基于信息論的網(wǎng)絡(luò)集成課程教學(xué)研究論文
[關(guān)鍵詞]信息論網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)研究
[摘要]信息論是研究信息的計(jì)量、發(fā)送、傳遞、交換、接收和儲(chǔ)存的一門新興學(xué)科，而網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)實(shí)際上是一個(gè)開放的信息系統(tǒng)。利用信息理論對(duì)網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)的各個(gè)教學(xué)環(huán)境進(jìn)行改革探討，指出網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)改革應(yīng)采取的措施。
《網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)》是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)課，主要向?qū)W生傳授網(wǎng)絡(luò)集成領(lǐng)域的基本知識(shí)和基礎(chǔ)理論，使學(xué)生理解并掌握網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方法、網(wǎng)絡(luò)工程的施工管理與技術(shù)指導(dǎo)、網(wǎng)絡(luò)工程的測(cè)試與驗(yàn)收，以及相應(yīng)的基本技能[1]。目前的網(wǎng)絡(luò)集成課程面臨巨大的挑戰(zhàn)，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，網(wǎng)絡(luò)不僅形式繁多，且設(shè)備更新?lián)Q代很快，在該課程有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)很難全部詳細(xì)講解，而且在傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)方法死板，教學(xué)手段陳舊，考核方式單一。我們應(yīng)改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段，更好地適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，滿足職業(yè)崗位的技能要求，這是網(wǎng)絡(luò)集成改革的發(fā)展方向。筆者經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和研究，將信息論引入網(wǎng)絡(luò)集成的教學(xué)過程中，希望改善網(wǎng)絡(luò)集成的教學(xué)效果。
信息論是20世紀(jì)40年代由美國(guó)數(shù)學(xué)家香農(nóng)提出的。信息論有狹義和廣義之分。狹義信息論即香農(nóng)早期的研究成果，它以編碼理論為中心，主要研究信息系統(tǒng)模型、信息的度量、信息容量、編碼理論及噪聲理論等。廣義信息論又稱信息科學(xué)，是以信息為主要研究對(duì)象，以信息及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律為主要研究?jī)?nèi)容，以信息科學(xué)方法論為主要研究方法，以擴(kuò)展人的信息器官的功能為主要研究目標(biāo)的一門新興的橫向科學(xué)。它把各種事物都看作是一個(gè)信息流動(dòng)的系統(tǒng)，通過對(duì)信息流程的分析和處理，達(dá)到對(duì)事物復(fù)雜運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)的一種科學(xué)方法。它的特點(diǎn)是撇開對(duì)象的具體運(yùn)動(dòng)形態(tài)，把它作為一個(gè)信息流通過程加以分析。在網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)過程中將該課程當(dāng)作一個(gè)信息流動(dòng)的系統(tǒng)，知識(shí)傳授是系統(tǒng)的信息輸入，采用改進(jìn)后的教法是信息的傳輸處理，學(xué)生的學(xué)習(xí)方法是信息的接收處理，最后以信息度量指導(dǎo)課程的測(cè)評(píng)。運(yùn)用信息論指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)改革可以取得較好的教學(xué)效果[2]。
一、網(wǎng)絡(luò)集成課程準(zhǔn)備階段的信息論應(yīng)用
課程準(zhǔn)備包括教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備、教學(xué)環(huán)節(jié)準(zhǔn)備、教學(xué)方法準(zhǔn)備、教學(xué)評(píng)價(jià)準(zhǔn)備等幾個(gè)方面。課程的準(zhǔn)備實(shí)質(zhì)是信息資源的處理，它是依賴人的.理解能力的概念化的內(nèi)容，學(xué)生通過閱讀、聆聽、感知等認(rèn)知方法處理接收到的信息。教師在課程準(zhǔn)備階段就要考慮到所要傳遞的信息的形式、性質(zhì)、編碼形式等因素[2]。
網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)施工與測(cè)試及新產(chǎn)品開發(fā)等內(nèi)容。現(xiàn)在的教材都有一個(gè)普遍不足，就是滯后于現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。另外在當(dāng)今這樣一個(gè)信息時(shí)代，學(xué)生獲取網(wǎng)絡(luò)集成信息的渠道很廣，所以時(shí)常出現(xiàn)學(xué)生掌握的某些網(wǎng)絡(luò)知識(shí)深于教材、廣于教材的現(xiàn)象，所以一味的按照教材準(zhǔn)備課程會(huì)很被動(dòng)。
（一）在教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備上，根據(jù)信息論的理論，若某一事件產(chǎn)生的概率是P，此時(shí)的信息量為：H=-log2p。事件發(fā)生的概率越小，所含信息量越大[3]。教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)備是對(duì)小概率內(nèi)容的編碼，即對(duì)專業(yè)性、技術(shù)性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行組合、構(gòu)造，以便保證充足的信息量，并且安排適當(dāng)?shù)男畔Ⅻc(diǎn)密度。
例如，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品更新速度很快，尤其是某些網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品每半年升級(jí)換代一次。在備課環(huán)節(jié)上，一是要注重收集最新的產(chǎn)品信息，二是要抓住產(chǎn)品的延續(xù)性，從這樣的角度對(duì)抽象信息進(jìn)行歸納整理。
（二）在教學(xué)環(huán)節(jié)準(zhǔn)備上，根據(jù)信息編碼的原理，建議采用哈夫曼編碼。哈夫曼編碼是一種無損壓縮編碼，它的編碼思想是對(duì)于出現(xiàn)概率高的信息，編碼長(zhǎng)度較短，即可以簡(jiǎn)單表示或不表示；對(duì)于出現(xiàn)概率低的內(nèi)容（即獨(dú)特的網(wǎng)絡(luò)特征）應(yīng)重點(diǎn)表示，以達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的成本實(shí)現(xiàn)最大的信息到達(dá)率。
例如：在準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備章節(jié)課程時(shí)，對(duì)家庭常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備略講，采用自學(xué)、導(dǎo)讀等形式；而企業(yè)級(jí)、區(qū)域級(jí)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特點(diǎn)、性能要重點(diǎn)講解，并以設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用舉例來加強(qiáng)理解，最后安排到實(shí)習(xí)基地進(jìn)行感性的觀摩實(shí)習(xí)，以強(qiáng)化學(xué)生的認(rèn)知。
（三）在教學(xué)方法準(zhǔn)備上，根據(jù)信息傳輸原理中的香農(nóng)公式C=Wlog（1+S/N），S/N是信噪比，C是教學(xué)效果，W是教學(xué)方法[3]。根據(jù)這個(gè)公式可知，要提高有效信息，就必須抑制噪聲，減小干擾。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，應(yīng)該對(duì)傳遞信息的信道加以甄選。
例如：在講授網(wǎng)絡(luò)集成課程時(shí)，不能只使用一種教學(xué)方法。因?yàn)槎嗝聪冗M(jìn)的教學(xué)方法也有它的適用條件。我們要根據(jù)不同的課程內(nèi)容選擇不同的教法，比如案例教學(xué)法、討論式教學(xué)法、辯論式教學(xué)法等等。
（四）在教學(xué)評(píng)價(jià)準(zhǔn)備上，改革課程的評(píng)價(jià)方式，是課程改革的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成課程考核形式較為單一，主要是閉卷筆試，不能全面反映出學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)集成的知識(shí)和技能的真正掌握情況，特別是技能方面的能力在閉卷筆試中往往是很難得體現(xiàn)出來的。按照信息論原理對(duì)學(xué)生接收、掌握的信息量進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要運(yùn)用概率理論。具體的評(píng)價(jià)方法應(yīng)該是多元化的，比如形成性考核、筆試、實(shí)訓(xùn)考核及考核等形式，綜合運(yùn)用這些評(píng)價(jià)方法可以有效地檢測(cè)出學(xué)生對(duì)課程掌握的真實(shí)情況。
課程準(zhǔn)備階段是教學(xué)環(huán)節(jié)中關(guān)鍵階段，不僅要針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)方法進(jìn)行準(zhǔn)備，還應(yīng)該針對(duì)不同的專業(yè)實(shí)際需要，針對(duì)不同的學(xué)生特點(diǎn)有重點(diǎn)的、分層次備課。在學(xué)時(shí)安排、具體教學(xué)內(nèi)容上要體現(xiàn)差異性，改變過去單純追求網(wǎng)絡(luò)集成課程體系自身的系統(tǒng)性和完整性情況。
例如：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)兩年制、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三年制、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三年制等不同專業(yè)的需要，合理安排周學(xué)時(shí)和教學(xué)內(nèi)容。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)二年制專業(yè)應(yīng)側(cè)重網(wǎng)絡(luò)工程的實(shí)施及操作等內(nèi)容；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三年制專業(yè)應(yīng)側(cè)重網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三年制專業(yè)應(yīng)側(cè)重網(wǎng)絡(luò)建設(shè)管理等內(nèi)容。不僅要注意教學(xué)內(nèi)容要與不同專業(yè)的崗位需求相適應(yīng)，同時(shí)應(yīng)注意與其他課程的前后銜接及橫向聯(lián)系，重復(fù)部分應(yīng)根據(jù)專業(yè)需要進(jìn)行調(diào)整。
二、網(wǎng)絡(luò)集成課程課堂教學(xué)階段的信息論應(yīng)用
教學(xué)過程是一種教師與學(xué)生間以語(yǔ)言進(jìn)行信息傳遞的過程，教學(xué)過程可以通過教師與學(xué)生語(yǔ)言序列的記錄來表述。在對(duì)教學(xué)過程中教師與學(xué)生的語(yǔ)言進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的講授方法，存在信息量小、傳輸方式呆板、模式陳舊的缺點(diǎn)。
所以當(dāng)今的課堂教學(xué)應(yīng)注重轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，進(jìn)行形式豐富、貼近實(shí)際的教學(xué)改革，以符合現(xiàn)代教育培養(yǎng)人才的標(biāo)準(zhǔn)。新的標(biāo)準(zhǔn)不是以掌握理論知識(shí)和傳統(tǒng)的課程體系來衡量，而是以分析問題解決問題的能力及實(shí)踐動(dòng)手能力的強(qiáng)弱為標(biāo)準(zhǔn)。因而傳統(tǒng)的教學(xué)方式已不能滿足需要，教學(xué)改革成為必然。根據(jù)信息論原理中的香農(nóng)公式C=Wlog（1+S/N），教學(xué)效果C隨著教學(xué)方法W改善，但是C與W的關(guān)系是非線性的，W→∞時(shí)，C→1.44，而不是∞[3]。結(jié)論是改革教學(xué)方法，可以提高教學(xué)效果，但不可能無限提高教學(xué)效果。我們應(yīng)該一方面改革教學(xué)方法，另一方面通過完善教學(xué)大綱、充實(shí)教學(xué)內(nèi)容等多種渠道來進(jìn)一步提高教學(xué)水平。 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)集成課程，如何改革教學(xué)方法呢？
將傳統(tǒng)的學(xué)科體系轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰w系。教學(xué)中不能只簡(jiǎn)單教授知識(shí)點(diǎn)，而是要善于鼓勵(lì)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)區(qū)別不同的問題，找出內(nèi)在的聯(lián)系，提出解決思路和方法，促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)。同時(shí)要加大實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的比例，給學(xué)生提供更多的實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐的機(jī)會(huì)，提高他們的動(dòng)手操作能力和理論聯(lián)系實(shí)踐的水平。
例如：講廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)章節(jié)時(shí)，采用互動(dòng)式教學(xué)法，各種廣域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)、協(xié)議、主要技術(shù)原理等基礎(chǔ)知識(shí)讓學(xué)生提前自學(xué)，做好筆記。課堂上教師主持討論，要讓學(xué)生充分發(fā)表自己的學(xué)習(xí)體會(huì)，分析這幾種廣域網(wǎng)技術(shù)的區(qū)別及各自的優(yōu)勢(shì)，最后總結(jié)出這幾種廣域網(wǎng)技術(shù)的適用環(huán)境，課后作業(yè)是針對(duì)某一網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行廣域網(wǎng)技術(shù)選擇并解釋原因，在實(shí)踐中驗(yàn)證自己的結(jié)論。在有限的課時(shí)內(nèi)，完成了傳統(tǒng)教法的23倍的信息量，而學(xué)生的參與性提高，分析問題的能力也提高了。
大力推進(jìn)校企合作，以便學(xué)以致用、學(xué)用結(jié)合。長(zhǎng)期封閉的課堂教學(xué)，無論教學(xué)方法再先進(jìn)，教學(xué)手段再科學(xué)，總是有一種“紙上談兵”的感覺。而走出課堂進(jìn)入企業(yè)，在專業(yè)技術(shù)人員的介紹指導(dǎo)下，不僅對(duì)各種知識(shí)、技術(shù)有了全面細(xì)致的了解，增加了感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)也大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。返校后的討論、總結(jié)可以極大地豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容，深化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解消化。
例如：在網(wǎng)絡(luò)綜合布線章節(jié)時(shí)，我們采用開放式教法，提前講授打線、布線的基本知識(shí)和技能，并在學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室做了一些相應(yīng)的練習(xí)。然后組織學(xué)生到某集成工程工地實(shí)習(xí)，由工程師、技術(shù)員進(jìn)行講解并跟班工作，雖然只工作了1天，但是產(chǎn)生的效果卻出奇的好。
在能力培養(yǎng)方面要采用“項(xiàng)目導(dǎo)向式”教學(xué)方法。所謂項(xiàng)目導(dǎo)向式的教學(xué)方法是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下自己選擇一個(gè)項(xiàng)目主題，自己制定項(xiàng)目的實(shí)施步驟，在教師的輔助下完成整個(gè)項(xiàng)目，最后與教師討論實(shí)踐結(jié)果。項(xiàng)目導(dǎo)向式教學(xué)方法對(duì)于教師的要求較高，因?yàn)槊總�(gè)學(xué)生的方案各不相同，一名教師要應(yīng)對(duì)多個(gè)學(xué)生的方案進(jìn)行討論和論證，需要付出更多的精力。
例如：在網(wǎng)絡(luò)集成的實(shí)踐環(huán)節(jié)中，教師可以布置設(shè)計(jì)“網(wǎng)絡(luò)方案”的實(shí)訓(xùn)作業(yè)。學(xué)生可以根據(jù)自己熟悉和感興趣的方向選擇設(shè)計(jì)對(duì)象。教師要與學(xué)生共同討論方案的設(shè)計(jì)目標(biāo)及可行性，并在設(shè)計(jì)中給予全程指導(dǎo)。通過這樣的實(shí)踐活動(dòng)可以使學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)集成有深入全面的理解和掌握。
三、網(wǎng)絡(luò)集成課程考核階段的信息論應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)集成課程考核一般是由理論筆試和實(shí)踐考核（實(shí)訓(xùn)報(bào)告、實(shí)踐）兩部分構(gòu)成。對(duì)實(shí)訓(xùn)的考核，我們按照一定的時(shí)間間隔和模塊，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和實(shí)踐情況進(jìn)行記錄，由此可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過程行為的有效記錄，即“形成性考核”。形成性考核是體現(xiàn)學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)過程中參與程度、掌握程度的最佳考核方式。
例如：教師對(duì)學(xué)生每一次的實(shí)訓(xùn)都進(jìn)行成績(jī)記錄，最后得出本課程的綜合實(shí)踐成績(jī)。
四、結(jié)語(yǔ)
網(wǎng)絡(luò)集成是一門交叉性科學(xué)，它融合了很多學(xué)科的知識(shí)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)時(shí)，應(yīng)該借鑒和吸取其他學(xué)科成熟的理論，進(jìn)行消化吸收，以豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。而信息論對(duì)信息的傳播、接收、評(píng)價(jià)有一套完整的體系，應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)集成教學(xué)上，可以起到事半功倍的作用。
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