教案-信息科学基础

1、周次第1周，总第1次课备注章节名称第一章、信息科学与信息技术概论讲讲为什么学习这门课，树立学好这门课的信心教学目的及要求掌握基本的信息论概念，而且要求能够和日常生活和学习结合起来，做到活学活用。掌握信息论基本理论和理想通信系统基本理论。教学内容提要1、向学生声明教学管理的各项规定及其学习本门课的方法2、介绍信息的基本概念3、讲述信息论的起源、发展及应用4、介绍信息技术和信息科学教学重点及难点重点：1、信息的基本概念2、信息论的应用处理方案方法设计作业练习特别提示周次第1周，总第2次课备注章节名称第二章、信息的度量问题§2.1§2.2.2由于信息论是以概率论为基础，学生在概率

2、论方面基础相对薄弱，所以需要对本堂课涉及的概率论知识加以补充。教学目的及要求理解信息的不确定性的含义、信息度量的原则、香农熵及其产生教学内容提要1、举例介绍信息不确定性2、介绍信息量的基本度量3、介绍香农熵4、证明香农熵的定义公式教学重点及难点重点：1、理解不确定性及其性质2、理解信息基本度量的科学性和实用性难点：1、信息基本度量的理论依据2、香农熵的产生处理方案方法设计联系实际加强理解作业练习作业：P592特别提示周次第2周，总第3次课备注章节名称2.3信源熵、条件熵、联合熵、熵函数的性质教学目的及要求理解熵的本质、物理意义和熵的性质，掌握各种熵的转化关系，可以完成熵的基本运算。教学内容提要

3、1、信源熵2、条件熵3、联合熵4、熵函数的性质,包括连续性、单调性、曲线特性、极值性教学重点及难点重点：熵的运算难点：熵的转化关系处理方案方法设计联系实际，并在课堂多做联系题，巩固知识。作业练习P2362.5（4）2.10特别提示周次第2周，总第4次课备注章节名称2.4多符号离散平稳信源教学目的及要求掌握多符号离散信源的熵的运算规则，了解极限熵的求解过程。教学内容提要1、离散无记忆扩展信源2、离散平稳信源的数学定义3、离散平稳信源的信源熵和极限熵教学重点、难点及重点：极限熵的求解难点：有限阶熵代替极限熵的思想处理方案及方法设计公式推倒要细致，讲解速度要慢一点。作业练习P2362.7特别提示周次

4、第3周，总第5次课备注章节名称2.5马尔可夫信源教学目的及要求掌握马尔可夫链的性质、马尔可夫链信源的定义和各态遍历定理。教学内容提要1、马尔可夫信源定义2、各态遍历定理教学重点、难点及重点：各态遍历定理难点：各态遍历定理的证明和应用处理方案及方法设计联系实际、加强理解作业练习P2362.7特别提示周次第3周，总第6次课备注章节名称2.5马尔可夫信源教学目的及要求掌握马尔可夫信源熵的普通计算方法和分解方法教学内容提要马尔可夫信源熵的计算方法和分解方法教学重点、难点及重点：对信源分解方法的理解难点：应用信源分解方法处理方案及方法设计结合其它信源进行对比理解。作业练习P2382.24特别提示周次第4

5、周，总第7次课备注章节名称2.6信源冗余度及信息变差教学目的及要求掌握冗余的概念，并理解。对信息变差的计算方法要熟悉。教学内容提要信源冗余度的定义和计算方法信息变差的定义和计算方法教学重点、难点及重点：信源冗余度的应用难点：信息变差的定义和计算方法处理方案及方法设计阐明信源冗余度与图形、视频压缩的关系，对不同信源进行对比，加深理解。作业练习特别提示周次第4周，总第8次课备注章节名称2.7连续信源、连续信源的熵教学目的及要求理解连续信源与离散信源的区别，了解连续信源的工程应用。掌握连续信源熵的计算方法。教学内容提要连续信源熵的定义特殊连续信源熵的计算连续信源熵的性质和最大连续信源熵定理教学重点、

6、难点及重点：特殊连续信源熵的计算方法难点：特殊连续信源熵的积分求解处理方案及方法设计对语音、视频等连续信源进行举例分析，加深理解。作业练习特别提示周次第5周，总第9次课备注章节名称第3章无失真信源编码3.1信源编码概述教学目的及要求理解信源编码的意义和分类，了解信源编码基础知识。掌握编码译码过程。教学内容提要1、信源编码及分类2、信源编码定义3、信源编码基础4、编码译码过程教学重点、难点及重点：信源编码的指导思想难点：编码译码过程的系统理解。处理方案及方法设计结合通信系统模型图讲解。作业练习特别提示周次第5周，总第10次课备注章节名称3.2定长编码教学目的及要求掌握定长编码的特点，分析定长编码

7、的优点和缺点。教学内容提要定长编码定理定长编码方法和平均码长、编码效率的计算教学重点、难点及重点：平均码长、编码效率的计算难点：定长编码定理的理解处理方案及方法设计通过课堂练习掌握定长码的编码方法。作业练习特别提示周次第6周，总第11次课备注章节名称3.3变长编码教学目的及要求掌握变长编码的特点，分析变长编码的优点和缺点。教学内容提要变长编码定理的证明变长编码定理结论的应用编码方法的评价（编码效率）教学重点、难点及重点：变长编码定理结论的应用难点：变长编码定理的证明处理方案及方法设计通过课堂习题理解变长编码的优点，并对习题加以剖析。作业练习特别提示周次第6周，总第12次课备注章节名称3.4常用

8、的信源编码教学目的及要求掌握香农编码、费诺编码、哈夫曼编码的编码思想和编码方法。教学内容提要1、香农编码2、费诺编码3、哈夫曼编码4、编码的不同应用教学重点、难点及重点：哈夫曼编码方法难点：哈夫曼码树的构造方法处理方案及方法设计理论课学习方法，并在实验课上编写编码程序作业练习P2393.43.7特别提示周次第7周，总第13次课备注章节名称3.4常用的信源编码教学目的及要求掌握游程编码、冗余位编码的编码思想和编码方法。教学内容提要1、游程编码2、冗余位编码3、编码的不同应用。教学重点、难点及重点：冗余位编码难点：冗余位编码中的译码过程处理方案及方法设计理论课学习方法，并在实验课上编写编码程序作业

9、练习P2393.10特别提示周次第7周，总第14次课备注章节名称第4章限失真信源编码4.1失真测度与信息率失真函数教学目的及要求掌握限失真编码、平均失真度的定义和信息率失真函数的定义和性质教学内容提要1、限失真编码简介2、平均失真度的定义3、信息率失真函数的性质教学重点、难点及重点：理解平均失真度的定义难点：理解信息率失真函数的定义处理方案及方法设计结合无失真编码进行对比讲解。作业练习P2404.34.4特别提示周次第8周，总第15次课备注章节名称4.2信息率失真函数的计算教学目的及要求掌握平均失真度的取值区间和离散和连续信源信息率失真函数的计算方法。教学内容提要1、平均失真度的取值区间2、离

10、散信源信息率失真函数3、连续信源信息率失真函数教学重点、难点及重点：平均失真度的取值区间难点：离散信源信息率失真函数处理方案及方法设计针对二元编码进行讲解，有助理解。作业练习P2404.7特别提示周次第8周，总第16次课备注章节名称4.3限失真信源编码定理4.4编码应用介绍教学目的及要求掌握香农第三编码定理的判定作用，能够应用限失真信源编码定理进行编码可行性的简单判定，掌握语音信号和图像信号的预测编码技术教学内容提要1、限失真信源编码定理2、编码可行性的简单判定3、预测编码技术教学重点、难点及重点：限失真信源编码定理难点：预测编码技术处理方案及方法设计通过课堂练习掌握限失真信源编码定理作业练习

11、特别提示周次第9周，总第17次课备注章节名称第5章信道及信道容量5.1信道模型及分类5.2容量计算教学目的及要求掌握信道模型及信道分类，信道容量的定义和它的意义，特殊单符号离散信道的容量计算方法。教学内容提要1、信道模型及信道分类2、信道容量的定义和它的意义3、特殊单符号离散信道的容量计算(一一对应信道、扩展信道、归并信道)教学重点、难点及重点：特殊单符号离散信道的容量计算难点：对信道容量的理解处理方案及方法设计结合限失真编码中的R(D)函数进行对比讲解。作业练习特别提示周次第10周，总第18次课备注章节名称5.2容量计算教学目的及要求继续学习三种特殊信道和信道容量的计算，要求掌握各种信道的特

12、征和其本身的信道容量的计算方法。教学内容提要1、强对称信道和容量计算2、对称信道和容量计算3、准对陈信道和容量计算教学重点、难点及重点：强对称信道和容量计算难点：准对陈信道容量计算方法处理方案及方法设计课本理论与实际相结合，通过介绍各种信道的实际应用价值来激发学生的学习兴趣。作业练习P2415.5特别提示周次第10周，总第19次课备注章节名称5.2容量计算教学目的及要求在前期特殊信道容量的计算方法学习基础之上，一般信道和信道容量的计算，要求掌握信道容量的普遍性计算方法。教学内容提要1、拉格朗日乘子法介绍2、信道容量普遍性表达式的构造和容量求解3、针对2*2信道进行容量计算教学重点、难点及重点：

13、信道容量普遍性表达式的构造和容量求解难点：信道容量普遍性表达式的构造和容量求解处理方案及方法设计课堂练习和教学相结合作业练习P2415.15特别提示周次第11周，总第20次课备注章节名称第6章信道编码6.1信道编码的概念教学目的及要求掌握信道编码的意义、分类、基本原理和检错和纠错能力的计算方法。教学内容提要1、信道编码的意义2、信道编码的分类3、信道编码的基本原理4、检错和纠错能力教学重点、难点及重点：信道编码的基本原理难点：信道编码的基本原理处理方案及方法设计提出问提，引导学生思维，课堂练习和教学相结合作业练习P2456.1特别提示周次第12周，总第21次课备注章节名称6.2信道编码定理6.

14、3线性分组码教学目的及要求掌握两种译码规则（最大后验概率准则、最大似然准则）和错误概率的计算方法，理解信道编码定理的内涵。学习检错与纠错原理。汉明距离的作用。教学内容提要1、译码规则（最大后验概率准则、最大似然准则）及错误概率2、信道编码定理3、检错（奇偶校验、重复消息、非0符号个数）4、纠错原理（前向纠错、ARQ）5、汉明距离6、线性分组码概述教学重点、难点及重点：最大后验概率准则、最大似然准则、汉明距离难点：对信道编码定理的理解处理方案及方法设计结合实际的例子来分析信道编码，可以生动一些。作业练习P2456.2特别提示周次第12周，总第22次课备注章节名称6.3线性分组码教学目的及要求针对

15、线性分组码分析其纠错能力，并能够对线性分组码进行译码。教学内容提要1、生成矩阵和一致校验矩阵的作用和求解方法2、线性分组码的纠错能力（三个定理）5、线性分组码译码（译码准则、伴随式纠错、陪集纠错）教学重点、难点及重点：生成矩阵和一致校验矩阵的作用和求解方法难点：线性分组码译码处理方案及方法设计针对实例进行理论学习。作业练习特别提示周次第13周，总第23次课备注章节名称6.4循环码教学目的及要求掌握循环码的定义，介绍循环码的码多项式表示。给出码多项式的性质和通过码多项式构造系统码的方法。掌握循环码生成矩阵和一致校验矩阵的求解方法，依据例子进行编码和译码。教学内容提要1、循环码定义2、循环码码多项

16、式3、循环码码多项式基本性质4、构造系统码的方法5、生成矩阵和一致校验矩阵（结合例题讲解）6、编码（利用生成矩阵）7、译码（利用多项式）教学重点、难点及重点：生成矩阵和一致校验矩阵的作用和求解方法难点：循环码的生成矩阵构造处理方案及方法设计按照提出问题、分析问题、解决问题的思路引导学生。作业练习P2456.3特别提示周次第13周，总第24次课备注章节名称第7章网络信息安全7.1密码学基础教学目的及要求掌握网络安全基本概念，信息安全含义，网络安全的对策和传统密码学的基础知识。教学内容提要1、密码学基础知识、密钥熵理论2、传统加密方法（单表密码、代替密码、多字母代替密码、多表代替密码）3、密码体制

17、要求4、密码体制功能5、加密算法分类教学重点、难点及重点：传统加密方法难点：传统加密方法处理方案及方法设计按照提出问题、分析问题、解决问题的思路引导学生。实验课编写保密程序。作业练习P2477.17.27.3特别提示周次第14周，总第25次课备注章节名称7.2数据加密标准（DES）教学目的及要求掌握DES算法的设计思想和实现方法。教学内容提要1、DES概述2、DES算法实现3、DES的安全性教学重点、难点及重点：DES算法难点：DES算法处理方案及方法设计按照提出问题、分析问题、解决问题的思路引导学生。实验课编写保密程序。作业练习P2477.47.57.8特别提示周次第15周，总第26次课备注

18、章节名称7.2公开密钥加密算法（RSA）教学目的及要求了解RSA的工作原理和应用领域，可以自己实现简单的RSA算法。教学内容提要1、RSA概述2、RSA工作原理3、RSA安全性4、RSA应用5、RSA简单实例的实现教学重点、难点及重点：RSA简单实例的实现难点：RSA简单实例的实现处理方案及方法设计按照提出问题、分析问题、解决问题的思路引导学生。实验课编写保密程序。作业练习P2477.67.7特别提示周次第16周，总第27次课备注章节名称7.3数字签名教学目的及要求了解数字签名的工作原理和相关行业标准，可以独立实现简单的数字签名。教学内容提要1、数字签名及其原理2、哈希函数3、签名标准DSS4、数字签名的简单实现教学重