信息论与编码教学大纲

信息论与编码教学大纲（精选8篇）

信息论与编码教学大纲 篇1

摘要：促进科研和信息论与编码课程课堂教学和实践教学环节相结合，以科研成果丰富信息论与编码课程教学内容，以创新课题培养学生通信工程实践能力。通过科研教学相互促进，努力提升信息论与编码课程教学质量和人才培养质量。关键词：信息论；编码理论；创新课题；教学质量

信息论与编码理论是在长期通信工程实践和理论研究基础上发展起来的，阐释的信息传输、处理、存储和控制规律的学科。信息论为编码提供理论基础，编码在信息论的基础上指导工程实践，二者理论上前后相承。它的主要目的是提高通信系统的可靠性、稳定性、有效

[1]性和认证性，以便达到通信系统的最优化。国内高等院校，特别是与信息技术相关的学科，如通信工程、信息工程、信息与计算等专业，纷纷开设信息论与编码课程。信息论与编码课程不仅涉及到通信方面的基础专业知识，而且还运用了理工科学生所学的大部分数学知识，包括概率论、随机过程与数理统计等。学生在学习过程中显得非常抽象和接收非常困难。导致学生形成畏难情绪，学习积极性受挫。如何将科学研究和信息论与编码课程课教学有机结合起来，使科研促教学，教学助科研，推动教学与科研共同发展，是提高信息论与编码课程

[2,3]教学质量和本科生人才培养质量的重要命题。

一、以科研促进课堂教学，提升应用型人才培养质量

目前，信息论与编码课程基本承袭以理论教学为主的传统教育观念，在面向本科生进行教学时存在公式推导过多、理论性过强等问题。研究发现，讲授过程中，如果不能具体联系实际中的应用，学生容易因为内容枯燥，弄不清该课程的学习目的而失去学习兴趣。同时，如果教师的理论讲解占据课堂绝大多数时间，非常容易造成让学生感觉到就是理论课，没什么用处。

为了解决这些问题, 我们在信息论与编码课程教学过程中，注重基本概念和基础理论，突出对主要定理的理解，适当简化甚至省略那些繁琐枯燥的数学定理证明过程。香农信息论是课程的核心内容，其中无失真变长信源编码定理、有噪信道编码定理和保真度准则下的限失真信源编码定理等定理是教学主线。基于这些定理，可以将教学内容分成基本概念、信源、信道、信源编码和信道编码等五大部分。在完成基本概念的教学后，要求学生围绕信息论与编码理论及其应用，进行文献搜集和阅读，了解信息领域的尖端技术，然后指导学生撰写文献综述报告。以此来增强学生对本学科的了解和对本学科的兴趣。

我们在信息论与编码课程教学过程中，让学生了解科研中的思路、方法和对策，让学生参与科研项目中的一些简单编程任务。例如让学生用matlab或C语言，来编写程序，实现自适应Huffman编码。在设计基于ARM920T的网络摄像视频监控系统中，摄像头获取的模拟视频信号要经过TLC5510A芯片进行A/D转换，再经过MB86H56芯片中的压缩软件H264压缩。这样不仅可以提高课堂教学对学生的吸引力，也可以拓宽学生视野和开启学生的创新意识。对教师而言，由于科研是自己亲力亲为，对过程理解透彻和体会深刻。因此，讲起来会有声有色，可以很好的和书本中的理论知识融合。

[作者简介]：文国知(1973-),男，湖北省罗田县人，博士。长期从事信号处理与控制，检测等方面的一线教学科研。Email: wwenguozhi@163.com 投稿：中国科教创新导刊

二、科研成果进课堂，丰富教学内容和培养学生工程分析能力 另一方面，信息理论和编码技术是在不断发展的，在课堂教学中适量融入具体的、最新的科研成果，让科研的新动态反映到教学之中。像Turbo码、LDPC码、多天线MIMO系统、稀疏编码和压缩感知编码技术等。在讲授这些新技术时，不从理论上作过多分析，重点讲述新技术的用途和影响。

比如Turbo码，在CDMA系统多用户检测中，将Turbo码及SCCC码结合，通过更新、交换外部信息，可以使其达到单用户的性能[4]。在DS-CDMA系统中，利用Turbo码输出信息反馈给多用户作先验信息，可以增强多用户的性能[5]。以承载多媒体业务为目的的第三代移动通信(IMT-2000)，Turbo码是其信道编码方案之一。在宇航和卫星通信领域，Turbo码为其核心技术。Turbo码能使宇航飞行器和卫星发射信号的功率极大降低，同时又使接收性能提高。在高清晰度数字电视的传输系统中，Turbo码也被看好。它能使大量的数字信号准确无误地传输，真正做到高清晰度。比如压缩感知技术利用信号稀疏的可压缩性进行采样，突破了奈奎斯特抽样定理的限制，已被应用到超光谱成像、地理数据分析、雷达和通信领域。

通过多方面介绍信息理论和编码技术，可以帮助学生对这些技术原理有更好的认知和理解，而且有利于培养学生的科学和工程思维方法、价值观和创新精神，也是应对知识高速更新的举措，在兴趣的驱使下学生就会乐于探寻新的知识。

三、科研成果进实践教学，让学生获得理论的实际训练机会

信息论与编码是一门理论和实践紧密结合的课程。将科研工作与学生的信息论与编码实践教学有机结合，可以达到培养从事信息技术研究和开发的应用型人才的目的。我们长期致力于电子信息综合实验室的建设，一些大型设备，如程控电话，通信原理综合实验平台等，可以让学生对信息的产生、传输和处理规律等进行验证。有些小型设备，老师可以提出研发思路，指导学生来完成。如光电报警器，光电编码器，网络摄像视频监控系统，智能小车等。同时，在信息仿真实验室，开发一些设计简单有效而学生通过一定努力就能完成的实验。比如利用C语言或Matlab对给定离散信源进行Shannon编码，Fano编码，Huffman编码，游程编码和冗余位编码，实现线性分组码的编码译码，计算离散信源熵，计算信道容量等。鼓励学生对常用VCD，DVD等格式的视频信号编码进行仿真。通过比较各种不同的编程方法与理论仿真结果，可以激发学生的学习热情。

实践教学是高等教育教学体系中实现人才培养目标的重要环节。科研进课堂教学和让学生参与科研工作，不仅使课堂教学更丰富多彩，使学生的理论知识更扎实，更能培养学生创新能力、实践能力和思维能力，使学生的综合素质得到极大的提高。参考文献

信息论与编码教学大纲 篇2

由于这门课程理论性强、概念抽象, 国内很多高校最初只向研究生开设此课程。随着信息技术的发展, 编码技术在移动通信、数字多媒体以及信息安全等领域得到广泛的应用, 国内许多高校将信息论与编码作为本科教学中的主干课程, 但在本课教学过程中, 存在下列问题: (1) 本课程要求学生掌握的基础知识较多, 包括概率论、数理统计、线性代数、随机过程以及通信原理等, 而国内大部分高校是把随机过程作为研究生课程来开设的, 这就导致本科学生先修知识不足, 对某些公式的证明理解起来较困难; (2) 学生在学习的过程中, 会与其他专业基础课 (如信号与系统、数字信号处理等) 进行比较, 误认为本课程对其所学专业影响不大, 以后的工作中用不到, 再加上研究生考试不需要, 所以大部分学生普遍存在不重视的心理; (3) 本课程涉及到的概念比较抽象, 公式推导比较复杂, 对于数学基础薄弱的学生来说, 学习起来比较困难, 从而产生畏学厌学的心理。

为了解决上述问题, 提高教学效果, 本文将从教材、教学内容、教学方法三方面进行探讨。

一、教材

目前, 国内外有关信息论与编码课程的教材很多, 有的偏重于理论的介绍, 涵盖的学科范围较广, 这种教材以国外教材为主, 像Thomas M.Cover Joy A.Thomas的《信息论基础》, 适合于研究生阶段来学习;有的是以通信为背景突出理论的物理含义, 这类教材国内较多, 用的较多的是姜丹的《信息论与编码》、李亦农和李梅的《信息论基础教程》、陈运的《信息论与编码》。我们根据自己专业的特点及学生先修课程的情况, 选用陈运的《信息论与编码》, 该书最大特点是把信息论涉及的数学知识限制在通信系统的范畴内, 避免了复杂的公式推导过程, 使本科学生易懂易学。

二、教学内容的选取及组织

信息论与编码这门课程的内容分为基础理论与编码两部分, 其涉及的主要内容为:信源熵、信道容量、率失真函数、信源编码以及信道编码五个基本内容。我们专业共安排了48个学时, 其中有44个学时的理论教学, 4个学时的实验教学。此外, 我们在五个基本内容的基础上, 又安排了密码学的内容。

信源熵解决了无失真信源编码的极限问题, 在信息论中占的比重较大, 这部分内容的讲解过程如图1所示。我们首先由单符号离散信源入手讲解信息量、熵的基本概念, 从消息的发送、传输及存储三个角度分析它们的物理含义, 再由单符号离散信源推广到多符号离散平稳信源。由于多符号离散平稳信源存在缺陷:只考虑每个消息 (组) 中符号间的约束关系, 没有考虑各个消息 (组) 间的相关性, 引出马尔科夫信源的概念。实际信源都可以近似成马尔科夫信源, 如数字电视信号可以看成二维的一阶马尔科夫信源, 传输过程中采用隔行隔列扫描传输。对于连续信源, 由于现在通信基本上是数字通信, 连续信号都经模数转换成数字信号, 这部分内容, 我们只讲解服从高斯分布、均匀分布以及指数分布信源的熵。

信道容量解决了信道信息传输的问题, 即信道传输一个符号所能传输的最大平均信息量, 实质上就是求解平均互信息量的最大值。在一般教材中, 互信息量及平均互信息量是放在信源熵这一章讲解的, 为了让学生更好地理解平均信息量, 我们的做法就是打乱次序, 把其放在信道容量这一章讲解, 这样可以做到主次分明, 让学生认识到平均互信息量主要解决的问题。信道容量的讲解过程相对于熵的讲解过程较容易, 只要详细讲述其概念及物理意义, 剩下的任务就是信道容量及最佳输入的求解过程。这里我们重点讲解单符号离散信道、并联信道、组合信道及加性连续信道的信道容量。

信源编码部分, 我们讲解次序是紧随信源熵内容之后。首先简单介绍变长编码及无失真编码定理, 再引入无失真编码方法———熵编码 (统计编码) 。内容上, 一般教材只是简单介绍统计压缩编码方法, 其缺点是没有消除像素间的冗余度, 由此提出变换编码的概念, 将相关冗余变为变换后的统计冗余, 由于人类存在心理视觉冗余, 采用量化手段可以消除。此处, 引入静态图像压缩标准JPEG, 重点讲解其压缩及解压缩过程, 让学生了解数码相机的压缩机理。

信道编码部分, 由于跟通信原理课程内容重合, 我们专业放在通信原理中, 这里不再表述。

信息率失真函数的求解过程涉及到变分方程, 较复杂, 这部分重点讲解其基本概念、物理含义, 简单介绍离散信源和连续信源率失真函数的求解思路, 简化其推导。

密码学的内容主要介绍古典密码学、现代密码学较经典的DES算法和RSA公钥密码算法。这里为了激发学生的学习兴趣, 我们引入了密码学在战争中和网络安全等方面的应用例子。

讲解内容经过上面的选取和组织, 避免了大量公式的推导过程, 解决了学生先修课不足的情况, 达到了良好的教学效果。

三、教学方法探讨

(一) 培养学生学习兴趣

信息论与编码理论课程理论性强, 一般的教学都是基于数学层面讲解其定理的推导过程, 学生学习起来抽象、乏味, 从而容易失去兴趣。

为了避免这种现象的产生, 授课过程中, 我们引入信息论在专业学科中的应用。如讲述注水定理时, 可以结合数字电视、第四代移动通信中OFDM调制方法的最佳功率分配。在讲述密码学时, 引入数字水印技术, 指出其在版权中的应用, 并以实际的水印例子展示给大家看。

另外, 概念讲解时, 可以举几个学生比较熟悉的例子。如平稳信源的概念, 理解起来较困难, 可以以抛硬币的例子来讲解, 任意时刻抛一枚均匀的硬币其概率分布都是一样的, 所以是平稳信源。又如数字通信过程中, 发送端输出的消息是随机的 (0或1) , 但其任意时刻的概率分布都相同, 一般情况下服从等概分布, 所以通信系统的信源也可以看成平稳信源。

这样的方法可以使学生认识到, 信息论在工程上的应用, 加深对概念的理解, 提高他们对知识的兴趣, 从而易于接受和掌握相关的思考方法。

(二) 加强师生互动

传统的教学方式是以老师为中心, 而学生是被动参与的。这样很容易造成课堂气氛沉闷, 学生产生消极心理, 教学效果差。

为了让学生很好地理解本课程内容, 我们的做法是: (1) 课前精心设计几个问题, 课堂上让学生积极参与讨论。 (2) 针对我们专业及学生后续课程的学习, 我们设计了信源编码方法研究、JPEG压缩、注水定理以及数字水印技术四个研究课题。课下, 学生分成四组讨论, 并用MATLAB工具实现这几个课题的仿真结果, 最后每组提交一个讨论报告, 报告占考试成绩的20%。这样, 学生从被动转为主动, 从“要我学”变成“我要学”, 提高了他们独立思考问题、解决问题的能力。

(三) 引入实验教学

我们实验教学共有4个学时, 安排了两个实验项目。

我们采用MATLAB软件作为实验平台。MATLAB软件简单易用, 可以利用其Simulink环境进行通信系统仿真。实验内容分别是信道容量迭代算法及离散熵曲线实验, 前者占3个学时, 后者占1个学时。要求是学生上课之前写好预习报告, 编写好程序, 上机调试修改, 实验老师检查学生的预习报告, 学生在实验后交实验报告, 占成绩的10%。

这样避免了空洞的理论讲解, 让学生从实践过程中理解概念的物理意义, 达到一定的教学效果。

(四) 采用多样的教学形式

传统的教学形式是习惯采用板书教学, 随着多媒体技术的发展, 多媒体教学已成为一种被普遍认可的教学形式, 也是现在大部分高校教师采用的教学形式。这两种教学形式各有利弊, 前者更有利于学生的理解, 后者更直观, 信息量更大, 我们在教学过程中, 进行两者结合。由于信源熵和信道容量这部分理论性强、难度大, 对于某些定理可以板书, 对其复杂的推导过程, 采用课件传授, 这样可以加深学生对定理的理解。

四、结束语

本文分析了信息论与编码本科教学过程中所面临的问题, 从教学内容与教学方法两方面进行了探讨, 教学实践表明这样做能取得更好的教学效果, 激发学生的积极性和创造性。对于本课程的教学探索还要在今后的教学工作和教学实践中深入研究, 不断完善。

摘要：信息论与编码是信息类专业的一门重要的专业基础课程。由于理论性强、概念抽象, 导致学生难学, 老师难教。本文分析了信息论与编码教学过程中存在的问题, 从教材、教学内容和教学方法上进行了探讨, 并提出一些有益的建议, 取得了良好的教学效果。

关键词：信息论与编码,教学方法,实验教学

参考文献

[1]陈运.信息论与编码[M].第2版.北京:电子工业出版社, 2007.

[2]孙龙杰, 刘立康.移动通信技术[M].北京:科学出版社, 2008.

信息论与编码教学大纲 篇3

关键词信息；信息的编码；教学实践

“信息的编码”是浙教版的《高中息技术基础》(必修)教材中第一章第二节内容，信息技术是对信息进行采集、处理、传输、存储、表达和使用的技术，要是用计算机对信息进行处理，必须把待处理的信息(数字、字符、汉字、声音、图像等)用二进制进行编码，即对信息进行数字化。通过对信息编码的学习，初步了解数的编码、字符编码和多媒体信息编码的基本原理，从而揭开电脑工作的神秘面纱，激发学生深入学习信息技术知识的兴趣和强烈的求知欲，也激励学生不断向高科技挑战。

一、信息的编码简介

信息的编码这节课是一堂纯理论课，原理很抽象，对于学生来说是难以理解的。如何化抽象为形象，使学生更容易理解是一个关键。虽然学生在初中阶段对二进制数有一定的基础，但可能已经忘记或者似懂非懂，所以总的来说学生在这方面的基础还是薄弱的，如何上好本节课。我把重点放在：1，让学生结合身份证的认识、电话号码组成等，了解用数字编码在日常生活中的实际应用。2，通过让学生了解生活中其它编码的知识，进一步体会数字与现实生活的密切联系。3，提高学生收集、分析信息的能力。4，了解为什么要对信息进行编码。5，了解二进制计数系统的特点。6，知道各种数制之间的转换方法及字符信息的编码等。

其实，说信息讲信息，在生活中编码到处可见，如：教师随便播放1、2、3、4、5、6、7这七个阿拉伯数字，可能对于不同的学生理解完全不一样，有的学生想到的数字一、二、三……七，有的学生可能想到的是乐谱中的哆、来、咪、法、……可能也会有学生想英语课的one、tow、three……；由此认为，同一种信息，对于不同的接受对象，可以有不同的识别方法。所以对于电脑这个信息接受者来讲，就需要统一的信息编码，没有信息编码系统即不能对信息进行加工，也不能进行信息的传输和存储。

人类社会所使用的语言文字就是一种信息编码，不同国家和地区对于语言和文字的表达是不同的，这种表示就是某种意义上的编码。这种编码有其共同性，所以它能被一个大的群体接受，我们将英文翻译成中文，让只懂中文的人能够接受，这种工作实际上就是把信息编码转换了。如果没有编码什么信息也不可能发挥作用。例如：在原始社会，人类祖先都是乱喊乱叫，由此这些祖先就形成一套信息交流，逐渐形成了这个社会的信息编码。那么在现代信息系统中，采用计算机和现代通信技术，也就产生了新的编码，信息编码这些编码就更加重要了，这是因为在信息系统中，有三个特点：一、人与人之间的信息传递；二、人与机器之间的信息传递；三、机器与机器之间的信息传递。由此，数字也是一种最简单的信息，所以电脑把人类的种种复杂工作最简单化了，电脑是用数字化来工作的，这是我们常常说的数字化。我们常用的计数方法是十进制，十进制的计数特点的：一、0、1、2……9十个数字组成，逢十进一；二、每个数字在十进制数中所处数位不同，其位权值也不同。生活中时间的表示就是六十进制；旧制市称使用的是十六制；生活常用的电源的通、断，脉冲的有、无。磁化的极性方向就是我们常用的二进制；生活中使用的进制很多。

二、计算机内部代码的特征及转化

在信息科技中，特别是在计算机领域，“代码”两个字具有特指性，是指由“0”、“1”两种符号组成的数字代码。因为数字计算机只能识别和处理由“0”、“1”符号串组成的代码。所以，其他信息代码都要转换成这种由“0”“1”符号串构成的代码，才能被计算机识别和处理。20世纪40年代以后，在自动控制和电子技术中大量应用开关线路，迫切需要用数学工具来处理开关线路中日益复杂的逻辑问题，进一步推动了布尔代数的发展，使其内容日益丰富。电子计算机本身是由众多的高速电子开关组合而成的。著名科学家冯·诺依曼关于电子数字计算机系统结构的经典性建议中，有一条是关于计算机内的信息，包括数据和程序都应采用二进制代码表示，这已成为业界共同遵守的标准。电子计算机将所有输入的信息(数据、程序等)都转化为机器能识别和处理的二进制数字代码。由于二进制代码中用到的只有“0”“1”两个符号，从而可以方便地用电脉、电位、电路的状态、磁化的极性方向来表示。所以在使用计算机进行信息处理时，首先要对信息进编码，把问题转化成二进制代码的计算问题。也就是说用二进制计数系统代替十进制数系统，大大减少了计算机运算和存储所需的电子元件的数量。要使计算机能够处理文字、声音、图像和视频等信息，采用正确的编码方法是首先要解决的问题之一。

三、信息编码的处理和转换

计算机内部用二进制代码可以方便地存储、处理和传送信息，我们生活中却习惯使用十进制代码。那么二进制与十进制之间是怎么转换的呢?

(一)二进制与十进制互换

例如：十进制56789.23按权展开如下：

从十进制数的动态认数过程中，发现数制的原理(或是规律)——“按权展开相加法”。也可针对二进制，提出速算法(8421法)，从右到左书写……256 128 64 32 16 8 4 2 1。就是二进制转换成十进制，各个1数的对应2数相加即得对应的十进制数。例如：二进制数(100011)₂转换为十制数。

(100011)₂=1×2⁵+0×2⁴+0×2³+0×2²+1×2¹+1×2⁰

=32+0+0+0+2+1

=35

即(100011)₂=(35)₁₀反之，十进制也可以采用相同的方法转换成二进制数。如(75)₁₀=(100111)₂

即(75)₁₀=64+8+2+1=(100111)₂

当然十进制转换成二进制也可以用“除2反序取余法”；运用计算机中的“计算器”进行进制转换操作等。同样可以利用逆向思维，得出二进制转换成十进制的速算法。

(三)提供自主探索、研究的时间

《数字与编码》教学反思 篇4

“数字与编码”这节课是人教版六年制小学数学第九册教材“数学广角”的一节实践活动课。教材第一课时的教学内容是通过调查邮政编码的编排使学生了解编码的编排方法。我选择调查学生比较常见、而且将来使用频率也比较高的身份证号码，目的是使教学内容更贴近生活。通过了解身份证号码的含义，引导学生探索数字编码的简单方法，培养学生的实践能力。本堂课我将教学内容分为两个主要环节，身份证号码的编排规律、学生尝试自主编码。《数学课程标准》对数学教学活动提出的基本理念是“数学教学活动应激发学生的学习兴趣，向学生提供充分从事数学活动的机会，帮助他们在自主探究和合作交流的过程中获得广泛的数学活动经验”。基于以上理念，我把本课设计如下：

导入通过现在每天两次量体温后，老师叫学生的学号，让学生报体温，引出我们不但在班级里都有一个代表自己的号码，在全国也有一个属于自己的号码——身份证号码，成功激发学生的兴趣，为自主探究身份证号码的含义奠定了良好的基础。

本节课注重理解与运用。在学生了解、掌握了身份证号码的含义之后，我进一步引导他们了解了身份证在生活中的用处以及数字编码在生活中地运用。最后让学生运用所学的数字编码知识给全校学生编学号，让学生亲身感受运用所学知识解决实际问题的过程，培养了学生的探索精神和创造能力，也让不同层次的学生在协作中互补，感受到合作交流学习的重要，使学生用积极的情感来学习数学。

《数字与编码》的教学设计 篇5

一、谈话设疑，激趣导入。

1、仔细观察大屏幕，（幻１）你们能从大屏幕上捕捉到什么信息？

你们谁能介绍一下老师吗？（生借助大屏幕找到答案）在生说我名字时，展示幻2。

2、那么，说“古丹”就一定是我吗？

在搜搜中输入“古丹”的名字，有34800条都是关于“古丹”的信息。（边讲边展示幻４）其中在朋友网共找到197个古丹。我们一起来看看能不能找到我？

3、用什么证件来证明自己的身份最有效？（让生自由发言）引出身份证。

每个公民一出生，就有一个身份号码，公民身份号码是每个公民唯一的，终身不变的身份代码。它由公安机关按照公民身份号码国家标准编制的。

4、身份证在我们生活中有广泛的应用，思考：平时哪些地方要用到身份证？（银行开户存钱时，做火车飞机时，等你们长大了参加一些考试也要身份证，等等）

5、身份证为人们提供了安全、便捷的生活服务。由于它隐含着许多个人信息，所以请一定要妥善保管，不能随意借用他人。

二、梳理问题，探究解决。

1、这是我的身份证，（展示幻１１）谁来读一读我的身份号码，并数数它有多少位？（１８位）

2、仔细观察我的身份证上面有些什么信息？（性别、民族、出生年月日、家庭住址、身份号码）（用红笔圈出出生年月日和号码，让生自己通过比较猜想出生年月日与身份号码的联系）

3、（展示幻１２）验证刚才的猜想是否正确？

４、请把你们搜集的身份号码拿出来，集中放在小组中观察、比较，看看号码中藏着哪些秘密，从中你能获得哪些信息？先独立思考再小组交流。

小组汇报预设：（1）地址码

①地址码，前两位３６代表江西省，２２代表宜春市，3２代表靖安。

②追问：还知道其它地方的地址码？（出示江西宜春地区的地址码即幻13）（2）出生日期码

①汇报的信息不具体不全面师引导得出。

②追问：通过生日，你还能得到什么信息？（年龄）（3）顺序码

①顺序码,表示在同年同月同日生的人中的顺序。

②第17位上：单数表示男性，双数表示女性。（4）校验码

①校验码，是电脑根据前17位数字按一定公式自动生成的，是电脑识别身份证真假的。

②x是罗马数字，表示10。

③身份证号码使用x的原因。

教师小结（板书课题）。

3、以前我们学习了用数表示数量和顺序，这节课我们又知道了数还可以用来编码。现在谁能看着老师的身份号码，再来详细地介绍一下我？

追问：这回一定是我了吗？

4、看大屏幕，（出示幻灯片：新旧两个身份号码）你们仔细看一看，它们有什么不同，为什么？

（1）身份证号码还可能增加哪些个人信息？（2）现在全球一体化了，还可能增加哪些信息？

三、归纳总结，实践应用。

1、我们的生活已经步入数字时代，生活中那些地方还用到数字编码？

（出示幻灯：体会数字编码在各行各业中广泛的应用。）

2、看案情短片，仔细观察，找出对破案有用的线索，说出理由。

3、编码练习：给本校学生编学号。（1）编码需要体现哪些方面的内容。

入学时间、班级序号、班级学号、性别等。（2）编码顺序。

①入学时间、班级序号、班级学号、性别。

②点拨上面的顺序更合常理。

4（3）学生给自己编号码。（4）集体订正。

师小结：数字编码真是又方便又快捷。

四、提出问题，拓展延伸。

同学们，未来社会将是一个数字信息时代，还有许多数字编码有待我们去发现，等着我们去设计，希望同学们用学到的知识解决更多的实际问题。

ZPW-低频信息编码电路改进 篇6

ZPW-低频信息编码电路改进

在CTCS-2级系统使用中,列车在进行正线通过时,车站自律机若收到限速命令,进站信号机的LUXJ、TXJ均会落下,显示将由绿灯变为单黄灯,低频信息也应随之改发U码.

作 者：薛玉霞 姚衍国 Xue Yuxia Yao Yanguo 作者单位：郑州铁路局郑州电务段,450052,郑州刊 名：铁道通信信号英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION年，卷(期)：45(4)分类号：U2关键词：

信息论与编码教学方法形象化探索 篇7

关键词：信息论与编码,理论教学,教学方法

随着人类社会进入信息时代,信息技术极大的改变着人们的生产生活方式。作为研究信息传输、存储和处理的科学,“信息论与编码”已成为大专院校电子、信息、通信类等专业本科生的一门重要专业基础课。

“信息论与编码”是信息科学和技术中的基本理论,在各个学科中的地位重要,该课程的分析方法主要有概率论及数理统计。该课程具有理论性强、概念抽象、涉及面[1]广、对数学基础要求高等特点[2]。但是,复杂的数学公式及推导过程和抽象的概念容易使学生产生厌倦心理,进而失去兴趣和学习的动力。针对上述提及的“信息论与编码”在理论教学上面临的一些问题,本文对该课程的一些形象化教学方法进行探索,以提高学生学习的兴趣和动力。

1 结合时代背景

紧密结合信息论产生的时代背景与当前信息时代的特点进行课堂授课。为了让学生对“信息论与编码”有一个总体的认识,从以下几个方面对该课程进行介绍:信息论产生的时代背景、信息论的研究内容、信息论的发展过程以及当前研究方向、信息论与哲学等。

首先介绍信息论产生的时代背景。1948年,美国科学家香农发表了题为“通信的数学理论”的学术论文,宣告了信息论的诞生[3]。第二年,他又发表了论文“噪声下的通信”。在这两篇论文中,香农建立了一般通信系统的模型,用数学表达式描述了信息量和信源熵,解决了信道容量、信源编码、信道编码等通信技术的关键问题。

其次介绍信息论的研究内容。与学生互动式讨论对信息的认识、信息的特点等,加深对信息的认识,使学生对信息的认识从感性上升为理性。更进一步,将信息论分为狭义信息论和广义信息论,并分别介绍各自的研究内容。

然后介绍信息论的发展过程以及当前研究方向。信息论要成为一门学科,需要很多的研究工作,香农的工作对信息论具有里程碑意义。但是,乃奎斯特、哈夫曼等很多人也作出了重要的贡献,介绍一些科学家的具体研究内容和贡献。接着,介绍信息论当前的一些研究方向,比如:在通信、信号压缩、信号传输等领域的研究动态。

最后,从哲学角度介绍对信息论的认识。探讨信息论与信息科学中的哲学与方法论问题[4]。从哲学角度来认识信息的实质,分析信息与能量、物质的关系,并分析信息与反映、意识、认识论的关系等。使学生的认识上升到哲学高度。

通过这个学习过程,教学生学会全面分析问题、认识食物,并把知识融会贯通,从而提高教学效果。同时还可让学生认识到从事科研的价值,并鼓励他们从事科研工作。

2 引导式提问与激发式提问相结合

为了吸引学生的注意力,加深对所学知识的掌握,可以采用一些问题作为导引,使学生能够抓住课题学习的重点。利用引导式提问,将理论知识与实际应用相结合。比如:在介绍信息量之前,对全体同学提一个问题,“找一个同学回答一个问题”请问这一句话的信息量是多少?如果对信息量的概念有所了解,那么这个问题很好回答。如果不了解,可能不知如何回答,但是带着这个问题,学习信息量时学生就会随学随用,很容易把刚才的问题给解决了。由于积极的思考,学生学得的知识将更深刻,应用会更灵活。

利用激发式提问,设置一些特殊情景,培养学生的创新意识,激发学生产生一些新的想法、主意等。比如:在介绍香农对信息论的贡献时,可以问学生“香农对信息论有重要贡献,在当今信息时代你能对该学科有何贡献?”或者“你能否成为一个学科的创始人?”等问题。

3 图片与视频

多媒体教学可以扩大课堂教学的信息量,节约传统板书的时间,有利于提高课堂教学的效率,增强课堂教学的生动性和形象性[5]。根据信息论与编码这么课程的学习,可知图片可以比文字提供更多的信息量。

虞湘宾等人[6]主张利用多媒体的优点,通过概念浏览、动态演示及典型例题分析等,将课程的教学难点和重点形象生动地展现在学生面前,以开阔学生思路与视野,提高学习兴趣与热情。

视频能够吸引学生的注意力,深受学生的喜爱。课上播放一些与课程有关的短小视频可以收到很好的效果,比如:可以播放一些知识大爆炸、无线通讯、深空探测等方面的小视频,并进行相关讲解。另外,在课间休息时,给大家播放一些小视频或有趣的ppt。在缓解大家的疲劳的同时,活跃课堂气氛。

4 与学生互动

让学生充分参与到课堂的教学过程,让其成为真正的教学主体。对于信息论与编码这门课,我们采用了两种方法与学生进行互动。一是在课上留出几分钟时间,让几个学生给大家复习以前学过的某些章节的知识。根据著名的艾宾浩斯遗忘曲线,学习的知识需要及时的复习。通过学生的复习,既可以检验教师讲课的效果,也是锻炼学生的总结能力,又可以督促学生课下及时复习。二是课上留出几分钟时间进行教师与学生角色互换,找学生针对特定的问题给大家进行讲解,或者针对某些章节的知识点发表自己的看法,老师则坐在下面听讲。这样,不仅可以锻炼学生的表达能力,还能够提高学生的自主学习能力。角色互换是一种教学方法,已成为一种教学理念。笔者曾在课堂上使用了此方法,效果很好,课堂气氛比较活跃。笔者对此进行了分析,认为学生站在讲台担当教师的角色,可以更好的吸引其它同学的注意力,拉近教师与学生之间的距离等好处。

5 结论

本文对信息论与编码教学方法形象化方法进行了探索,采用了与时代背景结合、引导式提问与激发式提问相结合、图片与视频相结合、与学生互动等方法。通过课堂实践,取得了一定的教学效果。上述方法是初步尝试,由于该课程的理论性很强,在今后的教学工作还需要探索更加有效的形象化教学方法。

参考文献

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[5]高博,钱志鸿,杨晓萍.“信息论与编码”理论与实验教学研究[J].中国电力教育,2012(4):100-101.

信息论与编码教学大纲 篇8

摘要：根据互联网地震灾情信息的特点，参考以往研究对灾情信息的分类情况，遵循已制定的信息分类编码的相关行业和国家标准，结合地震应急响应和处置的需求，紧紧围绕方便计算机存储、查询和使用，服务于灾情会商、影响场判定以及应急救援指挥决策工作的目的，采用最基本、最常用的线分类方法，将互联网地震灾情信息按一定的原则和方法进行区分和归类，并建立起一定的分类体系和排列顺序。在分类基础上，利用层次码编码方式，制定出适合实际应用的灾情信息编码规则和编码结构。以2014年云南鲁甸6.5级地震为例，利用互联网收集的灾情信息，进行分类编码及反演对比分析，结果表明，互联网地震灾情信息的灾区范围和受灾程度分布图，与实际调查发布的烈度分布图的范围和受灾程度较为接近，体现出本文分类体系和编码结构的实际作用和价值。

关键词：灾情信息；分类编码；互联网；鲁甸地震

中图分类号：P315-39 文献标识码：A 文章编号：1000-0666（2016）04-0664-09

0 引言

当破坏性地震发生后，第一时间需要了解灾区的破坏情况，包括人员伤亡、房屋破坏、生命线工程破坏、次生灾害等，这些信息通称为灾情信息。随着计算机和通信技术的飞速发展，特别是移动通信网络应用已日益普及，互联网以其时效性高、互动性强、海量信息、资源共享等诸多优势在信息传播中发挥着重要作用（朱艳，李文学，2011）。当地震发生后，大量信息会在互联网上迅速传播，来自互联网的灾情信息种类繁多、来源广泛、形式多样（徐敬海等，2010）。因此，如何建立一个合理的分类体系，如何制定一个科学的编码规则和结构，如何将这些多源复杂、离散异构的互联网灾情信息进行分类编码存储，通过计算机系统进行加工分析处理为应急响应提供参考，为抗震救灾提供服务，已成为应急信息服务中需要迫切解决的问题。

1 基于网络的地震灾情信息特点

通过对互联网中传播的地震灾情信息进行统计分析，发现其主要具有以下5个特点：

（1）信息内容的复杂性。由于互联网传播内容的自由度高，使得互联网所蕴涵的地震灾情信息内容更为复杂多样，一方面灾情信息内容涉及面多而广泛，包括人员伤亡、财产损失、生态环境破坏等，应急响应、救灾情况等信息与灾情信息并存。另一方面，互联网信息病毒式的传播模式增加灾情信息真实性辨别的难度，网络地震灾情信息虚虚实实、真假难辨。

（2）表达方式的随意性。互联网中传播的地震灾情表达形式较为口头化和随意化。由于灾情信息上报者主要是灾区当地政府部门、媒体、民众等，他们大多不是地震行业从事者，也没经过专业化培训，对科学规范标准的地震破坏、地震烈度等表达方式不熟悉，并且信息上报者文化、性别、年龄、所从事行业各有差异，上报的灾情信息表达方式参差不齐，最终呈现在互联网中的灾情信息表达形式多样随意性较大。

（3）传播载体的多样性。互联网中地震灾情信息的传播载体兼具文本、表格、图片、语音、视频等富媒体模式。在移动智能终端的广泛普及下，无线网络覆盖范围越来越广，基于互联网的地震灾情信息已不局限于图文方式，在地震发生后各种文字、图形、音视频等多媒体灾情信息在互联网中广泛传播。

（4）传播速度的及时性。基于互联网的地震灾情信息的获取和传播具有快捷方便的特性。建立在互联网中传播的所有灾情信息都是数字化的，其生成过程和传播速度都较快。不同的信息形式可以方便地互相转化，运用多媒体技术把图文、表格、声音、视频有机地结合起来，多媒体化的信息生动、形象，增强了传播内容的感染力和真实性。信息通过互联网可以及时、全方位的反复传播，使人们很容易在较短的时间内受到影响。

（5）影响效果的交互性。基于互联网的地震灾情信息传播的方式已不再是单向行为，在信息传播过程中，人们不再是单纯的受众，他们可以在收到灾情信息后，及时反馈自己感知或掌握的信息，并可与许多人在网络上相互交流和互动，这过程中产生的信息各式各样，由于个人感知和掌握的信息不一，导致信息在交互传递中发生偏差，真假难辨。

2 基于互联网的地震灾情信息分类

2.1 分类目的

对地震灾情信息分类的目标是实现从多源异构和纷繁复杂的信息中摘取受灾程度信息，快速形成灾区范围和受灾程度评估图，以便尽快采取合理的地震应急决策和救援力量部署。根据互联网灾情信息多源异构、离散复杂的特点，按照设定的原则和方法对不同网络渠道上基于不同方法获得的灾情信息进行科学分类，解决灾情信息的界定问题，如哪些属于地震灾情信息；哪些是地震后出现频度最高、出现最及时、对评估受灾范围和程度最有效的灾情信息。通过分类，将这些口头化、随意化的互联网灾情信息与规范的学术化、标准化的地震烈度、破坏等级关联起来。本文所研究的灾情信息分类就是要在标准规范和市井大众之间建立一座桥梁，把市井大众的互联网灾情信息最终转为标准规范的地震破坏等级或地震烈度。

2.2 分类原则与方法

互联网地震灾情信息具有复杂、多样、随意的特点，其信息分类既要遵循《信息分类和编码的基本原则与方法》（GB/T 7027—2002），也要兼顾灵活性和实用性。根据地震灾情信息的复杂特征和标准体系研究的特征，要求地震灾情信息的分类体系既要有系统性、确定性特征，又要有可扩充性的特点。因此分类按下列原则进行（白仙富等，2010）：①实用性原则：分类的主旨是为地震灾情会商服务，这些信息要能为地震受灾范围和程度快速圈定服务；②习惯性原则：考虑灾情信息分类不是针对专业、行业化的信息分类，面对的是多源异构、不规范、不专业的信息，是针对习惯的、日常的、大众的信息分类，为了分类结果与信息来源的高度匹配，分类时特别考虑这些信息在日常使用或出现的习惯性；③精简性原则：同一类灾情信息从逻辑上可能涵盖无数条下一个层级的信息，在分类时从使用的角度出发，紧紧抓住灾情这一关键指标，而且是地震发生后在不同层面上出现频率最多的信息；④兼容性原则：充分考虑国内已有地震信息或者其他相关信息的继承性和实际使用的延续性；⑤可扩展性原则：互联网灾情信息来源越来越广、内容越来越多、传播技术手段越来越先进等特点，应为新技术应用产出信息及新需求的分类保留扩展能力。分类方法参考以往研究对灾情信息的分类情况，结合互联网地震灾情信息特征及应用需求的特点，采用最基本、最常用的线分类方法（刘植婷，2004），按选定对象（关键词）的属性作为划分基础，将其逐次地分成相应的类目。

2.3 分类结果

互联网地震灾情信息分为震感信息、人员伤亡信息、房屋破坏信息、生命线工程破坏信息（包括电力、通信、交通、供排水、水利工程、燃气、输油系统）、地震地质灾害信息、其他次生灾害信息（苏桂武等，2003）共6个大类。

震感信息是指地震发生时人的直观感受和看到的器物反映，不同烈度区人的感觉不一样，比如明显震感、头晕、惊醒、惊慌、摇晃、颠簸、抛起、摔倒等这些感觉；同样，在不同的地震下器物反应也不一样，比如悬挂物摆动、门窗作响、器皿翻落、铁轨弯曲等。

人员伤亡信息是指因地震直接或间接造成的人员伤亡信息，包括死亡、失踪、重伤和轻伤信息。人员伤亡信息是最为关注的灾情信息，也是地震发生后来源最多、流传最广的信息。

房屋破坏信息是地震造成的不同使用类型的房屋的破坏信息。地震后从不同渠道得到房屋破坏信息主要为民房、学校、医院、其他公房、厂房、寺庙、棚圈等破坏信息。

生命线工程破坏信息主要包括电力系统、通信系统、交通系统、供排水系统、水利工程、燃气系统、输油系统等破坏信息。

地震地质灾害信息是由地震引起的次生地质灾害或灾害链信息，最为常见的有滑坡、崩塌、滚石、落石、塌方、堰塞湖、喷砂冒水、地裂、塌陷等，在实际调查工作中，往往把崩塌、滚石也都归并到滑坡中。

其他次生灾害信息是指地震引起的非地质类的次生灾害，比如水灾、火灾、毒气、爆炸、放射性污染等。但是，这一类信息往往和地震烈度没有很明显的关联关系，但作为灾情信息分类的完整性和灾情信息的特征看，这些灾情信息也是来源比较多、传播比较远、影响比较大的对地震受灾范围和程度的判断也有辅助作用。

基于互联网的地震灾情信息分类如表1所示。

3 基于互联网的地震灾情信息编码

3.1 编码目的

针对互联网中获取的地震灾情信息具有复杂多样、分散异构、交互兼容的特点，编码的目的是利用通俗简单的字符串和数据描述语言表来代替复杂异构的互联网地震灾情信息，建立一套标准化、规范化的灾情信息编码机制，实现灾情信息的科学化、标准化、通用化管理（曹彦波等，2010），为计算机系统实现互联网地震灾情信息分类存储、统计查询、分析研判等功能提供技术基础，在地震应急响应中能快速、高效、有序地开展灾情汇集、处理、分析工作，从而有效提高灾情信息服务保障能力（聂高众等，2012），使其更好地服务于灾情会商、影响场判定以及应急救援指挥决策工作。

3.2 编码原则

在对互联网地震灾情信息编码过程中，应紧紧围绕方便计算机存储、查询和使用，服务于灾情会商、影响场判定的目的，结合互联网地震灾情信息特征及应用需求的特点，通过对互联网地震灾情信息关键词和程度词进行分析与规范，制定出适合实际应用的互联网灾情信息编码规则，本文按下列原则进行编码：①唯一性：在互联网地震灾情信息编码体系中，每一条灾情信息仅对应一个代码，编码所表示的对象或对象集合必须具有唯一性（马晓萍等，2002）；②合理性：互联网地震灾情信息编码结构要与其分类体系相适应；③实用性：设计的代码要尽可能地反映编码对象的特点，有助记忆，易识别，便于计算机系统进行处理和使用；④灵活性：编码要具有灵活性，当新增或删除一个分类的编码时，不应影响整体的编码体系；⑤可扩展性：编码结构要具有可扩充性，结合地震灾情信息来源越来越广、信息量越来越大、技术手段越来越先进的特点，以及移动互联网、大数据、云计算、物联网等新技术的迅猛发展，应为新技术应用产出信息的编码留有余地，保证其扩展能力。

3.3 编码方法

利用层次码编码方式设计的互联网地震灾情信息代码由类别码和描述码共同组成。类别码表示地震灾情信息的类别标识，类别码有大类码和小类码之分，用于唯一地标识受地震影响的元素类别；描述码是对某类物体受灾情况进行描述，反映了受影响的元素的破坏程度（郑向向，帅向华，2012）。

3.4 编码结构

灾情代码结构如图1所示。第一位是大类码，它表示地震造成破坏的大类，如震感、人员伤亡、房屋破坏等；第二位是小类码，代表了遭受破坏的某一大类下面的小类，如房屋破坏下的民房、教育系统、卫生系统等不同行业房屋的破坏情况；第三位是描述码，描述受到地震影响物体的破坏程度。

在灾情编码中，类别码由大类码和小类码组成，类别码代表对应的灾情类别，为两位字母，第一位为大类码，第二位为小类码，如仅有一类，则小类码用a表示；描述码代表物体受地震影响的破坏程度，由一位数字组成。互联网地震灾情信息编码如表2所示。

4 实际应用

2014年8月3日在云南省昭通市鲁甸县发生6.5级地震，在这次地震应急工作中，我们依托云南省地震应急指挥中心技术系统，利用灾情信息收集平台，快速在网络上收集震感、人员伤亡、房屋破坏等灾情信息，共计收到各类灾情信息309条，其中震感信息17条、人员伤亡信息119条、房屋破坏信息68条、生命线工程破坏66条、地质灾害35条、其他灾害信息4条。将收集到的灾情按照本文提出的互联网地震灾情信息分类体系和编码结构，进行分类编码。根据每一条灾情的关键词和受灾程度，按照上述分类体系中每类灾情信息的5种受灾程度，用编码结构中的1～5表示，其中1代表一般灾区、2代表轻灾区、3代表中等灾区、4代表重灾区、5代表极重灾区，大致对应地震烈度的Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ度。结合灾情信息的地理位置，利用聚类分析、插值分析等一系列空间处理算法模型在GIS平台上反演本次地震造成的受灾范围和受灾程度分布图，并与中国地震局发布的地震烈度分布图做对比，如图2所示。

由图2可见，通过分类标注和绘制的基于互联网地震灾情信息的灾区范围和受灾程度分布图，与实际调查发布的烈度分布图的范围和受灾程度较为接近，基本满足地震应急评估需求。地震发生后，通过计算机系统在互联网上快速开展灾情信息收集、分类编码、分析研判工作，为参与地震应急的部门和单位快速提供可视化的灾区范围图，体现出互联网地震灾情信息分类体系和编码结构的实际作用和价值。

5 结语

互联网地震灾情信息分类的核心目标是实现在互联网地震灾情信息与地震破坏等级或地震烈度之间建立桥梁，将口头化、随意化的互联网灾情信息与规范的学术化、标准化的地震烈度、破坏等级关联起来，既解决了灾情信息界定和分类问题，又解决了受灾严重程度区分问题。互联网地震灾情信息编码的核心目标是将复杂异构的互联网地震灾情信息转换为计算机系统能识别的语言，为计算机系统实现灾情信息分类存储、统计查询、分析研判等功能提供技术基础。同时提高互联网灾情信息处理能力，快速产出灾情信息服务产品，使其更好地服务于灾情会商、影响场判定以及应急救援指挥决策工作。

互联网地震灾情信息分类和编码成果在鲁甸地震中的初步应用体现出了分类体系和编码结构的实际作用和价值。分类和编码成果可应用于地震应急响应、处置和决策的灾情信息汇集处理、分析研判工作，提高灾情信息服务保障能力，还可以依据分类体系和编码结构充分利用互联网开展灾情速报。基于互联网的地震灾情信息分类编码方法目前还处于初步研究阶段，灾情的种类和描述有待于进一步研究和扩充，灾情的受灾程度与地震烈度的对应关系需要在实震应用中不断改进和完善，以便其更好的在灾情信息处理分析和应急指挥决策中发挥作用。

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