數字教學設計范文10篇

摘要：以數字信號處理課程實驗教學為切入點，分析探究性學習在其教學中的應用效果。通過基礎訓練、綜合提高、拓展創新3個層次的實驗環節促進理論教學，從電生理信號處理的醫學應用角度出發，促進學生理解，調動學生學習主動性和創造性。

關鍵詞：數字信號處理；實驗教學；教學設計

數字信號處理是針對生物醫學工程專業本科生開設的一門重要專業課程，主要介紹數字信號處理的基本概念、基本分析方法和處理技術。該課程教學目標是培養學生思維能力和綜合應用知識解決數字化工程問題的能力，并為進一步學習有關生物醫學信息處理方面的課程打下良好基礎。我們在教學中發現，學生完成該課程理論學習后，面對實際問題還是無從下手，例如，不能理解抽樣的意義以及FFT算法，不知如何設計IIR和FIR數字濾波器，不清楚如何處理電生理信號，這都不利于學習生物醫學信號的處理方法和設計流程。因此，要進行基于醫工結合的實驗教學設計，理實融合引導學生掌握數字信號處理課程的內容[1-2]。根據教育部“六卓越一拔尖”計劃以及《教育部高等教育司關于開展新工科研究與實踐的通知》（教高司函[2017]6號）等文件精神，貫穿“智能醫療”宗旨，對數字信號處理課程進行探究性實驗教學設計，補充智能醫學信號處理實驗內容[3-4]，探索融知識傳授、能力進階、職業核心素養培養為一體的實驗教學方案，實現以“教”為主向以“學”和“練”為主的教學模式轉變，激發學生興趣和潛能，增加學生實戰信號處理體驗。使學生在數字化醫療實踐中完成從基礎理論到綜合提高的過渡、從書本知識到拓展創新的實現、從典型信號到醫學信號的應用。

1教學內容

以問題為導向進行學習，針對課程內容設計了6個實驗項目（見圖1），分別為連續時間信號抽樣及抽樣信號還原、快速傅里葉變換FFT、濾波器設計及實現、心電信號實驗、血氧信號實驗和便攜式腦電信號處理實驗。所有實驗項目均在硬件平臺上完成。學生分組練習，在項目任務引導下拓展提高、交流討論，既可以在硬件平臺上實驗，也可以自行設計信號處理算法，完成智能分析與控制。1.1基礎訓練實驗內容設計。基礎訓練實驗內容是從理論教學內容中提煉的重點，指導學生在實驗的同時，利用數字信號處理技術實現對連續時間信號的處理，將模擬信號轉為數字信號，利用數字技術對其進行加工[2，5-6]。（1）連續時間信號抽樣及抽樣信號還原。采樣是從連續到離散的橋梁，主要分析時域采樣對信號頻譜產生的影響及不失真條件。我們設計了連續時間信號抽樣及抽樣信號還原實驗（見圖2），以使學生掌握從連續到離散信號處理的采樣原理。（2）快速傅里葉變換FFT。按時間抽取的基-2FFT算法，加深學生對離散傅里葉變換定義和基本性質的理解，學會計算離散傅里葉變換，實驗內容如圖3。（3）濾波器設計及實現。通過實驗使學生掌握巴特沃斯模擬低通濾波器、窗函數法數字濾波器的基本步驟，比較分析IIR和FIR數字濾波器，熟悉數字濾波器設計的基本步驟。1.2綜合提高實驗內容設計。綜合提高實驗要求學生在掌握數字信號處理理論的基礎上，對實驗方法進行綜合提高訓練[7-8]。我們設計了心電信號和血氧信號采集分析實驗，讓學生了解心電信號和血氧信號的概念，熟悉心率、血氧飽和度的計算方法，進行光電容積脈搏波（PhotoPlethysmoGraphy，PPG）測量。（1）心電信號實驗。該實驗采集電路主要包括傳感電路、放大電路、濾波電路、調制和解調電路。將從人體體表采集的心電信號放大、濾波，再進行調制與解調，由STM32F103VCT6微控制器處理后通過顯示屏顯示出來。該實驗可以計算心率，并在各種特殊心電波形下識別R峰，可實現系統低功耗運行，預留的電流測試端口可用于功耗測量；心電波形和心率相關信息可通過藍牙發送至手機或其他設備，實驗內容見圖4。（2）血氧信號實驗。該實驗電路可進行雙波長PPG測量，包括LED的驅動與光電傳感器接口電路、交直流信號采集電路、雙波長信號分離電路，還可以計算血氧飽和度。主要實驗過程是微控制器發出周期脈沖信號，切換紅光與紅外光發光管狀態，血氧探頭采集數字信號，通過定時器捕獲通道上升沿，計算數字信號頻率，帶入計算公式求得血氧值與脈率值。實驗內容見圖5。1.3拓展創新實驗內容設計。拓展創新實驗要求學生運用已有知識解決實際電生理信號識別問題[9]。本文設計了腦電信號處理實驗（即腦機接口），通過便攜式腦電信號采集設備，提取腦電信號特征，分析其狀態。具體內容是讓被試者觀察某個數字重復的次數，通過分析腦電信號，判斷被試者處于注意狀態還是非注意狀態。學生利用巴特沃斯濾波器去除干擾信號，利用快速傅里葉變換分析腦電信號各個頻段（α、β、θ、δ4個節律），然后求解4個節律的平均值、均方差，發現δ/α、δ/β特征最明顯，拓寬生物醫學信號分析思路。

2教學方法

一、系統設計

數字信號處理中信號表示部分包括基于奈奎斯特采樣定理的模擬到離散信號的抽樣，離散序列的基本運算（重點是卷積和）；信號變換部分包括z變換，離散時間傅里葉變換DTFT，離散傅里葉變換DFT，三者之間的關系由頻域采樣定理確定，三種變換依次在z平面、單位圓、圓上采樣點的取值；信號處理部分主要是數字濾波器的設計，包括有限長沖激響應FIR濾波器和無限長沖激響應IIR濾波器。奈奎斯特采樣定理決定了時域信號采樣后是否會發生頻譜的混疊，頻域采樣定理決定了頻域抽樣后是否會在時域序列產生混疊。本演示系統的構建依照以上內容進行設計，主要通過七大模塊來展現：序列運算、Z變換、離散傅里葉變換、奈奎斯特采樣定律、IIR濾波器設計、FIR濾波器設計以及窗函數繪制，并將此七個模塊集成在一個導航窗體中（圖1所示），層次清晰，功能明了。

二、模塊說明與演示

信號從連續性的角度來說可以分為連續信號、離散信號與量化信號。在通信工程本科信號處理理論教學中主要是以前兩者為主的，其中離散信號為離散時間信號，簡稱序列。因而序列是學習《數字信號處理》課程的基礎，也是研究的主體。所以本平臺首先要對序列進行簡單的計算。在序列運算模塊中包括序列的加、減、乘積、卷積。序列可以數列的形式直接輸入，或從文件直接導入，完成相應的計算后可直接展示在該界面，或導出到文本中，亦可通過點擊“繪圖”按鈕在figure界面中直觀查看序列波形。為更加清楚地了解卷積過程，在“操作類型”中選擇“動態卷積”，點擊“繪圖”后可動態觀察序列的翻褶、移位、相乘、相加的過程。與序列的z變換緊密相連的是線性時不變系統的系統函數H（z），通過H（z）的零極點分布可以清楚地判定系統的因果穩定性，并與后續IIR與FIR濾波器設計息息相關。本平臺將z變換演示界面分成上下兩部分。上部分通過回調函數直接調用ztrans.m計算給定因果序列的z變換，顯示計算結果（以z的降冪排列），并可繪制零極點圖；下部分是按照用戶定義的系統函數的分子、分母的系數（按照z降冪排列）確定其零極點分布，從而分析系統的因果穩定性。DFT的本質是有限長序列的z變換在單位圓上的等間隔采樣點，間隔的角度為2π/N，離散傅里葉變換根據給出N點有限長序列計算其N點DFT。在該界面中可以由用戶給出時域表達式以及點數，在圖形繪制區域繪制時域序列圖和頻域的幅度響應柱狀圖。奈奎斯特采樣定律給出了帶限模擬信號離散抽樣后能夠恢復原信號的條件。在該演示界用戶給出直接的時間函數x（t），根據抽樣定理確定采樣頻率后可以得到離散信號，為了驗證其正確性，本文利用插值法將離散信號又恢復為模擬信號，并與原有模擬信號進行視頻域上的直觀比較。IIR濾波器模塊需要用戶自定義IIR濾波器類型、通帶類型、通帶邊界以及數字濾波器的采樣速率、通帶衰減和阻帶衰減等參數來生成相應濾波器的幅頻響應，可以方便、直觀地觀察所設計的濾波器的幅頻和相頻特性，同時也可以方便地比較不同參數對IIR濾波器幅頻或相頻響應的影響。FIR濾波器界面是以窗函數法完成的。用戶可自定義窗口類型（包括矩形窗、漢明窗、漢寧窗與布萊克曼窗）、通帶類型、通帶邊界以及數字濾波器的采樣速率等參數，通過“濾波器幅頻響應預覽”按鈕繪制幅頻和相頻響應曲線，同時也可以通過“窗函數演示”按鈕跳轉到窗函數設計界面，觀察不同階數的窗函數。

三、平臺封裝

GUI完成設計后的文件包含兩種，包含窗體中各控件對應代碼的.m文件與包含控件信息的.fig文件。本文使用mbuild-setup命令進行編譯工具的部署，選擇本機中安裝的MicrosoftVisualC++2017（C）作為編譯器，利用mcc命令進行聯合編譯，生成可執行文件，方便用戶在無MATLAB環境中使用。在編譯時，需要將平臺設計過程中使用的動態鏈接庫文件一并打包生成安裝程序。

摘要：隨著世界科技信息的高速發展，新興產業市場崛起和發展急需數字媒體藝術專業人才，所以培養創意思維能力已經成為教育發展和人才培養不可或缺的一部分。作為高校數字媒體藝術專業，在實驗課程中應著重培養學生的創意思維，但目前眾多高校仍存在著實驗課程內容設置不合理、相關教學評價不完善等諸多問題。針對這些問題展開了研究，提出了完善相關體系制度、提高相關教師專業水平等措施建議，希望為高校數字媒體藝術專業的發展提供一些參考和幫助。

關鍵詞：創意思維；數字媒體藝術；實驗課程設計；教學研究

作為高校數字媒體藝術專業，培養的是將來從事數字媒體文藝藝術類工作的人才，而從事此類工作，往往又需要一定的創意思維，因此，需要加強相關方面的重視和培養。而目前中國的眾多高校，尤其是綜合性大學、師范類大學等非藝術類高校，對于數字媒體藝術專業的創意思維方面的培養力度不足，從而造成學生專業水平和能力薄弱，以及綜合競爭力不強等不良現象。各高校應整合、開發可利用的相關資源和經驗，以培養學生創意思維為目的，設計具有較強實踐性、科學性的實驗課程，培養數字媒體藝術專業人才，提高教學質量和水平，從而推動學校的發展進步。

1高校數字媒體藝術專業實驗課程現狀

在國外，早在20世紀末，一些國家的高校就開始了關于大學生實踐能力方面的培養。而在國內，由于歷史等眾多原因，許多高校到目前為止依然沒有對學生的實踐能力引起重視，由此導致實驗課程存在課程內容不合理、教學評價不完善、教學設施設備不充足等諸多問題。而數字媒體專業又是一門實踐性較強的專業，因而更不利于專業的發展。本文就“高校數字媒體藝術專業實驗課程現存問題”展開調查[1]，對國內上百所高校進行了相關了解和統計，結果顯示，眾多高校的數字媒體藝術專業都存在著不少問題。高校數/調查總數中的數據調查顯示，實驗課程內容不合理占54.78%，實驗課程教學評價不完善占49.52%，教學設施設備不充足占82.16%，實驗課程培養目標不突出占60.33%，而“教學設施設備不充足”的問題最為嚴重。1.1實驗課程內容不合理。合理的課程內容不僅有利于提升課程質量，也有利于培養學生實踐能力。但是，縱觀國內高校數字媒體藝術專業的實驗課程現狀，不少都存在著課程內容設置不合理的問題。數字媒體藝術專業重在培養學生的影視、交互設計、三維制作的創作能力，因此在實驗課程內容的設置上應與此緊密相聯，并且需要以學生的專業理論知識作為基礎。但主要存在兩方面的實際問題，一方面是實驗課程與理論課程內容不相符；另一方面是實驗課程內容比理論課程內容更超前，學生都無法吸收消化知識。并且，數字媒體藝術專業培養的是將來從事數字媒體行業的人才，需要足夠的創意思維才能夠有一定的市場競爭力，而許多高校的實驗課程并未涉及這些，實驗課程缺少對學生擴散性思維的訓練及培養，從而導致數字媒體專業學生的實踐創新能力不足[2]，為其今后的就業或創業帶來了較大的不利影響。1.2實驗課程教學評價不完善。課程教學評價是對教師的教、學生的學的結果的重要衡量指標，也是課程教學效果的直接體現。而作為實驗課程，其教學評價應對學生平時的實驗過程、實驗結果、創新能力與實踐操作能力等多方面都進行考量；對于數字媒體藝術專業還應該著重突出對實踐和創新方面的考察，使實驗課程的教學評價更趨于科學、合理，促進實驗課程質量的提升。然而，從目前眾多高校數字媒體藝術專業的實驗課程教學評價體系來看，還有許多高校存在著實驗課程與理論課程采用相同的教學評價方式的問題，以學期末的考核成績為主，對于學生平時的實踐過程、創意思維等都沒有或者較少進行考量，這樣不科學的實驗課程教學評價模式，不僅不利于課程質量的提升，而且在較大程度上誤導了教師和學生，使其產生“實驗、實踐不重要”的錯誤觀點，非常不利于創新性人才的培養。1.3教學設施設備不充足。數字媒體藝術專業需對學生進行新媒體視頻（如3D、VR）等策劃、三維模型設計與制作、交互設計、界面設計、攝影攝像、聲音錄制、畫面剪輯制作等眾多方面的培養[3]，因此在教學過程中需用到攝像機、計算機等設備儀器，而這些設備價格一般都較為昂貴。隨著科學技術的飛速發展，與其相關的設施設備更新日新月異，學校若想采購大量先進的相關設備，需付出較多的資金投入，這些資金投入往往超過了大多數高校的承受范圍。因此，目前許多高校的數字媒體藝術專業都存在著教學設施設備不足的問題，這就導致此專業的實驗課程無法傳授給學生更多的、最新的操作技能，教學內容的實用性就得不到保證，學習、實踐的動力和積極性也會大幅減退，學生的專業技能難以提升，給其今后的就業造成了較大的負面影響。1.4實驗課程培養目標不突出。為了滿足市場用人需求，數字媒體藝術專業應以培養具有高綜合素質、專業能力較強、具有創意思維的人才作為培養目標[4]，并使用相適宜的教學手段或方法，圍繞此目標開展相關教學工作。然而，眾多國內高校數字媒體專業目前的實驗課程，以培養學生的操作技能為主，并且這些操作技能大部分相較于現有的行業水平較為落后，而對于學生的獨立實踐、創新創意等方面的培養較少，從而導致培養出來的學生獨立操作能力不足、創新創意思維較差，造成數字媒體藝術專業學生就業難而相關崗位又大量缺乏人才的現狀。

2高校數字媒體藝術專業創意思維實驗課程教學的意義

摘要：針對數字媒體技術人才教育存在的問題，提出課堂－項目－競賽三維聯動的教學模式（簡稱三維聯動模式）。該模式繼承了課堂教學優點，整合了項目化教學優勢，發揮了競賽平臺作用。該模式實施，需要良好的實施環境、明確的實施目標和可行的實施方案。實踐表明：三維聯動模式對提高數字媒體技術人才的培養質量有明顯的效果。

關鍵詞：課堂－項目－競賽三維聯動；數字媒體技術；教學模式；教學改革

1研究背景

隨著數字技術發展，數字出版、數字游戲、數字影視、數字動漫等數字媒體產業，已經成為國家文化產業重要組成部分，數字媒體技術人才培養也在各高校相繼展開。廣西科技大學于2006年開設數字媒體技術專業，近年來結合教學實踐，不斷開展相關課程的教育教學改革與探索。但由于成立較晚、教育教學經驗積淀較薄，課程體系設置沒能很好反映數字媒體技術特點，實際教育教學工作中還存在以下問題。1．1教材內容滯后。雖然數字媒體產業起步較晚，但發展迅速，技術更是日新月異，而專業教材內容滯后嚴重。數字媒體產業發展，要求培養具備良好數字媒體技術和數字媒體藝術基礎、能夠進行數字媒體作品設計、熟練掌握數字媒體制作技能、具備堅實數字媒體軟件系統開發能力的綜合型應用技術人才。但現行教材中反映數字藝術、數字媒體、影視創作等多學科交叉和滲透方面的內容較為欠缺，使得課堂講授內容與產業發展實際需求有較大差距，無法開拓學生創新思路，不利于創新能力培養。同時，大部分教材理論性強，實踐操作內容較少，并且教材中的案例距離實際工作情景較遠，教材缺少實用性和職業指導意義［1］。1．2實踐教學與行業需求脫節。首先，實踐內容與數字媒體產業實際需要不一致，通常是以老師或學生個人的喜好開展的設計制作性實驗；更重要的是實踐內容單一或過于簡單，缺乏參與項目決策、協調、控制、合作和管理的基本過程，學生沒能得到完成項目所必需的基本訓練。其次，實踐方式單一，雖然數字媒體技術是一門實踐性很強的專業，但很多企業卻不愿意接受學生實習，大部分學生很少有機會到公司或企業中進行系統實踐，使得課堂實踐成為單一的實踐方式［2］。實習實踐往往流于形式。雖然有部分課程引入了項目化教學，但所采用的項目往往是從教材或參考資料中來，很少有從相關行業、企業的落地項目中來，離企業的真實工作情景相距較遠。1．3專業教師職業經歷不足。由于我國數字媒體產業歷史較短，而廣西科技大學數字媒體技術專業成立時間也不長，專業教師來源較為復雜，缺乏數字媒體產業的職業經歷。在授課過程中，受傳統教學模式的影響，比較關注教材知識點傳授，沒能結合數字媒體技術專業特點開展有效教學設計，無法對學生學習進行深入指導，限制了學生能力的提高和專業發展。同時，由于沒有職業經歷，大部分專業教師缺乏項目策劃、操作等實踐經驗，在教學中只能傳授專業理論知識，缺乏產業實踐知識，學生無法了解和把握產業發展動態和動向，畢業后可能不適應行業實際需求。因此，要提高數字媒體技術人才培養質量，就必須對現行教學模式進行改革，提出創新教學模式。事實上，為了提高數字媒體技術專業人才培養質量，教育部、數字媒體產業每年都開展學科競賽和行業競賽等活動。但現行教學活動沒有將課程教學與學科競賽、行業競賽結合起來，未能達到通過競賽使學生接觸到企業落地項目，得到參與項目規劃、設計、協調、實施、合作、控制、管理等的基本訓練，提高知識和技能的目的。因此，為了提高數字媒體技術人才培養質量，結合廣西科技大學數字媒體技術專業教育具體情況，提出了課堂－項目－競賽三維聯動的數字媒體技術人才培養模式（以下簡稱三維聯動模式），以期提高人才的培養質量和水平。

2三維聯動模式

三維聯動模式，就是以課堂教學為基礎、以項目化教學為驅動，融合學科競賽、行業競賽內容的教學模式。首先，利用課堂教學的嚴謹性、規范化，使學生掌握系統的專業理論知識。其次，根據課程教學內容，將課程培養目標分解成若干具體可實施的教學任務，并結合行業、企業實際需求，將學科競賽、行業競賽內容以及企業落地項目，結合教學任務，分解為有時間和資源限定的、目標明確的項目。通過項目驅動，激發學生學習主動性和自主性。學生通過完成項目，實現對教學內容的充分理解、對專業技能的充分掌握，進而完成教學任務、實現課程目標［3］。在這個過程中，強調以小組形式完成項目任務，培養學生通過交流互動、共享信息獲取知識的能力。第三，以學科競賽、行業競賽為平臺，把行業的專家、工作場景引入人才培養過程中，使學生有機會接觸行業的前沿知識及其應用，使學生在行業真實工作場景中綜合應用相關知識和技能；使學生既能掌握必需的專業知識和技能，又對行業規范、工作要求有真實的感受，為畢業后盡快融入具體工作打好基礎。三維聯動模式將學科競賽、行業競賽融入人才培養過程中，能夠改革人才培養中理論與實踐、人才培養與企業（行業）需求相脫離的問題。通過三維聯動，學校與企業（行業）建立長期有效的合作機制，能夠掌握企業新需求和行業新規范，能夠不斷完善數字媒體技術人才培養方案，創新復合型人才培養模式。企業參與人才培養計劃的修訂，有利于學校培養適合市場需求的人才。另外，學科競賽、行業競賽吸收了行業發展最核心、最前沿的技術，反映著行業對人才的最新要求，因此，把學科競賽、行業競賽融入人才培養過程中，能夠掌握行業最新技術發展趨勢以及企業的最新要求，有根據地整合原有課程體系，設計出更加科學、合理的人才培養方案。

論文關鍵詞:學習對象元數據教學資源庫

論文摘要:學習對象是教育技術領域的一個全新理念。作為理論，學習對象研究影響教學資源可重用性的各種因素間的最佳結構狀態;作為技術，學習對象是教學資源的抽象與封裝，教學資源以學習對象的形式存在，教學設計者通過重用學習對象來共享教學資源。本文介紹了學習對象的特征、分類、粒度和元數據語義模型，分析了在教學資源庫系統中引入學習對象的優勢，討論了基于學習對象的教學資源庫系統中學習對象粒度定位、類的封裝與繼承及其xML綁定。

一、引言

自20世紀90年代E-Learning逐漸興起以來，教學媒體發生了改變，教學資源的形態也隨之發生了變化，數字化教學資源作為教育信息化背景下的現代教學要素，己經成為支持信息化教學活動的重要基礎和保證。

但是，教學資源普遍存在難以重用、互操作性差、共享困難、利用率低下等諸多問題。因此，教學資源的共享與重用越來越引起教育技術學界的關注。受到計算機科學中面向對象思想的深刻影響，學習對象的理念逐漸形成并得以快速發展。

本文探析學習對象的理論及其在共享型專業教學資源庫中的應用。

第一篇：小學數學“實踐與綜合應用”的教學設計

對于小學數學課程的教學過程而言，深化知識的實踐與綜合應用非常重要，這將會很好地體現學生對知識的理解與掌握程度。小學數學課程中學到的很多內容都和日常生活有著緊密聯系，幾乎所有的教學知識都可以在生活中加以應用與實踐。這使得實踐與綜合應用教學有著很大的發揮空間，也給學生的知識掌握程度提供了一個更好的檢驗平臺。教師要深化對學生的知識應用能力的培養，這樣才能夠全面提升學生的學習能力。

一、數學知識在日常生活中的實踐

展開知識的實踐與綜合應用可以有很多切入點，首先，教師要引導大家多在日常生活中對學過的內容展開實踐，也可以以生活中一些好的實例來輔助學生對知識的理解與吸收，這些都是很適合小學數學課堂展開的教學模式。小學數學課本中涉及的內容都并不復雜，大部分內容都是對學生生活中碰到的一些基本的數學問題的解答。這不僅使生活化的教學模式有著很大的操作空間，也使教師可以靈活地應用生活中的一些實例來檢驗學生對知識的理解與吸收。教師要多展開生活化的教學情境的創設，這種方法不僅易于被學生理解與接受，也能夠更好地凸顯數學知識在日常生活中的良好應用。“數的認識”是小學數學教學的開始，想要讓學生對數字的運算及各種相應的規律有很好的掌握，首先要讓學生對數有良好的認識。生活中與數相關的例子很多，教師可以列舉生活中與數字有關的典型范例，讓學生對數有更好的認識；可以讓學生課下數數樓梯臺階的數量或觀察校園內教學樓的層數，這樣可加深學生對數的意義的理解。教師也可以讓學生來嘗試統計全班同學的人數，然后再來數一數班上男生與女生各有多少。這些都能夠幫助學生對數字展開基本認知，透過這些生活化的教學案例不僅能夠迅速拉近學生和課本知識的距離，也能夠幫助大家對理論知識形成更好的理解與認知。這樣才能夠全面提升教學效率。

二、數學知識的綜合應用

隨著學生接觸的知識不斷增多，大家掌握的一些學習方法與學習技能也不斷豐富，這個時期的數學教學中，教師應當關注學生知識的綜合應用能力的培養。教師要善于發現課本知識中的一些關聯，并且要合理地利用這些聯系進行知識的綜合教學。這不僅能夠讓學生對各個知識點有更好的理解與掌握，也是幫助大家將學到的內容融會貫通的一種教學模式。只有深化學生知識綜合應用能力的培養與鍛煉，才能夠不斷提升學生的思維能力，并且讓大家在碰到一些復雜問題時能夠更好地將其解答。例如，在“近似數”的學習中，學習的重點是讓學生掌握“四舍五入”法，這是學生從未接觸過的，所以很多學生在對數字進行判斷時未必能弄清“四舍五入”的原理，做對題目也只是湊巧而已。對此，我讓學生自己尋找數字四舍五入的判定方法，有的學生經過仔細的思考后發現了數軸，如果將數字放到數軸上再來進行辨識，這樣就變得非常直觀。找到了這個問題的解決方法后，之后的四舍五入的判定就變得十分簡單了。這便是一個非常好的知識綜合應用的案例。這個過程中學生不僅能夠有效地借助學過的知識來解決遇到的實際問題，也是對過往內容的一種鞏固與深化。只有在這樣的教學過程中學生的綜合數學素養才會得到顯著提升，大家對課堂教學的知識點也會有更好的理解與掌握。

［摘要］景泰藍制作技藝是國家級非物質文化遺產，景泰藍也是北京代表性工藝品種“燕京八絕”之一，在景泰藍傳統制作工藝教學中存在著紋樣設計創意受限制、不易反復修改且顯現性差、實驗周期長、工藝試錯性差等缺點。針對景泰藍工藝學習與創作中的痛點問題，研究開發設計“景泰藍傳統制作工藝虛擬仿真實驗”，引入教學過程與社會化普及推廣，打造設計與工藝結合、仿真與實物結合、多維度評價結合的實驗教學特色，更好地助力景泰藍工藝的傳播，對培養工藝美術人才的創新能力、推動優秀工藝的傳承和發展起到了積極作用。

［關鍵詞］景泰藍；傳統工藝；虛擬仿真；情境教學；文化推廣

一、傳統工藝教學引入虛擬仿真技術的背景

教育信息化即把信息技術手段有效應用于教學管理與科研，注重教育信息資源的開發和利用。其核心內容就是要使教學手段科技化、教育傳播信息化、教學方式現代化。2018年，教育部首度開展虛擬仿真實驗教學項目建設工作，隨即北京市教委出臺《北京教育信息化三年行動計劃（2018—2020）》，適應信息化背景下知識獲取方式、教學方式的革命性變化要求，以此深化促進信息技術與教育教學的深度融合，以教育信息化支撐和引領教育現代化。2020年，教育部認定的首批5118門國家級一流本科課程中，促進信息技術與教育教學融合的課程約1559門，其中，虛擬仿真實驗教學一流課程728門，藝術類虛仿課程占比僅為3%，而明確傳統工藝指向的課程只有4門，分別是福建師范大學的“傳統漆器脫胎工藝虛擬仿真實驗項目”、鄭州輕工業大學的“鈞瓷燒成虛擬仿真實驗項目”、武漢商學院的“漢服服飾設計虛擬仿真實驗”、四川師范大學的“傳統建筑榫卯結構虛擬仿真實驗”，傳統工藝教學數字化虛擬仿真平臺初期開發與建設拉開序幕。工藝類課程的實質重在實操，虛擬仿真技術手段的介入是建立在已有線下工藝實體課基礎上的延伸與補充，針對解決現有傳統工藝課程教學周期長、成本高、工藝復雜、傳播面窄、資源匱乏等共性問題展開設計；線上實驗內容中30%側重對工藝文化背景知識系統化的學習，70%的落腳點即為工藝流程與方法的認知、練習與設計。在以虛補實、虛實結合的原則指導下，最終力求能夠與線下制作無縫對接，完整實現全工藝流程與創意設計。2021年，第二批虛擬仿真實驗教學課程申報啟動，在藝術類近100項虛擬仿真項目中，傳統工藝虛仿項目占比提升至16%，經過一期的試水，此批課程建設項目在內容選擇、技術處理、實驗情境、美學感官、考核模式等方面均有了不同層面的突破，特別是工藝數據的科學性、工藝品解剖式的深度分析、工藝流程實驗的試錯、藝術化情境體驗、程序記錄與創作發揮、綜合評價等方面的精準開發研究與特色凝練進入了一個新的階段。可以說，虛擬仿真技術已全面植入教育信息化建設并有了極大的拓展空間。

二、景泰藍傳統制作工藝虛擬仿真情境教學設計

分析宏觀數據，目前20門左右的全國一流傳統工藝類虛擬仿真課程建設中，陶瓷、家具木作、古建營造所占比重最大，玉石雕、牙骨雕、漆器脫胎等工藝偶有涉及，從工藝類型、工藝材質、工藝流程等復雜程度上無一例外地凸顯出實體教學的難度。景泰藍作為傳統金屬工藝的代表品種，其大小工序有108道，主要工藝流程雖只有制胎、掐絲、點藍、燒藍、打磨、拋光、鍍金7道，但恐難在線下實踐教學中面面俱到。因此，虛擬仿真教學手段無疑是為高難度及高復雜度的傳統制作工藝的實驗提供了新途徑。從課程建設的必要性上看，北京地區以“燕京八絕”為代表的傳統工藝教學相對缺乏，在全國的普及度低，兩批全國一流傳統工藝類虛擬仿真課程的申報隊列中，僅有北京聯合大學的“景泰藍傳統制作工藝虛擬仿真課程”，北京優秀傳統工藝教學交流與數字化教學設計的全國推動示范作用仍需強化。

一通用教學設計溯源及其內涵

1通用設計

通用設計（UniversalDesign，又稱“全方位設計”、“萬能設計”），源自于建筑業術語，由美國北卡羅萊納州立大學的RonaldL.Mace提出，即產品和環境的設計不需要調適或特殊設計而能為最廣泛的用戶去使用。[2]美國1998年通過了《輔助科技法》，其中也對“通用設計”作出了界定：術語“通用設計”意指設計和分發能夠為最大范圍內不同能力的人們所使用的產品與服務的一種觀念或哲學，包括可直接使用（不必借助輔助科技）的產品與服務，以及與輔助科技并用的產品與服務。[3]通用設計是一種設計理念，而不關乎某種具體的設計方法；通用設計是一種設計哲學，不僅僅是科學的設計，更是一種倫理德性上的關懷。

2通用教學設計

通用教學設計（UniversalInstructionalDesign，UID），是指在設計和傳達教學時，包括考慮所有學習者潛在需求的一個過程，意味著界定和消除教和學過程中不必要的障礙。它由物理世界中的通用設計和教育領域的教學設計概念融合而來，并把靈活性（flexibility），一致性（consistency），易訪問性（accessibility，又譯為無障礙），清晰性（explicitness）和支持性（supportiveness）作為其關鍵特征。它是一個普及的理念——超越了無障礙，思考如何使不同背景和不同學習傾向的學習者的學習績效最大化，以及同時實現學習過程中對于特殊調適的需求最小化。[4]從教學過程來看，通用教學設計應該包括教和學的設計（UniversalDesignforTeaching和Universaldesignforlearning），它們是一個問題的兩個方面。前者是指在教學內容、產品的設計，應用和管理過程中或在提供相應服務過程中，要考慮教育工作者（特別是教師）潛在的教學需求，幫助他們消除教學過程中可能面臨不必要的障礙。而后者是指在學習內容、產品的設計，應用和管理過程中或在提供相應的學習支持過程中，要考慮到學習者的學習偏好和需求，消除他們學習過程中的可能存在的各種障礙。在《美國國家教育計劃（2010）》中“通用學習設計”或“通用教學設計”出現頻率近15次，指出：當把個性化學習和通用學習設計原則結合在一起時，那些在很多教育環境被邊緣化的學習者（來自低收入社區和少數民族的、英語語言學習者、殘障學習者、天才學習者、跨文化和語言背景的學習者以及來自農村地區的學習者）也能獲得學習的體驗。[5]而從教學的最終落腳點來看，通用教學設計的中心應該是學習者，因此，本文討論的通用教學設計主要是指（或等同于）通用學習設計。

二網絡教育中實踐通用教學設計的意義

近年來，伴隨著互聯網的迅猛發展，數字化轉型成為出版行業發展的必經之路。同時，自2006年，為貫徹《國務院關于大力發展職業教育的決定》（國發[2005]35號）精神，教育部啟動了國家示范性高等職業院校建設，十多年間，職業教育領域由于信息化技術地融入，也發生了急劇的變革。因此，對教育出版來說，數字化教學資源產品的生產已成為出版者和職業院校教師共同的訴求。經過一段時間的探索和嘗試，很多出版社都生產出了一些具有實踐意義的數字化教學資源產品，如在紙質教材中加入二維碼，通過智能手機掃描獲取多媒體學習資源，以及素材豐富的多媒體資源庫（包）等，一定程度上滿足了教師需求，提高了教師的教學效率，使教師組織教學的抓手更為豐富、直觀。然而，隨著教學改革的進一步深化，教師對數字化資源產品需求程度加深，凸顯了數字化教學資源產品應用實效性不足問題，即產品供給和需求存在錯位情況。本文分析了目前職業教育數字化教學資源產品供給存在的問題及原因，提出了職業教育教學產品“全媒體出版”理念，并就具體實施中存在的難點和重點提出幾點建設性意見。

1目前職業教育數字化教學資源產品存在的問題

筆者通過大量走訪院校、發放調查問卷、與教師/學生座談等方式，調研了解了多所職業院校教師關于目前市場上數字化教學資源產品的認識，總結造成產品供給與需求錯位現狀有如下幾點原因。

1.1資源散碎，不成體系

從2006年職業教育教學改革起步至今，十多年來，職業教育經歷了教育部國家示范性高等職業院校建設、骨干校建設，以及各地方示范校建設。這些建設計劃中對信息化技術在教學中的應用均提出了要求，因而由“以評促建”產生了大量的數字化教學資源。但這批資源多是散碎的，未成體系的，沒有進行過總體設計的。形式多種多樣，有動畫、現場錄像視頻、微課程等，但因為不成體系，且制作標準不一，相互間難以形成銜接和呼應，因此，當教師在實際使用這些資源時會感到捉襟見肘，從而造成雖有海量資源，但無法在教學中充分發揮作用局面。

1.2成體系的教學資源庫（包），體量龐大，且與紙質教材內容對應度低

摘要：本文對精品資源課程中的信息技術使用方法進行了探討，明確了建設精品資源課程所需要的指導性思想和理念，并結合實際大學物理課程工作，對我國的精品課程的升級和轉型具體方法進行了展望。

關鍵詞：信息技術;大學物理;精品課堂

建設大學物理在高等教育階段的理工學科中實現了大面積的開展，屬于公共基礎課程，因而在高校人才培養中具有十分重要的地位。我國的《教育部財政部關于十二五期間高等院校本科教學質量和教學改革工程意見》提出了信息技術的利用，實現了資源共享等，實現了對國家級精品課程的升級和改造。近兩年，我國的相關教育學者依據國家精品資源課程的共享建設要求，對同濟大學的大學物理及該學科的網絡教育課程進行了教學。筆者結合精品資源共享課程中的建設思考和做法，對信息技術在大學物理精品課程建設中的應用進行了探討。

1.精品課堂建設中應用的各種技術

在數字時代背景下，對數字化教學進行了普遍強調，同時這也是時展的必然過程。科學地設計大學物理課程的數字化教育模式，是需要慎重開展的工作。因此，設計大學物理課程教學模式的宗旨是對綜合素養的人才進行培養，基本思路是幫助學生創建探究式學習模式，方法是在先進的教育信息基礎上的混合式教學手段，學生需要對混合式學習進行適應［1］。混合式學習和教學的一般理解是，將E-Lenrning優勢和傳統的課堂學習優勢進行結合，同時發揮教師的引導、監控和啟發等主導作用，充分調動學生作為學習過程主體的主動性、積極性和創造性。E-Lenrning主要是數字、電子、網絡化學習。不同的翻譯代表的觀點是不同的。數字化強調的是數字化的內容學習；電子化強調的是電子；網絡化強調的是在學習中結合數字化內容及網絡化的資源。以上三者都對數字技術進行了強調，重點突出了技術在教育中的改造和引導作用。

2.信息技術在精品大學物理課程中的應用