基于信息论的网络集成课程教学研究论文

时间：2021-08-31

　　[关键词]信息论网络集成教学研究

　　[摘要]信息论是研究信息的计量、发送、传递、交换、接收和储存的一门新兴学科，而网络集成教学实际上是一个开放的信息系统。利用信息理论对网络集成教学的各个教学环境进行改革探讨，指出网络集成教学改革应采取的措施。

　　《网络集成技术》是计算机网络技术专业的一门专业课，主要向学生传授网络集成领域的基本知识和基础理论，使学生理解并掌握网络的设计方法、网络工程的施工管理与技术指导、网络工程的测试与验收，以及相应的基本技能[1]。目前的网络集成课程面临巨大的挑战，在经济高速发展的今天，网络不仅形式繁多，且设备更新换代很快，在该课程有限的教学时间内很难全部详细讲解，而且在传统教学中教学方法死板，教学手段陈旧，考核方式单一。我们应改变传统的教学方法和教学手段，更好地适应经济发展的需要，满足职业岗位的技能要求，这是网络集成改革的发展方向。笔者经过多年的教学实践和研究，将信息论引入网络集成的教学过程中，希望改善网络集成的教学效果。

　　信息论是20世纪40年代由美国数学家香农提出的。信息论有狭义和广义之分。狭义信息论即香农早期的研究成果，它以编码理论为中心，主要研究信息系统模型、信息的度量、信息容量、编码理论及噪声理论等。广义信息论又称信息科学，是以信息为主要研究对象，以信息及其运动规律为主要研究内容，以信息科学方法论为主要研究方法，以扩展人的信息器官的功能为主要研究目标的一门新兴的横向科学。它把各种事物都看作是一个信息流动的系统，通过对信息流程的分析和处理，达到对事物复杂运动规律认识的一种科学方法。它的特点是撇开对象的具体运动形态，把它作为一个信息流通过程加以分析。在网络集成教学过程中将该课程当作一个信息流动的系统，知识传授是系统的信息输入，采用改进后的教法是信息的传输处理，学生的学习方法是信息的接收处理，最后以信息度量指导课程的测评。运用信息论指导网络集成教学改革可以取得较好的教学效果[2]。

　　一、网络集成课程准备阶段的信息论应用

　　课程准备包括教学内容准备、教学环节准备、教学方法准备、教学评价准备等几个方面。课程的准备实质是信息资源的处理，它是依赖人的理解能力的概念化的内容，学生通过阅读、聆听、感知等认知方法处理接收到的信息。教师在课程准备阶段就要考虑到所要传递的信息的形式、性质、编码形式等因素[2]。

　　网络集成教学内容包括网络设计与网络管理、网络标准与标准化、网络施工与测试及新产品开发等内容。现在的教材都有一个普遍不足，就是滞后于现实网络的发展。另外在当今这样一个信息时代，学生获取网络集成信息的渠道很广，所以时常出现学生掌握的某些网络知识深于教材、广于教材的现象，所以一味的按照教材准备课程会很被动。

　　（一）在教学内容准备上，根据信息论的理论，若某一事件产生的概率是P，此时的信息量为：H=-log2p。事件发生的概率越小，所含信息量越大[3]。教学内容的准备是对小概率内容的编码，即对专业性、技术性强的知识点进行组合、构造，以便保证充足的信息量，并且安排适当的信息点密度。

　　例如，网络设备产品更新速度很快，尤其是某些网络产品每半年升级换代一次。在备课环节上，一是要注重收集最新的产品信息，二是要抓住产品的延续性，从这样的角度对抽象信息进行归纳整理。

　　（二）在教学环节准备上，根据信息编码的原理，建议采用哈夫曼编码。哈夫曼编码是一种无损压缩编码，它的编码思想是对于出现概率高的信息，编码长度较短，即可以简单表示或不表示；对于出现概率低的内容（即独特的网络特征）应重点表示，以达到用最经济的成本实现最大的信息到达率。

　　例如：在准备网络设备章节课程时，对家庭常用网络设备略讲，采用自学、导读等形式；而企业级、区域级的网络设备的特点、性能要重点讲解，并以设备的实际应用举例来加强理解，最后安排到实习基地进行感性的观摩实习，以强化学生的认知。

　　（三）在教学方法准备上，根据信息传输原理中的香农公式C=Wlog（1+S/N），S/N是信噪比，C是教学效果，W是教学方法[3]。根据这个公式可知，要提高有效信息，就必须抑制噪声，减小干扰。为了实现这个目标，应该对传递信息的信道加以甄选。

　　例如：在讲授网络集成课程时，不能只使用一种教学方法。因为多么先进的教学方法也有它的适用条件。我们要根据不同的课程内容选择不同的教法，比如案例教学法、讨论式教学法、辩论式教学法等等。

　　（四）在教学评价准备上，改革课程的评价方式，是课程改革的关键环节。传统的网络集成课程考核形式较为单一，主要是闭卷笔试，不能全面反映出学生对网络集成的知识和技能的真正掌握情况，特别是技能方面的能力在闭卷笔试中往往是很难得体现出来的。按照信息论原理对学生接收、掌握的信息量进行评价，主要运用概率理论。具体的评价方法应该是多元化的，比如形成性考核、笔试、实训考核及考核等形式，综合运用这些评价方法可以有效地检测出学生对课程掌握的真实情况。

　　课程准备阶段是教学环节中关键阶段，不仅要针对教学内容、教学方法、教学方法进行准备，还应该针对不同的专业实际需要，针对不同的学生特点有重点的、分层次备课。在学时安排、具体教学内容上要体现差异性，改变过去单纯追求网络集成课程体系自身的系统性和完整性情况。

　　例如：根据网络技术两年制、网络技术三年制、网络系统三年制等不同专业的需要，合理安排周学时和教学内容。网络技术二年制专业应侧重网络工程的实施及操作等内容；网络技术三年制专业应侧重网络的设计等内容；网络系统三年制专业应侧重网络建设管理等内容。不仅要注意教学内容要与不同专业的岗位需求相适应，同时应注意与其他课程的前后衔接及横向联系，重复部分应根据专业需要进行调整。

　　二、网络集成课程课堂教学阶段的信息论应用

　　教学过程是一种教师与学生间以语言进行信息传递的过程，教学过程可以通过教师与学生语言序列的记录来表述。在对教学过程中教师与学生的语言进行统计分析时，发现传统的讲授方法，存在信息量小、传输方式呆板、模式陈旧的缺点。

　　所以当今的课堂教学应注重转变传统教学模式，进行形式丰富、贴近实际的教学改革，以符合现代教育培养人才的标准。新的标准不是以掌握理论知识和传统的课程体系来衡量，而是以分析问题解决问题的能力及实践动手能力的强弱为标准。因而传统的教学方式已不能满足需要，教学改革成为必然。根据信息论原理中的香农公式C=Wlog（1+S/N），教学效果C随着教学方法W改善，但是C与W的关系是非线性的，W→∞时，C→1.44，而不是∞[3]。结论是改革教学方法，可以提高教学效果，但不可能无限提高教学效果。我们应该一方面改革教学方法，另一方面通过完善教学大纲、充实教学内容等多种渠道来进一步提高教学水平。对于网络集成课程，如何改革教学方法呢？

　　将传统的学科体系转变为能力体系。教学中不能只简单教授知识点，而是要善于鼓励学生应用所学知识区别不同的问题，找出内在的联系，提出解决思路和方法，促进学生能力的培养。同时要加大实践性教学环节的比例，给学生提供更多的实训、实践的机会，提高他们的动手操作能力和理论联系实践的水平。

　　例如：讲广域网网络技术章节时，采用互动式教学法，各种广域网网络技术的'特点、协议、主要技术原理等基础知识让学生提前自学，做好笔记。课堂上教师主持讨论，要让学生充分发表自己的学习体会，分析这几种广域网技术的区别及各自的优势，最后总结出这几种广域网技术的适用环境，课后作业是针对某一网络进行广域网技术选择并解释原因，在实践中验证自己的结论。在有限的课时内，完成了传统教法的23倍的信息量，而学生的参与性提高，分析问题的能力也提高了。

　　大力推进校企合作，以便学以致用、学用结合。长期封闭的课堂教学，无论教学方法再先进，教学手段再科学，总是有一种“纸上谈兵”的感觉。而走出课堂进入企业，在专业技术人员的介绍指导下，不仅对各种知识、技术有了全面细致的了解，增加了感性认识，同时也大大地调动了学生学习的积极性。返校后的讨论、总结可以极大地丰富课堂的教学内容，深化学生对知识的理解消化。

　　例如：在网络综合布线章节时，我们采用开放式教法，提前讲授打线、布线的基本知识和技能，并在学校的实训室做了一些相应的练习。然后组织学生到某集成工程工地实习，由工程师、技术员进行讲解并跟班工作，虽然只工作了1天，但是产生的效果却出奇的好。

　　在能力培养方面要采用“项目导向式”教学方法。所谓项目导向式的教学方法是指学生在教师指导下自己选择一个项目主题，自己制定项目的实施步骤，在教师的辅助下完成整个项目，最后与教师讨论实践结果。项目导向式教学方法对于教师的要求较高，因为每个学生的方案各不相同，一名教师要应对多个学生的方案进行讨论和论证，需要付出更多的精力。

　　例如：在网络集成的实践环节中，教师可以布置设计“网络方案”的实训作业。学生可以根据自己熟悉和感兴趣的方向选择设计对象。教师要与学生共同讨论方案的设计目标及可行性，并在设计中给予全程指导。通过这样的实践活动可以使学生对网络集成有深入全面的理解和掌握。

　　三、网络集成课程考核阶段的信息论应用

　　网络集成课程考核一般是由理论笔试和实践考核（实训报告、实践）两部分构成。对实训的考核，我们按照一定的时间间隔和模块，对学生的学习情况和实践情况进行记录，由此可实现对整个实践教学过程行为的有效记录，即“形成性考核”。形成性考核是体现学生在实践教学过程中参与程度、掌握程度的最佳考核方式。

　　例如：教师对学生每一次的实训都进行成绩记录，最后得出本课程的综合实践成绩。

　　四、结语

　　网络集成是一门交叉性科学，它融合了很多学科的知识。在进行网络集成教学时，应该借鉴和吸取其他学科成熟的理论，进行消化吸收，以丰富教学内容和教学方法。而信息论对信息的传播、接收、评价有一套完整的体系，应用在网络集成教学上，可以起到事半功倍的作用。

　　参考文献：

　　[1]傅连仲，计算机网络集成与实践[M].北京:电子工业出版社，2005.前言.

　　[2]于馨燕，信息论在商品学教学中的应用研究[J]，时代经贸.2007，（75）:63-64.

　　[3]曲玮、朱诗兵，信息论基础及应用[M]，北京:清华大学出版社，2005.

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