数字教学设计范文10篇

摘要：以数字信号处理课程实验教学为切入点，分析探究性学习在其教学中的应用效果。通过基础训练、综合提高、拓展创新3个层次的实验环节促进理论教学，从电生理信号处理的医学应用角度出发，促进学生理解，调动学生学习主动性和创造性。

关键词：数字信号处理；实验教学；教学设计

数字信号处理是针对生物医学工程专业本科生开设的一门重要专业课程，主要介绍数字信号处理的基本概念、基本分析方法和处理技术。该课程教学目标是培养学生思维能力和综合应用知识解决数字化工程问题的能力，并为进一步学习有关生物医学信息处理方面的课程打下良好基础。我们在教学中发现，学生完成该课程理论学习后，面对实际问题还是无从下手，例如，不能理解抽样的意义以及FFT算法，不知如何设计IIR和FIR数字滤波器，不清楚如何处理电生理信号，这都不利于学习生物医学信号的处理方法和设计流程。因此，要进行基于医工结合的实验教学设计，理实融合引导学生掌握数字信号处理课程的内容[1-2]。根据教育部“六卓越一拔尖”计划以及《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》（教高司函[2017]6号）等文件精神，贯穿“智能医疗”宗旨，对数字信号处理课程进行探究性实验教学设计，补充智能医学信号处理实验内容[3-4]，探索融知识传授、能力进阶、职业核心素养培养为一体的实验教学方案，实现以“教”为主向以“学”和“练”为主的教学模式转变，激发学生兴趣和潜能，增加学生实战信号处理体验。使学生在数字化医疗实践中完成从基础理论到综合提高的过渡、从书本知识到拓展创新的实现、从典型信号到医学信号的应用。

1教学内容

以问题为导向进行学习，针对课程内容设计了6个实验项目（见图1），分别为连续时间信号抽样及抽样信号还原、快速傅里叶变换FFT、滤波器设计及实现、心电信号实验、血氧信号实验和便携式脑电信号处理实验。所有实验项目均在硬件平台上完成。学生分组练习，在项目任务引导下拓展提高、交流讨论，既可以在硬件平台上实验，也可以自行设计信号处理算法，完成智能分析与控制。1.1基础训练实验内容设计。基础训练实验内容是从理论教学内容中提炼的重点，指导学生在实验的同时，利用数字信号处理技术实现对连续时间信号的处理，将模拟信号转为数字信号，利用数字技术对其进行加工[2，5-6]。（1）连续时间信号抽样及抽样信号还原。采样是从连续到离散的桥梁，主要分析时域采样对信号频谱产生的影响及不失真条件。我们设计了连续时间信号抽样及抽样信号还原实验（见图2），以使学生掌握从连续到离散信号处理的采样原理。（2）快速傅里叶变换FFT。按时间抽取的基-2FFT算法，加深学生对离散傅里叶变换定义和基本性质的理解，学会计算离散傅里叶变换，实验内容如图3。（3）滤波器设计及实现。通过实验使学生掌握巴特沃斯模拟低通滤波器、窗函数法数字滤波器的基本步骤，比较分析IIR和FIR数字滤波器，熟悉数字滤波器设计的基本步骤。1.2综合提高实验内容设计。综合提高实验要求学生在掌握数字信号处理理论的基础上，对实验方法进行综合提高训练[7-8]。我们设计了心电信号和血氧信号采集分析实验，让学生了解心电信号和血氧信号的概念，熟悉心率、血氧饱和度的计算方法，进行光电容积脉搏波（PhotoPlethysmoGraphy，PPG）测量。（1）心电信号实验。该实验采集电路主要包括传感电路、放大电路、滤波电路、调制和解调电路。将从人体体表采集的心电信号放大、滤波，再进行调制与解调，由STM32F103VCT6微控制器处理后通过显示屏显示出来。该实验可以计算心率，并在各种特殊心电波形下识别R峰，可实现系统低功耗运行，预留的电流测试端口可用于功耗测量；心电波形和心率相关信息可通过蓝牙发送至手机或其他设备，实验内容见图4。（2）血氧信号实验。该实验电路可进行双波长PPG测量，包括LED的驱动与光电传感器接口电路、交直流信号采集电路、双波长信号分离电路，还可以计算血氧饱和度。主要实验过程是微控制器发出周期脉冲信号，切换红光与红外光发光管状态，血氧探头采集数字信号，通过定时器捕获通道上升沿，计算数字信号频率，带入计算公式求得血氧值与脉率值。实验内容见图5。1.3拓展创新实验内容设计。拓展创新实验要求学生运用已有知识解决实际电生理信号识别问题[9]。本文设计了脑电信号处理实验（即脑机接口），通过便携式脑电信号采集设备，提取脑电信号特征，分析其状态。具体内容是让被试者观察某个数字重复的次数，通过分析脑电信号，判断被试者处于注意状态还是非注意状态。学生利用巴特沃斯滤波器去除干扰信号，利用快速傅里叶变换分析脑电信号各个频段（α、β、θ、δ4个节律），然后求解4个节律的平均值、均方差，发现δ/α、δ/β特征最明显，拓宽生物医学信号分析思路。

2教学方法

一、系统设计

数字信号处理中信号表示部分包括基于奈奎斯特采样定理的模拟到离散信号的抽样，离散序列的基本运算（重点是卷积和）；信号变换部分包括z变换，离散时间傅里叶变换DTFT，离散傅里叶变换DFT，三者之间的关系由频域采样定理确定，三种变换依次在z平面、单位圆、圆上采样点的取值；信号处理部分主要是数字滤波器的设计，包括有限长冲激响应FIR滤波器和无限长冲激响应IIR滤波器。奈奎斯特采样定理决定了时域信号采样后是否会发生频谱的混叠，频域采样定理决定了频域抽样后是否会在时域序列产生混叠。本演示系统的构建依照以上内容进行设计，主要通过七大模块来展现：序列运算、Z变换、离散傅里叶变换、奈奎斯特采样定律、IIR滤波器设计、FIR滤波器设计以及窗函数绘制，并将此七个模块集成在一个导航窗体中（图1所示），层次清晰，功能明了。

二、模块说明与演示

信号从连续性的角度来说可以分为连续信号、离散信号与量化信号。在通信工程本科信号处理理论教学中主要是以前两者为主的，其中离散信号为离散时间信号，简称序列。因而序列是学习《数字信号处理》课程的基础，也是研究的主体。所以本平台首先要对序列进行简单的计算。在序列运算模块中包括序列的加、减、乘积、卷积。序列可以数列的形式直接输入，或从文件直接导入，完成相应的计算后可直接展示在该界面，或导出到文本中，亦可通过点击“绘图”按钮在figure界面中直观查看序列波形。为更加清楚地了解卷积过程，在“操作类型”中选择“动态卷积”，点击“绘图”后可动态观察序列的翻褶、移位、相乘、相加的过程。与序列的z变换紧密相连的是线性时不变系统的系统函数H（z），通过H（z）的零极点分布可以清楚地判定系统的因果稳定性，并与后续IIR与FIR滤波器设计息息相关。本平台将z变换演示界面分成上下两部分。上部分通过回调函数直接调用ztrans.m计算给定因果序列的z变换，显示计算结果（以z的降幂排列），并可绘制零极点图；下部分是按照用户定义的系统函数的分子、分母的系数（按照z降幂排列）确定其零极点分布，从而分析系统的因果稳定性。DFT的本质是有限长序列的z变换在单位圆上的等间隔采样点，间隔的角度为2π/N，离散傅里叶变换根据给出N点有限长序列计算其N点DFT。在该界面中可以由用户给出时域表达式以及点数，在图形绘制区域绘制时域序列图和频域的幅度响应柱状图。奈奎斯特采样定律给出了带限模拟信号离散抽样后能够恢复原信号的条件。在该演示界用户给出直接的时间函数x（t），根据抽样定理确定采样频率后可以得到离散信号，为了验证其正确性，本文利用插值法将离散信号又恢复为模拟信号，并与原有模拟信号进行视频域上的直观比较。IIR滤波器模块需要用户自定义IIR滤波器类型、通带类型、通带边界以及数字滤波器的采样速率、通带衰减和阻带衰减等参数来生成相应滤波器的幅频响应，可以方便、直观地观察所设计的滤波器的幅频和相频特性，同时也可以方便地比较不同参数对IIR滤波器幅频或相频响应的影响。FIR滤波器界面是以窗函数法完成的。用户可自定义窗口类型（包括矩形窗、汉明窗、汉宁窗与布莱克曼窗）、通带类型、通带边界以及数字滤波器的采样速率等参数，通过“滤波器幅频响应预览”按钮绘制幅频和相频响应曲线，同时也可以通过“窗函数演示”按钮跳转到窗函数设计界面，观察不同阶数的窗函数。

三、平台封装

GUI完成设计后的文件包含两种，包含窗体中各控件对应代码的.m文件与包含控件信息的.fig文件。本文使用mbuild-setup命令进行编译工具的部署，选择本机中安装的MicrosoftVisualC++2017（C）作为编译器，利用mcc命令进行联合编译，生成可执行文件，方便用户在无MATLAB环境中使用。在编译时，需要将平台设计过程中使用的动态链接库文件一并打包生成安装程序。

摘要：随着世界科技信息的高速发展，新兴产业市场崛起和发展急需数字媒体艺术专业人才，所以培养创意思维能力已经成为教育发展和人才培养不可或缺的一部分。作为高校数字媒体艺术专业，在实验课程中应着重培养学生的创意思维，但目前众多高校仍存在着实验课程内容设置不合理、相关教学评价不完善等诸多问题。针对这些问题展开了研究，提出了完善相关体系制度、提高相关教师专业水平等措施建议，希望为高校数字媒体艺术专业的发展提供一些参考和帮助。

关键词：创意思维；数字媒体艺术；实验课程设计；教学研究

作为高校数字媒体艺术专业，培养的是将来从事数字媒体文艺艺术类工作的人才，而从事此类工作，往往又需要一定的创意思维，因此，需要加强相关方面的重视和培养。而目前中国的众多高校，尤其是综合性大学、师范类大学等非艺术类高校，对于数字媒体艺术专业的创意思维方面的培养力度不足，从而造成学生专业水平和能力薄弱，以及综合竞争力不强等不良现象。各高校应整合、开发可利用的相关资源和经验，以培养学生创意思维为目的，设计具有较强实践性、科学性的实验课程，培养数字媒体艺术专业人才，提高教学质量和水平，从而推动学校的发展进步。

1高校数字媒体艺术专业实验课程现状

在国外，早在20世纪末，一些国家的高校就开始了关于大学生实践能力方面的培养。而在国内，由于历史等众多原因，许多高校到目前为止依然没有对学生的实践能力引起重视，由此导致实验课程存在课程内容不合理、教学评价不完善、教学设施设备不充足等诸多问题。而数字媒体专业又是一门实践性较强的专业，因而更不利于专业的发展。本文就“高校数字媒体艺术专业实验课程现存问题”展开调查[1]，对国内上百所高校进行了相关了解和统计，结果显示，众多高校的数字媒体艺术专业都存在着不少问题。高校数/调查总数中的数据调查显示，实验课程内容不合理占54.78%，实验课程教学评价不完善占49.52%，教学设施设备不充足占82.16%，实验课程培养目标不突出占60.33%，而“教学设施设备不充足”的问题最为严重。1.1实验课程内容不合理。合理的课程内容不仅有利于提升课程质量，也有利于培养学生实践能力。但是，纵观国内高校数字媒体艺术专业的实验课程现状，不少都存在着课程内容设置不合理的问题。数字媒体艺术专业重在培养学生的影视、交互设计、三维制作的创作能力，因此在实验课程内容的设置上应与此紧密相联，并且需要以学生的专业理论知识作为基础。但主要存在两方面的实际问题，一方面是实验课程与理论课程内容不相符；另一方面是实验课程内容比理论课程内容更超前，学生都无法吸收消化知识。并且，数字媒体艺术专业培养的是将来从事数字媒体行业的人才，需要足够的创意思维才能够有一定的市场竞争力，而许多高校的实验课程并未涉及这些，实验课程缺少对学生扩散性思维的训练及培养，从而导致数字媒体专业学生的实践创新能力不足[2]，为其今后的就业或创业带来了较大的不利影响。1.2实验课程教学评价不完善。课程教学评价是对教师的教、学生的学的结果的重要衡量指标，也是课程教学效果的直接体现。而作为实验课程，其教学评价应对学生平时的实验过程、实验结果、创新能力与实践操作能力等多方面都进行考量；对于数字媒体艺术专业还应该着重突出对实践和创新方面的考察，使实验课程的教学评价更趋于科学、合理，促进实验课程质量的提升。然而，从目前众多高校数字媒体艺术专业的实验课程教学评价体系来看，还有许多高校存在着实验课程与理论课程采用相同的教学评价方式的问题，以学期末的考核成绩为主，对于学生平时的实践过程、创意思维等都没有或者较少进行考量，这样不科学的实验课程教学评价模式，不仅不利于课程质量的提升，而且在较大程度上误导了教师和学生，使其产生“实验、实践不重要”的错误观点，非常不利于创新性人才的培养。1.3教学设施设备不充足。数字媒体艺术专业需对学生进行新媒体视频（如3D、VR）等策划、三维模型设计与制作、交互设计、界面设计、摄影摄像、声音录制、画面剪辑制作等众多方面的培养[3]，因此在教学过程中需用到摄像机、计算机等设备仪器，而这些设备价格一般都较为昂贵。随着科学技术的飞速发展，与其相关的设施设备更新日新月异，学校若想采购大量先进的相关设备，需付出较多的资金投入，这些资金投入往往超过了大多数高校的承受范围。因此，目前许多高校的数字媒体艺术专业都存在着教学设施设备不足的问题，这就导致此专业的实验课程无法传授给学生更多的、最新的操作技能，教学内容的实用性就得不到保证，学习、实践的动力和积极性也会大幅减退，学生的专业技能难以提升，给其今后的就业造成了较大的负面影响。1.4实验课程培养目标不突出。为了满足市场用人需求，数字媒体艺术专业应以培养具有高综合素质、专业能力较强、具有创意思维的人才作为培养目标[4]，并使用相适宜的教学手段或方法，围绕此目标开展相关教学工作。然而，众多国内高校数字媒体专业目前的实验课程，以培养学生的操作技能为主，并且这些操作技能大部分相较于现有的行业水平较为落后，而对于学生的独立实践、创新创意等方面的培养较少，从而导致培养出来的学生独立操作能力不足、创新创意思维较差，造成数字媒体艺术专业学生就业难而相关岗位又大量缺乏人才的现状。

2高校数字媒体艺术专业创意思维实验课程教学的意义

摘要：针对数字媒体技术人才教育存在的问题，提出课堂－项目－竞赛三维联动的教学模式（简称三维联动模式）。该模式继承了课堂教学优点，整合了项目化教学优势，发挥了竞赛平台作用。该模式实施，需要良好的实施环境、明确的实施目标和可行的实施方案。实践表明：三维联动模式对提高数字媒体技术人才的培养质量有明显的效果。

关键词：课堂－项目－竞赛三维联动；数字媒体技术；教学模式；教学改革

1研究背景

随着数字技术发展，数字出版、数字游戏、数字影视、数字动漫等数字媒体产业，已经成为国家文化产业重要组成部分，数字媒体技术人才培养也在各高校相继展开。广西科技大学于2006年开设数字媒体技术专业，近年来结合教学实践，不断开展相关课程的教育教学改革与探索。但由于成立较晚、教育教学经验积淀较薄，课程体系设置没能很好反映数字媒体技术特点，实际教育教学工作中还存在以下问题。1．1教材内容滞后。虽然数字媒体产业起步较晚，但发展迅速，技术更是日新月异，而专业教材内容滞后严重。数字媒体产业发展，要求培养具备良好数字媒体技术和数字媒体艺术基础、能够进行数字媒体作品设计、熟练掌握数字媒体制作技能、具备坚实数字媒体软件系统开发能力的综合型应用技术人才。但现行教材中反映数字艺术、数字媒体、影视创作等多学科交叉和渗透方面的内容较为欠缺，使得课堂讲授内容与产业发展实际需求有较大差距，无法开拓学生创新思路，不利于创新能力培养。同时，大部分教材理论性强，实践操作内容较少，并且教材中的案例距离实际工作情景较远，教材缺少实用性和职业指导意义［1］。1．2实践教学与行业需求脱节。首先，实践内容与数字媒体产业实际需要不一致，通常是以老师或学生个人的喜好开展的设计制作性实验；更重要的是实践内容单一或过于简单，缺乏参与项目决策、协调、控制、合作和管理的基本过程，学生没能得到完成项目所必需的基本训练。其次，实践方式单一，虽然数字媒体技术是一门实践性很强的专业，但很多企业却不愿意接受学生实习，大部分学生很少有机会到公司或企业中进行系统实践，使得课堂实践成为单一的实践方式［2］。实习实践往往流于形式。虽然有部分课程引入了项目化教学，但所采用的项目往往是从教材或参考资料中来，很少有从相关行业、企业的落地项目中来，离企业的真实工作情景相距较远。1．3专业教师职业经历不足。由于我国数字媒体产业历史较短，而广西科技大学数字媒体技术专业成立时间也不长，专业教师来源较为复杂，缺乏数字媒体产业的职业经历。在授课过程中，受传统教学模式的影响，比较关注教材知识点传授，没能结合数字媒体技术专业特点开展有效教学设计，无法对学生学习进行深入指导，限制了学生能力的提高和专业发展。同时，由于没有职业经历，大部分专业教师缺乏项目策划、操作等实践经验，在教学中只能传授专业理论知识，缺乏产业实践知识，学生无法了解和把握产业发展动态和动向，毕业后可能不适应行业实际需求。因此，要提高数字媒体技术人才培养质量，就必须对现行教学模式进行改革，提出创新教学模式。事实上，为了提高数字媒体技术专业人才培养质量，教育部、数字媒体产业每年都开展学科竞赛和行业竞赛等活动。但现行教学活动没有将课程教学与学科竞赛、行业竞赛结合起来，未能达到通过竞赛使学生接触到企业落地项目，得到参与项目规划、设计、协调、实施、合作、控制、管理等的基本训练，提高知识和技能的目的。因此，为了提高数字媒体技术人才培养质量，结合广西科技大学数字媒体技术专业教育具体情况，提出了课堂－项目－竞赛三维联动的数字媒体技术人才培养模式（以下简称三维联动模式），以期提高人才的培养质量和水平。

2三维联动模式

三维联动模式，就是以课堂教学为基础、以项目化教学为驱动，融合学科竞赛、行业竞赛内容的教学模式。首先，利用课堂教学的严谨性、规范化，使学生掌握系统的专业理论知识。其次，根据课程教学内容，将课程培养目标分解成若干具体可实施的教学任务，并结合行业、企业实际需求，将学科竞赛、行业竞赛内容以及企业落地项目，结合教学任务，分解为有时间和资源限定的、目标明确的项目。通过项目驱动，激发学生学习主动性和自主性。学生通过完成项目，实现对教学内容的充分理解、对专业技能的充分掌握，进而完成教学任务、实现课程目标［3］。在这个过程中，强调以小组形式完成项目任务，培养学生通过交流互动、共享信息获取知识的能力。第三，以学科竞赛、行业竞赛为平台，把行业的专家、工作场景引入人才培养过程中，使学生有机会接触行业的前沿知识及其应用，使学生在行业真实工作场景中综合应用相关知识和技能；使学生既能掌握必需的专业知识和技能，又对行业规范、工作要求有真实的感受，为毕业后尽快融入具体工作打好基础。三维联动模式将学科竞赛、行业竞赛融入人才培养过程中，能够改革人才培养中理论与实践、人才培养与企业（行业）需求相脱离的问题。通过三维联动，学校与企业（行业）建立长期有效的合作机制，能够掌握企业新需求和行业新规范，能够不断完善数字媒体技术人才培养方案，创新复合型人才培养模式。企业参与人才培养计划的修订，有利于学校培养适合市场需求的人才。另外，学科竞赛、行业竞赛吸收了行业发展最核心、最前沿的技术，反映着行业对人才的最新要求，因此，把学科竞赛、行业竞赛融入人才培养过程中，能够掌握行业最新技术发展趋势以及企业的最新要求，有根据地整合原有课程体系，设计出更加科学、合理的人才培养方案。

论文关键词:学习对象元数据教学资源库

论文摘要:学习对象是教育技术领域的一个全新理念。作为理论，学习对象研究影响教学资源可重用性的各种因素间的最佳结构状态;作为技术，学习对象是教学资源的抽象与封装，教学资源以学习对象的形式存在，教学设计者通过重用学习对象来共享教学资源。本文介绍了学习对象的特征、分类、粒度和元数据语义模型，分析了在教学资源库系统中引入学习对象的优势，讨论了基于学习对象的教学资源库系统中学习对象粒度定位、类的封装与继承及其xML绑定。

一、引言

自20世纪90年代E-Learning逐渐兴起以来，教学媒体发生了改变，教学资源的形态也随之发生了变化，数字化教学资源作为教育信息化背景下的现代教学要素，己经成为支持信息化教学活动的重要基础和保证。

但是，教学资源普遍存在难以重用、互操作性差、共享困难、利用率低下等诸多问题。因此，教学资源的共享与重用越来越引起教育技术学界的关注。受到计算机科学中面向对象思想的深刻影响，学习对象的理念逐渐形成并得以快速发展。

本文探析学习对象的理论及其在共享型专业教学资源库中的应用。

第一篇：小学数学“实践与综合应用”的教学设计

对于小学数学课程的教学过程而言，深化知识的实践与综合应用非常重要，这将会很好地体现学生对知识的理解与掌握程度。小学数学课程中学到的很多内容都和日常生活有着紧密联系，几乎所有的教学知识都可以在生活中加以应用与实践。这使得实践与综合应用教学有着很大的发挥空间，也给学生的知识掌握程度提供了一个更好的检验平台。教师要深化对学生的知识应用能力的培养，这样才能够全面提升学生的学习能力。

一、数学知识在日常生活中的实践

展开知识的实践与综合应用可以有很多切入点，首先，教师要引导大家多在日常生活中对学过的内容展开实践，也可以以生活中一些好的实例来辅助学生对知识的理解与吸收，这些都是很适合小学数学课堂展开的教学模式。小学数学课本中涉及的内容都并不复杂，大部分内容都是对学生生活中碰到的一些基本的数学问题的解答。这不仅使生活化的教学模式有着很大的操作空间，也使教师可以灵活地应用生活中的一些实例来检验学生对知识的理解与吸收。教师要多展开生活化的教学情境的创设，这种方法不仅易于被学生理解与接受，也能够更好地凸显数学知识在日常生活中的良好应用。“数的认识”是小学数学教学的开始，想要让学生对数字的运算及各种相应的规律有很好的掌握，首先要让学生对数有良好的认识。生活中与数相关的例子很多，教师可以列举生活中与数字有关的典型范例，让学生对数有更好的认识；可以让学生课下数数楼梯台阶的数量或观察校园内教学楼的层数，这样可加深学生对数的意义的理解。教师也可以让学生来尝试统计全班同学的人数，然后再来数一数班上男生与女生各有多少。这些都能够帮助学生对数字展开基本认知，透过这些生活化的教学案例不仅能够迅速拉近学生和课本知识的距离，也能够帮助大家对理论知识形成更好的理解与认知。这样才能够全面提升教学效率。

二、数学知识的综合应用

随着学生接触的知识不断增多，大家掌握的一些学习方法与学习技能也不断丰富，这个时期的数学教学中，教师应当关注学生知识的综合应用能力的培养。教师要善于发现课本知识中的一些关联，并且要合理地利用这些联系进行知识的综合教学。这不仅能够让学生对各个知识点有更好的理解与掌握，也是帮助大家将学到的内容融会贯通的一种教学模式。只有深化学生知识综合应用能力的培养与锻炼，才能够不断提升学生的思维能力，并且让大家在碰到一些复杂问题时能够更好地将其解答。例如，在“近似数”的学习中，学习的重点是让学生掌握“四舍五入”法，这是学生从未接触过的，所以很多学生在对数字进行判断时未必能弄清“四舍五入”的原理，做对题目也只是凑巧而已。对此，我让学生自己寻找数字四舍五入的判定方法，有的学生经过仔细的思考后发现了数轴，如果将数字放到数轴上再来进行辨识，这样就变得非常直观。找到了这个问题的解决方法后，之后的四舍五入的判定就变得十分简单了。这便是一个非常好的知识综合应用的案例。这个过程中学生不仅能够有效地借助学过的知识来解决遇到的实际问题，也是对过往内容的一种巩固与深化。只有在这样的教学过程中学生的综合数学素养才会得到显著提升，大家对课堂教学的知识点也会有更好的理解与掌握。

［摘要］景泰蓝制作技艺是国家级非物质文化遗产，景泰蓝也是北京代表性工艺品种“燕京八绝”之一，在景泰蓝传统制作工艺教学中存在着纹样设计创意受限制、不易反复修改且显现性差、实验周期长、工艺试错性差等缺点。针对景泰蓝工艺学习与创作中的痛点问题，研究开发设计“景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真实验”，引入教学过程与社会化普及推广，打造设计与工艺结合、仿真与实物结合、多维度评价结合的实验教学特色，更好地助力景泰蓝工艺的传播，对培养工艺美术人才的创新能力、推动优秀工艺的传承和发展起到了积极作用。

［关键词］景泰蓝；传统工艺；虚拟仿真；情境教学；文化推广

一、传统工艺教学引入虚拟仿真技术的背景

教育信息化即把信息技术手段有效应用于教学管理与科研，注重教育信息资源的开发和利用。其核心内容就是要使教学手段科技化、教育传播信息化、教学方式现代化。2018年，教育部首度开展虚拟仿真实验教学项目建设工作，随即北京市教委出台《北京教育信息化三年行动计划（2018—2020）》，适应信息化背景下知识获取方式、教学方式的革命性变化要求，以此深化促进信息技术与教育教学的深度融合，以教育信息化支撑和引领教育现代化。2020年，教育部认定的首批5118门国家级一流本科课程中，促进信息技术与教育教学融合的课程约1559门，其中，虚拟仿真实验教学一流课程728门，艺术类虚仿课程占比仅为3%，而明确传统工艺指向的课程只有4门，分别是福建师范大学的“传统漆器脱胎工艺虚拟仿真实验项目”、郑州轻工业大学的“钧瓷烧成虚拟仿真实验项目”、武汉商学院的“汉服服饰设计虚拟仿真实验”、四川师范大学的“传统建筑榫卯结构虚拟仿真实验”，传统工艺教学数字化虚拟仿真平台初期开发与建设拉开序幕。工艺类课程的实质重在实操，虚拟仿真技术手段的介入是建立在已有线下工艺实体课基础上的延伸与补充，针对解决现有传统工艺课程教学周期长、成本高、工艺复杂、传播面窄、资源匮乏等共性问题展开设计；线上实验内容中30%侧重对工艺文化背景知识系统化的学习，70%的落脚点即为工艺流程与方法的认知、练习与设计。在以虚补实、虚实结合的原则指导下，最终力求能够与线下制作无缝对接，完整实现全工艺流程与创意设计。2021年，第二批虚拟仿真实验教学课程申报启动，在艺术类近100项虚拟仿真项目中，传统工艺虚仿项目占比提升至16%，经过一期的试水，此批课程建设项目在内容选择、技术处理、实验情境、美学感官、考核模式等方面均有了不同层面的突破，特别是工艺数据的科学性、工艺品解剖式的深度分析、工艺流程实验的试错、艺术化情境体验、程序记录与创作发挥、综合评价等方面的精准开发研究与特色凝练进入了一个新的阶段。可以说，虚拟仿真技术已全面植入教育信息化建设并有了极大的拓展空间。

二、景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真情境教学设计

分析宏观数据，目前20门左右的全国一流传统工艺类虚拟仿真课程建设中，陶瓷、家具木作、古建营造所占比重最大，玉石雕、牙骨雕、漆器脱胎等工艺偶有涉及，从工艺类型、工艺材质、工艺流程等复杂程度上无一例外地凸显出实体教学的难度。景泰蓝作为传统金属工艺的代表品种，其大小工序有108道，主要工艺流程虽只有制胎、掐丝、点蓝、烧蓝、打磨、抛光、镀金7道，但恐难在线下实践教学中面面俱到。因此，虚拟仿真教学手段无疑是为高难度及高复杂度的传统制作工艺的实验提供了新途径。从课程建设的必要性上看，北京地区以“燕京八绝”为代表的传统工艺教学相对缺乏，在全国的普及度低，两批全国一流传统工艺类虚拟仿真课程的申报队列中，仅有北京联合大学的“景泰蓝传统制作工艺虚拟仿真课程”，北京优秀传统工艺教学交流与数字化教学设计的全国推动示范作用仍需强化。

一通用教学设计溯源及其内涵

1通用设计

通用设计（UniversalDesign，又称“全方位设计”、“万能设计”），源自于建筑业术语，由美国北卡罗莱纳州立大学的RonaldL.Mace提出，即产品和环境的设计不需要调适或特殊设计而能为最广泛的用户去使用。[2]美国1998年通过了《辅助科技法》，其中也对“通用设计”作出了界定：术语“通用设计”意指设计和分发能够为最大范围内不同能力的人们所使用的产品与服务的一种观念或哲学，包括可直接使用（不必借助辅助科技）的产品与服务，以及与辅助科技并用的产品与服务。[3]通用设计是一种设计理念，而不关乎某种具体的设计方法；通用设计是一种设计哲学，不仅仅是科学的设计，更是一种伦理德性上的关怀。

2通用教学设计

通用教学设计（UniversalInstructionalDesign，UID），是指在设计和传达教学时，包括考虑所有学习者潜在需求的一个过程，意味着界定和消除教和学过程中不必要的障碍。它由物理世界中的通用设计和教育领域的教学设计概念融合而来，并把灵活性（flexibility），一致性（consistency），易访问性（accessibility，又译为无障碍），清晰性（explicitness）和支持性（supportiveness）作为其关键特征。它是一个普及的理念——超越了无障碍，思考如何使不同背景和不同学习倾向的学习者的学习绩效最大化，以及同时实现学习过程中对于特殊调适的需求最小化。[4]从教学过程来看，通用教学设计应该包括教和学的设计（UniversalDesignforTeaching和Universaldesignforlearning），它们是一个问题的两个方面。前者是指在教学内容、产品的设计，应用和管理过程中或在提供相应服务过程中，要考虑教育工作者（特别是教师）潜在的教学需求，帮助他们消除教学过程中可能面临不必要的障碍。而后者是指在学习内容、产品的设计，应用和管理过程中或在提供相应的学习支持过程中，要考虑到学习者的学习偏好和需求，消除他们学习过程中的可能存在的各种障碍。在《美国国家教育计划（2010）》中“通用学习设计”或“通用教学设计”出现频率近15次，指出：当把个性化学习和通用学习设计原则结合在一起时，那些在很多教育环境被边缘化的学习者（来自低收入社区和少数民族的、英语语言学习者、残障学习者、天才学习者、跨文化和语言背景的学习者以及来自农村地区的学习者）也能获得学习的体验。[5]而从教学的最终落脚点来看，通用教学设计的中心应该是学习者，因此，本文讨论的通用教学设计主要是指（或等同于）通用学习设计。

二网络教育中实践通用教学设计的意义

近年来，伴随着互联网的迅猛发展，数字化转型成为出版行业发展的必经之路。同时，自2006年，为贯彻《国务院关于大力发展职业教育的决定》（国发[2005]35号）精神，教育部启动了国家示范性高等职业院校建设，十多年间，职业教育领域由于信息化技术地融入，也发生了急剧的变革。因此，对教育出版来说，数字化教学资源产品的生产已成为出版者和职业院校教师共同的诉求。经过一段时间的探索和尝试，很多出版社都生产出了一些具有实践意义的数字化教学资源产品，如在纸质教材中加入二维码，通过智能手机扫描获取多媒体学习资源，以及素材丰富的多媒体资源库（包）等，一定程度上满足了教师需求，提高了教师的教学效率，使教师组织教学的抓手更为丰富、直观。然而，随着教学改革的进一步深化，教师对数字化资源产品需求程度加深，凸显了数字化教学资源产品应用实效性不足问题，即产品供给和需求存在错位情况。本文分析了目前职业教育数字化教学资源产品供给存在的问题及原因，提出了职业教育教学产品“全媒体出版”理念，并就具体实施中存在的难点和重点提出几点建设性意见。

1目前职业教育数字化教学资源产品存在的问题

笔者通过大量走访院校、发放调查问卷、与教师/学生座谈等方式，调研了解了多所职业院校教师关于目前市场上数字化教学资源产品的认识，总结造成产品供给与需求错位现状有如下几点原因。

1.1资源散碎，不成体系

从2006年职业教育教学改革起步至今，十多年来，职业教育经历了教育部国家示范性高等职业院校建设、骨干校建设，以及各地方示范校建设。这些建设计划中对信息化技术在教学中的应用均提出了要求，因而由“以评促建”产生了大量的数字化教学资源。但这批资源多是散碎的，未成体系的，没有进行过总体设计的。形式多种多样，有动画、现场录像视频、微课程等，但因为不成体系，且制作标准不一，相互间难以形成衔接和呼应，因此，当教师在实际使用这些资源时会感到捉襟见肘，从而造成虽有海量资源，但无法在教学中充分发挥作用局面。

1.2成体系的教学资源库（包），体量庞大，且与纸质教材内容对应度低

摘要：本文对精品资源课程中的信息技术使用方法进行了探讨，明确了建设精品资源课程所需要的指导性思想和理念，并结合实际大学物理课程工作，对我国的精品课程的升级和转型具体方法进行了展望。

关键词：信息技术;大学物理;精品课堂

建设大学物理在高等教育阶段的理工学科中实现了大面积的开展，属于公共基础课程，因而在高校人才培养中具有十分重要的地位。我国的《教育部财政部关于十二五期间高等院校本科教学质量和教学改革工程意见》提出了信息技术的利用，实现了资源共享等，实现了对国家级精品课程的升级和改造。近两年，我国的相关教育学者依据国家精品资源课程的共享建设要求，对同济大学的大学物理及该学科的网络教育课程进行了教学。笔者结合精品资源共享课程中的建设思考和做法，对信息技术在大学物理精品课程建设中的应用进行了探讨。

1.精品课堂建设中应用的各种技术

在数字时代背景下，对数字化教学进行了普遍强调，同时这也是时展的必然过程。科学地设计大学物理课程的数字化教育模式，是需要慎重开展的工作。因此，设计大学物理课程教学模式的宗旨是对综合素养的人才进行培养，基本思路是帮助学生创建探究式学习模式，方法是在先进的教育信息基础上的混合式教学手段，学生需要对混合式学习进行适应［1］。混合式学习和教学的一般理解是，将E-Lenrning优势和传统的课堂学习优势进行结合，同时发挥教师的引导、监控和启发等主导作用，充分调动学生作为学习过程主体的主动性、积极性和创造性。E-Lenrning主要是数字、电子、网络化学习。不同的翻译代表的观点是不同的。数字化强调的是数字化的内容学习；电子化强调的是电子；网络化强调的是在学习中结合数字化内容及网络化的资源。以上三者都对数字技术进行了强调，重点突出了技术在教育中的改造和引导作用。

2.信息技术在精品大学物理课程中的应用