教案-信息科學基礎

1、周次第1周，總第1次課備注章節(jié)名稱第一章、信息科學與信息技術概論講講為什么學習這門課，樹立學好這門課的信心教學目的及要求掌握基本的信息論概念，而且要求能夠和日常生活和學習結合起來，做到活學活用。掌握信息論基本理論和理想通信系統基本理論。教學內容提要1、向學生聲明教學管理的各項規(guī)定及其學習本門課的方法2、介紹信息的基本概念3、講述信息論的起源、發(fā)展及應用4、介紹信息技術和信息科學教學重點及難點重點：1、信息的基本概念2、信息論的應用處理方案方法設計作業(yè)練習特別提示周次第1周，總第2次課備注章節(jié)名稱第二章、信息的度量問題§2.1§2.2.2由于信息論是以概率論為基礎，學生在概率

2、論方面基礎相對薄弱，所以需要對本堂課涉及的概率論知識加以補充。教學目的及要求理解信息的不確定性的含義、信息度量的原則、香農熵及其產生教學內容提要1、舉例介紹信息不確定性2、介紹信息量的基本度量3、介紹香農熵4、證明香農熵的定義公式教學重點及難點重點：1、理解不確定性及其性質2、理解信息基本度量的科學性和實用性難點：1、信息基本度量的理論依據2、香農熵的產生處理方案方法設計聯系實際加強理解作業(yè)練習作業(yè)：P592特別提示周次第2周，總第3次課備注章節(jié)名稱2.3信源熵、條件熵、聯合熵、熵函數的性質教學目的及要求理解熵的本質、物理意義和熵的性質，掌握各種熵的轉化關系，可以完成熵的基本運算。教學內容提要

3、1、信源熵2、條件熵3、聯合熵4、熵函數的性質,包括連續(xù)性、單調性、曲線特性、極值性教學重點及難點重點：熵的運算難點：熵的轉化關系處理方案方法設計聯系實際，并在課堂多做聯系題，鞏固知識。作業(yè)練習P2362.5（4）2.10特別提示周次第2周，總第4次課備注章節(jié)名稱2.4多符號離散平穩(wěn)信源教學目的及要求掌握多符號離散信源的熵的運算規(guī)則，了解極限熵的求解過程。教學內容提要1、離散無記憶擴展信源2、離散平穩(wěn)信源的數學定義3、離散平穩(wěn)信源的信源熵和極限熵教學重點、難點及重點：極限熵的求解難點：有限階熵代替極限熵的思想處理方案及方法設計公式推倒要細致，講解速度要慢一點。作業(yè)練習P2362.7特別提示周次

4、第3周，總第5次課備注章節(jié)名稱2.5馬爾可夫信源教學目的及要求掌握馬爾可夫鏈的性質、馬爾可夫鏈信源的定義和各態(tài)遍歷定理。教學內容提要1、馬爾可夫信源定義2、各態(tài)遍歷定理教學重點、難點及重點：各態(tài)遍歷定理難點：各態(tài)遍歷定理的證明和應用處理方案及方法設計聯系實際、加強理解作業(yè)練習P2362.7特別提示周次第3周，總第6次課備注章節(jié)名稱2.5馬爾可夫信源教學目的及要求掌握馬爾可夫信源熵的普通計算方法和分解方法教學內容提要馬爾可夫信源熵的計算方法和分解方法教學重點、難點及重點：對信源分解方法的理解難點：應用信源分解方法處理方案及方法設計結合其它信源進行對比理解。作業(yè)練習P2382.24特別提示周次第4

5、周，總第7次課備注章節(jié)名稱2.6信源冗余度及信息變差教學目的及要求掌握冗余的概念，并理解。對信息變差的計算方法要熟悉。教學內容提要信源冗余度的定義和計算方法信息變差的定義和計算方法教學重點、難點及重點：信源冗余度的應用難點：信息變差的定義和計算方法處理方案及方法設計闡明信源冗余度與圖形、視頻壓縮的關系，對不同信源進行對比，加深理解。作業(yè)練習特別提示周次第4周，總第8次課備注章節(jié)名稱2.7連續(xù)信源、連續(xù)信源的熵教學目的及要求理解連續(xù)信源與離散信源的區(qū)別，了解連續(xù)信源的工程應用。掌握連續(xù)信源熵的計算方法。教學內容提要連續(xù)信源熵的定義特殊連續(xù)信源熵的計算連續(xù)信源熵的性質和最大連續(xù)信源熵定理教學重點、

6、難點及重點：特殊連續(xù)信源熵的計算方法難點：特殊連續(xù)信源熵的積分求解處理方案及方法設計對語音、視頻等連續(xù)信源進行舉例分析，加深理解。作業(yè)練習特別提示周次第5周，總第9次課備注章節(jié)名稱第3章無失真信源編碼3.1信源編碼概述教學目的及要求理解信源編碼的意義和分類，了解信源編碼基礎知識。掌握編碼譯碼過程。教學內容提要1、信源編碼及分類2、信源編碼定義3、信源編碼基礎4、編碼譯碼過程教學重點、難點及重點：信源編碼的指導思想難點：編碼譯碼過程的系統理解。處理方案及方法設計結合通信系統模型圖講解。作業(yè)練習特別提示周次第5周，總第10次課備注章節(jié)名稱3.2定長編碼教學目的及要求掌握定長編碼的特點，分析定長編碼

7、的優(yōu)點和缺點。教學內容提要定長編碼定理定長編碼方法和平均碼長、編碼效率的計算教學重點、難點及重點：平均碼長、編碼效率的計算難點：定長編碼定理的理解處理方案及方法設計通過課堂練習掌握定長碼的編碼方法。作業(yè)練習特別提示周次第6周，總第11次課備注章節(jié)名稱3.3變長編碼教學目的及要求掌握變長編碼的特點，分析變長編碼的優(yōu)點和缺點。教學內容提要變長編碼定理的證明變長編碼定理結論的應用編碼方法的評價（編碼效率）教學重點、難點及重點：變長編碼定理結論的應用難點：變長編碼定理的證明處理方案及方法設計通過課堂習題理解變長編碼的優(yōu)點，并對習題加以剖析。作業(yè)練習特別提示周次第6周，總第12次課備注章節(jié)名稱3.4常用

8、的信源編碼教學目的及要求掌握香農編碼、費諾編碼、哈夫曼編碼的編碼思想和編碼方法。教學內容提要1、香農編碼2、費諾編碼3、哈夫曼編碼4、編碼的不同應用教學重點、難點及重點：哈夫曼編碼方法難點：哈夫曼碼樹的構造方法處理方案及方法設計理論課學習方法，并在實驗課上編寫編碼程序作業(yè)練習P2393.43.7特別提示周次第7周，總第13次課備注章節(jié)名稱3.4常用的信源編碼教學目的及要求掌握游程編碼、冗余位編碼的編碼思想和編碼方法。教學內容提要1、游程編碼2、冗余位編碼3、編碼的不同應用。教學重點、難點及重點：冗余位編碼難點：冗余位編碼中的譯碼過程處理方案及方法設計理論課學習方法，并在實驗課上編寫編碼程序作業(yè)

9、練習P2393.10特別提示周次第7周，總第14次課備注章節(jié)名稱第4章限失真信源編碼4.1失真測度與信息率失真函數教學目的及要求掌握限失真編碼、平均失真度的定義和信息率失真函數的定義和性質教學內容提要1、限失真編碼簡介2、平均失真度的定義3、信息率失真函數的性質教學重點、難點及重點：理解平均失真度的定義難點：理解信息率失真函數的定義處理方案及方法設計結合無失真編碼進行對比講解。作業(yè)練習P2404.34.4特別提示周次第8周，總第15次課備注章節(jié)名稱4.2信息率失真函數的計算教學目的及要求掌握平均失真度的取值區(qū)間和離散和連續(xù)信源信息率失真函數的計算方法。教學內容提要1、平均失真度的取值區(qū)間2、離

10、散信源信息率失真函數3、連續(xù)信源信息率失真函數教學重點、難點及重點：平均失真度的取值區(qū)間難點：離散信源信息率失真函數處理方案及方法設計針對二元編碼進行講解，有助理解。作業(yè)練習P2404.7特別提示周次第8周，總第16次課備注章節(jié)名稱4.3限失真信源編碼定理4.4編碼應用介紹教學目的及要求掌握香農第三編碼定理的判定作用，能夠應用限失真信源編碼定理進行編碼可行性的簡單判定，掌握語音信號和圖像信號的預測編碼技術教學內容提要1、限失真信源編碼定理2、編碼可行性的簡單判定3、預測編碼技術教學重點、難點及重點：限失真信源編碼定理難點：預測編碼技術處理方案及方法設計通過課堂練習掌握限失真信源編碼定理作業(yè)練習

11、特別提示周次第9周，總第17次課備注章節(jié)名稱第5章信道及信道容量5.1信道模型及分類5.2容量計算教學目的及要求掌握信道模型及信道分類，信道容量的定義和它的意義，特殊單符號離散信道的容量計算方法。教學內容提要1、信道模型及信道分類2、信道容量的定義和它的意義3、特殊單符號離散信道的容量計算(一一對應信道、擴展信道、歸并信道)教學重點、難點及重點：特殊單符號離散信道的容量計算難點：對信道容量的理解處理方案及方法設計結合限失真編碼中的R(D)函數進行對比講解。作業(yè)練習特別提示周次第10周，總第18次課備注章節(jié)名稱5.2容量計算教學目的及要求繼續(xù)學習三種特殊信道和信道容量的計算，要求掌握各種信道的特

12、征和其本身的信道容量的計算方法。教學內容提要1、強對稱信道和容量計算2、對稱信道和容量計算3、準對陳信道和容量計算教學重點、難點及重點：強對稱信道和容量計算難點：準對陳信道容量計算方法處理方案及方法設計課本理論與實際相結合，通過介紹各種信道的實際應用價值來激發(fā)學生的學習興趣。作業(yè)練習P2415.5特別提示周次第10周，總第19次課備注章節(jié)名稱5.2容量計算教學目的及要求在前期特殊信道容量的計算方法學習基礎之上，一般信道和信道容量的計算，要求掌握信道容量的普遍性計算方法。教學內容提要1、拉格朗日乘子法介紹2、信道容量普遍性表達式的構造和容量求解3、針對2*2信道進行容量計算教學重點、難點及重點：

13、信道容量普遍性表達式的構造和容量求解難點：信道容量普遍性表達式的構造和容量求解處理方案及方法設計課堂練習和教學相結合作業(yè)練習P2415.15特別提示周次第11周，總第20次課備注章節(jié)名稱第6章信道編碼6.1信道編碼的概念教學目的及要求掌握信道編碼的意義、分類、基本原理和檢錯和糾錯能力的計算方法。教學內容提要1、信道編碼的意義2、信道編碼的分類3、信道編碼的基本原理4、檢錯和糾錯能力教學重點、難點及重點：信道編碼的基本原理難點：信道編碼的基本原理處理方案及方法設計提出問提，引導學生思維，課堂練習和教學相結合作業(yè)練習P2456.1特別提示周次第12周，總第21次課備注章節(jié)名稱6.2信道編碼定理6.

14、3線性分組碼教學目的及要求掌握兩種譯碼規(guī)則（最大后驗概率準則、最大似然準則）和錯誤概率的計算方法，理解信道編碼定理的內涵。學習檢錯與糾錯原理。漢明距離的作用。教學內容提要1、譯碼規(guī)則（最大后驗概率準則、最大似然準則）及錯誤概率2、信道編碼定理3、檢錯（奇偶校驗、重復消息、非0符號個數）4、糾錯原理（前向糾錯、ARQ）5、漢明距離6、線性分組碼概述教學重點、難點及重點：最大后驗概率準則、最大似然準則、漢明距離難點：對信道編碼定理的理解處理方案及方法設計結合實際的例子來分析信道編碼，可以生動一些。作業(yè)練習P2456.2特別提示周次第12周，總第22次課備注章節(jié)名稱6.3線性分組碼教學目的及要求針對

15、線性分組碼分析其糾錯能力，并能夠對線性分組碼進行譯碼。教學內容提要1、生成矩陣和一致校驗矩陣的作用和求解方法2、線性分組碼的糾錯能力（三個定理）5、線性分組碼譯碼（譯碼準則、伴隨式糾錯、陪集糾錯）教學重點、難點及重點：生成矩陣和一致校驗矩陣的作用和求解方法難點：線性分組碼譯碼處理方案及方法設計針對實例進行理論學習。作業(yè)練習特別提示周次第13周，總第23次課備注章節(jié)名稱6.4循環(huán)碼教學目的及要求掌握循環(huán)碼的定義，介紹循環(huán)碼的碼多項式表示。給出碼多項式的性質和通過碼多項式構造系統碼的方法。掌握循環(huán)碼生成矩陣和一致校驗矩陣的求解方法，依據例子進行編碼和譯碼。教學內容提要1、循環(huán)碼定義2、循環(huán)碼碼多項

16、式3、循環(huán)碼碼多項式基本性質4、構造系統碼的方法5、生成矩陣和一致校驗矩陣（結合例題講解）6、編碼（利用生成矩陣）7、譯碼（利用多項式）教學重點、難點及重點：生成矩陣和一致校驗矩陣的作用和求解方法難點：循環(huán)碼的生成矩陣構造處理方案及方法設計按照提出問題、分析問題、解決問題的思路引導學生。作業(yè)練習P2456.3特別提示周次第13周，總第24次課備注章節(jié)名稱第7章網絡信息安全7.1密碼學基礎教學目的及要求掌握網絡安全基本概念，信息安全含義，網絡安全的對策和傳統密碼學的基礎知識。教學內容提要1、密碼學基礎知識、密鑰熵理論2、傳統加密方法（單表密碼、代替密碼、多字母代替密碼、多表代替密碼）3、密碼體制

17、要求4、密碼體制功能5、加密算法分類教學重點、難點及重點：傳統加密方法難點：傳統加密方法處理方案及方法設計按照提出問題、分析問題、解決問題的思路引導學生。實驗課編寫保密程序。作業(yè)練習P2477.17.27.3特別提示周次第14周，總第25次課備注章節(jié)名稱7.2數據加密標準（DES）教學目的及要求掌握DES算法的設計思想和實現方法。教學內容提要1、DES概述2、DES算法實現3、DES的安全性教學重點、難點及重點：DES算法難點：DES算法處理方案及方法設計按照提出問題、分析問題、解決問題的思路引導學生。實驗課編寫保密程序。作業(yè)練習P2477.47.57.8特別提示周次第15周，總第26次課備注

18、章節(jié)名稱7.2公開密鑰加密算法（RSA）教學目的及要求了解RSA的工作原理和應用領域，可以自己實現簡單的RSA算法。教學內容提要1、RSA概述2、RSA工作原理3、RSA安全性4、RSA應用5、RSA簡單實例的實現教學重點、難點及重點：RSA簡單實例的實現難點：RSA簡單實例的實現處理方案及方法設計按照提出問題、分析問題、解決問題的思路引導學生。實驗課編寫保密程序。作業(yè)練習P2477.67.7特別提示周次第16周，總第27次課備注章節(jié)名稱7.3數字簽名教學目的及要求了解數字簽名的工作原理和相關行業(yè)標準，可以獨立實現簡單的數字簽名。教學內容提要1、數字簽名及其原理2、哈希函數3、簽名標準DSS4、數字簽名的簡單實現教學重