【編者按】为充实发挥精品课程的标杆示范作用，促进研究生课程质量进一步提升，研究生院从2018启动了120门研究生精品课程建设事情，以公共基础课和各一级学科（类别）专业课为重点，充实结合国务院学位委员会学科评议组和全国專業學位研究生教育指导委员会编写的《研究生焦点课程指南》，整体计划、漫衍实施，至2019年，经学院推荐、学校专家评审、研教指委审议通过，学校已立项了首批62门“精品课程”。新闻中心特开设【研究生精品課程】欄目，分享這些“精品課程”基于“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體的教育理念，從課程目標與定位、課程內容、教學和考核方式、課程特色和成效等方面總結梳理其經驗心得，與師生讀者共享。本期介紹信息與通信工程學院陳偉建教授在《信息論》課程的教學革新探索經驗。
“信息论”被誉为二十世纪以来最伟大的理论结果之一，为人类认识和革新世界提供了新的有力思想武器，是认识世界和革新世界的科学要领。然而，要让学生深刻掌握这种要领，并不容易。
這是因爲，“信息論”是運用概率論與數理統計的要领研究信息傳輸和信息處理系統中一般規律的學科，其焦点問題是信息傳輸的有效性和可靠性以及兩者間的關系。這就讓許多學生把“信息論”誤作一種數學來學，容易學得雲裏霧裏，或難以學以致用。
但在信息与通信工程学院陈伟建教授的课堂上，《信息论》并没有成为令学生头疼的“名补”课程，而是酿成了一门学起来很有趣、学会了有大用的“金课”。陈伟建教授也因此深得学生喜爱，收获了一波又一波“铁粉”，并被学生评为第一届、第三届、第四届“我最喜爱的老师”之一。
對症下藥：解決“難點”和“痛點”鏈接知識“孤島”
《信息论》是信息与通信工程领域很是焦点的课程之一。陈伟建说，通信在形式上是信号的传输，但在本质上是信息的传输。在通信领域有两个焦点问题：一是信息传输的有效性，一是信息传输的可靠性。
爲了解決有效性的問題，就必須引入壓縮，通過壓縮編碼，把信號當中的冗余剔除；爲了解決可靠性的問題，就必須想辦法去除“噪聲”的幹擾，通過糾錯編碼等，把信號傳輸的失真和錯誤糾正過來。
因此，他凭据多年的教学经验，把课程内容凝练成了四个有机联系的部门：第一是“单入单出系统”的信源和信道的信息怀抱；第二是压缩和传输的界；第三是压缩编码和纠错编码；第四是“多入多出系统”的信源、信道的信息怀抱和压缩、传输的界。
其中，前三个部门涵盖并贯串了信息与编码；第四部门是他专门给研究生增加的版块，是针对“多入多出系统”展开的更具有一般性也更具有实际应用价值的扩展性内容，偏重点不在编码，而在传输的界。
之所以這樣設置課程內容，陳偉建指出，目前國外的教材偏重于第一、第二和第四部门，缺失第三部门，內容過于偏重于理論，美國斯坦福大學等的《信息論》課程體系無不如此。與之相反，國內的教材在第二、第四部门較弱，缺乏紮實的數學描述。這兩種缺陷都把信息論和編碼割裂開來，中間缺乏有機的連接。
在他看来，以前的《信息论》课程在很洪流平上都没有与通信领域的实际问题结合起来，学生可能学许多数学盘算或证明，但并不明白这些知识如何具体应用。即便会学到编码，也只是把编码当做纯粹的技术要领，对编码背后的本质联系缺乏深刻理解。
即便学生学会了一些编码要领，也很难深究同样的技术要领为什么在这种应用场景绽放异彩但在另外的应用场景下却平淡无奇，更难以明白为什么差异的应用场景需要选择差异的编码方案、到底哪种应用场景应该匹配使用哪种编码方案。
“有的優秀學生可能數學基礎學得好，編碼技術學得也不錯，但是如果不能掌握這兩者的關系，就很難在理論的指導下去選擇或改進技術要领，也就難以取得創新性或突破性的结果！”他說，這就像是吃了许多營養大餐卻不能消化吸收變成能量。
从2018年开始，他着力建设知识“桥梁”，经过不停优化改建，终于买通四个知识板块，使其联系和融合越发流畅自然。目前，他正在牵头撰写新的教材，以配合这门课程的更好开展。
此外，他也十分強調《信息論》與《通信原理》課程之間的融合。他說，這兩門課程是互補的，前者講信號的有效性和可靠性，但是，怎麽把信號變成一個可以合理傳輸的信號呢？這就是《通信原理》要做的事情。把這一點講明白，可以更好地促進學生對《信息論》的理解。
啓發引導：改進教學要领激勵自主學習
认识到知识之间需要“桥梁”也经历了一个历程。陈伟建说，“以前我们在教学要领上更倾向于纯粹地教信息论，学习外洋大学十余年但效果并不理想，因为外洋的教材也没有很好地解决信息论与编码割裂的问题。”
传统教学要领的不足，在学生身上体现了出来。许多学生学了信息论和编码之后去导师所在的团队做项目，遇到相关的问题时就“卡壳”了。来请教的学生多了，陈伟建就发现，“他们的问题症结就在于不能把所学的知识融会领悟、不能把理论和实际应用建设联系。”
好比，有的學生問他，“現在有一種編碼很熱門，但爲什麽我在這個事情上應用的效果會很差？”有的學生以前可能學了二十多種編碼要领，覺得哪種要领好用，就把這種要领用到所有的場景，結果發現要领經常“失靈”。
那么，怎样通过教学让学生明白知识之间的联系呢？他的做法是：尽量制止像以前那样一步一步地讲具体的盘算或证明，而是把思路讲清、把思想讲透，让学生自己编程解决问题，至于用什么编程语言、怎么解决问题，他从来不做限制，学生完全可以自出机杼、天马行空。
好比，講壓縮問題時，他會先給出詳細的數學證明，並把要领講明白。此後遇到類似的證明，他都一筆帶過，讓學生舉一反三。不過，他會提醒一下學生，類似的問題可能需要注意微小的差別。
陈伟建在课前就把PPT完整地共享给学生。学生在课前和课后都自己看、自己学，然后在群里交流讨论，他则在群里“潜水”，视察学生体贴的问题和反馈的难点，可以基本了解学生掌握基础知识的情况，并针对难点问题在群里或课堂上适时点拨指导。
再如，在講編碼時，對于簡單的、入門級的編碼，他作爲重點，從頭到尾地講，讓學生清楚明白，而對于複雜的編碼，則只講一個框架，以及在每個框架的每個版塊可能要用到哪些關鍵技術，相當于爲學生提供一幅自己探索的“知識地圖”。
之所以挑重点讲，主要有两点考虑：其一是，要让学生自己学起来、研起来；其二是比力现实的原因——课时的限制。好比，要讲LDPC码这种具有稀疏校验矩阵的分组纠错码，若要详细讲，用20-30个学时都不够。但是，陈伟建只需要讲清楚这种编码的“降维盘算”思想和原理，然后把思考的空间留给学生，让学生自己来做述评。所谓“述评”，就是“综述+评价”，它不是一个具体的作业，而是让学生自己查阅资料。这样做过一次，学生对LDPC编码的理解就越发深刻了。
與教學要领的革新相適應，陳偉建在考評體系上也做了較大改變。以前，他會部署一些維度較低的計算題，讓學生手算就能搞定；現在，有了計算機編程，他會出“視頻編碼”等貼近實際且維度更多的題目，讓學生做綜述和研究。
期末考试虽然是开卷，但难度很大，题量也很大。学生一直反映开卷考试很难，但卷面结果都在75分以上。在评分时，陈伟建十分注重学生在编码中的基本思想，而不太“抠”证明的细节。
立德樹人：激發學生愛國奉獻的內生動力
陳偉建的課堂不僅自主性很大，而且趣味性很高。他曾說：“如果一個老師能夠获得學生喜歡，肯定會很是自豪、特別高興，就像他的孩子跟他很是親近一樣高興。”他教書多年，1988年剛進成電不久就獲得了“教書育人獎”。他說：“我很高興不僅教了書，還育了人。”
他一直把自己和学生放在平等的位置，以朋友的身份和同学相同。在学生心目中，“陈老师上课循循善诱，上他的课一点都不吃力。他从来不会直接把结果告诉学生，而是抛出问题并教会各人解决问题、得出结果。”
“学生的思维很特别，总会提出我从来没注意到的问题。”在《信息论》的课堂上，有一次他像往常一样教学教材上的一种算法，课下一位同学找他“切磋”，试图用一个反例推翻他讲的内容，让他感应线人一新。他对学生“无知无畏”的质疑精神十分欣慰，他说：“学生的思维总是很活跃，这是创新的重要一步。”
他還經常培養和激發學生的情懷，而興趣和情懷正是激發學生努力鑽研的內在精神動力。他自小在部隊大院裏長大，很早就在心裏種下了投身國防的種子。生活環境的特殊性也使他耳濡目染地了解了國家的國防現代化建設情況，並堅定了他爲國家盡一份力的決心。
正因如此，他考大学时选择了打上五角星符号的国防专业，进入了上海交通大学，希望结业后能分配到队伍事情。大学期间，他仅用三年就修完了所有学分，比其他同学提早半年开始了结业设计——中国第一枚有线制导鱼雷的测试。
畢業後，他陰差陽錯未能如願進入部隊，而是參與到某工程設計制造潛艇的事情中。一年多以後，由于國家軍費短缺，工廠停了工，但他的家國情懷並未動搖，選擇回爐深造，去重慶大學攻讀碩士。
1988年来成电任教后，他把一腔情怀倾注到了三尺讲台，立德树人培养时代新人。1988年至1994年，陈伟建在学校无线电技术系从事教学、科研事情。1994年至2002年，他先后在工业处和隶属工厂任副处长、厂长兼总工程师，从事实践教学、开发设计和治理事情。从2002年起，他在信息与通信工程学院一心从事教学、科研事情至今。
多年探索，不停革新，课堂教学效果获得了学生的充实认可。信息与通信工程学院2019级研究生刘婧琪体现：“陈老师滑稽诙谐、思路清晰的解说，资助我进一步完善了知识体系，对一些原理不仅可以知其然，还能知其所以然，这对我以后从事科研事情带来了很大的启发。”
