的过程。用预先规定的方法将文字、数字或其他对象编成数码，或将信息、数据转换成规定的电脉冲信号。编码在电子计算机、电视、遥控和通讯等方面广泛使用。”再比如“熵”的概念，很多学生不清楚“熵”的概念的提出解决了什么问题。等等诸如此类的问题，学生就要注意在学的过程中注意掌握概念。
笔者在相关的概念的讲解中会提供方法帮助学生理解记忆。例如在讲到“疑义度”和“噪声熵”的概念时，给学生拿图形讲解，如下图1所示。通过图形学生很容易掌握H(X)，H(Y)，H(X|Y)，H(Y|X)，及I(X；Y)之间的关系。
图1
2.注意与工程实践相结合
信息论与编码是一门具有广泛的数学理论与知识，又有实际工程背景的课程，两者缺一不可。对理论知识的了解结合具体的工程应用实例，能更好的理解理论的精髓，工程实践能增强课程的生动性、趣味性，激发学生的学习兴趣。所以对学生来讲，在工程实践中一定要注意总结才能更好的理吸收掌握理论知识。
四、总结
为了使《信息论与编码》的课程教学能更好服务于学生未来所从事的职业，笔者教学中采取了一些新的教学方法，更注重学科之间的综合，本门课程和
《通信原理》、《数字信号处理》等课程进行合理整合，使学生更多地面向实际工程应用。通过行之有效的理论分析和将一些实践环节引入本课程的学习，锻炼学生的分析问题、动手实践能力。学生在学习的过程中也要注意理论和实践结合和数学工具的相关知识的掌握，这些都是学好本门课程的必备条件。教育教学改革是一项长期不断探索和完善的任务，在今后的教学中，我们会继续不断完善教学过程，进一步提高教学效果和质量。
参考文献：
[1] 曹雪虹，张宗橙.信息论与编码(第2版).北京：清华大学出版社，2009.
[2] 干宗良，齐丽娜.《信息论基础》教学研究和课堂实践(J).科技信息，2010（16）.
[3] 杨世永. 信息论与编码课程教学改革初探(J).中国科技信息，2011（24）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
信息论与编码原理期末大总结
信息论与编码原理期末大总结 信息论与编码原理是一门研究信息传输和存储的学科，它的研究对象 是信息的度量、编码和解码，是现代通信和计算机科学的重要基础理论之一、本学期学习信息论与编码原理课程，我对信息的压缩、编码和传输有 了更深入的了解。 首先，信息的度量是信息论与编码原理的核心概念之一、通过信息的 度量，我们可以衡量信息的多少和质量。常用的度量方法是信息熵，它描 述的是一个随机变量的不确定度。熵越大，表示不确定度越高，信息量越大。通过计算信息熵，我们可以对信息进行评估和优化，为信息的编码和 传输提供指导。 其次，信息的压缩是信息论与编码原理的重要研究方向之一、在信息 论中，有两种常用的压缩方法：有损压缩和无损压缩。有损压缩是通过舍 弃一些信息的方式来减少数据的大小，例如在图像和音频压缩中，我们可 以通过减少图像的像素点或者音频的采样率来实现压缩。无损压缩则是通 过编码的方式来减少数据的大小，例如哈夫曼编码和阿贝尔编码等。了解 了不同的压缩方法，可以帮助我们在实际应用中选择合适的压缩算法。 再次，编码是信息论与编码原理的重要概念之一、编码是将信息转换 为特定的符号序列的过程，它是实现信息传输和存储的关键技术。在编码中，最常用的编码方法是短编码和长编码。短编码通过将常用的符号映射 到短的编码序列，来实现信息的高效传输。例如ASCII编码就是一种常用 的短编码方法。相反，长编码通过将每个符号映射到相对较长的编码序列，来实现无歧义的解码。例如哈夫曼编码就是一种常用的无损长编码方法。
最后，信道编码是信息论与编码原理中重要的研究方向之一、在通信中，信号会受到不同的干扰，如噪声和失真等。为了减少信号传输时的误码率，可以使用信道编码来提升信号的可靠性。常用的信道编码方法有奇偶校验码、海明码和卷积码等。信道编码通过在信号中引入冗余信息，以检测和纠正信道传输中的错误，提高了通信的可靠性和稳定性。 总结起来，信息论与编码原理是研究信息传输和存储的重要学科，通过学习这门课程，我们可以了解信息的度量、压缩、编码和传输等基本原理和方法。这些知识对于现代通信和计算机科学的发展有着重要的作用。在实际应用中，我们可以根据具体需求选择合适的压缩和编码方法，以提高信息的传输效率和可靠性。
“信息论与编码”课堂教学方法的改革与实践-最新文档
“信息论与编码”课堂教学方法的改革与实践 “信息论与编码”课程，运用概率论、随机过程和数理统计等数学方法来研究通信工程中的信息存储、度量、编码、传输与处理问题，是数学知识与通信技术相结合的边缘学科，其理论性和实践性并重。 [1]传统的课堂教学，往往侧重于其中的数学因素，而使教学陷入过多的定义、公式、定理推导和证明中，未能体现“信息论与编码”课程作为数学工具和通信工程之间联系纽带的作用，未能教会学生如何运用信息论的“眼睛”看待通信过程中的信息传输，如何运用编码的方法来解决通信工程中的问题。本文对“信息论与编码”课堂教学过程中出现的问题进行分析，在理论和实践上如何结合，给出了初步的改革思路，并以实际课堂教学为例，进行了教学方法改革的教学实践。 一、教学地位分析 信息论是整个信息科学发展的起源和基石，它主要研究如何提高信息传输系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，从而获取最优信息系统。由于其具有极强的抽象性和理论性，“信息论与编码”课程在以往的高校教学中，往往作为信息与通信工程专业的研究生课程，学生在经过完整的通信工程本科教学基础上，学习“信息论与编码”，能够很好地结合工程实践，运用“信息论和编码”的方法去看待和解决通信工程中遇见的实践问题，学以致用。而随着信息科学和现代通信技术的发展，“应用型”通信工程本科教学中，迫切需求在四年制的本科教学中，学生不仅具有通信工程基础知识和理论，还需要有一
定的实践与创新能力，培养体现“零距离”特征的应用型通信工程本科人才。“信息论与编码”课程已逐渐走入通信工程本科教学，如图1所示，与“通信原理”、“通信电子线路”共同组成了通信工程专业课程的“铁三角”。 二、教学问题分析 “信息论与编码”课程的最大特点是，运用数学的方法研究通信工程问题，因而其中的数学意义上的抽象概念和理论较多，而其最终的教学目的，也是教会学生运用信息论的“眼睛”看待通信系统中的信息传输，运用编码的方法解决通信工程中的应用问题。因而，在课堂教学中，往往会出现下述问题：[2-6] “信息论与编码”课程使用数学语言对通信工程问题进行描述，其数学意义上的定理和结论以严格的推理和证明作为依据，对其赋予实际的工程物理意义来指导工程实践，因而“信息论与编码”课程包含了抽象的概念和理论，也涉及大量的数学推导过程，对于工科类应用型本科生来说理解和掌握起来有一定难度。 “信息论与编码”的本科教学，要求学生必须掌握较多的先修基础知识，数学学科中，包含“高等数学”、“概率论”和“数理统计”、“线性代数”等，通信工程学科中，包含“信号与系统”、“数字信号处理”、“通信原理”等。如果学生对这些先修课程掌握得不够好就会影响“信息论与编码”课程的学习。 “信息论与编码”是一门应用科学，它是以通信系统作为研究对象，以概率论及数理统计作为分析方法。信息论的教学如果过多阐述
学习信息论与编码心得范文三篇
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（1）不能全面系统的、深入的掌握某种技术，也就是会的挺多，但都是皮毛，不能满足就业的需要。 （2）没有任何实际的开发经验，完全是想象中学习，考试还行，一到实际开发和应用就歇菜了。 解决的方法就是通过项目练习，对所学知识进行深化，然后通过项目来获取实际开发的经验，从而弥补这些不足，尽快达到企业的实际要求。 二：如何选择项目 项目既然那么重要，肯定不能随随便便找项目，那么究竟如何来选择呢?根据java的研究和实践经验总结，选择项目的时候要注意以下方面： 1：项目不能太大，也不能太小 这个要根据项目练习的阶段，练习的时间，练习的目标来判断。不能太大，太大了做不完，也不能太小，太小了没有意义，达不到练习的目的。 2：项目不能脱离实际应用系统 项目应该是实际的系统，或者是实际系统的简化和抽象，不能够是没有实战意义的教学性或者是纯练习性的项目。因为培训的时间有限，必须让学员尽快地融入到实际项目的开发当中去。任何人接受和掌握一个东西都需要时间去适应，需要重
信息论与编码 课程总结
《信息论与编码》课程总结 本学期我选修了《信息论与编码》这门课程，信息论是应用近代概率统计方法来研究信息传输，交换，存储和处理的一门学科，也是源于通信实践发展起来的一门新兴应用科学。信息是系统传输，交换，存储和处理的对象，信息载荷在语言，文字，数据，图像等消息之中。本书共学习了9章内容，系统详细的学习和深入了解了信息论的相关基本理论。 第一章首先了解了信息论的相关概念，了解到了信息论所研究的通信系统基本模型，以及香农定理的相关应用。 第二章学习到了熵和互信息这两个重要概念。信源的熵是用来刻画信源发出的消息的平均不确定性，而两个随机变量之间的互信息则表示一个随机变量对另一个随机变量所提供的信息量。 第三章学习到了离散无记忆信源的无损编码。根据香农的信源编码定理，明白了所谓的无损编码是指信源编码的错误概率可以任意小，但并非为零；信源的无损编码通常是对非常长的消息序列进行的。并且了解到了几种不等长编码的算法，例如Huffman 编码，Shannon 编码等编码方法。 第四章主要研究的是信道，信道容量及信道编码定理的相关内容。对信道的研究中，首先是对信道分类和建模，本章主要讨论离散无记忆信道和连续加性高斯噪声信道；其次研究信道容量，这是刻画信道的最重要的参数，最后讨论信道编码定理，该定理刻画了信道可靠传输信息的极限性能。 第五章主要介绍的是率失真理论和保真度准则下的信源编码。与无损压缩编码不同，保真度准则下的信源编码允许有失真，且其压缩编码是降熵的，它要求在满足失真要求下使数据熵率尽可能低，从而降低码率，所以不可能从压缩后的数据中无失真的恢复出原来的消息。第六章主要学到的是受限系统和受限系统编码。在了解了受限系统的相关概念之后，又进一步的了解到了受限系统的有限状态转移图和受限系统的容量和其容量的计算方法等相关重要的知识内容。 第七章主要阐述的是线性分组纠错编码。纠错编码通常也称为信道编码，在通信中信源编码，信道编码和数据转换编码常常是同时使用的，信源编码器执行数据压缩功能，把信源输出中的余度去除或减小。信道编码的编码器则是对经过压缩后的数据家一定数量受到控制的余度，使得数据在传输或接受中发生的差错可以被纠正或被发现。 第八章主要带我们了解了有限域代数的基本知识，本章介绍了循环码是一类非常重要的线性码，他的码字具有循环性。 第九章重点介绍了卷积码，了解了卷积码的冲激响应，生成矩阵和它的树图描述以及状态图描述。 通过本学期的学习，了解到很多原来没接触过的比较抽象化的知识点，信息论与编码这门课程中，不仅有很多抽象的概念，更有很多需要反复巩固和研究的数学公式，需要在今后的学习中，更加努力。这门课程让我更深的了解了通信领域，对学习有很大帮助。最后，谢谢老师一学期的努力授课，我受益匪浅。
信息论与编码第四版总结
信息论与编码第四版总结 信息论与编码是信息科学领域的重要课程，旨在研究信息的度量、传输和存储等问题。第四版教材在前三版的基础上，进一步深化了信息论和编码理论的内容，同时也引入了更多的实际应用案例。本总结将对该教材的内容进行概括和总结。 一、信息论基础 1. 信息的基本概念：教材首先介绍了信息的定义、度量和性质，强调了信息在决策和交流中的重要性。 2. 熵的概念：熵是信息论中的一个基本概念，用于描述随机事件的不确定性。教材详细介绍了离散和连续熵的概念和计算方法。 3. 信道容量：信道容量是信息传输中的极限性能，用于描述在理想条件下，信道能够传输的最大信息量。教材介绍了信道容量的计算方法和影响因素。 二、编码理论 1. 信源编码：信源编码的目标是减少信息中的冗余，从而减小存储和传输的代价。教材介绍了各种信源编码方法，如霍夫曼编码、算术编码等。 2. 信道编码：信道编码是为了提高信息传输的可靠性而采取的措施。教材详细介绍了常见的信道编码方法，如奇偶校验、里德-所罗门码等。 3. 纠错编码：纠错编码是信道编码的一个重要分支，能够实现信息传输的错误检测和纠正。教材介绍了常见的纠错编码方法，如循环冗余校验、LDPC（低密度奇偶校验）等。 三、实际应用 教材通过实际案例，展示了信息论与编码理论在通信、数据压缩、网络安全等领域的应用。例如，通过分析无线通信中的信道特性，得出信道容量和编码方案的选择；通过数据压缩算法的比较，得出适合特定应用的编码方法；通过网络安全中的错误检测和纠正技术，提高网络通信的可靠性。 四、总结
第四版信息论与编码教材在前三版的基础上，进一步深化了信息论和编码理论的内容，引入了更多的实际应用案例。通过学习该教材，我们可以掌握信息论的基本概念和熵的计算方法，了解信源编码、信道编码和纠错编码的方法和原理，并掌握信息论与编码理论在通信、数据压缩、网络安全等领域的应用。 总之，信息论与编码是一门非常重要的课程，对于理解信息的度量、传输和存储等问题具有重要意义。通过学习第四版教材，我们可以更好地掌握信息论与编码的理论知识和实际应用技能。
《信息论与编码》教学改革的探索
《信息论与编码》教学改革的探索 【摘要】针对本学院应用型人才的培养目标以及信息论与编码课程内容的特点，从该课程的教学内容、教学手段以及实验内容等方面探索改革的思路，为培养“勤奋敬业、实践能力强、具有创新精神的高素质应用型人才”奠定基础。 【关键词】信息论与编码；教学改革；应用型人才 1.引言 《信息论与编码》是电子通信类学生的专业基础课程。它以数学的基本方法如概率论、随机过程、数理统计等为基础，研究和分析信息从信源到信宿传输过程中的有效性和可靠性问题[1]。通过本课程的学习，使学生掌握信息传输、存贮、处理与识别系统中关于信息的概念、度量、编码理论与方法，为设计有效、可靠并且安全的信息系统打下理论基础，并为以后从事通信技术支持、软件开发测试准备必要地理论基础。该课程理论严谨、逻辑性强，对培养学生的逻辑思维能力、独立分析能力和解决问题的能力以及理论联系实际的能力，都有很重要的作用。随着近几年新技术的发展与变化，为了适应宽口径科技人才培养的需要，这门课的课时也不断的被压缩，因此迫切需要对原来的教学内容和教学重点进行调整，同时也应对教学手段和实践教学相关内容进行改革和建设。 2.教学内容的改革 针对我校的培养目标，即以教学为中心，为基层一线培养实践能力强，具有创新精神的高素质应用型人才，他们的任务是负责工作现场的技术指导，而不是进行科学研究或新产品的研发。因此作为授课教师，我们应该根据培养目标，合理安排本课程的教学内容。 在教学过程中将教学内容分为基本教学内容、扩展的教学内容和实验教学内容三部分。基本教学内容包括构建支持学生终身学习的知识基础，如信息的统计度量、信源编码、信道容量以及信道编码等内容。信息量部分本身应作为重点来讲解，同时信息量的重点放在离散信源的度量上，而对连续信源的度量则列为选学内容，原因在于当今的信息处理及编码技术大多采用数字处理方法。考虑到后续课程“数字图像处理”中有限失真编码技术，所以本课程的信源编码部分重点放在无失真信源编码上，主要介绍其物理意义和具体的编码技术，如Huffman编码和算术编码，而并不作复杂的理论证明。信道容量部分讲解信道容量的定义、物理意义、达到信道容量的充要条件以及信道的组合，重点放在求解对称和准对称DMC信道的信道容量，对一般离散信道的信道容量求解不作要求。信道编码部分有编码定理和具体的编码技术，重点讲解信道编码定理、离散序列的译码准则、线性分组码和循环码[2]。考虑到后续课程“通信原理”中有卷积码的内容，同时也由于本课程的课时数较少，所以卷积码不列为本课程的教学内容。而对于无记忆信源的有失真编码，同样不列为教学内容，留给感兴趣的学生课下阅读。这样的教学内容安排在一定程度上降低了该课程的难度，提高了学生学习的积极性，并符合应用型人才培养的要求。另外扩展的教学内容要及时、适当地介绍本学科的最新动态和新的发展，使课程教学内容保持基础性的计算机教育与教学研究，同时，要不断提高课程内容的时代性和前沿性。 3.现代化教学手段的应用 在课堂教学中，采用多媒体课件与传统板书相结合的教学手段，并使两者有机的互补。相对于黑板板书而言，多媒体课件有着无法比拟的优势。首先多媒体
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“信息论与编码”课程的理论与实践教学探讨 信息科学是研究信息的获取、传输以及应用的科学,是信息资源与技术开发及其推广应用的理论基础,是信息技术及信息产业的核心。与信息科学、信息技术及信息产业相关的专业主要有通信工程、电子信息工程、信息与计算机科学、计算机应用等众多专业。在这些专业的培养计划中,《信息论与编码》这门课程具有承上启下的作用。前需课程有信号与系统、模拟电路和数字电路,这些相关课程的开设对学生正确理解信息论与编码理论的有关内容有着重要的帮助;另一方面,在修完信息论与编码课程之后,可以继续开设数字图像处理、数字视频技术等课程,拓展学生的知识面。本文就讲授信息论与编码的实际经验谈谈自己的教学体会,希望能对通信专业、信息工程类专业的发展有着一定的促进作用。 一、信息论与编码课程的教学内容及特点 《信息论与编码》课程承上启下的特点决定了该课程是通信工程和信息工程类专业的高年级本科生或研究生修习的专业课,其开设日渐 广泛,重要性也不容质疑。 (一)信息论与编码课程的教学内容 信息论的奠基人――美国科学家香农于1948年在贝尔系统技术杂志上发表了著名的《通信的数学理论》[1]。差不多与此同时,美国另一位数学家诺伯特.维纳也发表了题为《时间序列的内插、外推和平滑化》的论文以及题为《控制论》的专著。在这些著作中,他们分别解决了按
“通信的消息”来理解的信息(狭义信息)的度量问题,并得到了相同的结果。香农的论文还给出了信息传输问题的一系列重要结果,建立了比较完整而系统的信息理论,这就是香农信息论,也叫狭义信息论,也是课程的教学内容。 课程的教学内容主要有如下几块: .信息的统计度量、离散信源、离散信道和信道容量 .无失真信源编码、有噪信道编码和限失真信源编码 .信道编码理论 . 密码学 信息论以概率论为工具,刻画了信源产生信息的数学模型,导出 了度量信息的数学公式;描述了信道传输信息的过程,给出了表征信道传输能力的容量公式;建立了一组信息传输的编码定理,论证了信息传输的一些基本界限。这些成果的取得,一方面使通信技术从经验走向科学,是通信科学发展史上的一个转折点,开辟了通信科学的新纪元。同时,也为整个信息科学的形成和发展奠定了必要的理论基础。 编码理论与信息论一脉相承,它以信息论基本原理为理论依据,
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《信息论与编码》课程小结
《信息论与编码》课程小结 信息论是信息科学的主要理论基础之一，它是在长期通信工程实践和理论基础上发展起来的。信息论是应用概率论、随机过程和数理统计和近代代数等方法，来研究信息的存储、传输和处理中一般规律的学科。它的主要目的是提高通信系统的可靠性、有效性和安全性，以便达到系统的最优化。编码理论与信息论紧密关联，它以信息论基本原理为理论依据，研究编码和译码的理论知识和实现方法。 通过《信息论与编码》课程的学习，得到了以下总结： 一、信息论的基本理论体系 1948年，香农在贝尔系统技术杂志上发表“通信的数学理论”。在文中，他用概率测度和数理统计的方法系统地讨论了通信的基本问题，得出了几个重要而带有普遍意义的结论，并由此奠定了现代信息论的基础。香农理论的核心是：揭示了在通信系统中采用适当的编码后能够实现高效率和高可靠地传输信息，并得出了信源编码定理和信道编码定理。从数学观点看，这些定理是最优编码的存在定理。但从工程观点看，这些定理不是结构性的，不能从定理的结果直接得出实现最优编码的具体方法。然而，它们给出了编码的性能极限，在理论上阐明了通信系统中各种因素的相互关系，为寻找最佳通信系统提供了重要的理论依据。对信息论的研究内容一般有以下三种理解： (1) 狭义信息论，也称经典信息论。它主要研究信息的测度、信道容量以及信源和信道编码理论等问题。这部分内容是信息论的基础理论，又称香农基本理论。 (2) 一般信息论，主要是研究信息传输和处理问题。除了香农理论以外，还包括噪声理论、信号滤波和预测、统计检测与估计理论、调制理论、信息处理理论以及保密理论等。后一部分内容以美国科学家维纳(N.Wiener)为代表，其中最有贡献的是维纳和苏联科学家柯尔莫哥洛夫。 (3) 广义信息论。广义信息论不仅包括上述两方面的内容，而且包括所有与信息有关的自然和社会领域，如模式识别、计算机翻译、心理学、遗传学、神经生理学、语言学、语义学甚至包括社会学中有关信息的问题，是新兴的信息科学理论。
信息论与编码课程总结
信息论与编码 《信息论与编码》这门课程给我带了很深刻的感受。信息论是人类在通信工程实践之中总结发展而来的，它主要由通信技术、概率论、随机过程、数理统计等相结合而形成。它主要研究如何提高信息系统的可靠性、有效性、保密性和认证性，以使信息系统最优化。学习这门课程之后，我学到了很多知识，总结之后，主要有以下几个方面： 首先是基本概念。信息是指各个事物运动的状态及状态变化的方式。消息是指包括信息的语言、文字和图像等。信号是消息的物理体现，为了在信道上传输消息，就必须把消息加载到具有某种物理特性的信号上去。信号是信息的载荷子或载体。信息的基本概念在于它的不确定性，任何已确定的事物都不含有信息。信息的特征：（1）接收者在收到信息之前，对其内容是未知的。（2）信息是能使认识主体对某一事物的未知性或不确定性减少的有用知识。（3）信息可以产生，也可以消失，同时信息可以被携带、存储及处理。（4）信息是可以量度的，信息量有多少的差别。编码问题可分解为3类：信源编码、信道编 码、加密编码。= 理论上传输的最少信息量 编码效率实际需要的信息量。 接下来，学习信源，重点研究信源的统计特性和数学模型，以及各类离散信源的信息测度 —熵及其性质，从而引入信息理论的一些基本概念和重要结论。本章内容是香农信息论的基础。重点要掌握离散信源的自信息，信息熵（平均自信息量），条件熵，联合熵的的概念和求法及其它们之间的关系，离散无记忆的扩展信源的信息熵。另外要记住信源的数学模型。通过学习信源与信息熵的基本概念，了解了什么是无记忆信源。信源发出的序列的统计性质与时间的推移无关，是平稳的随机序列。当信源的记忆长度为m+1时，该时刻发出的符号与前m 个符号有关联性，而与更前面的符号无关，这种有记忆信源叫做m 阶马尔可夫信源。若上述条件概率与时间起点无关，则信源输出的符号序列可看成齐次马尔可夫链，这样的信源叫做齐次马尔可夫信源。之后学习了信息熵有关的计算，定义具有概率为 () i p x 的符号i x 的自信息量为：()log ()i i I x p x =-。自信息量具有下列特性：（1） ()1,()0i i p x I x ==（2）()0,()i i p x I x ==∞（3）非负性（4）单调递减性（5）可加 性。信源熵是在平均意义上来表征信源的总体特征，它是信源X 的 函数，一般写成H （X ）。信源熵：()()log ()i i i H X p x p x =-∑，条件熵：(|)(,)log (|) i j i j ij H X Y p x y p x y =-∑联合 熵(|)(,)log (,)i j i j ij H X Y p x y p x y =-∑，联合熵 H(X,Y)与熵H(X)及条件熵H(Y|X)的关系： (,)()(|)()(|)H X Y H X H Y X H X H X Y =+=+。互信息: ,(|)(|)(;)(,)log ()(|)log () () j i j i i j i j i ij i j j j p y x p y x I X Y p x y p x p y x p y p y = = ∑ ∑ 。熵的性质：非负性，对称性，确定 性，极值性。 接下来接触到信道，知道了信道的分类，根据用户数可以分为，单用户和多用户；根
《信息论》教学探讨
《信息论》教学探讨 一、课程的地位 1998年教育部颁布的新的高等学校专业目录中，将信息与计算科学专业列为一个新的数学类专业。该专业是以信息处理和科学与工程计算为背景的，由信息科学、计算科学、运筹与控制科学等交叉渗透而形成的一个新的理科专业。信息科学是研究信息的产生、获取、度量、变换、传输、处理、识别及其应用的一门学科。信息科学由信息论、控制论、计算机科学、仿生学、系统工程与人工智能等学科互相渗透、互相结合而形成的。通过前面的介绍，《信息论》课程是信息与计算科学专业非常重要的专业课。因此，该课程建设的好坏，直接影响到学生对信息科学的掌握程度，并且对信息与计算科学这个专业的培养质量也有一定的影响。 二、课程教学现状 1.教材的问题。信息论是人们在长期通信实践活动中，由通信技术与概率论、随机过程、数理统计等学科相结合而逐步发展起来的一门新兴交叉学科。目前，信息与计算科学专业的信息论教材主要有两个方面的问题：①由于它源于通信，一直以来，都是在通信专业开设的一门课程，所以，目前的教材里涉及的通信专业知识较多，学生又没学过，就理解不了。②信息论中所用的 1/ 6
数学知识比较多，特别是概率论与数理统计，随机过程。大部分教材所用的数学符号及其表示方法太抽象，对于一般院校的本科生，学起来比较难。 2.学生学习中存在的问题。通过几年来信息论课程的教学，学生在学习中存在的主要问题是：大部分学生认为该门课程难学和不重要。信息论与编码课程本身是高校中信息与通信工程学科一门重要的专业基础课，他们在开设这门课之前，要开设许多相关的课程，如信号与系统、数字电路基础、数字信号处理和通信原理等课程，所以，通信专业的学生在学习该门课程的过程中，应该比较好接受和理解。而信息与计算科学专业的学生，根本没有学习过上述这些相关课程，并且现在的大多数教材涉及的通信专业的知识又较多，所以，学生就理解不了，自然就没有学习的兴趣，感到很难学。此外，学生也感觉到这门课程显然没有以前学过的那些专业基础课重要，如数学分析、高等代数、概率论与数理统计、数值分析等课程。并且，考研也没有几个院校考信息论，所以，大部分学生都认为它不重要，不予以重视，也不会花很多精力学习该门课程。 三、教学改进 1.引导学生正确认识信息论。学生觉得通信工程专业开设信息论课程理所应当，我们信息与计算科学专业为什么也开设此门课程？我每次在上第一节课的时候，就首先讲解这个问题，让学 2/ 6
《信息论与编码》教学改革研究探讨
《信息论与编码》教学改革研究探讨 【摘要】随着信息技术的进步，信息论与编码这门课程也越来越受到重视，各大高校竞相开展对本课程的教学研究。经过长期的教学实践，针对工科类在校学生的学习情况，并结合信息论与编码课程的特点，本文提出教学中存在的问题，并基于“应用型人才培养模式”给出具体的教学改革方法。 【关键词】信息论与编码;教学改革;应用型人才 引言 信息论与编码是一门研究信息存储和传输以及处理、控制和利用等一般规律的科学，主要应用概率论、随机过程和数理统计等方法，研究如何提高信息传输系统的可靠性和有效性以及保密性和认证性，从而使信息系统最优。 随着我国经济的不断发展，对应用型人才的需求也越来越旺盛，这也导致各大高校对本课程的课程设置进行改革，经过长期的摸索实践，该领域积累了一些实用的经验，已达到来提高教学效果的目的。 1.信息论与编码的教学现状 1.1 信息论与编码简介 “信息论与编码”是信息科学技术的基础，主要研究信息论基础以及编码理论，理论内容丰富，对数学的要求很高，与其它学科关联较多。 当前科技突飞猛进，信息技术的发展也越来越快，信息也与日常生活联系更加紧密，范围不断扩大，内容逐渐深化，现已渗透到许多学科，如自动控制，无线电和网络技术等领域中，涉及到信息科学、密码学、计算机科学、微电子学、生命科学等不同领域。本课程也已不断发展到广义地信息论，是一门牵涉许多领域的科学。 1.2 教学中的问题 通过长期的教学实践及调查发现，在平时学习中，大多学生已认识到了这门课程的重要性，但因为复杂的数学公式而产生畏惧。目前有着越来越偏向数学的趋势，甚至出现了过分重视数学推导的情况，出现本末倒置的现象。部分教材对一些较偏的内容进行较大篇幅的数学证明，这常常会使得学生出现畏惧心理;而且教材中出现的许多教学内容没有实际案例，当前应用价值不高。多数教材过分注重数学推导证明，浪费了大量篇幅，公式偏多较难理解，容易使学生产生抵触心理。有几种现象在教学中较为普遍，如与实际生活的联系不紧密，与现实脱节较严重，学生不知道为什么要学，教师不知道为什么要教，这对于学生的学习兴趣的培养极为不利;而且，公式推导过多，很多教师只能照本宣科，没有实践环
基于雨课堂的“信息论与编码”课程教学改革与实践①
基于雨课堂的“信息论与编码”课程教学改革与实践① 近年来，随着信息技术的快速发展，信息论与编码的重要性日益凸显。在传统的教学 模式下，学生对于信息论与编码的理解和实践能力存在着一定的欠缺。为了提高学生的学 习效果和能力，我们基于雨课堂进行了“信息论与编码”课程的教学改革与实践。 我们对课程的教学目标进行了明确和详细的规划。通过理论学习和实践操作相结合的 方式，我们旨在使学生全面了解信息论与编码的基本概念和原理，掌握信息编码的算法和 方法，培养学生的问题解决能力和创新思维能力。我们也重视学生的实际应用能力的培养，帮助他们将所学的知识应用到实际工程中。 我们采用了多种教学方法和教学手段，丰富了课程的教学内容。除了传统的课堂讲授 和实验操作，我们还引入了雨课堂的在线课堂和讨论区，使学生能够随时随地进行学习和 交流。通过使用雨课堂的互动功能，我们可以更好地激发学生的学习兴趣，促进他们的主 动参与和思考。 我们还注重培养学生的团队合作和沟通能力。在课程的实践环节中，我们安排了一系 列的小组项目，要求学生在小组内完成一些实际的编码任务。通过组织学生进行团队合作 和讨论，他们不仅可以提高自己的解决问题的能力，还能够学习到与他人合作的技巧。这 对于今后的工作和生活都具有重要的意义。 我们还进行了课程的评估和反馈。通过定期的作业和考试，我们可以了解学生对于所 学知识的掌握情况和学习效果。我们也积极收集学生的意见和建议，以便更好地改进我们 的教学方法和内容。 通过以上的教学改革与实践，我们发现学生的学习效果和能力得到了有效的提高。他 们对于信息论与编码的理解更加深入，实践能力也有了明显的提升。与此学生的主动参与 和团队合作能力也得到了锻炼和培养。这不仅使他们在课程中取得了好的成绩，还为他们 今后的学习和工作打下了坚实的基础。 基于雨课堂进行“信息论与编码”课程的教学改革与实践是非常成功的。通过明确教 学目标、采用多种教学方法和教学手段、培养学生的团队合作和沟通能力，我们有效地提 高了学生的学习效果和能力。这也为以后的课程改革和实践提供了有益的经验和参考。
面向人工智能应用的《信息论与编码》课程教学初探
面向人工智能应用的《信息论与编码》课程教学初探 随着人工智能的不断发展，信息论与编码成为了人工智能领域中非常重要的一门课程。信息论与编码是研究信息的传递、存储、压缩及保护等问题的科学，它为人工智能的发展 提供了理论基础和技术支持。本文将在中文中对面向人工智能应用的《信息论与编码》课 程教学进行初步的探讨。 《信息论与编码》课程的教学内容涵盖了信息论的基本概念和原理、编码理论以及应 用等内容。通过学习这门课程，学生可以了解信息的定义、度量以及传递过程中的各种问题。学生可以了解信息论中的重要概念，例如信息熵、信道容量等，并了解它们在人工智 能领域中的应用。 编码理论是《信息论与编码》课程的重要组成部分。学生可以学习到不同类型的编码 方法，例如霍夫曼编码、赫夫曼编码等。这些编码方法可以提高信息的传输效率，并在人 工智能应用中发挥着重要的作用。学生还可以学习到编码和解码算法的设计原则，以及如 何根据具体需求选择合适的编码方法。 在面向人工智能应用的《信息论与编码》课程中，应该加强对于具体应用的讲解和实践。可以通过案例分析的方式，介绍一些人工智能领域中常见的问题，并引导学生思考如 何利用信息论与编码的知识解决这些问题。可以通过讲解图像压缩的原理和方法，引导学 生设计一个能够实现高效压缩的图像编码算法。 还可以引入一些前沿的研究方向和应用领域，激发学生的学习兴趣。可以介绍信息论 在深度学习中的应用，讲解如何利用信息论的方法提高神经网络的性能和效率。还可以介 绍一些新兴的人工智能应用领域，例如物联网、机器人等，并探讨信息论在这些领域中的 应用和挑战。 在教学方法上，可以采用理论与实践相结合的方式。在讲解理论知识的可以设计一些 实践项目，让学生能够动手实践，并将所学知识应用到实际问题中。可以设计一个编码器 和解码器的实验，让学生亲自实现一个简单的编码器和解码器，并验证其正确性和效果。 面向人工智能应用的《信息论与编码》课程对于培养学生的信息处理和分析能力非常 重要。通过这门课程的学习，学生可以掌握信息论与编码的基本理论和方法，并了解它们 在人工智能应用中的应用。教师在教学中应加强对具体应用和实践的讲解，引导学生应用 所学知识解决实际问题。这样才能真正培养出具有创新能力和实践能力的人工智能领域的 专业人才。
《信息论与编码》课程教学方法探讨与实践
《信息论与编码》课程教学方法探讨与 实践 《论与编码》是信息类专业重要的专业基础课程,其研究内容广泛应用于通信工程、信息工程、计算机科学、广播电视工程、信息安全等许多专业,对这些专业的理论研究和工程应用均起到了重要的指导作用。它不仅在方法论的层面上解决了通信的有效性、可靠性和安全性问题,而且在认识论层面上帮助人们认识事物的本质。但由于它的抽象性和理论性,使本科生在学习这门课程的过程中,常常感到概念比较抽象,对其中的分析方法和基本理论不能很好地理解和掌握。 作为一门年轻的学科,信息论还具有如下特点。 (1)信息论部分的理论性很强。信息论部分具有浓厚的数学气息,前期除了需要有专业通信知识外,还需要深厚的概率论、随机过程和数理统计基础。这些基础在论述香农的三大定理时都是必不可少的。 (2)编码部分的实用性很强。目前非常流行的压缩编码就属于信源编码的范畴,它被广泛应用在视频、语音和图像压缩等方面。 (3)课程的基础性很强,符合复合型人才培养的“厚基础、宽口 1/ 6
径、大专业”的要求。在信息爆炸的21世纪,信息已经渗透到社会的各个方面。不仅仅是站在信息前沿的通信和计算机科学,其它如自动控制、医学、经济学、管理学、量子信息和光学信息等领域信息论也大显身手。 根据信息论的课程特点,本文对《信息论与编码》课程在本科教学过程中出现的主要问题进行了分析,并结合教学实践给出了相应的教学改革方法。 1 主要问题与分析 1.1 数学基础薄弱问题 作者在多年的教学中发现,由于信息论涉及众多学科,需要广泛的数学基础,许多学生虽然认识到信息论的重要性,但在繁杂的数学公式面前只好望而却步。我们都知道,信息论是由美国科学家香农在1948年发表的“通信的数学理论”的长篇论文中发展而来的,这篇论文以概率论为工具,深刻阐述了通信工程的一系列基本理论问题,给出了计算信源信息量和信道容量的方法和一般公式,得到了一组表征信息传递重要关系的编码定理。它使用数学语言对工程问题进行描述,它的定理和结论以严格的数学证明作为依据,并对其赋予实际的工程物理意义,以此来指导工程实践。因此,信息论也被认为是数学的一个分支。因而,要想学好它,需要广泛的数学基础。 2/ 6
互动教学在《信息论与编码理论》课程的实践与探索
互动教学在《信息论与编码理论》课程的实践与探索 一、引言 随着新型教育模式的发展，以及党中央大力发展创新性人才的要求，原有实验课程的开设模式在一定程度上不在适应新形势下的要求。因此，有必要对该实验课程的教学模式作相应的改革，在实现资源最大利用率的同时，实现创新人才培养的目标。 对于《信息论与编码理论》课程的学习，是一个复杂的抽象思维和创造性思维的过程，导致学生在学习这门课程中的恐惧和躲避心理；同时，教学多偏重对算法思想形成过程的分析，以及对课程知识的了解。课程强调对算法思想的理解，这更加大了学生理解的难度。在教学过程中，发现目前的模式下存在一定的问题，如学生对知识掌握不牢固，课后老师与学生的沟通不足等等问题。目前，一些高校[1-2] 已开始对数学实验课程的教学模式、教学理念进行改革，在教学上已从过去偏重知识传授转向知识、能力与素质并重的复合型教学，余海峰等人通过教学内容与安排、教学方法和手段改革、课程考核与评价等方面进行改革；刘刚等人通过将探究式教学引入到课程中，取得了一定的成果，这些方法仍存在不足，在这里，我们引入互动教学，希望通过采用理论与实践相结合、课内学习与课外研究同步的方式，进而培养学生的科技创新精神、科技创新方法、实际动手能力、理论和实际相结合的能力，提高学生的综合素质，增
强科技创新。 二、改革内容 根据新形势下社会对人才质量的需求，打破“以教为主”的传统实验教育教学桎梏，提出“教学、实践、科研相结合”的创新性教学新模式，激发学生学习兴趣，培养学生创新意识，开发学生的创新和科研能力。逐步转变教学理念，切实提高？W生的创新实践能力，建立完善的实践教学制度，促进数学教学模式的创新与改革。利用本学院和实验室的网站以及聊天软件，尝试构建相应的网络资源教学分享平台，从而有效的完成老师与学生在课后的互动，同时更好的分享教学资源。本文对《信息编码理论》实践教学中存在的问题进行探讨，根据信息类工科或理工科专业学生对数学要求较高，数学功底较好，理论与实践相结合相对较少的特点，提出实践教学的改革措施，来补充课程实践环节。提高学生利用计算机解决实际问题的能力，同时利用网站和相应聊天软件，加深加强老师和学生在课后的沟通，有效的引导和鼓励学生的创新性，有利于今后的毕业实习或毕业设计完成得更加广泛和深入，为今后继续深造打下坚实的基础。同时通过实践性教学，让学生真正参与到课程中来，获得了学习的主动性。有利于提高学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力。在实验教学中合理增加综合性、应用性、创新性实验，重视学生的中心地位，为学生发挥潜能创造条件，鼓励学生广泛学习各种科学技术方面的新知识，积极进行各种数学应用的探索，从而激发出学生