李海霞 朱慧博 倪亚南 周广佼

宿迁学院 江苏宿迁 223800

0 引言

物联网、智能经济的快速发展，从根本上改变了人类从事各项活动甚至是生存的基本方式，为人类创造了一个更加便捷、高效的生活环境，也让人与人之间的联系和交流变得更加密切和频繁。人类进入了信息大爆炸的时代，而这一切的发生和发展均离不开信息技术。迄今为止，尽管信息技术经历了从语言的产生到电子计算机的普及和应用等五次信息技术革命，但信息技术的本质无外乎信息的发送、传递和接收处理，这些问题都是香农信息论（又称为狭义信息论）的相关理论，比如信息的度量、信道容量、信息率失真函数和三大编码定理等，而信息理论与编码课程的研究内容正是香农信息论，该课程的重要性不言而喻。

作为电子信息工程和通信工程等工科类专业的核心知识，香农信息论以概率论为主要数学工具，内容琐碎繁杂、知识点理论性偏强、所用数学知识比较抽象[1]，一直被广大学生“公认”为最有挑战度的课程之一。在以教师课堂灌输讲授为主的传统教学模式下，教学内容比较抽象难懂，知识系统性不够且与实际应用脱节，教学方式与目前多元化的教学需求背道而驰[2-3]，忽视了学生在教学活动中的主体地位，不符合以学生为本的教学理念。如果理论讲解与实践应用不能有效结合，学生无法将课本所学理论知识与实践结合起来，将很难具备分析和解决复杂信息问题的能力，学生的创新创业能力则更是纸上谈兵。解决这些问题，是应用型高校该课程本科人才培养的重点和难点，也是构建应用型人才培养模式的必经之路[4]。

自美国学者Spady 在20 世纪80 年代提出“成果导向教育（Outcomes-Based Education，OBE）”以来，该理念经历了近四十年的发展和完善[5]。该理念是一种以结果或者需求为导向的教育理念，督促高校和教师改变以教师或知识为中心和主导的传统教育模式，转向以学生为本、重视学生需求和个性发展的新型培养模式，被认为是卓越的教育模式，得到了越来越多高校的认可[6]。OBE 理念以学生的学习产出为目标进行教学设计和实施，根据学生学习成果的不断反馈来改进评价方式甚至教学过程。整个OBE 教学理念中，核心要素是学生，学生始终是教学活动的中心和高度参与者，所有的教学环节和设计都围绕学生，以学生为中心开展。与传统教育相比，成果或需求导向教育注重的是学生的全面、多层次发展，该理念构建的多元化的教学评价与反馈机制更为公平、合理、客观，并且提升了课程的教学针对性，有助于提高学生的学习成绩和学习能力，使学生能更好地激发自身潜能，迎接未来工作的挑战。

1 我国高校OBE 教学模式的现状

OBE 理念是一种能激发学生创新意识和创新能力的教育理念。鉴于其有利于高素质人才培养的特性，国内众多高校开始意识到OBE 理念的先进性，香港和台湾地区的很多高校已经大踏步走在了推广和应用需求导向教学的路上，实践结果证明其取得了良好的效果。伴随着市场对应用型人才需求的加大，国家对高等教育的结构进行了调整，鼓励并促成一部分高校向应用型转型，这些高校也开始不遗余力地应用OBE 理念进行教学模式和课程的改革[7-10]。2018 年，西安邮电大学通信工程专业应用基于OBE 理念的产教融合人才培养模式，显著提高了该专业的工程人才培养质量。根据麦可思公司对该校人才培养质量和就业情况进行的跟踪评价，报告显示，连续5 年，通信工程专业的就业率均在95%以上，2020 届毕业生的薪资超过8 165 元/月，均高于同类高校毕业生的平均水平。2019 年，东北林业大学以OBE 教育理念为指导，对生物化学课程进行了有效改革，经过几个学期的实践与探索，学生的学习积极性和主动性明显提高[11]。同年，广西科技大学运用OBE 理念对高级语言程序设计课程进行教学改革，增强该门课程的教学效果[12]。

综上，国内众多高校已经认识到OBE 理念对学生成才的有效作用，作出了一些努力，但覆盖面有限。笔者之前已经就应用型本科学生科研能力的培养和实践类课程的改革进行了研究[13-14]。在研究中发现，笔者所在院校该课程的教授还停留在以教师传授为主的阶段，亟须进行教学改革。本文拟借鉴OBE 理念，探索信息理论与编码课程的教学改革。

2 基于OBE 理念的信息理论与编码课程改革探索

2.1 OBE 理念下课程大纲的制定

笔者所在的院校正经历着从全日制普通本科院校向新型“应用型本科”大学的转变，培养高素质应用型人才的功能要求各专业的人才培养目标的制定和培养模式的实施，必须以学生和企业的需求为导向，坚决贯彻以学生为中心、以需求为导向的理念，反向制定新的人才培养模式。笔者讲授信息理论与编码课程已经十三年有余，对该课程的教学内容和教学方法有丰富的经验和自己独到的见解，故选择该课程进行OBE 理念的实施。

首先通过学生、家长问卷、用人单位访谈、往届毕业生就业资料收集等方法，明确最终学习成果。接下来以需求为导向，贯彻反向设计的理念，通过跟踪调查电子信息专业学生毕业后五年左右达到的企业需求的专业理论和实践能力，将与该课程有密切关联的专业能力一一对应到所授专业课程内容中，充分考虑其对后续课程的前导和支撑作用，在确定社会或企业对电子信息类相关专业学生能力的要求和评估学生能力的基础上制定该课程的教学大纲。同时兼顾学生个体能力和需求差异，理顺课程教育目标与毕业要求指标点的支撑关系，厘清课程教学内容与教学目标的对应关系。如根据企业对学生编码能力的需求程度，在制定大纲时适当增加信源编码、信道编码和加密编码的课时；根据科研单位对学生信息度量能力的看重，对考研的学生增加公式推导的要求等。

2.2 OBE 理念下课程教学过程的组织

以“学习成果”作为教学设计目标，把课程目标定位在培养学生具备信息论专业素养和胜任通信编码工作的能力上，不断优化课程教学内容，以将“要我学”变成“我要学”为驱动，持续改进教学过程，实现专业学习能力与个人专业素养相结合的教学新模式。

在充分考虑学生学习能力并兼顾学生需求的基础上，在信息论的教学过程中将学生分成不同的团队。考研团队侧重基础理论的深入学习，进行适量的概率论理论公式的证明，引导学生思考如何进行信息的度量、构筑信源和信道模型、证明信源和信道编码定理等；工程师团队侧重对理论的理解与应用，在授课过程中放弃传统课堂中大规模的公式推导，转为详细阐述和分析概念的物理含义，要求学生正确理解现代通信系统的组成、通信系统各部分的工作原理。教学中以培养学生的宏观思维能力为目标，对与实践和应用有关的基本概念和基本定理进行重点讲解，提高学生的实践和应用能力。

两个团队的学生还需根据教师给出的不同教学要点对专业知识进行预习和实践，以自学、思考、讨论等互动的学习方式在团队交流合作中解决实际问题。学生通过多种形式的学习手段不断优化自身的知识结构，提升自身专业技能，保证自身综合能力得到全面提升。

基于OBE 理念实际上是充分利用学生的个体差异进行个性化教学，即在分组教学时采用异质分组的方式，其不同于随机分组，是按照特定的“需求”进行分组。笔者所在学院在学生上完大一的基础课后，即对学生进行异质分组，根据学生能力和个人发展需求分成创新人才班（即考研团队）和卓越工程师班（即工程师团队）。在进行专业课的教学时需要根据不同需求有所侧重，教学过程的组织如图1 所示。

图1 教学过程的持续改进

2.3 OBE 理念下课程评价方法的设置

在精心设计导学模型、优化教学过程、组织教学内容后，需要对课程的教学效果即学生的产出进行多维度、全方位的科学、合理考核，这是OBE 理念的关键性问题之一。“评估学习产出”作为 OBE模式中十分关键的环节，强调“如何知道学生已经取得了这些学习成果”，以检验学生是否达到了应具备的课程学习要求[15]。而传统的试卷笔试考核方式和教师一锤定音的打分显然是无法实现科学考核的。

根据OBE 理念，教学模式的考核评价方式应从以往的注重结果转变为重视过程，进行全程跟踪与评估，将学生学习能力的培养作为教学考核重点，多角度、多层次、多目标地从学生对香农信息论的基本知识点、基本定理和课程基本技能的掌握情况，提出问题、独立分析问题和解决问题的能力，进行有目的性的创新和实践能力等多方面评估课程的教学效果是否达到预期目标。同时对课程内容进行分类，细化重点领域，对符合自身学习和社会需求的内容、能提高学生学习积极性和创新创业能力的专业内容设置较高的考核权重，引导学生更科学有效地进行信息论课程的学习。

采用过程化监督+多元化考核的方式，如图2 所示，最终期末考试占50%；考勤占10%；作业占10%（布置一定比例的开放性作业，是否独立完成占60%，恰当、准确与否占40%），这一部分主要考查学生对同一作业题目的不同见解、对教师批改作业的修订情况等，并将课堂上讲述的部分拓展性知识纳入作业范围，让学生深刻体会到灵活运用书本知识的重要性；实验占10%，这一部分主要考查学生的实践动手能力，考查学生对实验台操作的安全规范性和工匠精神的践行度、实验结果的完成度、实验过程的团队合作和创新性、实验报告的规范性等；课堂表现占20%（是否积极与教师互动占40%，是否积极参与团队交流占40%，上课是否专心占20%），这一部分主要考查学生在课堂上的表现，在课堂上讨论问题的积极性和主动性、对待不同答案分辨是非的能力、面对其他学生质疑时的承受力等。整个考核体系贯穿了学生的整个学习过程，力求使学生充分认识自主学习的必要性，增强学生学习信息论课程的积极性，同时激发学生的学习兴趣，提高学生学习的效率。

图2 课程评价所占比例

2.4 OBE 理念下的课程学习效果的分析

教学质量和教学效果是每个课程的生命线。课程建设中，必须完善教学质量监控及反馈体系。因为学生的求知欲望、进取精神、自身的追求和学习能力各不相同，不同地域和不同年级的学生也有差异，且不同企业对毕业学生的需求也不一样。但百分制的考试成绩是学校教育课程评价体系不可或缺的一部分，考试不仅是对学生学习效果的评价，也是对教师教学成果的检验。过程化监督+多元化考核的方式可以更全面地反映学生在课程讲授期间的学习状态和对该课程的学习效果，使课程教学效果的评价更科学合理。笔者对本校电子信息工程专业的2018—2020 级学生的成绩进行了分析和对比，其中2018 级学生使用传统教学模式，2019 级和2020 级学生使用基于OBE 理念的多元化考核方式。

从图4、图5 和图3 的比较中可看出，与传统教学方式相比，基于OBE 理念的教学模式的应用，使该门课程的考核成绩有了很大变化。首先，2019级和2020 级学生的成绩分布越来越合理并趋向高分化，说明学生对信息论课程的学习越来越轻松，其中2020 级两个班80 分以上的学生分别占了总人数的90.7%和78.3%，说明2020 级绝大多数学生对信息理论与编码这门课已经做到了基本掌握，而2018 级两个班级该分数段仅有53.1%和58.9%。其次，2020 级已经完全消灭了不及格现象，2018 级两个班的不及格率分别达到了12.2%和13.7%。

图3 2018 级学生平行班成绩

图4 2019 级学生平行班成绩

图5 2020 级学生平行班成绩

综上，由于课程改革过程中授课内容充分考虑了不同学生的个人需求，在授课过程中注重学生的课堂反应，提高了学生的学习兴趣。授课内容增加了过程性考核环节，大部分学生在课程学习过程中，学习态度和认真程度均有较大提升，部分学生从最初抵触教师布置预习作业转变为主动完成作业，以期可以在课堂抢答、师生互动和分组合作等环节中获得更加突出的表现。

实践还表明，改革后班级学生的团队意识、竞争意识明显增强，同学关系进一步融洽，学生愿意与同组其他学生，与教师交流学习心得，对团队的成绩十分看重。大部分学生愿意投入更多的时间和精力去独立设计实验环节，在此过程中，加深了对相关知识点的理解，培养了创新意识和创新能力。

3 结束语

OBE 理念是以成果为导向，反向设计教学目标与教学内容的一种教学理念。基于OBE 理念的人才培养模式，可以使社会、学校和学生三者的关系形成良性循环。坚持以学生为主体的OBE 教育模式，可以很好地解决“为什么学”“学什么”“怎么学”这三大难题，使学生完成从“要我学”到“我要学”的转变。以此为立足点，笔者凭借信息理论与编码十几年的授课经验，从课程教学大纲的制定、课程教学过程的组织、课程评价方法的设置和课程学习效果的分析四个方面对信息理论与编码课程进行了教学改革。通过多轮试验和实践，2018—2020 级学生的学习效果表明，本文基于OBE 理念的教学改革思路取得了一定的成绩，但在具体实施教改的过程中还存在一些实际的问题，比如企业和学生的反馈不够及时、意见主观性占比较大等，这也是下一步改革工作需要不断改进与完善的地方。