数字能量学教学范文

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随着现代课程改革的不断深入，在教学工作中，加强对学习方法的渗透，培养学生的自主学习能力是教育工作者的重点工作内容。现代教育的任务已经不能仅仅局限于对知识的讲授，更要加强对学生能力的培养，教会学生自主地获取知识。教学活动中要加强对教学方法的研究，使学生主动地进行知识的学习，为学生日后发展打下良好的基础。

一、帮助学生树立主动参与的意识

相关科学研究表明：一种行为、能力的养成并非是一朝一夕，一蹴而就的，它必须有一个长期的渐进的过程，而且应该是在一个有意识的状态下，不断反复训练而逐步形成的。因此，帮助学生树立主动参与课堂教学的意识，是培养学生自主学习能力的重要前提。

要使学生树立自主参与的意识，教师首先要在教学活动中给自己定好位。教师是教学活动的组织者，是学生学习活动的指导者，即教师是教学活动的引导者，而学生才是课堂教学的主体，要树立“学生是学习的主人”这一正确的认识，在教学活动中更多地让学生自己想，、自己做。之后，教师在教学法中要加强学生参与意识的培养，激发学生理解：所学的知识只有通过自主探究、自己的实践才能真正成为有用的东西，所学得的技能也只有通过实践的检验，才能得以巩固和加强。

二、通过对教学问题的设计提高学生自主学习能力

解决问题的过程是一个发现问题、分析问题与处理问题的过程，学生可以通过对问题的解决，获取知识，并且形成科学的价值观，进而形成良好的性格和情感。学生的思维能力提高需要依靠教师提出适当的问题，并且对学生进行解题方面的引导与鼓励，允许学生以多种方式解题。在教学工作中，教师要以学生为教学主体，主动地引导学生去发现问题，并且自主地对问题进行分析与解决，从而通过学生自主的学习方式，形成良好的思维习惯，形成自主思考的良好品质。传统的教学工作，由于受应试教育的限制，教师忽视在教学设计中对学生学习方法方面的关注，过于重视教师的教学，造成学生在学习中过于被动，与素质教育的目的背道而驰。教师在教学设计上，要根据教学对象的不同，选择可以激发学生学习兴趣的课程，充分考虑学生，提高学生的学习主动性。

三、通过数学实践提高学生自主探究问题的能力

小学数学教学要与实践进行有机的结合，教师在教学过程中，需要加强对学生实际动手能力的培养，将课堂知识与实践相结合，从提高素质的层面进行教学工作。教师应该将教学目标放长远，着眼当下，把握课堂教学，在教学中改变传统的观念，增加学生的实践机会，培养学生分析实际问题的能力。在实践过程中，学生的学习活动需要在教师的引导下进行，避免盲目地进行学习，要保证教学工作的目的性与计划性。教师通过安排实践，可以积极地实现对学生学习能力方面的促进，并且结合实践课程实现对自主学习法的渗透。小学数学课教学是学生日后学习的重要基础，也是学生形成理性思维能力的重要途径。

四、通过安排学生预习提高学生的自主学习意识

预习是提高学生自主学习意识的另一个良好的手段，在教学之前进行预习工作，可以提高学生的学习效果。预习从另一个角度来说，是一个相对层次较浅的分析，是学习新知识之前的准备过程。通过预习工作，可以加强学生对以往知识的巩固，并且对新知识有一个大体的了解，有助于学生形成良好的知识网络，从而达到知识由旧到新，从简单到复杂的转换。在预习的过程中，学生可以利用以往的知识对新知识进行掌握和分析，从而形成良好的自主思考能力，并且提高发现问题、分析问题和解决问题的能力。

在数学教学中，例如，“观察物体”一课，学生在教学前进行预习，可以按照物体的位置，从不同的角度对正方体进行分析，通过亲自动手摆放，实现对新知识的预习。教师在教学中要通过对学生探索能力的引导，让学生了解学习的趣味性，提高学生的学习热情，并且认识到数学对于实际生活的意义。

教学工作需要充分地体现对学生学习方法的引导，并且凸显学生的主体地位，将学习的自交给学生，为学生创造良好的学习空间，让学生成为学习的主人。在教学工作中，对学生能力的培养远远胜过为学生讲解单一的知识点。学生利用自主学习能力，提高自身的学习是教育工作的重要目的。发挥学生的学习能动性，是进行小学数学教育的重要内容，只有让学生主动地实践和预习，才能提高学生的思考分析能力，激发学生的学习乐趣。教师在教学课程设计上，要充分考虑对学生能力的培养，合理地安排教学计划，最终达到提高教学质量的目的。

参考文献

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一、数字化引领教育技术化

当今社会已逐步进入数字化时代，这就要求教师必须引领学习者学会学习、学会合作，从而使得学习者能够充分挖掘出自己的独特潜能与创造性。相应的，教师的教学模式也需要从传统的集体授课改变为能依据学习者的个性化特点进行定制，教师的授课习惯需要实现从关注教材的呈现到重点分析不同学习风格的学习者需求的转变，让学习者变被动学习为主动学习；并成为合作学习者。

教育是人之自我建构的实践活动，而技术也是人类发展的产物，是使人成为人的一个基本条件，必然先天地以人的价值判断、以人的需求为其存在和发展的基本前提。因此，教育技术的存在基础是教育与技术之“和”———使学习者不断“文化”和“人化”，从使得教育与技术相互交叉融合。例如美国新版NETS•T中十分注重数字化环境中教师教学设计能力的完备。数字化的学习教育环境使得教育逐步呈现技术化的特征。

顾名思义，技术是指人类为了某种目的或者满足某种需要而人为规定的物质、能量或信息的变换方式及其对象化的结果。技术规定了如何将一种物质(形态)变换为另一种物质(形态)，将一种能量变换为另一种能量，将一种结构、形态的信息变换为另一种结构和形态。教育技术化是指在教育与技术“之间”的，特征式微妙转化，“教育技术”不在教育中而是更多地体现在技术中。同时，“教育技术”是教育与技术的相遇，“教育”是实质内容，原本作为载体的“技术”也日益呈现教育的特征。在此前提下，教育与技术相济相合，育生教育技术，并促使其发展。另一方面，教育对技术的要求是不同的，因为技术是多维的，人的价值和需要也是多层次的。

二、教师在教育技术化过程中的作用

有学者指出，作为教育功能的技术要同时满足两个条件:一是解决学习者学习效率的问题，二是解决技术应该怎样为学习者人文化服务的问题。而教师恰恰在这两者的兼具方面具有天然的优势。

如前所述，进入新世纪，数字化技术日新月异，此中教师运用其学科知识教和学，并运用数字化技术更新教学理念和模式，以便获得促进学习者学习、激发学习者创造力与创新性的经验。可以说，新时代的优秀教师必然应成为数字化时代工作和学习的表率，教师应展现出全球化和数字化社会中具有创新精神的专业工作者所应具备的知识、技能与工作方法。

通过展示与推动有效运用数字化工具和资源，教师可以不断提高自身的专业实践，树立终身学习的典范，在学校和专业共同体中表现出领导力。如果说20世纪末还可以成为传统学习方式和数字化(E-learning)学习方式的混合。如今后者已明显在挑战前者的管有地位。例如我们说教师最常用的技术是PPT，而PPT的主要功能之一是代替粉笔黑板来呈现课堂讲授内容。但如果教师固步自封，就会造成教师改革理念的滞后，并由此引发对其他先进技术的降格使用，这在很大程度上限制了教育技术的深层影响。

在当今教育技术化的过程中，教师必须拥有一定的信息化教学设计能力，以培养学习者具有高度创造力为目标，能够决定何时选择何种技术，从变革需求出发，创建有效的数字化学习环境，架设满足学习者个性化学习的平台，改变学习方式、学习文化以及相应的组织方式与学习关系。

这一点在语料库语言学领域体现比较明显，数据驱动语言学习是语料库应用于语言教学中的一种教学模式。这种教学模式使得教师可以建立在语料库的研究基础上，同时吸纳语言习得和认知科学的研究成果。在语料库语言学的授课教师看来，教学研究所依赖的真实语言数据只是一种社会语言现象，这种可观察、可量化和可描述的数据是探索社会文化语境中语言的意义与功能时最为直接和有效的数据，教育在这里已经体现出明显的技术化特征。

三、有效利用教育技术化的价值特征

柯利认为，技术本身不负载价值，而是在技术的使用中，人的思想意识和经济利益导致了技术的价值负载。教师作为数字信息化社会教育技术的使用者，教育技术化对教师提出了更高的要求。教师要不断地提高自身的素养，合理运用信息技术进行教学，掌握好各项技能的使用。在人工智能、虚拟现实等技术飞速发展的今天，信息技术替代了教师的部分教学活动，但不管技术怎样发展，在教育这样的人文学科，更注重的是人本主义的发展，信息技术不可能完全替代教师在教育中的地位。发挥教师的主观能动性，有效利用教育技术化的价值特征，正确处理信息技术与教育的关系是信息时代对教师和教育工作者提出的新的挑战。此外，学校的管理人员也要正确地对待信息技术，因地制宜地选择合理的技术推动教育的发展，发挥其价值的正向导向作用，而不能过分强调信息技术在教育中的作用，须知技术是手段，达到教育的发展才是最终的目的。

有学者成技术化是人类存在的方式。只要人存在，他就要追求自由，而人类追求自由离不开技术化。教育的技术化必然使得教育技术学成为显学，而教育技术的出现不仅仅改变了教育实践的面貌，而且也会带来理解教育的新方式———一种基于复杂性理论和开发取向的理解方式。

参考文献:

[1]安涛，谢英军.关系思维视野中的教育技术图景.电化教育研究，2009，(10):10-14.

[2]程桂芳，徐恩芹.新版NETS•T对我国教师教育技术培训的启示.继续教育研究，2009，(11):59-60.

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中图分类号：G641 文献标识码：A

随着我国高等教育的进一步发展，当代大学生思想政治意识薄弱的问题已经收到社会各界的广泛关注，同时也引起了众多专家与学者的思考。不断提高高校思想政治教育的质量和效率成为众多高校必须重视的问题。

在新的时代背景下，新媒体技术与设备已经被广泛应用于现代教育领域，并且已经取得不俗的成绩。因此，在高校思想政治教育中充分利用新媒体技术和设备是时展的必然趋势。

基于此，本文在此浅谈新媒体环境下的高校思想政治教育手段，以期能够为有关人士提供有益参考与借鉴，促进高校思想政治教育的发展，并有效提高学生的思想政治意识。

1利用新媒体拓宽高校思想政治教育平台

从根本上说，新媒体是新的技术支撑体系下出现的媒体形态，如数字杂志、数字报纸、数字广播、手机短信、网络、桌面视窗、数字电视、数字电影、触摸媒体等。相对于报纸、广播、电视、杂志四大传统意义上的媒体，新媒体被形象地称为“第五媒体”。

在传统的高校思想政治教育中，教师只能通过教材、黑板以及简单的多媒体设备开展教学，这使得思想政治教学具有明显的局限性，受到教学平台的束缚。在此基础上，教师通常只能够在课堂教学中采用讲授的方式开展思想政治教育，使得思想政治教育具有一定的枯燥性，难以提高学生的兴趣和积极性。

在新媒体环境，教师完全可以利用数字广播、网络、数字电视等途径拓宽高校思想政治教育的平台，使其变得更加生动趣味，提高教学的质量和效率。

例如，在高校思想政治教育中，教师可以开设网络平台，通过网络平台相关的文章、图片或者视频，使学生能够在进入网站后观看到这些内容。在网络平台中，学生可以观看教师准备的思想政治素材，也可以在网站中进行站内的交流与探讨。

换言之，教师就是利用新媒体技术和设备，将高校思想政治教育发展到网络平台上，使网络平台成为了新的教育平台。在这个平台中，教师能够更灵活地使用图片、音乐和视频等形式开展更生动的思想政治教育。

又如，充分利用微博开展高校思想政治教育已经成为众多高校的选择，并且取得一定的发展。从根本上说，这种做法就是将新媒体背景下产生的微博作为新的教学平台，促进了高校思想政治教育的发展与进步，发挥出新媒体的优势。

2利用新媒体增加高校思想政治教育的生动趣味性

教师应该充分利用新媒体技术和设备提高高校思想政治教育的生动性和趣味性，使课堂教学充满活力，在更加轻松和谐的教学氛围中调动学生的学习积极性，并有效提高教学的质量和效率。

如上文述及，传统的高校思想政治教育具有一定的枯燥性。一方面，思想政治教育过于依赖教材内容，其本身就是一种文字类学科，教师需要通过大量的讲述进行教学。另一方面，部分学生和教师对思想政治教育的重视程度不够，从主观上不愿意参与到教学中，使得思想政治课堂的活力更低。

在这种背景下，高校思想政治教育得不到学生的支持与配合，无法维持课堂的活力，也就导致教学质量不断下降。在新媒体环境下，教师应该发挥新媒体的优势，对高校思想政治课堂进行填充。

例如，教师可以在高校思想政治课堂教学中利用新媒体设备为学生播放社会焦点的时政问题，让学生通过观看视频、图片等有深刻的认识和感受。在此基础上，教师就可以引导学生进行积极的讨论与交流，让学生更加关注时政问题，并在探讨中提高学生的思想政治意识，使学生养成关注时事、关心国家的意识和习惯，逐步提高学生的思想政治意识。

3利用新媒体传播正能量

要切实提高学生的思想政治意识，高校以及教师应该从大的环境开展工作，应该让学生沐浴在充满正能量的环境中，逐步洗涤学生的心灵，使学生的人生价值观变得更加正确和长远。

因此，教师可以充分利用新媒体传播正能量，营造充满正面意识和正能量的环境。一方面，高校可以通过手机短信的方式给学生发送正面的话语或者正面积极的新闻，利用手机短信的高传播能力使学生受到正面积极的感染。

另一方面，高校应该建立专门的思想政治教育网站，通过网站大量正面积极的信息，并引导学生进行积极的交流与讨论。

在这种背景下，高校学生才会对正面积极的信息进行研究，才会在高校校园中形成一种好的风气和氛围，使学生耳濡目染，不断提高自身的思想政治意识。

4结束语

总的来说，新媒体相比与传统媒体具有更大的优势，它能有效提高高校思想政治教育的质量和效率。这就需要教师在实践过程中不断总结与交流，进一步发挥出新媒体的效力，促进高校思想政治教育的发展与进步。

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“在推进中小学信息技术教育的过程中，充分将先进的教育思想和方法与信息技术相结合，建立让学生自主地、创造性地学习的环境。从根本上改变传统教和学的观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。”因此，教育的着眼点是以学生发展为本，实施以创新精神和实践能力为重点，帮助学生形成主动探求知识，并重视解决实际问题的积极的学习方式，和有利于终身学习、发展的学习方式。

一、构建思想政治课数字化学习方式的实践

构建思想政治课的数字化学习方式，就是要培养学习者在不同的学习阶段，充分利用数字化学习提供强大的技术优势，合理选择有效的智能工具，进行探究学习和自主发现，从而进行思想政治课信息获取、分析和综合，让学生学会主动地探究问题和解决问题的能力。

1.小组专题研究学习是思想政治课数字化学习的一种重要方式

小组专题研究学习，它是对传统的接受式学习的一种改革，其目的在于让学生学会研究问题和解决问题，它具有学生学习自主性强，主动性、参与性高的特点。

我们根据思想政治课学科的特点，探索思想政治课数字化学习方式――小组专题研究学习，是以学校数字化课室平台、网络教室为技术支持，依据教材内容，从学生生活和社会实践中选择和确定专题，以学生的自主性、探索性学习为基础，以小组合作的方式进行，通过亲身实践获取直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。

如有一组学生研究的专题是“爱在屋檐下”，他们研究家庭作为社会的功能这一过程时，运用数字化学习环境，不仅学习了家庭的四种主要功能，对功能的具体内涵也有了深刻的认知。也间接对社会调查的方法有了质的提高和综合实践能力，学会了理论联系实际，而不单是停留在理论上。同时，学会了如何与他人进行合作研究，查找资料、整合信息。

2.思想政治课数字化学习过程是资源开发过程和创新实践过程

数字化学习资源本身具备发散性和综合性，在思想政治课教学过程中，运用数字化学习资源发挥学生主体性，充分信任学生的潜能，让学生参与教学活动，主动构建知识，在实践中提高，在创新中发展，尤其是参与思想政治课学习资源的再生产过程，使思想政治课的教学过程成为教师与学生之间共同协作，学生与学生之间共同协作的过程，以及教师与学生共同学习提高的过程。

如学习初三政治教材中有关依法参与政治生活中，学生以小组合作的形式，运用数字化工具，创造性地总结出参与政治生活的正确途径及办法。

学生通过数字化教学平台进行创作，展示和交流自己的理财方案，这样，信息的交流不仅是多向的而且是同时的、自由的、快速的。学生的作品、教师的指导、学生的交流过程，都可以作为教学资源留存在网络中，这样，“家庭理财”这一课的教学资源的开发，并不是老师独自开发的，而是老师和学生共同创作的。所以说，数字化学习过程，是一个不断生成新教学资源、不断建设新学习环境的过程，是一个实践与创新的过程。

二、思想政治课数字化学习方式构建的思考

1.坚持生本教育理念是构建数字化学习方式的前提

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近年来，量化考核已渗透到学校管理工作的方方面面，无论是教职工考核、班级百分竞赛还是职称评聘、评优树先，都随处可见这种考核方式的影子。量化考核的管理方式被学校处处运用之后，让人不禁心生疑惑，难道量化考核真的是学校管理工作中的“万金油”吗？笔者在教育教学工作中发现，量化考核这种管理方式在教师管理和学生管理工作中虽然起到了一定的积极作用，但不能“一药治百病”。

在教职工考核中，最容易量化的当属学科教学成绩，学生考试成绩好，教师在考核中分数就高。但教职工考核的另一项重要指标---师德修养，却很难通过量化得到准确评价。一个教师的论文可以量化，但他的学术水平很难通过数字来衡量。一个教师的备课可以量化，但其品质对学生的影响也很难在短期内被定量评断。对考核分数的过分追求，使教师不得不放弃对学生进行综合素质的培养，而将工作重心放在无休止的加班加点、给学生布置大量作业上，希望以此提高自己的考核成绩。

在班级考核中，量化指标更堪称细致入微。学生的个人卫生、穿校服、戴红领巾、吃饭跑步、停自行车、自修纪律等情况，都被量化为分数，并且与先进班级评选和班主任考核成绩直接挂钩。结果，几乎整个学校的工作都围着分数团团转。更有甚者，有的学校竟然制订了这样的卫生工作考核办法：如果甲班的学生发现乙班的学生扔了杂物并报告检查人员后，学校可在当日常规卫生检查中给甲班加分，给乙班扣分。这样一来，下课的时候就会有不少学生挖空心思地去寻找“猎物”，以便为本班“建功立业”。这种貌似得力的考核措施其实是与我们的教育目标背道而驰的。它将导致学生从小就学会努力挑剔别人的缺点，甚至面对别人的缺点或不足时产生幸灾乐祸的不健康心态。

其实，量化考核是将数理统计方法引入考核之中，将整个考核内容分解成若干指标，以定量的形式为定性考核提供量化依据。这种量化方法确实能够使定性更为准确，营造绩效面前人人平等的管理氛围。对于企业生产来说，这种考核方法无疑具有公平性和公正性。但对于学校来说，由于其管理对象具有特殊性和复杂性，量化考核这种管理方式就在应用过程中显现出了机械性和片面性。育人的指标往往是整体性的，很多指标是由多部门共同承担完成的，分解不了也量化不了。但是，从当前一些学校的管理现状来看，该量化考核的工作被量化了，不能量化考核的工作也被量化了。

如果一个学校完全陷入一种仅靠数字来评价教师工作和学生学习好坏的境地，那么这个学校的教育教学工作就会变成简单的机械运动，师生就会只为数字而奋斗。这样的教育教学工作不仅毫无生机，更会使人与人之间的感情变得逐渐淡漠，学校会因此失去凝聚力和竞争力。因此，学校教育作为一种培养人的活动，其管理工作不应全部采取量化考核的方式。如果学校事事讲量化、时时讲量化，则极易走入管理简单化、粗放化的误区。作为学校管理者，一定要注重学校管理方法和形式的多样性，能量化的就量化考核，不能量化的就不要强求。要注意在量化管理的同时不忘人文关怀、情感管理，让师生尽可能多地感受到工作和学习的愉快。学校管理者只有将量化考核与人文关怀有机融合，量化考核才能真正发挥出提高教师教育教学水平、提高学校教育教学质量的积极作用。

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化学是一门以实验为基础的学科。随着科学技术的不断发展，传统瓶瓶罐罐实验已经不能满足化学实验要求，新型的数字化实验已深入社会生产和生活的各个领域，对我们化学课堂也产生了重大的冲击。数字化实验教学一方面弥补了传统实验工具的缺陷，使实验的方法更加先进，实验的数据更加准确，实验的步骤更加清晰；另一方面，革新了化学实验仪器与方法，拓展了化学实验的内容。为我们的教学提出更高的要求，是教学改革的前沿课题。

例如，在笔者执教的选修教材《原电池》一课中，将数字化实验与课堂教学完美结合，帮助学生在发现问题、解决问题的过程中提供精确、直观的数据依据。从教学思维的设计上，紧密围绕原电池，经历“回顾―体验―改进―应用―畅想”，线路清晰，环环入扣；从传感器的使用上，电流传感器明显地体现出电流的微弱变化和整体趋势，温度传感器有力地证明了能量转换中热量的损失，从而完成了实验设备上的升级导致的思维上的突破；最后实验的创新环节，“橘子瓣”继续点亮学生的灵感，成功地化解了“离子交换膜”这一难点。

本节课教学最大的思维难点是学生将脑海中的单液原电池转变为双液原电池，为什么要进行改装，单液原电池的弊端在哪里，传统的教学实验仪器难以让学生观察到电流的递减。而利用数字化实验成功地突破了这一教学难点，利用电流传感器测定电流的细微变化，同时增加改变电极间距、相对面积、硫酸浓度，看电流的变化走势，让电流的递减不再是纸上谈兵，利用数字化传感技术，采集到实验过程中的完整数据，让学生感受到实验过程中的数据变化，从而使我们的化学实验从定性升华到定量，整节课在设计理念上符合新课标的指导思想，整个教学过程中充分调动学生学习的积极性和主动性，将数字化实验与课堂教学完美结合，教学理念新、教学设计新、教学技术新，是一节成功的探究型高效课堂。

其实，数字化实验除了在原电池教学中的应用外，在很多定量试验中都有应用，比如电解质溶液、强弱电解质、盐类水解、中和反应中的热效应、各种溶液导电性的测定、酸碱中和滴定、温度对弱电解质电离的影响，另外与实际生活相关的学生探究性实验，比如水质测定、饮料成分测定、碘盐中含碘量的测定等等。再或者利用PH传感器解决盐类的水解、电离平衡的影响因素问题；利用电导率传感器解决稀释过程中弱电解质的电离、导电能力问题；利用色度传感器测有色溶液的浓度、硫氰化铁化学平衡的移动等，都可以作为我们后续探索的素材。当然绝对不能避重就轻，不能为了使用“新式武器”而抛弃传统实验手段，毕竟要以有利于教学为基本出发点。

数字化实验平台主要是由传感器、计算机、数据采集器以及系统软件等构成，在教学中应用数字化实验能够将传统模式下的实验不足之处加以弥补，能够将化学反应以及现象的本质逐步地转化成为能够进行监测的信号，这样也有利于学生对化学反应的本质规律的深入认知与研究，并且数字化实验系统也具备了直观、先进、准确、实时等诸多方面的特点，也能够提高教学效率。只要教师充分发挥自己的聪明才智，提升教学理念和利用现代化实验仪器的技能，才能促进高中化学实验教学的发展。我们相信，未来的化学教学中，传感器一定会“器为我用”，大有可为，大有可观。

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教师善于以精辟入里、幽默风趣的小故事，来说事喻理，或者引出某种观点，能够在情趣传递中充分发挥“情绪智力”作用，进而达成“用智慧赢得起点”的导入效果。以《乐羊之妻》教学为例。在课堂导入环节，笔者首先讲述了来源于媒体报道的一件社会生活故事――某“凤凰男”自小生活在一个非常清贫的家庭里，他勤奋好学、努力上进，终于考上了一所令人满意的大学。在毕业后工作没几年，他又被破格提拔为部门主管。可是不到两年的时间，因为受贿贪污而被捕入狱。狱中他深切悔过：“如果我只是娶一个普通的妻子，也不至于走到今天这高墙囚禁的境地。可恨她非常地虚荣和贪婪，疯狂地逼着我整天去贪污、受贿和索贿……男人啊，真的是‘家有贤妻，丈夫不遭横事’啊！”学生们唏嘘不已。“有这样一个好女人，美德和事迹可谓百世流芳，一直为人们所称颂。她――就是我们今天要认识的乐羊之妻！”

二、善于以科技手段渲染，充分发挥课前导入的正能量作用

情境生成心境.心境决定学情。时至今日，多媒体教学模式已成为校园课程活动中的常态形式。其工作原理就在于――以其声情并茂、音像和谐、储备海量和动静自如等优势功能，有效地刺激视听感官，进而作用于人的内在心理，从而为课程教学提供先进独特且无可比拟的活力支撑。把科技信息应用于课堂导入环节，有利于实现“渲染、传递、畅通”的导学目标和良好效果。以《七律・》《组歌》（两首）教学为例。笔者首先通过多媒体设备，播放了途中“四渡赤水河”“桥渡金沙江”“飞夺泸定桥”等影视精彩片段和《四渡赤水出奇兵》《过雪山草地》等历史经典歌曲，再现了将士不惧艰险、前仆后继、坚毅乐观的大无畏气概和革命乐观主义精神。那刀光剑影的激战场面、激越昂扬的雄伟旋律等，为学生们提供了一场触目惊心的“视听盛宴”。在如此心境下赏析文本，教学效果是不言而喻的。

三、善于以问题引领，充分发挥课前导入的正能量作用

苏霍姆林斯基指出：“思维是从吃惊开始的。”教师认真设计并善于提出问题，是诱发学趣、激活思维和开发智力的有效手段，也是课堂导入中的常用方法。从根本目的和作用来看，设疑问难并非让学生立即回答或能于作答，却是设法造成学习思维的悬念，让其处于短暂性困顿状态，以此激发他们急于求知和深入探讨的内在心理，从而在水到渠成中进入课堂教学的真正状态。以《敬畏生命》教学为例。课堂导入环节笔者提问：许多人都熟悉“蚂蚁在火海中抱团求生”的故事，这充分表明蚂蚁一族的什么精神呢？学生们回答是“精诚合作、自我牺牲”。接着问：“还有那些生命比蚂蚁求生现象更让人敬畏呢？”对于这个问题大家无法作答。“你们可曾想过？与动物类相比，许多植物生命看似微不足道，它却蕴藏着另类的伟大壮举，同样令人类震撼无比！”“今天，我们共同领略张晓风笔下植物纤维的伟大生命现象……”

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中图分类号：TP309.7

近年来，音频数字水印[1]正逐渐成为数字水印中的一个重要方向。由于数字音频单位时间内的采样点较少，可嵌入的水印的容量相对较小；同时人类听觉系统比人类视觉系统更为敏感，也使得嵌入水印的难度增大。基于小波变换[2]的数字音频水印技术因其具有良好的多分辨率表示、时域局部分析等特性，且易于兼容MPEG-4压缩标准等特点，被人们广泛应用。

Logistic映射[3]混沌序列对原始水印进行加密，增强水印的安全性，本文对音频特征[4]进行分析，结合音频帧的过零率及短时能量，寻找适合水印嵌入的音频帧。为了更好的提高音频水印的鲁棒性和去同步攻击能力，本文算法在所选定的音频帧中采用了能量动态调整嵌入强度自适应[5]的方法来嵌入水印，提高了算法的不可感知性和鲁棒性。

1 音频特征的分析及选取

1.1 音频帧的过零率与短时能量特征

设第n帧音频信号的短时能量用En表示，则其定义为： 。音频帧的短时能量直接反映了一段时间内音频信号的强度，越强掩蔽特性越好。

设第n帧音频信号的过零率用Zn表示，其定义为：

其中，sgn[]是符号函数，即

过零率反映音频在一帧中幅值变化的剧烈程度，过零率小的音频帧具有更好的稳定性。

2 数字音频水印的嵌入

2.1 嵌入水印图像的预处理

（1）设原始水印图像为U，则其表示为：

U={u（I，j），1≤i≤M，1≤j≤N，u（i，j）∈{0，1}}

首先要将水印图像降维至一维序列

V={ν（k）=u（i，j），1≤i≤M，1≤j≤N，k=（i-1）×N+j，1≤k≤M×N}

（2）采用Logistic映射混沌序列对水印进行置乱加密。对Logistic序列进行截断，选取任意起始位置α开始截取，设定阈值λ，初值x0，得到Logistic序列P为P={p（k），1≤k≤M×N，p（k）∈{0，1}}。

2.2 原始音频信号的预处理

设音频信号A={a（k），1≤k≤L}，L是音频信号长度，将A进行分帧后表示为：

akj=a（（k-1）×F+j），1≤k≤K，1≤j≤F

其中αkj表示第K帧音频的第j个信号值；k表示音频信息的总帧数；F表示样点数。

2.3 音频帧的选取

依次计算K帧的过零率Zn和短时能量En。对于每一种类型的音选取满足条件：过零率Zn≤Z0且短时能量En≥E0的音频帧，将音频帧拼接到一起得到待嵌入水印的音频帧Ae，将其分成M×N段，则每段含有 个音频数据。记为。Ae={Ae（k），1≤k≤Q}

2.4 数字音频水印的嵌入

对分段的音频信号Ae（k）进行H层小波变换[6]，本文的水印信息将被嵌入到低频系数中。

=

式中αk为嵌入水印强度，假如水印嵌入强度越大，受攻击时鲁棒性越好，但对信号的影响大。嵌入强度越小，虽然不易被察觉，但抗干扰性能差。本算法针对这一问题，通过计算小波变化后每段音频的近似分量系数的平均能量，再结合基础嵌入强度β，根据近似分量能量动态调整音频数据段嵌入强度这一方法，为每个音频数据段自适应确定一个嵌入强度。

按照上式得到修改的小波系数，将其进行小波逆变换，得出嵌入水印的数字音频部分。

3 数字音频水印的提取

（1）将嵌入水印后的音频信号进行H层的DWT操作，得到每段的低频系数AeH′K。

（2）计算每个音频数据段的嵌入强度α，提取水印信息，提取公式为：

（3）根据起始位置，阈值，初值生成Logistic序列，根据阈值对其进行二值化处理，得到P（k），则一维水印序列V（k）=W（k）P（k），再将其升为二维就可得到原始水印图像。

4 仿真实验与结果分析

本文使用比特误码率BER和归一化相关系数NC[7]来衡量算法的性能。

4.1 检测性能测试。图1分别为原始音频信号、嵌入水印后的音频信号、原始水印图像、从含水印的音频信号中提取出的水印图像 。

5 结束语

该算法首先对水印进行混沌置乱，通过过零率和短时能量选出需要嵌入水印的音频，分段后通过求每段的平均能量以动态调整嵌入强度，对于固定嵌入强度所带来问题作了改进。实验表明，该算法对一般常见攻击具有较好的鲁棒性和不可感知性。

参考文献：

[1]Petitcolas F A P，Anderson R J，Kuhn M G.Information hiding：A survey[J].Proc of the IEEE，1999，187（7）：1062-1078.

[2]汪飞，檀结庆.基于DWT和均值量化的音频水印算法[J].计算机应用，2009，29（2）：444-446.

[3]陈雪松，张寒，杨勇田.基于混沌理论的音频数字水印算法研究[J].计算机工程与应用，2007，43（24）：59-60.

[4]彭宏，王.基于音频特征的多小波域水印算法[J].计算机研究与发展，2010，47（2）：216-222.

[5]康旭，张秋余，袁占亭.基于能量自适应的同步小波音频水印算法[J].科学技术与工程，2008，8（23）：6240-6243.

[6]彭宏，王.基于音频特征的多小波域水印算法[J].计算机研究与发展，2010，47（2）：216-222.

[7]李伟.鲁棒性数字音频水印算法研究[D].上海：复旦大学，2004.

篇9

作者简介：曹建玲（1974-），女，河北辛集人，重庆邮电大学通信学院，讲师；刘焕淋（1970-），女，重庆人，重庆邮电大学通信学院，教授。（重庆　400065）

基金项目：本文系重庆市教育教学改革项目（项目编号：113002）的研究成果。

中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0088-02

“数字信号处理”是重庆邮电大学通信电子类、自动化、测控仪器等专业的一门理论性、实践性均很强的主干课，学生在学习这门课时普遍对理论不能理解，也很难将该课程的理论知识应用到工程实践中，[1]因此实验在教学中占有十分重要的地位。如何让学生理解和掌握课程内容及学会灵活运用这一理论工具，提高解决实际问题的能力、提高科研能力和创新能力是“数字信号处理”实验教学所要解决的关键问题。[2]

一、实验教学体系

实验内容上，改变以往运用MATLAB工具对数字信号处理基本理论单一化仿真验证的软件实现方法，增加了研究性和综合性实验，将实验分为三大类：仿真验证实验、研究性实验、综合设计性实验。仿真验证实验主要是运用MATLAB工具对基本理论仿真验证，实验内容主要有利用MATLAB验证时域采样定理；利用MATLAB实现时域离散系统的时域和频域分析。研究性实验要求学生在实验中改变某些参数，看这些参数对结果的影响，分析原因。实验内容主要有用FFT进行谱分析、IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计。综合设计性实验要求学生实例编程完成实验内容，例如综合设计数字语音滤波系统，此实验综合了信号的采样定理、FFT的基本原理及IIR和FIR数字滤波器设计方法的数字信号理论知识。实验教学体系归纳如图1所示。

二、实验教学内容

1.仿真验证性实验

验证性实验比较简单，目的是加强学生对数字信号处理所学基础知识的理解，主要是对比较抽象的知识点进行原理性演示，给学生以直观的认识。学生只需要参照实验指导书上的程序输入就可观察到图形。例如对于时域采样定理，学生很难理解信号采样前后频谱的关系，没有直观的认识。通过实验，学生可以看到采样后信号的频谱发生的改变，也可以看到采样频率和最高频率分量不同时频谱的特点，从而理解采样定理。

2.研究性实验

研究性实验要求学生首先从理论上进行分析，参照指导书上的要求，编写MATLAB程序，得出在不同参数下的多个实验现象，并对这些实验现象进行比较研究，发现问题并用所学的理论知识解决问题，以便在实际中应用。如用FFT进行谱分析，在实验中要求对给出的三类信号（周期序列、非周期序列和连续信号）分别进行谱分析。对于每类信号进行谱分析的时候，采样点数N变换三种取值，对比N不同取值下FFT图形，并和信号的幅频特性曲线比较，以理解DFT的物理意义及分析出FFT作谱分析时有关参数的选择方法。

例如对连续信号x=cos（8πt）+cos（16πt）+cos（20πt）做谱分析关键代码如下：

N=64；

fs=64；

n=0：N-1；

x=cos（8*pi*n/fs）+cos（16*pi*n/fs）+cos（20*pi*n/fs）；

Xk=fft（x，N）；

stem（0：N-1，abs（Xk），'.'）；

得到的此连续信号的64点采样序列和序列的64点的FFT频谱如图2所示。

3.综合设计性实验

综合设计性实验综合数字信号处理的知识点，并与实际系统相联系，使学生拓宽知识面，培养学生的创新性和科研素质。下面以数字语音滤波系统设计为例来介绍综合设计性实验。该实验首先是采集语音信号，对采集的语音信号进行采样，然后用FFT进行频谱分析，根据信号的频谱特性、双线性变换法设计不同功能的数字滤波器进行滤波，得出滤波前后的频谱，分析信号的变化。

（1）采集语音信号及信号采样。利用计算机Windows下的录音机设备录制一段“重庆邮电大学，重庆邮电大学”话音，时间约在4s左右，得到数据文件cqupt.wav。然后在MATLAB软件平台下，利用函数[x，Fs，Nbits]=wavread（‘cqupt.wav’），对此语音信号进行采样，可以得到语音信号的采样频率Fs、采样点数和声音数据变量。[3]将得到的声音数据组放在向量x中，采样频率fs为44.1kHz，采样位数Nbits为16bit。

（2）FFT频谱分析。键入函数sound（x，Fs，Nbits），通过扬声器可以听到“重庆邮电大学，重庆邮电大学”声音，对原始语音信号进行FFT 频谱分析，程序关键代码如下：

figure；

t=（0：length（x）-1）/Fs；

subplot（2，1，1）；plot（t，x）；

title（'信号原形'）；xlabel（'时间（s）'）；ylabel（'幅度'）；

X=fft（x）；m=（0：length（X）-1）；

w=2*m/length（X）；

subplot（2，1，2）；plot（w，abs（X））；

篇10

1 引言

脉诊是中国传统医学中最具特色的一种诊断方法,脉搏含有丰富的人体健康信息。脉象反映的是生物信息,包含人体自身的生命运动过程中所产生的生理信息,也含有人体受到外界刺激所产生的消息,因而,具有重复性差、整体性、可调性和非线性的特点。但是由于长久以来,中医传统的诊断方法一直依靠手指来获取脉搏信息进行诊断,使得它具有主观性和描述困难,难于形象具体的理解,而且在很大程度上受到经验因素的制约,因此,人们希望能够有 统一的规范,实现脉象信号的科学化和现代化分析标准,将脉搏信号进行分析处理,找出他们的差异,是中医得到更好的传承和发展。

2 脉象信号采集装置和数据来源

实验采用合肥化科电子技术研究所生产的HK-2000c型集成化脉象传感器,所选用的传感器为PVDF,同时运用高度集成化工艺将温度补偿元件、信号调整电路、程控电路、放大电路、滤波电路、A/D转换电路等集成在传感器内。由于PVDF传感器具有制作成本低、机械性能好、具备很好的时间和温度稳定性,与人体软组织的声阻抗匹配较好,因此比较适合采集脉波信号。

实验数据来源于黑龙江中医药大学附属医院,采用双盲法采集的数据。人为的选择较为理想的脉象图为研究对象,选择的标准为脉搏波波幅最大同时形态无畸变。

3 采用FFT对信号进行频谱分析的参数确定

数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。

数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。

数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点,这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。

数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT),是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化,从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT),FFT的出现大大减少了DFT的运算量,使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。

频谱分析的精度和效果主要受混叠效应、量化误差、泄漏效应、栅栏效应等因素的影响。

首先进行参数运算,由于脉搏波信号的频率成分主要分布在0~20Hz之内,属于声波且最高频率不超过40Hz,由于奈奎斯特采样定理可知,采样频率必须不小于奈奎斯特频率的2倍,所以,选择采样频率为200Hz。

频率分辨率取决于所选者的信号长度,即取样频率,因此,选择取样长度为16s,这样,频率分辨率为0.0625 Hz。分辨率确定下来之后,求得采样点数N=200/0.0625=3200。

4 脉波信号的频谱分析方法

脉波信号进过滤波、采样、A/D转换等处理变为数字信号,最后,根据离散傅立叶变换,运用Matlab方针软件计算其瞬时频谱,求得期功率,选择总能量定义为0~40 Hz,运用脉波信号的功率谱能量和谱能比的计算。

5 脉象信号频谱分析结果

对所采集到的的三种脉象-平脉、滑脉、细脉信号各10组进行频谱分析,在我国中医理论中,平脉反映的是人体脉象不快不慢,不强不弱的特点;滑脉反映的是人体脉象的流利度;细脉反映的是人体脉道的宽度。求得频谱分析的特征参数计算各组参数,求取平均值。表1是脉搏波信号的功率谱特征值。

SER(10):谱能比。它反映了脉搏的能量随频率的分布。

通过表1中脉搏波信号的功率谱特征值所反映的信息,可以的得出以下结论:

(1)脉象信号的功率谱的总体趋势是随着频率的升高反而下降。

(2)可以看出不同的脉象信号功率谱的峰值表现出来的谐波关系不同。

(3)通过谱能比的计算,可以发现,脉搏波几乎全部能量都集中在频率较低的位置。

(4)滑脉的谐波个数最多。

6 结论

以上分析结果表明:不同的脉象信号用频域分析方法可以找到它们的差异,以正常人的脉象参数作为衡量标准,比较疾病人群的脉象信号特征参数,可以找到差别,此方法可以尝试应用到多种疾病的诊断,例如,高血压、吸毒人群等等。相信随着信号处理技术的不断发展和完善,在中医脉搏波信号的应用将更加广泛,同时对中医疾病的诊断,一些脉波信号的保存和研究、教学具有广泛实践意义。

【参考文献】

篇11

作者简介：蒋俊正（1983-），男，浙江金华人，桂林电子科技大学信息与通信学院，副教授。（广西 桂林 541004）

基金项目：本文系国家自然科学基金项目（项目编号：61261032）、广西高等教育教学改革工程项目（项目编号：2013JGB150）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0081-03

由于大规模集成电路、计算机技术、电子技术的飞速发展，信号的数字处理技术取替了传统的模拟信号处理技术，已成为科学研究和工程技术中的一个重要环节，广泛应用于通信、雷达、航空航天、控制、物理、天文、生物医学等领域。另外，“数字信号处理”课程已被确定为电子信息工程、通信工程、测控仪器类等相关本科专业的专业基础课程，是一门理论性和技术性都很强的课程。[1-3]因此，在该课程的教学中，兼顾培养学生对知识的掌握、工程运用和自主研究能力十分重要。[4]然而，单纯地采用教材授课已经无法满足这一要求。

笔者在“数字信号处理”课程[5]授课中，一直致力于将自身的科研项目与课堂教学进行结合。采用一些较为简单的科研示例，对课程知识进行拓展和应用演示，使学生带着学习兴趣去掌握知识，拓展知识面，提高自主学习能力，培养科学研究思维。有限长脉冲响应（finite impulse response，FIR）滤波器广泛应用于信号处理中，是“数字信号处理”课程的核心内容之一。在本文中，笔者以FIR滤波器的优化设计为例，介绍科研项目在课程教学中的应用。

一、科研项目在课程教学中的应用示例

在“数字信号处理”课程的传统授课中，仅仅介绍FIR滤波器设计的一些基本知识，包括FIR滤波器定义、设计性能指标、线性相位FIR滤波器的特点、窗函数法和频率采样法等较为陈旧的方法。

1.传统课堂讲授：窗函数法

本部分将以FIR低通数字滤波器为例来考虑一个物理可实现的滤波器的设计。[5]理想的低通滤波器的幅频响应如图1所示。然而，其不满足佩利-维纳准则，因此是物理不可实现的。通常，一个物理可实现的低通滤波器的归一化幅频响应如图2所示，图中ε和A分别为滤波器在通带和阻带的波动参数，ωp和ωs分别为滤波器的通带和阻带边界频率点。设计目标是使得一个低通FIR数字滤波器的幅频响应尽可能的逼近于理想情况下的幅频响应。换言之，图2中的ε尽可能小，A尽可能大，过渡带宽度ωs-ωp尽可能窄。常用的设计方法为窗函数法，其设计步骤为：

第一步：根据所设计的滤波器类型，选取理想滤波器的冲激响应。理想低通滤波器的冲激响应为：

（1）

第二步：根据所需设计滤波器波动参数的要求，选择恰当的窗函数类型和窗长度参数M，确定窗函数。目前常见的窗函数的表达式、过渡带宽度和最小的阻带衰减值如表1所示。

第三步：确定截取滤波器的冲激响应，

从而得到最终的因果滤波器的冲激响应为：。

下面举例说明上述3个步骤的实现过程：

例如：设计一个低通滤波器满足参数和指标：。由于窗函数法的通带波动和阻带波动是一致的，因此通带波动参数通常不设置。

第一步：计算。因此理想滤波器的冲激响应为：

（2）

第二步：该滤波器的最小阻带衰减值为。因此，根据表1，可以选取海明窗和布莱克曼窗，考虑到过渡带越窄越好的原则，因此选择海明窗。此时，窗函数就确定了，接下来要确定M。设计中，过渡带宽不能超过设计的指定值。因此，，可以，由于M必须是整数，所以。此时可以完整的写出窗函数的表达式：

（3）

第三步：得到，

求得最终的因果滤波器的冲激响应为：

（4）

窗函数法设计所得的滤波器的幅频响应如图3所示。所设计的滤波器的阻带衰减为-52.28dB。

表1 四种固定窗函数的表达式、过渡带宽度和最小的阻带衰减值[5]

窗函数表达式 过渡带宽 最小阻带衰减

矩形窗 20.9dB

汉宁窗

43.9dB

海明窗

54.5dB

布莱克曼窗

75.3dB

窗函数法是一种较为直观的传统方法，在数字滤波器的设计中发挥了很重要的作用，是一种早期的算法，在最小二乘意义下是最优的，但是存在不可避免的Gibbs现象。给定窗函数和长度后，其滤波器系数就是固定的，过渡带的宽度也是固定的。在许多应用中，有许多的不足。比如，某些应用中滤波器的通带和阻带波动的约束不一致或者期望过渡带很窄情况下，固定窗函数的方法是不适用的。因此，后续也出现了可调节窗，比如Kaiser窗。近年来，通过优化建模的方法来设计滤波器成为了主流方法。根据性能需求，将滤波器的设计问题建模为一个以滤波器系数为变量的优化问题，进而采用鲁棒的优化求解算法来求解问题。下面将结合笔者的科研项目来阐述优化建模的方法，从中可以发现优化建模方法的灵活性。

2.结合科研项目的讲授：优化建模

在实际的工程应用中，传统的设计方法已经不能满足性能需求，从而导致课堂教学的滞后。为此，很有必要跟踪科研发展趋势，将科研项目中FIR滤波器设计方法及时补充到课堂教学中，丰富课堂内容，激发学生学习积极性。接下来，以上述低通滤波器设计为例详细介绍优化建模的设计方法。

第一，明确FIR滤波器的设计指标。根据应用需要，明确设计参数和指标，实际中通常还需要考虑通带的平坦性。

第二，设计问题的数学建模。不失一般性，假设滤波器长度N为奇数，线性相位滤波器应偶对称。其频率响应为：

（5）

式中，

（6）

阻带衰减通常采用控制阻带能量的方式来优化，阻带能量可表示为：

（7）

式中，，上标表示共轭转置，为阻带截止频率。

通常采用切比雪夫控制的方式[6]来抑制通带波动，表示如下：

（8）

式中，为通带截止频率，是所能容许的最大通带波动且。

建立性能指标与滤波器系数h之间的关系后，需要将设计要求归结为一优化问题。在本设计中，要求滤波器具有很高的阻带衰减，并且通带波动控制在内，那么可归结为一带约束的优化问题：

（9）

将式（5）代入式（9），并将频率在均匀离散化，即令。离散化操作可以将式（9）转化为一个有限约束的二次优化问题：

（10）

第三，求解优化问题。优化问题得到后，需要分析其特点，采用何种方法进行求解。优化问题式（10）的目标函数是二次函数且矩阵S是正定的，约束函数是线性函数，因此是二次凸规划问题。它的求解是比较成熟，有许多求解算法，比如Matlab中自带quadprog函数，基于Matlab的Sedumi、CVX软件等。

第四，性能仿真分析。为了验证设计所得的滤波器是否满足设计要求，通过Matlab进行性能仿真。式（10）采用优化问题设计所得的滤波器如图4所示，a图反映滤波器具备线性相位，b图表明其阻带衰减为75.84dB。比较图3和图4，可以看出，相比于固定窗函数设计的滤波器，经过优化建模设计的滤波器具备更高的阻带衰减。在实际应用中，阻带衰减越高，滤波性能越好。

二、科研与教学的关系

科研服务于教学，教学反哺于科研，两者相辅相成，辩证统一。[7]当今，科学技术发展日新月异，新成果、新理论和新应用层出不穷，科研成果丰富的教师参加教学工作，一方面有利于将最新的学科发展和学术成果渗透到课堂中，使得教学内容更加新颖，充分调动学生学习兴趣，提高教学质量。另一方面，教师的科学思维方法和创新思维习惯在教学过程中对学生的科学素质的培养起着潜移默化的影响，培养学生从事科研需具备的提出问题、分析问题和解决问题的能力。在教学活动中，通过不断地启发学生思考、提出问题的过程，也是自己不断学习、不断提高、不断创新的过程，教学相长为科研工作提供更广阔的思路。作为高校教师，应充分认清科研和教学两者之间的关系，科教结合，将科研成果转化为教学资源，通过教学活动提升科研水平。

三、结语

结合科研项目中的实际科研问题，进行启发式的教学，能够不断提高学生的学习积极性。同时，学生学会查阅文献跟踪科研发展趋势，扩展了知识面，初步了解科学研究的思路和具体的方法。后续的工作应该在提倡科研与教学结合的基础上，以教师科研项目为引导，思考如何将科研成果补充到课堂教学中，不断规范结合点的设置，锻炼学生科研思维习惯。

参考文献：

[1]王球生，刘颖异，袁海文，等.数字滤波器设计的“”教学方法研究[J].中国电力教育，2012，（31）：46-47.

[2]彭启琮.“数字信号处理”课程双语教学的初步实践与探讨[J].电气电子教学学报，2003，25（4）：12-14.

[3]张晓光，王艳芬，王刚，等.基于Matlab WebServer的数字信号处理远程仿真[J].电气电子教学学报，2009，31（1）：86-107.

[4]彭坤明.创新与教育[M].南京：南京师范大学出版社，2000：27-30.

篇12

中国地图出版社的“中图e学堂”APP，是一款基于新兴信息技术和丰富的数字资源，与中图版初中地理教材无缝衔接的数字产品，免费供广大师生于课堂内外的教和学使用，不仅包含“中图版”初中地理教材相配套的、丰富的多媒体资源，而且融合了多种新兴信息技术，能够有效辅助地理课堂教学。

一、基于数字资源整合的资源建设

“中图e学堂”的研发，依托于中国地图出版社同步建设的全媒体资源库，包括视频库、音频库、图片库、交互动画库、矢量图形库、习题库等各类子库。在大批高水平的教师和科研专家的指导下，按照“纸电联动”的教材建设新要求，以课程标准和中图版教材为基础，围绕教学中的重点、难点和疑点进行建设，提供以知识点为基本单位的文本、图形、图像、音频、微课教学视频、实践活动视频、专题视频、动画、课件、习题等多类型的数字资源。“中图e学堂”从全媒体资源库中选取资源时，不仅重点考虑地理的学科特点，而且注重契合最新的教育理念，致力于提升学生地理核心素养。

1.注重地理基础知识，提供多维度的数字资源

示例：知识点“板块构造学说”

数字资源（如图1）

表1列出了各个资源所包含的内容点。以上资源中，微课视频既可以为教师的教学设计提供参考，也可以帮助学生学习巩固所学内容；其它资源则分别针对更加细化的知识点，为教师的教学和学生的学习提供多维度的教学素材与案例素材。

2.注重教学重难点，运用新兴技术突破纸质教材局限性

示例：新新技术运用于地理课堂（如图2）

新兴信息技术在演示一些较为抽象的地理原理、地理过程等方面，具有传统纸质教材无法比拟的优势，可以在很大程度上提高教师的课堂教学效果。

3. 注重实践能力培养，充实活动指导资源

示例：实践活动――“绘制教室平面图”

一幅地图包括哪些要素，又如何反映实际地理事物？相关知识点比较抽象，难度较大，只有让学生亲自动手绘制一幅简单的地图，才能让其深刻掌握。选择“绘制教室平面图”课题作为实践活动（如图3），是因为教室作为学生的学习环境，与其实际生活密切相关；教室的范围较小，方便学生实地测量，成图的比例尺较大。此外，绘图技能是地理学科要求学生掌握的一项基本技能，对于刚刚升入初中的学生而言，通过绘制一幅教室平面图来培养他们的绘图能力，再合适不过了。

4.注重综合思维强化，选取综合教学案例

综合思维能够帮助学生多要素、多角度，而非孤立、绝对、静止地分析地理现象，从而较全面地观察、分析和认识地理环境特点，辩证看待地理问题。

示例：“专题――悬河及其危害与防治”

悬河是黄河下游特有的一种景观。七年级上册第三章第四节“黄河”小标题下设置了“‘地上河’的隐患”阅读栏目，介绍了悬河的特点和可能带来的危害。专题视频提供的地理信息更加丰富、综合性更强，教师可以将其作为一个教学小专题来培养学生的综合分析能力。可以针对专题视频进行如下设问：悬河如果决堤，哪些区域有可能受到影响？悬河为什么会影响到船只的航行？有什么对策可以防治悬河带来的危害？

5.升华思想教育，传递正能量

示例：“香港、澳门政权交接仪式”音乐视频

在学习“行政区划”相关内容时，这些资源相比传统的文字材料，更能唤起学生的爱国情感，激发民族自尊、民族自信。

6.注重学习兴趣激发，增添创新交互资源

示例：交互小游戏“民族换装”

“民族换装”交互游戏共设置了6个民族的服饰，学生可以根据个人喜好，选择给男孩和女孩换装。教师也可通过小游戏，分析少数民族的服饰特点及如何适应自然环境。寓教于乐的游戏方式可极大地活跃课堂氛围。

二、新兴信息技术与地理教学的融合

数字环境下地理教学应考虑到学生的空间认知能力。学生在学习空间性强的相关知识时，往往需要生动、形象、逼真的直观图像和模拟空间结构的资源支撑，才能激发学生学习兴趣。

在传统的地理教学中，教学内容由于不能看到地理事物的运动变化，导致学生难于理解一些抽象的地理知识。利用新兴信息技术对教学内容进行动态模拟，可使教学对象由静态变为动态，由平面变为立体，由抽象变为具象，化难为易，激发学生兴趣。学生可以边观察、边操作、边思考讨论，既活跃课堂气氛，也体现教师主导、学生主体的教育理念，使教与学成为有机的整体。

“中图e学堂”通过深入研究新兴技术和新媒体表现方式，积极运用虚拟现实（VR）、增强现实（AR）、三维动画（3D）、平面动画（2D）、3S等技术，以虚拟现实呈现、三维立体展示、动漫交互、地理游戏等形式充分体现数字资源强大的教学功能，用手机或平板电脑的镜头扫描中图版初中地理纸质教材的每个页面，相关知识点的配套多媒体资源就呈现在屏幕上，把教师难以表述的教学内容形象化、直观化和趣味化，让学生容易理解（如图4）。新兴信息技术的运用保证了教学内容与表现形式的有机统一，形式更具创新、内容更加丰富，使教学资源更具观赏性和感染力。

三、“中图e学堂”APP的教学应用

“中图e学堂”APP（图5）为学习者创造了多种学习环境，使有意义的学习活动不再局限于学校课堂之中，而是扩展到家庭、图书馆，甚至上下学的路途之中。教师和学生可以根据需要选择使用产品的数字资源。由于本款产品与教材匹配，且资源非常丰富，因此有助于师生探索多元的教学模式和学习模式，主要体现在以下方面。

翻转课堂――资源品质高，方便学生自主学习。将“知识传递”的过程放在课前，从“先教后学”转变为“先学后教”，有助于培养学生自学能力。

探究式教学――可提供多角度、多层次的数字探究素材，有助于培养学生探究能力。

教师课前备课――可供选择的素材丰富，且针对性强，节省备课时间，减轻教师负担。

学生自学拓展――可提供科学、成体系的资源，有助于构建和拓展学生的知识体系。