摘要：以數(shù)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(chuàng)新3個層次的實驗環(huán)節(jié)促進理論教學，從電生理信號處理的醫(yī)學應用角度出發(fā)，促進學生理解，調動學生學習主動性和創(chuàng)造性。

關鍵詞：數(shù)字信號處理；實驗教學；教學設計

數(shù)字信號處理是針對生物醫(yī)學工程專業(yè)本科生開設的一門重要專業(yè)課程，主要介紹數(shù)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(yǎng)學生思維能力和綜合應用知識解決數(shù)字化工程問題的能力，并為進一步學習有關生物醫(yī)學信息處理方面的課程打下良好基礎。我們在教學中發(fā)現(xiàn)，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(shù)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(yī)學信號的處理方法和設計流程。因此，要進行基于醫(yī)工結合的實驗教學設計，理實融合引導學生掌握數(shù)字信號處理課程的內(nèi)容[1-2]。根據(jù)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(yī)療”宗旨，對數(shù)字信號處理課程進行探究性實驗教學設計，補充智能醫(yī)學信號處理實驗內(nèi)容[3-4]，探索融知識傳授、能力進階、職業(yè)核心素養(yǎng)培養(yǎng)為一體的實驗教學方案，實現(xiàn)以“教”為主向以“學”和“練”為主的教學模式轉變，激發(fā)學生興趣和潛能，增加學生實戰(zhàn)信號處理體驗。使學生在數(shù)字化醫(yī)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(chuàng)新的實現(xiàn)、從典型信號到醫(yī)學信號的應用。

1教學內(nèi)容

以問題為導向進行學習，針對課程內(nèi)容設計了6個實驗項目（見圖1），分別為連續(xù)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(xiàn)、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(nèi)容設計?；A訓練實驗內(nèi)容是從理論教學內(nèi)容中提煉的重點，指導學生在實驗的同時，利用數(shù)字信號處理技術實現(xiàn)對連續(xù)時間信號的處理，將模擬信號轉為數(shù)字信號，利用數(shù)字技術對其進行加工[2，5-6]。（1）連續(xù)時間信號抽樣及抽樣信號還原。采樣是從連續(xù)到離散的橋梁，主要分析時域采樣對信號頻譜產(chǎn)生的影響及不失真條件。我們設計了連續(xù)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(xù)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(nèi)容如圖3。（3）濾波器設計及實現(xiàn)。通過實驗使學生掌握巴特沃斯模擬低通濾波器、窗函數(shù)法數(shù)字濾波器的基本步驟，比較分析IIR和FIR數(shù)字濾波器，熟悉數(shù)字濾波器設計的基本步驟。1.2綜合提高實驗內(nèi)容設計。綜合提高實驗要求學生在掌握數(shù)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(xiàn)系統(tǒng)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(fā)送至手機或其他設備，實驗內(nèi)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(fā)出周期脈沖信號，切換紅光與紅外光發(fā)光管狀態(tài)，血氧探頭采集數(shù)字信號，通過定時器捕獲通道上升沿，計算數(shù)字信號頻率，帶入計算公式求得血氧值與脈率值。實驗內(nèi)容見圖5。1.3拓展創(chuàng)新實驗內(nèi)容設計。拓展創(chuàng)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(tài)。具體內(nèi)容是讓被試者觀察某個數(shù)字重復的次數(shù)，通過分析腦電信號，判斷被試者處于注意狀態(tài)還是非注意狀態(tài)。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(jié)律），然后求解4個節(jié)律的平均值、均方差，發(fā)現(xiàn)δ/α、δ/β特征最明顯，拓寬生物醫(yī)學信號分析思路。

2教學方法

一、系統(tǒng)設計

數(shù)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(shù)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(fā)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(chǎn)生混疊。本演示系統(tǒng)的構建依照以上內(nèi)容進行設計，主要通過七大模塊來展現(xiàn)：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(shù)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(xù)性的角度來說可以分為連續(xù)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(shù)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(shù)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(tài)卷積”，點擊“繪圖”后可動態(tài)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(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)H（z），通過H（z）的零極點分布可以清楚地判定系統(tǒng)的因果穩(wěn)定性，并與后續(xù)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(shù)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(tǒng)函數(shù)的分子、分母的系數(shù)（按照z降冪排列）確定其零極點分布，從而分析系統(tǒng)的因果穩(wěn)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(jù)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(shù)，在圖形繪制區(qū)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(shù)x（t），根據(jù)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(shù)字濾波器的采樣速率、通帶衰減和阻帶衰減等參數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)字濾波器的采樣速率等參數(shù)，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(shù)演示”按鈕跳轉到窗函數(shù)設計界面，觀察不同階數(shù)的窗函數(shù)。

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(lián)合編譯，生成可執(zhí)行文件，方便用戶在無MATLAB環(huán)境中使用。在編譯時，需要將平臺設計過程中使用的動態(tài)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(fā)展，新興產(chǎn)業(yè)市場崛起和發(fā)展急需數(shù)字媒體藝術專業(yè)人才，所以培養(yǎng)創(chuàng)意思維能力已經(jīng)成為教育發(fā)展和人才培養(yǎng)不可或缺的一部分。作為高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)，在實驗課程中應著重培養(yǎng)學生的創(chuàng)意思維，但目前眾多高校仍存在著實驗課程內(nèi)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(yè)水平等措施建議，希望為高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)的發(fā)展提供一些參考和幫助。

關鍵詞：創(chuàng)意思維；數(shù)字媒體藝術；實驗課程設計；教學研究

作為高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)，培養(yǎng)的是將來從事數(shù)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(chuàng)意思維，因此，需要加強相關方面的重視和培養(yǎng)。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(shù)字媒體藝術專業(yè)的創(chuàng)意思維方面的培養(yǎng)力度不足，從而造成學生專業(yè)水平和能力薄弱，以及綜合競爭力不強等不良現(xiàn)象。各高校應整合、開發(fā)可利用的相關資源和經(jīng)驗，以培養(yǎng)學生創(chuàng)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(yǎng)數(shù)字媒體藝術專業(yè)人才，提高教學質量和水平，從而推動學校的發(fā)展進步。

1高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)實驗課程現(xiàn)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(yǎng)。而在國內(nèi)，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(nèi)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(shù)字媒體專業(yè)又是一門實踐性較強的專業(yè)，因而更不利于專業(yè)的發(fā)展。本文就“高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)實驗課程現(xiàn)存問題”展開調查[1]，對國內(nèi)上百所高校進行了相關了解和統(tǒng)計，結果顯示，眾多高校的數(shù)字媒體藝術專業(yè)都存在著不少問題。高校數(shù)/調查總數(shù)中的數(shù)據(jù)調查顯示，實驗課程內(nèi)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(yǎng)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(nèi)容不合理。合理的課程內(nèi)容不僅有利于提升課程質量，也有利于培養(yǎng)學生實踐能力。但是，縱觀國內(nèi)高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)的實驗課程現(xiàn)狀，不少都存在著課程內(nèi)容設置不合理的問題。數(shù)字媒體藝術專業(yè)重在培養(yǎng)學生的影視、交互設計、三維制作的創(chuàng)作能力，因此在實驗課程內(nèi)容的設置上應與此緊密相聯(lián)，并且需要以學生的專業(yè)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(nèi)容不相符；另一方面是實驗課程內(nèi)容比理論課程內(nèi)容更超前，學生都無法吸收消化知識。并且，數(shù)字媒體藝術專業(yè)培養(yǎng)的是將來從事數(shù)字媒體行業(yè)的人才，需要足夠的創(chuàng)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(yǎng)，從而導致數(shù)字媒體專業(yè)學生的實踐創(chuàng)新能力不足[2]，為其今后的就業(yè)或創(chuàng)業(yè)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(xiàn)。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(chuàng)新能力與實踐操作能力等多方面都進行考量；對于數(shù)字媒體藝術專業(yè)還應該著重突出對實踐和創(chuàng)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(shù)字媒體藝術專業(yè)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?yōu)橹?，對于學生平時的實踐過程、創(chuàng)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(chǎn)生“實驗、實踐不重要”的錯誤觀點，非常不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。1.3教學設施設備不充足。數(shù)字媒體藝術專業(yè)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(yǎng)[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(fā)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(shù)高校的承受范圍。因此，目前許多高校的數(shù)字媒體藝術專業(yè)都存在著教學設施設備不足的問題，這就導致此專業(yè)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(nèi)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(yè)技能難以提升，給其今后的就業(yè)造成了較大的負面影響。1.4實驗課程培養(yǎng)目標不突出。為了滿足市場用人需求，數(shù)字媒體藝術專業(yè)應以培養(yǎng)具有高綜合素質、專業(yè)能力較強、具有創(chuàng)意思維的人才作為培養(yǎng)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(nèi)高校數(shù)字媒體專業(yè)目前的實驗課程，以培養(yǎng)學生的操作技能為主，并且這些操作技能大部分相較于現(xiàn)有的行業(yè)水平較為落后，而對于學生的獨立實踐、創(chuàng)新創(chuàng)意等方面的培養(yǎng)較少，從而導致培養(yǎng)出來的學生獨立操作能力不足、創(chuàng)新創(chuàng)意思維較差，造成數(shù)字媒體藝術專業(yè)學生就業(yè)難而相關崗位又大量缺乏人才的現(xiàn)狀。

2高校數(shù)字媒體藝術專業(yè)創(chuàng)意思維實驗課程教學的意義

摘要：針對數(shù)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(lián)動的教學模式（簡稱三維聯(lián)動模式）。該模式繼承了課堂教學優(yōu)點，整合了項目化教學優(yōu)勢，發(fā)揮了競賽平臺作用。該模式實施，需要良好的實施環(huán)境、明確的實施目標和可行的實施方案。實踐表明：三維聯(lián)動模式對提高數(shù)字媒體技術人才的培養(yǎng)質量有明顯的效果。

關鍵詞：課堂－項目－競賽三維聯(lián)動；數(shù)字媒體技術；教學模式；教學改革

1研究背景

隨著數(shù)字技術發(fā)展，數(shù)字出版、數(shù)字游戲、數(shù)字影視、數(shù)字動漫等數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為國家文化產(chǎn)業(yè)重要組成部分，數(shù)字媒體技術人才培養(yǎng)也在各高校相繼展開。廣西科技大學于2006年開設數(shù)字媒體技術專業(yè)，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(jīng)驗積淀較薄，課程體系設置沒能很好反映數(shù)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(nèi)容滯后。雖然數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，技術更是日新月異，而專業(yè)教材內(nèi)容滯后嚴重。數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，要求培養(yǎng)具備良好數(shù)字媒體技術和數(shù)字媒體藝術基礎、能夠進行數(shù)字媒體作品設計、熟練掌握數(shù)字媒體制作技能、具備堅實數(shù)字媒體軟件系統(tǒng)開發(fā)能力的綜合型應用技術人才。但現(xiàn)行教材中反映數(shù)字藝術、數(shù)字媒體、影視創(chuàng)作等多學科交叉和滲透方面的內(nèi)容較為欠缺，使得課堂講授內(nèi)容與產(chǎn)業(yè)發(fā)展實際需求有較大差距，無法開拓學生創(chuàng)新思路，不利于創(chuàng)新能力培養(yǎng)。同時，大部分教材理論性強，實踐操作內(nèi)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(yè)指導意義［1］。1．2實踐教學與行業(yè)需求脫節(jié)。首先，實踐內(nèi)容與數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)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(nèi)容單一或過于簡單，缺乏參與項目決策、協(xié)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(shù)字媒體技術是一門實踐性很強的專業(yè)，但很多企業(yè)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(yè)中進行系統(tǒng)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(yè)、企業(yè)的落地項目中來，離企業(yè)的真實工作情景相距較遠。1．3專業(yè)教師職業(yè)經(jīng)歷不足。由于我國數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)歷史較短，而廣西科技大學數(shù)字媒體技術專業(yè)成立時間也不長，專業(yè)教師來源較為復雜，缺乏數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)的職業(yè)經(jīng)歷。在授課過程中，受傳統(tǒng)教學模式的影響，比較關注教材知識點傳授，沒能結合數(shù)字媒體技術專業(yè)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(yè)發(fā)展。同時，由于沒有職業(yè)經(jīng)歷，大部分專業(yè)教師缺乏項目策劃、操作等實踐經(jīng)驗，在教學中只能傳授專業(yè)理論知識，缺乏產(chǎn)業(yè)實踐知識，學生無法了解和把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)和動向，畢業(yè)后可能不適應行業(yè)實際需求。因此，要提高數(shù)字媒體技術人才培養(yǎng)質量，就必須對現(xiàn)行教學模式進行改革，提出創(chuàng)新教學模式。事實上，為了提高數(shù)字媒體技術專業(yè)人才培養(yǎng)質量，教育部、數(shù)字媒體產(chǎn)業(yè)每年都開展學科競賽和行業(yè)競賽等活動。但現(xiàn)行教學活動沒有將課程教學與學科競賽、行業(yè)競賽結合起來，未能達到通過競賽使學生接觸到企業(yè)落地項目，得到參與項目規(guī)劃、設計、協(xié)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(shù)字媒體技術人才培養(yǎng)質量，結合廣西科技大學數(shù)字媒體技術專業(yè)教育具體情況，提出了課堂－項目－競賽三維聯(lián)動的數(shù)字媒體技術人才培養(yǎng)模式（以下簡稱三維聯(lián)動模式），以期提高人才的培養(yǎng)質量和水平。

2三維聯(lián)動模式

三維聯(lián)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(yè)競賽內(nèi)容的教學模式。首先，利用課堂教學的嚴謹性、規(guī)范化，使學生掌握系統(tǒng)的專業(yè)理論知識。其次，根據(jù)課程教學內(nèi)容，將課程培養(yǎng)目標分解成若干具體可實施的教學任務，并結合行業(yè)、企業(yè)實際需求，將學科競賽、行業(yè)競賽內(nèi)容以及企業(yè)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(fā)學生學習主動性和自主性。學生通過完成項目，實現(xiàn)對教學內(nèi)容的充分理解、對專業(yè)技能的充分掌握，進而完成教學任務、實現(xiàn)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(yǎng)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(yè)競賽為平臺，把行業(yè)的專家、工作場景引入人才培養(yǎng)過程中，使學生有機會接觸行業(yè)的前沿知識及其應用，使學生在行業(yè)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(yè)知識和技能，又對行業(yè)規(guī)范、工作要求有真實的感受，為畢業(yè)后盡快融入具體工作打好基礎。三維聯(lián)動模式將學科競賽、行業(yè)競賽融入人才培養(yǎng)過程中，能夠改革人才培養(yǎng)中理論與實踐、人才培養(yǎng)與企業(yè)（行業(yè)）需求相脫離的問題。通過三維聯(lián)動，學校與企業(yè)（行業(yè)）建立長期有效的合作機制，能夠掌握企業(yè)新需求和行業(yè)新規(guī)范，能夠不斷完善數(shù)字媒體技術人才培養(yǎng)方案，創(chuàng)新復合型人才培養(yǎng)模式。企業(yè)參與人才培養(yǎng)計劃的修訂，有利于學校培養(yǎng)適合市場需求的人才。另外，學科競賽、行業(yè)競賽吸收了行業(yè)發(fā)展最核心、最前沿的技術，反映著行業(yè)對人才的最新要求，因此，把學科競賽、行業(yè)競賽融入人才培養(yǎng)過程中，能夠掌握行業(yè)最新技術發(fā)展趨勢以及企業(yè)的最新要求，有根據(jù)地整合原有課程體系，設計出更加科學、合理的人才培養(yǎng)方案。

論文關鍵詞:學習對象元數(shù)據(jù)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(tài);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(shù)據(jù)語義模型，分析了在教學資源庫系統(tǒng)中引入學習對象的優(yōu)勢，討論了基于學習對象的教學資源庫系統(tǒng)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(fā)生了改變，教學資源的形態(tài)也隨之發(fā)生了變化，數(shù)字化教學資源作為教育信息化背景下的現(xiàn)代教學要素，己經(jīng)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(fā)展。

本文探析學習對象的理論及其在共享型專業(yè)教學資源庫中的應用。

［摘要］景泰藍制作技藝是國家級非物質文化遺產(chǎn)，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(tǒng)制作工藝教學中存在著紋樣設計創(chuàng)意受限制、不易反復修改且顯現(xiàn)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(chuàng)作中的痛點問題，研究開發(fā)設計“景泰藍傳統(tǒng)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(yǎng)工藝美術人才的創(chuàng)新能力、推動優(yōu)秀工藝的傳承和發(fā)展起到了積極作用。

［關鍵詞］景泰藍；傳統(tǒng)工藝；虛擬仿真；情境教學；文化推廣

一、傳統(tǒng)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(fā)和利用。其核心內(nèi)容就是要使教學手段科技化、教育傳播信息化、教學方式現(xiàn)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(xiàn)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(tǒng)工藝指向的課程只有4門，分別是福建師范大學的“傳統(tǒng)漆器脫胎工藝虛擬仿真實驗項目”、鄭州輕工業(yè)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(tǒng)建筑榫卯結構虛擬仿真實驗”，傳統(tǒng)工藝教學數(shù)字化虛擬仿真平臺初期開發(fā)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(xiàn)有傳統(tǒng)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(nèi)容中30%側重對工藝文化背景知識系統(tǒng)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(xiàn)全工藝流程與創(chuàng)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(tǒng)工藝虛仿項目占比提升至16%，經(jīng)過一期的試水，此批課程建設項目在內(nèi)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(shù)據(jù)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(chuàng)作發(fā)揮、綜合評價等方面的精準開發(fā)研究與特色凝練進入了一個新的階段?？梢哉f，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(tǒng)制作工藝虛擬仿真情境教學設計

分析宏觀數(shù)據(jù)，目前20門左右的全國一流傳統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(qū)以“燕京八絕”為代表的傳統(tǒng)工藝教學相對缺乏，在全國的普及度低，兩批全國一流傳統(tǒng)工藝類虛擬仿真課程的申報隊列中，僅有北京聯(lián)合大學的“景泰藍傳統(tǒng)制作工藝虛擬仿真課程”，北京優(yōu)秀傳統(tǒng)工藝教學交流與數(shù)字化教學設計的全國推動示范作用仍需強化。

第一篇：小學數(shù)學“實踐與綜合應用”的教學設計

對于小學數(shù)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(xiàn)學生對知識的理解與掌握程度。小學數(shù)學課程中學到的很多內(nèi)容都和日常生活有著緊密聯(lián)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(fā)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(yǎng)，這樣才能夠全面提升學生的學習能力。

一、數(shù)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(nèi)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(shù)學課堂展開的教學模式。小學數(shù)學課本中涉及的內(nèi)容都并不復雜，大部分內(nèi)容都是對學生生活中碰到的一些基本的數(shù)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(chuàng)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(shù)學知識在日常生活中的良好應用。“數(shù)的認識”是小學數(shù)學教學的開始，想要讓學生對數(shù)字的運算及各種相應的規(guī)律有很好的掌握，首先要讓學生對數(shù)有良好的認識。生活中與數(shù)相關的例子很多，教師可以列舉生活中與數(shù)字有關的典型范例，讓學生對數(shù)有更好的認識；可以讓學生課下數(shù)數(shù)樓梯臺階的數(shù)量或觀察校園內(nèi)教學樓的層數(shù)，這樣可加深學生對數(shù)的意義的理解。教師也可以讓學生來嘗試統(tǒng)計全班同學的人數(shù)，然后再來數(shù)一數(shù)班上男生與女生各有多少。這些都能夠幫助學生對數(shù)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(shù)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(shù)學教學中，教師應當關注學生知識的綜合應用能力的培養(yǎng)。教師要善于發(fā)現(xiàn)課本知識中的一些關聯(lián)，并且要合理地利用這些聯(lián)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(nèi)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(yǎng)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(shù)”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(shù)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(shù)字四舍五入的判定方法，有的學生經(jīng)過仔細的思考后發(fā)現(xiàn)了數(shù)軸，如果將數(shù)字放到數(shù)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(nèi)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(shù)學素養(yǎng)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。

近年來，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，數(shù)字化轉型成為出版行業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。同時，自2006年，為貫徹《國務院關于大力發(fā)展職業(yè)教育的決定》（國發(fā)[2005]35號）精神，教育部啟動了國家示范性高等職業(yè)院校建設，十多年間，職業(yè)教育領域由于信息化技術地融入，也發(fā)生了急劇的變革。因此，對教育出版來說，數(shù)字化教學資源產(chǎn)品的生產(chǎn)已成為出版者和職業(yè)院校教師共同的訴求。經(jīng)過一段時間的探索和嘗試，很多出版社都生產(chǎn)出了一些具有實踐意義的數(shù)字化教學資源產(chǎn)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(shù)字化資源產(chǎn)品需求程度加深，凸顯了數(shù)字化教學資源產(chǎn)品應用實效性不足問題，即產(chǎn)品供給和需求存在錯位情況。本文分析了目前職業(yè)教育數(shù)字化教學資源產(chǎn)品供給存在的問題及原因，提出了職業(yè)教育教學產(chǎn)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(yè)教育數(shù)字化教學資源產(chǎn)品存在的問題

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

1.1資源散碎，不成體系

從2006年職業(yè)教育教學改革起步至今，十多年來，職業(yè)教育經(jīng)歷了教育部國家示范性高等職業(yè)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(chǎn)生了大量的數(shù)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(xiàn)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(fā)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(nèi)容對應度低

摘要：本文在產(chǎn)教融合背景下，從項目化課程教學改革的現(xiàn)狀與存在的問題出發(fā)，結合高職數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)《影視廣告設計與制作》項目化課程教學改革案例，提出項目化課程改革的方法與實踐途徑，詳細闡述教學整體設計、課程情境單元劃分、課程評價標準、產(chǎn)教融合教學平臺的建設，在增強教學效果的同時有效激發(fā)學生學習的積極性。

關鍵詞：產(chǎn)教融合；項目化課程；數(shù)字媒體藝術設計

1研究背景

《關于深化產(chǎn)教融合的若干意見》中提出，“支持引導企業(yè)深度參與職業(yè)學校、高等學校教育教學改革，多種方式參與學校專業(yè)規(guī)劃、教材開發(fā)、教學設計、課程設置、實習實訓，促進企業(yè)需求融入人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)”。產(chǎn)教融合的教育理念促進了職業(yè)院校的課程教學改革，以創(chuàng)意文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導向，面對服務區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需要，形成以項目工作過程為導向、以項目任務為載體、融理論與實踐為一體的項目化課程教學模式。江蘇建筑職業(yè)技術學院數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)于2018年成功領辦徐州市特需專業(yè)，結合專業(yè)特點，以課程教學改革為基礎，改進傳統(tǒng)教學模式，完善教師團隊建設，搭建產(chǎn)教融合平臺，旨在有效強化學生專業(yè)實踐應用能力，滿足地方數(shù)字媒體行業(yè)人才需求。影視廣告設計與制作是數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)的專項能力核心課程，技能綜合性較強，在課程教學改革中具有一定的示范性。圍繞數(shù)字影像設計師職業(yè)崗位要求，建立以任務驅動為導向、以增強學生職業(yè)崗位能力為目標的創(chuàng)新型項目化教學模式，結合特需專業(yè)服務區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需求，構建項目化教學體系，拓寬技術技能型人才培養(yǎng)通道，對學生崗位能力的培養(yǎng)以及區(qū)域內(nèi)就業(yè)競爭力的提升具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2高職數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)課程教學存在的問題

高職數(shù)字媒體藝術設計專業(yè)作為新興產(chǎn)業(yè)下的重要學科，對數(shù)字創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了重要的支撐作用，但就現(xiàn)階段的專業(yè)教學而言，部分綜合型課程仍沿用傳統(tǒng)的知識傳授為主的教學模式，存在課程教學與職業(yè)能力培養(yǎng)脫節(jié)等問題。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：2.1課程目標定位不準確。以影視廣告設計與制作課程為個案，以往的教學以影視廣告的概念與系統(tǒng)學科知識的掌握為重點，沒有突出職業(yè)崗位的能力目標，教學內(nèi)容與任務要求偏離區(qū)域行業(yè)發(fā)展需求，忽視了對學生主觀能動性的激發(fā)以及綜合實踐能力的培養(yǎng)。2.2課程項目實踐性不強。影視廣告設計與制作課程在實踐訓練中往往采用虛擬項目，擬定產(chǎn)品主題然后制作影視廣告。這類項目的優(yōu)點是靈活性較強、限制因素較少，便于教師根據(jù)課堂進程與系統(tǒng)知識的要求做出調整；缺點是偏離了企業(yè)真實的工作項目，實踐性較弱，規(guī)范性不強，學生課堂訓練常把重點放在形式和表現(xiàn)方法上，無法滿足實際崗位工作需要。2.3課程教學設計不合理。在以往的課程教學中，教師的教學設計是以教材為依據(jù)，授課以知識點的傳授為主，理論與項目制作缺乏聯(lián)系。在缺乏教學情境的情況下，教師授課內(nèi)容多年不變，教師教學和學生學習的質量評價方式單一，缺少過程評價與能力應用評價，學生的主體作用得不到發(fā)揮，導致課程知識傳授與職業(yè)能力訓練分裂，教學效率低下。2.4產(chǎn)教融合不夠深入。課程的產(chǎn)教融合程度不能滿足目前學生能力培養(yǎng)與實訓的要求。課程教學團隊成員構成單一，缺少企業(yè)“技能型”“大師型”兼職教師的支撐。專業(yè)教師和學生的課上課下學習、實訓缺少校企產(chǎn)教融合平臺。課程教學資源單一，與地方企業(yè)行業(yè)脫軌，學生項目制作成果得不到轉化。

摘要:對中職院校電類專業(yè)開設的“電子技術基礎”課程中的與門電路知識部分從分析、設計、實施和反思四個環(huán)節(jié)進行教學設計，特別注重課堂教學中情景的創(chuàng)設，加強了技能和實踐環(huán)節(jié)的教學，將理論與實際應用有機結合起來，體現(xiàn)出“教、學、做”一體化教學設計的特點。

關鍵詞:教學設計;與門電路;“教、學、做”一體化;綜合職業(yè)能力

我國著名教育學家陶行知先生曾經(jīng)說過“行是知之使，知是行之成”，這就對教師提出了一個要求:不能照本宣科，不能生搬硬套，教師要在“做中教”，學生要在“做中學”。教、學、做三個過程應該在課堂中融為一體，才能真正達到以“就業(yè)為導向”，以“能力為核心”來培養(yǎng)學生的目標，使學生具備較高、較全面的綜合職業(yè)能力。那么，結合這樣的理念和現(xiàn)代企業(yè)用工需求，就要求教師在進行教學設計的過程中從專業(yè)能力、方法能力和社會能力三方面全面培養(yǎng)我們的中職生成為具有綜合職業(yè)能力的藍領工人。以與門電路知識的教學設計為例，該知識點是基本邏輯門電路中的知識起點，內(nèi)容簡單，但應用性極強，是一個容易被忽略掉課程設計、教師下工夫比較少的課題，該如何針對這一部分進行教學設計呢?下面，就從分析、設計、實施和反思四個環(huán)節(jié)解析教學設計方案:

一、分析環(huán)節(jié)

(一)分析教材。本課程采用中國勞動社會保障部出版的電子信息工程類規(guī)劃教材———《電子技術基礎》，該教材內(nèi)容分為模擬電路部分和數(shù)字電路部分，涵蓋了各種半導體器件的性能、電路及其應用，特別是數(shù)字電路部分，有很多貼近實際生活生產(chǎn)的電路案例和多媒體素材，非常側重對學生能力的培養(yǎng)，有利于輔助教師進行教學設計。(二)分析大綱。新大綱中對學科性、原理性知識的弱化和對應用性、實踐性內(nèi)容的突出已經(jīng)改變了以往單一的系統(tǒng)性安排教學內(nèi)容的方式。弱化理論分析、簡化推導過程、突出與現(xiàn)實生活和職業(yè)崗位的聯(lián)系，更加符合中等職業(yè)教育的培養(yǎng)目標與學生實際情況。教師們通過工作任務或教學項目的設計，對有關教學內(nèi)容進行整合，既貼近了生產(chǎn)生活實際，培養(yǎng)學生應用所學知識、技能解決實際問題的能力，拓展了知識的應用面;同時又降低了電工電子基礎課程學習的抽象性，便于學生理解。(三)分析課程。與門電路知識點選自《電子技術基礎》一書中的基本邏輯門電路，授課時數(shù)為1課時。該知識點是基本邏輯門電路的第一節(jié)內(nèi)容，是由模擬電路向數(shù)字電路過渡的一個重要環(huán)節(jié)，既是對前面模擬知識的領會和深化，又為后續(xù)數(shù)字知識進行了興趣的激發(fā)，因此起到了承上啟下的重要作用。為了更好地做到“以應用為主線，以學生發(fā)展為本”來準確把握教學內(nèi)容，教師在準備教學內(nèi)容時，應將教學大綱中的教學要求與教材內(nèi)容有機整合，仔細體會，恰當把握教學內(nèi)容的取舍、難易，要能夠對本次課講授的主要內(nèi)容做出扼要概述，并將新授知識點與原有知識點銜接起來。不應只見局部，孤立、分散、就知識點講知識點地進行教學，而是應該從整個專業(yè)課程體系角度考慮本課的定位，再從本門課程的整體內(nèi)容進行通盤考慮策劃出教學過程。(四)分析學生。進行與門電路知識點學習的學生為中職二年級的同學，他們已經(jīng)學習了數(shù)字信號的基本概念，并具備了使用Protues電路仿真軟件實現(xiàn)電路仿真的能力，但是自卑的心理和被動的心態(tài)，讓他們不能自主快樂的學習，用他們自己的話說就是頭上有三座大山:一是專業(yè)知識不夠扎實;二是理論聯(lián)系實際能力不夠;三是協(xié)作溝通、表達能力不強，那么為了提高學生的學習興趣，鍛煉他們的綜合能力，教師要更側重對學情的分析，特別是對中職生生源多樣化與文化基礎比較薄弱的教學現(xiàn)狀給予高度重視。要充分考慮中職學生的年齡特點和思維方式來設計教學過程，比如可以將較難理解和記憶的公式、定律和分析方法的要點用朗朗上口的口訣，或學生熟悉的歌曲形式來總結。這樣一來，既活躍了課堂氣氛，又提高了學生的學習興趣。

二、設計環(huán)節(jié)