基于信息論的網(wǎng)絡集成課程教學研究論文
[關鍵詞]信息論網(wǎng)絡集成教學研究
[摘要]信息論是研究信息的計量、發(fā)送、傳遞、交換、接收和儲存的一門新興學科，而網(wǎng)絡集成教學實際上是一個開放的信息系統(tǒng)。利用信息理論對網(wǎng)絡集成教學的各個教學環(huán)境進行改革探討，指出網(wǎng)絡集成教學改革應采取的措施。
《網(wǎng)絡集成技術》是計算機網(wǎng)絡技術專業(yè)的一門專業(yè)課，主要向學生傳授網(wǎng)絡集成領域的基本知識和基礎理論，使學生理解并掌握網(wǎng)絡的設計方法、網(wǎng)絡工程的施工管理與技術指導、網(wǎng)絡工程的測試與驗收，以及相應的基本技能[1]。目前的網(wǎng)絡集成課程面臨巨大的挑戰(zhàn)，在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，網(wǎng)絡不僅形式繁多，且設備更新?lián)Q代很快，在該課程有限的教學時間內很難全部詳細講解，而且在傳統(tǒng)教學中教學方法死板，教學手段陳舊，考核方式單一。我們應改變傳統(tǒng)的教學方法和教學手段，更好地適應經(jīng)濟發(fā)展的需要，滿足職業(yè)崗位的技能要求，這是網(wǎng)絡集成改革的發(fā)展方向。筆者經(jīng)過多年的教學實踐和研究，將信息論引入網(wǎng)絡集成的教學過程中，希望改善網(wǎng)絡集成的教學效果。
信息論是20世紀40年代由美國數(shù)學家香農(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，是以信息為主要研究對象，以信息及其運動規(guī)律為主要研究內容，以信息科學方法論為主要研究方法，以擴展人的信息器官的功能為主要研究目標的一門新興的橫向科學。它把各種事物都看作是一個信息流動的系統(tǒng)，通過對信息流程的分析和處理，達到對事物復雜運動規(guī)律認識的一種科學方法。它的特點是撇開對象的具體運動形態(tài)，把它作為一個信息流通過程加以分析。在網(wǎng)絡集成教學過程中將該課程當作一個信息流動的系統(tǒng)，知識傳授是系統(tǒng)的信息輸入，采用改進后的教法是信息的傳輸處理，學生的學習方法是信息的接收處理，最后以信息度量指導課程的測評。運用信息論指導網(wǎng)絡集成教學改革可以取得較好的教學效果[2]。
一、網(wǎng)絡集成課程準備階段的信息論應用
課程準備包括教學內容準備、教學環(huán)節(jié)準備、教學方法準備、教學評價準備等幾個方面。課程的準備實質是信息資源的處理，它是依賴人的.理解能力的概念化的內容，學生通過閱讀、聆聽、感知等認知方法處理接收到的信息。教師在課程準備階段就要考慮到所要傳遞的信息的形式、性質、編碼形式等因素[2]。
網(wǎng)絡集成教學內容包括網(wǎng)絡設計與網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡標準與標準化、網(wǎng)絡施工與測試及新產(chǎn)品開發(fā)等內容。現(xiàn)在的教材都有一個普遍不足，就是滯后于現(xiàn)實網(wǎng)絡的發(fā)展。另外在當今這樣一個信息時代，學生獲取網(wǎng)絡集成信息的渠道很廣，所以時常出現(xiàn)學生掌握的某些網(wǎng)絡知識深于教材、廣于教材的現(xiàn)象，所以一味的按照教材準備課程會很被動。
（一）在教學內容準備上，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]。教學內容的準備是對小概率內容的編碼，即對專業(yè)性、技術性強的知識點進行組合、構造，以便保證充足的信息量，并且安排適當?shù)男畔Ⅻc密度。
例如，網(wǎng)絡設備產(chǎn)品更新速度很快，尤其是某些網(wǎng)絡產(chǎn)品每半年升級換代一次。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，從這樣的角度對抽象信息進行歸納整理。
（二）在教學環(huán)節(jié)準備上，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，它的編碼思想是對于出現(xiàn)概率高的信息，編碼長度較短，即可以簡單表示或不表示；對于出現(xiàn)概率低的內容（即獨特的網(wǎng)絡特征）應重點表示，以達到用最經(jīng)濟的成本實現(xiàn)最大的信息到達率。
例如：在準備網(wǎng)絡設備章節(jié)課程時，對家庭常用網(wǎng)絡設備略講，采用自學、導讀等形式；而企業(yè)級、區(qū)域級的網(wǎng)絡設備的特點、性能要重點講解，并以設備的實際應用舉例來加強理解，最后安排到實習基地進行感性的觀摩實習，以強化學生的認知。
（三）在教學方法準備上，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是教學效果，W是教學方法[3]。根據(jù)這個公式可知，要提高有效信息，就必須抑制噪聲，減小干擾。為了實現(xiàn)這個目標，應該對傳遞信息的信道加以甄選。
例如：在講授網(wǎng)絡集成課程時，不能只使用一種教學方法。因為多么先進的教學方法也有它的適用條件。我們要根據(jù)不同的課程內容選擇不同的教法，比如案例教學法、討論式教學法、辯論式教學法等等。
（四）在教學評價準備上，改革課程的評價方式，是課程改革的關鍵環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡集成課程考核形式較為單一，主要是閉卷筆試，不能全面反映出學生對網(wǎng)絡集成的知識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。按照信息論原理對學生接收、掌握的信息量進行評價，主要運用概率理論。具體的評價方法應該是多元化的，比如形成性考核、筆試、實訓考核及考核等形式，綜合運用這些評價方法可以有效地檢測出學生對課程掌握的真實情況。
課程準備階段是教學環(huán)節(jié)中關鍵階段，不僅要針對教學內容、教學方法、教學方法進行準備，還應該針對不同的專業(yè)實際需要，針對不同的學生特點有重點的、分層次備課。在學時安排、具體教學內容上要體現(xiàn)差異性，改變過去單純追求網(wǎng)絡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)絡技術兩年制、網(wǎng)絡技術三年制、網(wǎng)絡系統(tǒng)三年制等不同專業(yè)的需要，合理安排周學時和教學內容。網(wǎng)絡技術二年制專業(yè)應側重網(wǎng)絡工程的實施及操作等內容；網(wǎng)絡技術三年制專業(yè)應側重網(wǎng)絡的設計等內容；網(wǎng)絡系統(tǒng)三年制專業(yè)應側重網(wǎng)絡建設管理等內容。不僅要注意教學內容要與不同專業(yè)的崗位需求相適應，同時應注意與其他課程的前后銜接及橫向聯(lián)系，重復部分應根據(jù)專業(yè)需要進行調整。
二、網(wǎng)絡集成課程課堂教學階段的信息論應用
教學過程是一種教師與學生間以語言進行信息傳遞的過程，教學過程可以通過教師與學生語言序列的記錄來表述。在對教學過程中教師與學生的語言進行統(tǒng)計分析時，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。
所以當今的課堂教學應注重轉變傳統(tǒng)教學模式，進行形式豐富、貼近實際的教學改革，以符合現(xiàn)代教育培養(yǎng)人才的標準。新的標準不是以掌握理論知識和傳統(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踐動手能力的強弱為標準。因而傳統(tǒng)的教學方式已不能滿足需要，教學改革成為必然。根據(jù)信息論原理中的香農(nóng)公式C=Wlog（1+S/N），教學效果C隨著教學方法W改善，但是C與W的關系是非線性的，W→∞時，C→1.44，而不是∞[3]。結論是改革教學方法，可以提高教學效果，但不可能無限提高教學效果。我們應該一方面改革教學方法，另一方面通過完善教學大綱、充實教學內容等多種渠道來進一步提高教學水平。 對于網(wǎng)絡集成課程，如何改革教學方法呢？
將傳統(tǒng)的學科體系轉變?yōu)槟芰w系。教學中不能只簡單教授知識點，而是要善于鼓勵學生應用所學知識區(qū)別不同的問題，找出內在的聯(lián)系，提出解決思路和方法，促進學生能力的培養(yǎng)。同時要加大實踐性教學環(huán)節(jié)的比例，給學生提供更多的實訓、實踐的機會，提高他們的動手操作能力和理論聯(lián)系實踐的水平。
例如：講廣域網(wǎng)網(wǎng)絡技術章節(jié)時，采用互動式教學法，各種廣域網(wǎng)網(wǎng)絡技術的特點、協(xié)議、主要技術原理等基礎知識讓學生提前自學，做好筆記。課堂上教師主持討論，要讓學生充分發(fā)表自己的學習體會，分析這幾種廣域網(wǎng)技術的區(qū)別及各自的優(yōu)勢，最后總結出這幾種廣域網(wǎng)技術的適用環(huán)境，課后作業(yè)是針對某一網(wǎng)絡進行廣域網(wǎng)技術選擇并解釋原因，在實踐中驗證自己的結論。在有限的課時內，完成了傳統(tǒng)教法的23倍的信息量，而學生的參與性提高，分析問題的能力也提高了。
大力推進校企合作，以便學以致用、學用結合。長期封閉的課堂教學，無論教學方法再先進，教學手段再科學，總是有一種“紙上談兵”的感覺。而走出課堂進入企業(yè)，在專業(yè)技術人員的介紹指導下，不僅對各種知識、技術有了全面細致的了解，增加了感性認識，同時也大大地調動了學生學習的積極性。返校后的討論、總結可以極大地豐富課堂的教學內容，深化學生對知識的理解消化。
例如：在網(wǎng)絡綜合布線章節(jié)時，我們采用開放式教法，提前講授打線、布線的基本知識和技能，并在學校的實訓室做了一些相應的練習。然后組織學生到某集成工程工地實習，由工程師、技術員進行講解并跟班工作，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“項目導向式”教學方法。所謂項目導向式的教學方法是指學生在教師指導下自己選擇一個項目主題，自己制定項目的實施步驟，在教師的輔助下完成整個項目，最后與教師討論實踐結果。項目導向式教學方法對于教師的要求較高，因為每個學生的方案各不相同，一名教師要應對多個學生的方案進行討論和論證，需要付出更多的精力。
例如：在網(wǎng)絡集成的實踐環(huán)節(jié)中，教師可以布置設計“網(wǎng)絡方案”的實訓作業(yè)。學生可以根據(jù)自己熟悉和感興趣的方向選擇設計對象。教師要與學生共同討論方案的設計目標及可行性，并在設計中給予全程指導。通過這樣的實踐活動可以使學生對網(wǎng)絡集成有深入全面的理解和掌握。
三、網(wǎng)絡集成課程考核階段的信息論應用
網(wǎng)絡集成課程考核一般是由理論筆試和實踐考核（實訓報告、實踐）兩部分構成。對實訓的考核，我們按照一定的時間間隔和模塊，對學生的學習情況和實踐情況進行記錄，由此可實現(xiàn)對整個實踐教學過程行為的有效記錄，即“形成性考核”。形成性考核是體現(xiàn)學生在實踐教學過程中參與程度、掌握程度的最佳考核方式。
例如：教師對學生每一次的實訓都進行成績記錄，最后得出本課程的綜合實踐成績。
四、結語
網(wǎng)絡集成是一門交叉性科學，它融合了很多學科的知識。在進行網(wǎng)絡集成教學時，應該借鑒和吸取其他學科成熟的理論，進行消化吸收，以豐富教學內容和教學方法。而信息論對信息的傳播、接收、評價有一套完整的體系，應用在網(wǎng)絡集成教學上，可以起到事半功倍的作用。
參考文獻：
[1]傅連仲，計算機網(wǎng)絡集成與實踐[M].北京:電子工業(yè)出版社，2005.前言.
[2]于馨燕，信息論在商品學教學中的應用研究[J]，時代經(jīng)貿(mào).2007，（75）:63-64.
[3]曲瑋、朱詩兵，信息論基礎及應用[M]，北京:清華大學出版社，2005.