時間:2023-06-08 10:59:14
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數字能量學教學,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]教師教育技術化作用
一、數字化引領教育技術化
當今社會已逐步進入數字化時代,這就要求教師必須引領學習者學會學習、學會合作,從而使得學習者能夠充分挖掘出自己的獨特潛能與創造性。相應的,教師的教學模式也需要從傳統的集體授課改變為能依據學習者的個性化特點進行定制,教師的授課習慣需要實現從關注教材的呈現到重點分析不同學習風格的學習者需求的轉變,讓學習者變被動學習為主動學習;并成為合作學習者。
教育是人之自我建構的實踐活動,而技術也是人類發展的產物,是使人成為人的一個基本條件,必然先天地以人的價值判斷、以人的需求為其存在和發展的基本前提。因此,教育技術的存在基礎是教育與技術之“和”———使學習者不斷“文化”和“人化”,從使得教育與技術相互交叉融合。例如美國新版NETS•T中十分注重數字化環境中教師教學設計能力的完備。數字化的學習教育環境使得教育逐步呈現技術化的特征。
顧名思義,技術是指人類為了某種目的或者滿足某種需要而人為規定的物質、能量或信息的變換方式及其對象化的結果。技術規定了如何將一種物質(形態)變換為另一種物質(形態),將一種能量變換為另一種能量,將一種結構、形態的信息變換為另一種結構和形態。教育技術化是指在教育與技術“之間”的,特征式微妙轉化,“教育技術”不在教育中而是更多地體現在技術中。同時,“教育技術”是教育與技術的相遇,“教育”是實質內容,原本作為載體的“技術”也日益呈現教育的特征。在此前提下,教育與技術相濟相合,育生教育技術,并促使其發展。另一方面,教育對技術的要求是不同的,因為技術是多維的,人的價值和需要也是多層次的。
二、教師在教育技術化過程中的作用
有學者指出,作為教育功能的技術要同時滿足兩個條件:一是解決學習者學習效率的問題,二是解決技術應該怎樣為學習者人文化服務的問題。而教師恰恰在這兩者的兼具方面具有天然的優勢。
如前所述,進入新世紀,數字化技術日新月異,此中教師運用其學科知識教和學,并運用數字化技術更新教學理念和模式,以便獲得促進學習者學習、激發學習者創造力與創新性的經驗。可以說,新時代的優秀教師必然應成為數字化時代工作和學習的表率,教師應展現出全球化和數字化社會中具有創新精神的專業工作者所應具備的知識、技能與工作方法。
通過展示與推動有效運用數字化工具和資源,教師可以不斷提高自身的專業實踐,樹立終身學習的典范,在學校和專業共同體中表現出領導力。如果說20世紀末還可以成為傳統學習方式和數字化(E-learning)學習方式的混合。如今后者已明顯在挑戰前者的管有地位。例如我們說教師最常用的技術是PPT,而PPT的主要功能之一是代替粉筆黑板來呈現課堂講授內容。但如果教師固步自封,就會造成教師改革理念的滯后,并由此引發對其他先進技術的降格使用,這在很大程度上限制了教育技術的深層影響。
在當今教育技術化的過程中,教師必須擁有一定的信息化教學設計能力,以培養學習者具有高度創造力為目標,能夠決定何時選擇何種技術,從變革需求出發,創建有效的數字化學習環境,架設滿足學習者個性化學習的平臺,改變學習方式、學習文化以及相應的組織方式與學習關系。
這一點在語料庫語言學領域體現比較明顯,數據驅動語言學習是語料庫應用于語言教學中的一種教學模式。這種教學模式使得教師可以建立在語料庫的研究基礎上,同時吸納語言習得和認知科學的研究成果。在語料庫語言學的授課教師看來,教學研究所依賴的真實語言數據只是一種社會語言現象,這種可觀察、可量化和可描述的數據是探索社會文化語境中語言的意義與功能時最為直接和有效的數據,教育在這里已經體現出明顯的技術化特征。
三、有效利用教育技術化的價值特征
柯利認為,技術本身不負載價值,而是在技術的使用中,人的思想意識和經濟利益導致了技術的價值負載。教師作為數字信息化社會教育技術的使用者,教育技術化對教師提出了更高的要求。教師要不斷地提高自身的素養,合理運用信息技術進行教學,掌握好各項技能的使用。在人工智能、虛擬現實等技術飛速發展的今天,信息技術替代了教師的部分教學活動,但不管技術怎樣發展,在教育這樣的人文學科,更注重的是人本主義的發展,信息技術不可能完全替代教師在教育中的地位。發揮教師的主觀能動性,有效利用教育技術化的價值特征,正確處理信息技術與教育的關系是信息時代對教師和教育工作者提出的新的挑戰。此外,學校的管理人員也要正確地對待信息技術,因地制宜地選擇合理的技術推動教育的發展,發揮其價值的正向導向作用,而不能過分強調信息技術在教育中的作用,須知技術是手段,達到教育的發展才是最終的目的。
有學者成技術化是人類存在的方式。只要人存在,他就要追求自由,而人類追求自由離不開技術化。教育的技術化必然使得教育技術學成為顯學,而教育技術的出現不僅僅改變了教育實踐的面貌,而且也會帶來理解教育的新方式———一種基于復雜性理論和開發取向的理解方式。
參考文獻:
[1]安濤,謝英軍.關系思維視野中的教育技術圖景.電化教育研究,2009,(10):10-14.
[2]程桂芳,徐恩芹.新版NETS•T對我國教師教育技術培訓的啟示.繼續教育研究,2009,(11):59-60.
[3]王勇,楊晶.數據驅動的研究路徑在英美文化教學中的應用.外語學刊,2009,(5):183-185.
近年來,量化考核已滲透到學校管理工作的方方面面,無論是教職工考核、班級百分競賽還是職稱評聘、評優樹先,都隨處可見這種考核方式的影子。量化考核的管理方式被學校處處運用之后,讓人不禁心生疑惑,難道量化考核真的是學校管理工作中的“萬金油”嗎?筆者在教育教學工作中發現,量化考核這種管理方式在教師管理和學生管理工作中雖然起到了一定的積極作用,但不能“一藥治百病”。
在教職工考核中,最容易量化的當屬學科教學成績,學生考試成績好,教師在考核中分數就高。但教職工考核的另一項重要指標---師德修養,卻很難通過量化得到準確評價。一個教師的論文可以量化,但他的學術水平很難通過數字來衡量。一個教師的備課可以量化,但其品質對學生的影響也很難在短期內被定量評斷。對考核分數的過分追求,使教師不得不放棄對學生進行綜合素質的培養,而將工作重心放在無休止的加班加點、給學生布置大量作業上,希望以此提高自己的考核成績。
在班級考核中,量化指標更堪稱細致入微。學生的個人衛生、穿校服、戴紅領巾、吃飯跑步、停自行車、自修紀律等情況,都被量化為分數,并且與先進班級評選和班主任考核成績直接掛鉤。結果,幾乎整個學校的工作都圍著分數團團轉。更有甚者,有的學校竟然制訂了這樣的衛生工作考核辦法:如果甲班的學生發現乙班的學生扔了雜物并報告檢查人員后,學校可在當日常規衛生檢查中給甲班加分,給乙班扣分。這樣一來,下課的時候就會有不少學生挖空心思地去尋找“獵物”,以便為本班“建功立業”。這種貌似得力的考核措施其實是與我們的教育目標背道而馳的。它將導致學生從小就學會努力挑剔別人的缺點,甚至面對別人的缺點或不足時產生幸災樂禍的不健康心態。
其實,量化考核是將數理統計方法引入考核之中,將整個考核內容分解成若干指標,以定量的形式為定性考核提供量化依據。這種量化方法確實能夠使定性更為準確,營造績效面前人人平等的管理氛圍。對于企業生產來說,這種考核方法無疑具有公平性和公正性。但對于學校來說,由于其管理對象具有特殊性和復雜性,量化考核這種管理方式就在應用過程中顯現出了機械性和片面性。育人的指標往往是整體性的,很多指標是由多部門共同承擔完成的,分解不了也量化不了。但是,從當前一些學校的管理現狀來看,該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。
如果一個學校完全陷入一種僅靠數字來評價教師工作和學生學習好壞的境地,那么這個學校的教育教學工作就會變成簡單的機械運動,師生就會只為數字而奮斗。這樣的教育教學工作不僅毫無生機,更會使人與人之間的感情變得逐漸淡漠,學校會因此失去凝聚力和競爭力。因此,學校教育作為一種培養人的活動,其管理工作不應全部采取量化考核的方式。如果學校事事講量化、時時講量化,則極易走入管理簡單化、粗放化的誤區。作為學校管理者,一定要注重學校管理方法和形式的多樣性,能量化的就量化考核,不能量化的就不要強求。要注意在量化管理的同時不忘人文關懷、情感管理,讓師生盡可能多地感受到工作和學習的愉快。學校管理者只有將量化考核與人文關懷有機融合,量化考核才能真正發揮出提高教師教育教學水平、提高學校教育教學質量的積極作用。
關鍵詞:音頻水印;短時能量;過零率;自適應;魯棒性
中圖分類號:TP309.7
近年來,音頻數字水印[1]正逐漸成為數字水印中的一個重要方向。由于數字音頻單位時間內的采樣點較少,可嵌入的水印的容量相對較小;同時人類聽覺系統比人類視覺系統更為敏感,也使得嵌入水印的難度增大。基于小波變換[2]的數字音頻水印技術因其具有良好的多分辨率表示、時域局部分析等特性,且易于兼容MPEG-4壓縮標準等特點,被人們廣泛應用。
Logistic映射[3]混沌序列對原始水印進行加密,增強水印的安全性,本文對音頻特征[4]進行分析,結合音頻幀的過零率及短時能量,尋找適合水印嵌入的音頻幀。為了更好的提高音頻水印的魯棒性和去同步攻擊能力,本文算法在所選定的音頻幀中采用了能量動態調整嵌入強度自適應[5]的方法來嵌入水印,提高了算法的不可感知性和魯棒性。
1 音頻特征的分析及選取
1.1 音頻幀的過零率與短時能量特征
設第n幀音頻信號的短時能量用En表示,則其定義為: 。音頻幀的短時能量直接反映了一段時間內音頻信號的強度,越強掩蔽特性越好。
設第n幀音頻信號的過零率用Zn表示,其定義為:
其中,sgn[]是符號函數,即
過零率反映音頻在一幀中幅值變化的劇烈程度,過零率小的音頻幀具有更好的穩定性。
2 數字音頻水印的嵌入
2.1 嵌入水印圖像的預處理
(1)設原始水印圖像為U,則其表示為:
U={u(I,j),1≤i≤M,1≤j≤N,u(i,j)∈{0,1}}
首先要將水印圖像降維至一維序列
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映射混沌序列對水印進行置亂加密。對Logistic序列進行截斷,選取任意起始位置α開始截取,設定閾值λ,初值x0,得到Logistic序列P為P={p(k),1≤k≤M×N,p(k)∈{0,1}}。
2.2 原始音頻信號的預處理
設音頻信號A={a(k),1≤k≤L},L是音頻信號長度,將A進行分幀后表示為:
akj=a((k-1)×F+j),1≤k≤K,1≤j≤F
其中αkj表示第K幀音頻的第j個信號值;k表示音頻信息的總幀數;F表示樣點數。
2.3 音頻幀的選取
依次計算K幀的過零率Zn和短時能量En。對于每一種類型的音選取滿足條件:過零率Zn≤Z0且短時能量En≥E0的音頻幀,將音頻幀拼接到一起得到待嵌入水印的音頻幀Ae,將其分成M×N段,則每段含有 個音頻數據。記為。Ae={Ae(k),1≤k≤Q}
2.4 數字音頻水印的嵌入
對分段的音頻信號Ae(k)進行H層小波變換[6],本文的水印信息將被嵌入到低頻系數中。
=
式中αk為嵌入水印強度,假如水印嵌入強度越大,受攻擊時魯棒性越好,但對信號的影響大。嵌入強度越小,雖然不易被察覺,但抗干擾性能差。本算法針對這一問題,通過計算小波變化后每段音頻的近似分量系數的平均能量,再結合基礎嵌入強度β,根據近似分量能量動態調整音頻數據段嵌入強度這一方法,為每個音頻數據段自適應確定一個嵌入強度。
按照上式得到修改的小波系數,將其進行小波逆變換,得出嵌入水印的數字音頻部分。
3 數字音頻水印的提取
(1)將嵌入水印后的音頻信號進行H層的DWT操作,得到每段的低頻系數AeH′K。
(2)計算每個音頻數據段的嵌入強度α,提取水印信息,提取公式為:
(3)根據起始位置,閾值,初值生成Logistic序列,根據閾值對其進行二值化處理,得到P(k),則一維水印序列V(k)=W(k)P(k),再將其升為二維就可得到原始水印圖像。
4 仿真實驗與結果分析
本文使用比特誤碼率BER和歸一化相關系數NC[7]來衡量算法的性能。
4.1 檢測性能測試。圖1分別為原始音頻信號、嵌入水印后的音頻信號、原始水印圖像、從含水印的音頻信號中提取出的水印圖像 。
5 結束語
該算法首先對水印進行混沌置亂,通過過零率和短時能量選出需要嵌入水印的音頻,分段后通過求每段的平均能量以動態調整嵌入強度,對于固定嵌入強度所帶來問題作了改進。實驗表明,該算法對一般常見攻擊具有較好的魯棒性和不可感知性。
參考文獻:
[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]汪飛,檀結慶.基于DWT和均值量化的音頻水印算法[J].計算機應用,2009,29(2):444-446.
[3]陳雪松,張寒,楊勇田.基于混沌理論的音頻數字水印算法研究[J].計算機工程與應用,2007,43(24):59-60.
[4]彭宏,王.基于音頻特征的多小波域水印算法[J].計算機研究與發展,2010,47(2):216-222.
[5]康旭,張秋余,袁占亭.基于能量自適應的同步小波音頻水印算法[J].科學技術與工程,2008,8(23):6240-6243.
[6]彭宏,王.基于音頻特征的多小波域水印算法[J].計算機研究與發展,2010,47(2):216-222.
[7]李偉.魯棒性數字音頻水印算法研究[D].上海:復旦大學,2004.
作者簡介:楊得國(1971-),男,教授,碩士生導師,主要從事網絡與多媒體的教學;王榮萍(1988-),女,碩士,研究方向:數字水印與多媒體信息處理技術。
關鍵詞:數字信號處理;課程教學;科學研究
作者簡介:蔣俊正(1983-),男,浙江金華人,桂林電子科技大學信息與通信學院,副教授。(廣西 桂林 541004)
基金項目:本文系國家自然科學基金項目(項目編號:61261032)、廣西高等教育教學改革工程項目(項目編號:2013JGB150)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)06-0081-03
由于大規模集成電路、計算機技術、電子技術的飛速發展,信號的數字處理技術取替了傳統的模擬信號處理技術,已成為科學研究和工程技術中的一個重要環節,廣泛應用于通信、雷達、航空航天、控制、物理、天文、生物醫學等領域。另外,“數字信號處理”課程已被確定為電子信息工程、通信工程、測控儀器類等相關本科專業的專業基礎課程,是一門理論性和技術性都很強的課程。[1-3]因此,在該課程的教學中,兼顧培養學生對知識的掌握、工程運用和自主研究能力十分重要。[4]然而,單純地采用教材授課已經無法滿足這一要求。
筆者在“數字信號處理”課程[5]授課中,一直致力于將自身的科研項目與課堂教學進行結合。采用一些較為簡單的科研示例,對課程知識進行拓展和應用演示,使學生帶著學習興趣去掌握知識,拓展知識面,提高自主學習能力,培養科學研究思維。有限長脈沖響應(finite impulse response,FIR)濾波器廣泛應用于信號處理中,是“數字信號處理”課程的核心內容之一。在本文中,筆者以FIR濾波器的優化設計為例,介紹科研項目在課程教學中的應用。
一、科研項目在課程教學中的應用示例
在“數字信號處理”課程的傳統授課中,僅僅介紹FIR濾波器設計的一些基本知識,包括FIR濾波器定義、設計性能指標、線性相位FIR濾波器的特點、窗函數法和頻率采樣法等較為陳舊的方法。
1.傳統課堂講授:窗函數法
本部分將以FIR低通數字濾波器為例來考慮一個物理可實現的濾波器的設計。[5]理想的低通濾波器的幅頻響應如圖1所示。然而,其不滿足佩利-維納準則,因此是物理不可實現的。通常,一個物理可實現的低通濾波器的歸一化幅頻響應如圖2所示,圖中ε和A分別為濾波器在通帶和阻帶的波動參數,ωp和ωs分別為濾波器的通帶和阻帶邊界頻率點。設計目標是使得一個低通FIR數字濾波器的幅頻響應盡可能的逼近于理想情況下的幅頻響應。換言之,圖2中的ε盡可能小,A盡可能大,過渡帶寬度ωs-ωp盡可能窄。常用的設計方法為窗函數法,其設計步驟為:
第一步:根據所設計的濾波器類型,選取理想濾波器的沖激響應。理想低通濾波器的沖激響應為:
(1)
第二步:根據所需設計濾波器波動參數的要求,選擇恰當的窗函數類型和窗長度參數M,確定窗函數。目前常見的窗函數的表達式、過渡帶寬度和最小的阻帶衰減值如表1所示。
第三步:確定截取濾波器的沖激響應,
從而得到最終的因果濾波器的沖激響應為:。
下面舉例說明上述3個步驟的實現過程:
例如:設計一個低通濾波器滿足參數和指標:。由于窗函數法的通帶波動和阻帶波動是一致的,因此通帶波動參數通常不設置。
第一步:計算。因此理想濾波器的沖激響應為:
(2)
第二步:該濾波器的最小阻帶衰減值為。因此,根據表1,可以選取海明窗和布萊克曼窗,考慮到過渡帶越窄越好的原則,因此選擇海明窗。此時,窗函數就確定了,接下來要確定M。設計中,過渡帶寬不能超過設計的指定值。因此,,可以,由于M必須是整數,所以。此時可以完整的寫出窗函數的表達式:
(3)
第三步:得到,
求得最終的因果濾波器的沖激響應為:
(4)
窗函數法設計所得的濾波器的幅頻響應如圖3所示。所設計的濾波器的阻帶衰減為-52.28dB。
表1 四種固定窗函數的表達式、過渡帶寬度和最小的阻帶衰減值[5]
窗函數表達式 過渡帶寬 最小阻帶衰減
矩形窗 20.9dB
漢寧窗
43.9dB
海明窗
54.5dB
布萊克曼窗
75.3dB
窗函數法是一種較為直觀的傳統方法,在數字濾波器的設計中發揮了很重要的作用,是一種早期的算法,在最小二乘意義下是最優的,但是存在不可避免的Gibbs現象。給定窗函數和長度后,其濾波器系數就是固定的,過渡帶的寬度也是固定的。在許多應用中,有許多的不足。比如,某些應用中濾波器的通帶和阻帶波動的約束不一致或者期望過渡帶很窄情況下,固定窗函數的方法是不適用的。因此,后續也出現了可調節窗,比如Kaiser窗。近年來,通過優化建模的方法來設計濾波器成為了主流方法。根據性能需求,將濾波器的設計問題建模為一個以濾波器系數為變量的優化問題,進而采用魯棒的優化求解算法來求解問題。下面將結合筆者的科研項目來闡述優化建模的方法,從中可以發現優化建模方法的靈活性。
2.結合科研項目的講授:優化建模
在實際的工程應用中,傳統的設計方法已經不能滿足性能需求,從而導致課堂教學的滯后。為此,很有必要跟蹤科研發展趨勢,將科研項目中FIR濾波器設計方法及時補充到課堂教學中,豐富課堂內容,激發學生學習積極性。接下來,以上述低通濾波器設計為例詳細介紹優化建模的設計方法。
第一,明確FIR濾波器的設計指標。根據應用需要,明確設計參數和指標,實際中通常還需要考慮通帶的平坦性。
第二,設計問題的數學建模。不失一般性,假設濾波器長度N為奇數,線性相位濾波器應偶對稱。其頻率響應為:
(5)
式中,
(6)
阻帶衰減通常采用控制阻帶能量的方式來優化,阻帶能量可表示為:
(7)
式中,,上標表示共軛轉置,為阻帶截止頻率。
通常采用切比雪夫控制的方式[6]來抑制通帶波動,表示如下:
(8)
式中,為通帶截止頻率,是所能容許的最大通帶波動且。
建立性能指標與濾波器系數h之間的關系后,需要將設計要求歸結為一優化問題。在本設計中,要求濾波器具有很高的阻帶衰減,并且通帶波動控制在內,那么可歸結為一帶約束的優化問題:
(9)
將式(5)代入式(9),并將頻率在均勻離散化,即令。離散化操作可以將式(9)轉化為一個有限約束的二次優化問題:
(10)
第三,求解優化問題。優化問題得到后,需要分析其特點,采用何種方法進行求解。優化問題式(10)的目標函數是二次函數且矩陣S是正定的,約束函數是線性函數,因此是二次凸規劃問題。它的求解是比較成熟,有許多求解算法,比如Matlab中自帶quadprog函數,基于Matlab的Sedumi、CVX軟件等。
第四,性能仿真分析。為了驗證設計所得的濾波器是否滿足設計要求,通過Matlab進行性能仿真。式(10)采用優化問題設計所得的濾波器如圖4所示,a圖反映濾波器具備線性相位,b圖表明其阻帶衰減為75.84dB。比較圖3和圖4,可以看出,相比于固定窗函數設計的濾波器,經過優化建模設計的濾波器具備更高的阻帶衰減。在實際應用中,阻帶衰減越高,濾波性能越好。
二、科研與教學的關系
科研服務于教學,教學反哺于科研,兩者相輔相成,辯證統一。[7]當今,科學技術發展日新月異,新成果、新理論和新應用層出不窮,科研成果豐富的教師參加教學工作,一方面有利于將最新的學科發展和學術成果滲透到課堂中,使得教學內容更加新穎,充分調動學生學習興趣,提高教學質量。另一方面,教師的科學思維方法和創新思維習慣在教學過程中對學生的科學素質的培養起著潛移默化的影響,培養學生從事科研需具備的提出問題、分析問題和解決問題的能力。在教學活動中,通過不斷地啟發學生思考、提出問題的過程,也是自己不斷學習、不斷提高、不斷創新的過程,教學相長為科研工作提供更廣闊的思路。作為高校教師,應充分認清科研和教學兩者之間的關系,科教結合,將科研成果轉化為教學資源,通過教學活動提升科研水平。
三、結語
結合科研項目中的實際科研問題,進行啟發式的教學,能夠不斷提高學生的學習積極性。同時,學生學會查閱文獻跟蹤科研發展趨勢,擴展了知識面,初步了解科學研究的思路和具體的方法。后續的工作應該在提倡科研與教學結合的基礎上,以教師科研項目為引導,思考如何將科研成果補充到課堂教學中,不斷規范結合點的設置,鍛煉學生科研思維習慣。
參考文獻:
[1]王球生,劉穎異,袁海文,等.數字濾波器設計的“”教學方法研究[J].中國電力教育,2012,(31):46-47.
[2]彭啟琮.“數字信號處理”課程雙語教學的初步實踐與探討[J].電氣電子教學學報,2003,25(4):12-14.
[3]張曉光,王艷芬,王剛,等.基于Matlab WebServer的數字信號處理遠程仿真[J].電氣電子教學學報,2009,31(1):86-107.
[4]彭坤明.創新與教育[M].南京:南京師范大學出版社,2000:27-30.
[5]Sanjit K.Mitra.數字信號處理——基于計算機的方法[M].第四版.北京:電子工業出版社,2011.
為此,我從文本入手,讓學生展開想象,勾勒出在絕望中奮進的談遷的人物形象,釋放蘊蓄在生命深處的能量,演繹打不垮的人生。
一、活用關鍵成語,勾勒人生場景
語文教學要抓好工具性的落實,培養學生的基本技能和基礎知識。為此,新課伊始,在導入環節,我便從課文中的關鍵詞語抓起,一方面檢查學生對詞語的掌握情況,另一方面串聯起文本,幫助學生有效梳理課文的內容。
師:文中有不少四字成語,請大家找出來,看誰找得全。
生:“家境貧寒、化為烏有、奮筆疾書、茶飯不思”。
學生通過仔細搜索,找到了更多的成語,如“鴻篇巨制、夜難安寢、博覽群書、年老體弱”等。我將這些成語重新排列,讓學生一邊聽著我的朗讀一邊想故事。學生們很快將成語串聯起來,并能夠用自己的話來說:談遷自幼家境貧寒,但他勤奮好學,博覽群書,終于在50多歲時編纂了明史。可是沒有想到,這部書被小偷偷走了。所有的努力都化為烏有了,這對他來說,是個致命的打擊,他夜難安寢,茶飯不思,但還是咬牙堅持,決定從頭再來。他年老體弱,一襲破衫,重新收集資料,四處尋訪,奮筆疾書,最終完成了《國榷》。
通過詞語的活用串聯,學生對文本有了認識,構建了故事框架,為接下來的入境悟情奠定了基礎。
二、抓住抽象數字,從逆境奮起
閱讀是語文教學的魅力所在,也是關鍵所在。如何讀才能讀得入心,讓學生讀懂談遷,讀懂談遷的精神?這是文本的難點。課文沒有過多的細節描寫,但簡單的白描式敘述恰恰給學生提供了想象和品讀的空間,可以發揮學生的自主性,讓學生與文本展開對話,進行個性解讀和體會。
師:大家有沒有發現課文中有很多的數字?請畫出來,讀一讀句子。你們讀出了什么?
生1:談遷太艱難了。
生2:談遷太偉大了。
學生從數學入手,理解了談遷的努力和行動:他50多歲,修改了60多次,寫了500多萬字,而到了60多歲,還要從頭再來。但單純地用這些數字來解讀談遷,并不足以打動學生的心,只有進入特定的情境,學生才有深刻的體驗。為此,我讓學生展開想象:500多萬字的書有多厚?相當于多少本作文書?他為了查閱史料,帶著干糧走100多公里,100多公里有多遠?他會遭遇什么樣的天氣?會承受什么樣的艱辛?
學生根據自己的生活經驗,眼前出現了風吹雨淋的談遷,長途跋涉的談遷,佝僂著身子的談遷,滿頭白發、一臉滄桑的談遷。20多年,寒來暑往;60多次,手不停筆;500多萬字,字字如金。談遷的人生變成一幅幅畫,變成一串串數字,在學生的腦海中盤旋。
透過抽象的數字,學生如身臨其境,切實感受到其中蘊含的豐富內涵。
師:談遷的稿子被偷了,你感受到了什么?
生:我感受到了他的悲痛欲絕。
文本只用了幾個成語來表現談遷的絕望,讓學生深入文本,還需要通過想象來構建談遷奮起的心路歷程。我讓學生深入挖掘談遷的內心:他奮斗了20年,一直到50多歲,而今已經風燭殘年,此刻,他不但恨,而且痛,痛到心底流血,痛到淚水流干。縱然如此,他還是沒有倒下,只要還活著就可以從頭再來。
學生在想象中,經歷了這段從絕望到期望的歷程,仿佛看見談遷臉上的堅毅,還有那執著的眼神。借此,我帶領學生朗讀,用想象彌補文本的空白,發展學生的感受力。
三、再讀文本題眼,領悟生命真諦
《厄運打不垮的信念》重在敘事,體現了很強的人文性。在文本中滲透人文性,必須要讓學生走進語境,從故事中自主領悟,升華情感。我引導學生探究:請讀讀課文題目,想一想談遷是靠什么完成《國榷》的。如果要你給談遷貼一個標簽,你會說些什么?
學生從故事中領悟到,信念點燃了談遷的夢想,讓他在致命的打擊下,克服常人難以想象的困難,頑強而又執著地走到終點。
師:讀《國榷》這部史書時,你想到了什么?
生:想到談遷,想到他的信念和意志。
我讓學生對課題進行拓展和延伸:在談遷眼中,信念是什么?信念成就了什么?學生由此對談遷的理解更深了一層,并且形成了一個生命概念:信念是一盞燈,是能量,是談遷永不放棄的夢。
一、課堂教學寓教于樂,讓學生樂在其中
教學是一門藝術。生物教學中的藝術美能引起學生心理、生理上的愉悅反應。“新課引入”是上好每節課的重要環節。開講的藝術能活躍學生的思維,強化記憶,激發學生對知識的渴求。另外,教學中要合理安排內容。密度適中。一節課內容太多,教師和學生都會緊張得喘不過起來,就無法談愉悅。因此,教學中要有張有弛、抑揚交錯,質疑、激疑、解疑,駕馭自然,使學生欣然接受。在課堂上留有空白,讓學生獨立自由思考。如在課尾質疑,能促使學生思考與討論,往往會收到意外的效果。再加上融趣味性、活動性和實踐性為一體的作業,更是錦上添花。
教學過程中師生雙邊活動,更是師生情感雙向交流和及時反饋的過程。古人云:“親其師,信其道。”師生關系好,施教越得法,學生學習生物課的興趣就越濃厚,積極主動性就越高。甚至可以由原來不感興趣到十分熱愛;相反,師生關系不好,老師一進教室,學生情緒馬上低落,在感情上就罩上了一層陰影,學生的大腦神經功能就無法得到應有地發揮,彷徨、苦悶,產生“厭學”。因此,師生關系對立是學生厭惡生物課的最主要的原因。
二、使用幽默的教學語言感染吸引學生
在生物教學中,教師富有哲理和情趣的幽默,能深深地感染和吸引學生,使自己教得輕松,學生學得愉快。如教育家斯維特洛夫所說:“教育家最主要的,也是第一位的助手是幽默。”許多教師感到概念和理論的教學枯燥、抽象。其實,只要具有幽默感,做到“雅俗結合”,用風趣的語言、材料和與眾不同的思維,就能將繁重沉悶化為輕松活躍,將繁雜化為簡潔,將單薄變為豐富。我了解到有少數男生常懷著好奇心偷偷地去學抽煙,怎么去教育學生呢?在介紹細胞癌變時,我一本正經地對同學們說:“抽煙有兩大好處:一是煙草的營養豐富。燃燒的煙草中含有4000余種物質,其中有一氧化碳、砒霜、焦油和尼古丁等。二是抽煙可成為醫學專家。實踐出真知嘛!抽煙可親身體會氣管炎和肺氣腫,還可以與癌癥交朋友,因為煙草所含物質中,至少已有43種被確認為致癌物了!”這樣,將急切之意化為蘊藉之語,效果非常好。
要采用靈活多變的教學方法吸引學生,一成不變的教學方法只會讓學生厭倦,最終失去聽眾。以下是我的幾點體會。
1.巧用比喻化疑難。細胞膜的結構像花生糕:花生米像蛋白質分子,爆米花像磷脂分子,花生米以不同的深度覆蓋、鑲嵌或貫穿于其中。糖類和ATP比喻成家里的糧食和口袋里的現金。高溫和低溫對酶的影響比喻成人死了和睡著了。
2.妙用詩詞添興趣。例如,物質出入細胞膜有兩種方式:自由擴散,可形象地表述為“飛流直下三千尺”,“飛流”表明不需要能量,“直下”表明從高濃度到低濃度,且不需要載體;主動運輸:可形象地表述為“逆水行舟用力撐”,“逆水”表示從低濃度到高濃度,“行舟”表示需要載體,“用力撐”表示需要能量。再如講到生物的保護色時,引用楊萬里的詩句:“兒童急走追黃蝶,飛人菜花無處尋”。
3.口訣諧音助記憶。如人體必需的八種氨基酸記成“攜一兩本淡色書來”。植物必需的七種微量元素記成“銅棚新爐貼饃饃”(銅硼鋅氯鐵鋼猛)。有絲分裂時期特點記成“間期復制、前期三體、中期排隊、后期分家”。原核生物:一(衣原體)支(支原體)細(細菌)線(放線菌)藍(藍藻)子。
4.用科幻法展開聯想的翅膀。如:光反應式ADP+PiATP若能科學利用意義更大。如果我們能制造模擬綠葉的綠色衣服穿在我們身上,通過特殊的導管把綠葉光合作用制造的ATP運到我們的體內,那么,我們一個月只需要吃幾頓飯就足以維持我們身體生長的需要,生命活動所需要的能量就讓綠色衣服來盡情制造吧!非洲難民再也不必為糧食太少而發愁,人類從此再也沒有糧食危機了!
三、列舉數字
高中生物課本中對不少問題進行了數字說明,但有些問題只用了“高”“大”“多”等形容詞,不夠具體,使學生對問題的理解不夠透徹。在教學過程中,如果能盡可能地對一些單位問題用數字進行補充說明,就可以幫助學生解決許多問題,提高他們學習的興趣,使老師教得輕松,學生學得也輕松,并有助于提高教學質量。
關鍵詞:音頻可視化;數字圖像處理;聽障學生教育
中圖分類號:G760 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)01-0275-02
一、可視化技術在音頻方面的應用
1.音頻可視化的定義和常見形式。隨著數字媒體技術的興起,我們能將日常生活中所接觸到的信息以更加清楚直觀、更具藝術性的方式展現出來。音樂可視化是指一種以視覺為核心,以音樂為載體,以大眾為訴求對象,借助多種新媒體技術等傳播媒介,通過畫面、影像來詮釋音樂內容的、視聽結合的大眾化傳播方式。它能為理解、分析和比較音樂藝術作品形態的表現力和內外部結構提供一種直觀視覺呈現的技術。盡管聽障人士不能像我們一樣聆聽音樂,但音樂傳達出的數據之美卻能轉化為圖形,同樣為聽障人士所享受。
傳統的方式常用頻譜圖或波形圖進行音樂可視化。音樂的頻譜圖是指某一單音信號(即瞬間聲音的聲波)通過物理方式的轉換,獲得的以振幅(即音量的大小)為縱軸,頻率為橫軸的頻率成分分布的圖像。[3]頻譜只能表現瞬間的頻率震動,不能對整首歌曲進行宏觀的把握。多數音頻可視化也都是采用類似的方式對每個時間片采樣到的數據進行可視化,并以更加藝術化的方式呈現出來,其關聯的數據都是頻譜。音頻處理軟件中使用的音頻波形圖也是一種音樂可視化,它能讓人一目了然的對整個音頻的走勢和特征有大體的掌握,但更適用于數據處理和分析,缺少動感和觀賞性。
2.音頻可視化對于聽障兒童音樂教育的重要意義。音樂教育對于特殊兒童非常必要,它的目的不僅是彌補特殊兒童聽說能力的缺失,更在于通過音樂欣賞嘗試體會正常人能感受到的美好,增強自信和表達、理解能力,釋放不良情緒,改變孤獨、自閉的行為方式。[2]音樂活動能使他們在愉快的心情下忘卻自己的缺陷,主動與他人合作、交流,提升兒童的感知能力、認知能力、記憶力、思維能力、想象力和創造力等方面,促進身心和諧發展。[4]
聽障兒童不能直觀的感受音樂,通常利用“通感”(使感覺轉移,將人的聽覺、視覺、嗅覺、味覺、觸覺等感覺相交換,將甲感覺用于表示乙感覺)的形式將音樂帶給正常人的感受以另外一種形式表現出來,對聽障兒童進行音樂教學。現在常見的聽障兒童音樂教學法有通過感受物體振動傳達節奏概念的“律動教學”、通過手語歌詞理解音樂內容、結合律動教學練習舞蹈的音樂教育等等。越來越多的“別樣形式的音樂”正幫助聽障兒童更好地認識音樂,感受音樂。
二、一種新的音樂可視化實現方法
1.用Web Audio Api提取音頻信息并進行可視化。本文介紹的方法基于Web Audio Api,獲取音頻數據的方法是用audio標簽將音樂嵌入網頁,并設置analysernode(分析節點)對網頁上的音頻數據進行實時解析。Canvas實時繪制每個時間片的采樣數據,觀察者既能經歷圖形創建的過程,又能在歌曲結束之后對整首歌有宏觀上的體會和把握。
圖2.1所示的可視化用一個正十邊形的雷達圖將音頻的頻域由高到低分成十個部分,并將音頻數據映射到其中,反應每個部分的能量大小,數字標號示意了由低頻到高頻的排列順序。繪圖點距離原點距離越遠表示該分段能量越大。這種可視化方法利用了不同音源發聲頻率不同的原理,后面的分析與比對也將基于這樣的數據提取。圖2.2展示了其中兩個在網頁中將雷達圖放在藝術場景中進行觀賞的情形。將繪制路徑顏色與背景相搭配,在播放音樂的同時進行繪畫,這何嘗不是一種藝術創作呢?通過在精心制作的場景中觀察圖形的變化,聽障兒童可以感受到音樂的律動,并根據圖形的意義體會音樂內容。
圖2.3所示的可視化是對當前時刻的頻率進行采集、計算并以順時針掃描的方式繪制。每個瞬間在畫布上留下的痕跡拼湊起來可以像拼圖一樣展示出一幅比較完整的畫卷。《舟山鼓樂》是一首只有鼓聲參與其中的音樂,由于其聲音的不連續性,造成多個連續的峰,每一聲鼓點的可視化結果都如一個花瓣般非常美麗。聽障兒童據此可以體會到音樂的美好,彌補身體上的缺憾。
2.以C++為基礎用MFC比對獲取的圖片信息。分析用數據采用了圖2.1所示的雷達圖。由于每一幀的繪圖結果都疊加在一起,為了對能量大小做加成平均得到平均路徑,繪圖時設置了透明度。計算時由中心點沿著分段的分界線發出十條射線,將黑色的深淺作為加成的權重。得到平均路徑后即可將兩首歌進行比對(如圖2.4-2.5所示),同一首歌的兩個版本差異最小,同一位歌手風格相近的歌曲其次,而風格、內容相差較大的兩首歌很有可能在不同的頻段各有發揮,如純音樂能量較小,主要集中在中低頻,而熱情奔放的流行樂和電子樂在低頻和高頻部分都大有作為。
3.建立音頻數據庫對音頻內容進行推測。目前有很多音樂檢索的方式,包括基于音頻分析和索引的內容檢索法、基于情感語義相似度的音樂檢索、基于歌曲屬性關鍵字的文本匹配法等。[1]這些方法通過提取歌曲中的聲學特征,基于音頻內容對音樂進行分類和檢索,這說明歌曲中的情感和語義是可以由科學的方法分析出來的。基于這個原理,本文用人工標注法構造音頻數據庫,將不同頻段的能量大小作為區分不同類型音樂的識別特征。將同一標簽的多首樂曲數據進行平均以達到訓練的目的。圖2.6展示了此方法的初步實驗結果。
三、對相關方向發展的展望
本文所介紹的方法優點在于新穎獨創,有藝術性,缺點在于提取數據麻煩,人工參與部分多,數據庫太小,因此準確性尚且較差。目前對于音樂內容的提取及可視化研究還比較少,但“聽歌識曲”,“哼唱搜索”等基于音頻內容分析的音樂檢索已經越來越多的出現在音樂軟件中。相信未來從音頻中提取更多信息的技術一定大有所為。筆者作為本科三年級學生,學識和技巧實在有限,但希望本文提出的觀點能夠拋磚引玉,引發更多學者和專業人士對聽障兒童音樂教育的思考和認識,不斷完善相關領域的研究,為聽障兒童帶去福音。
參考文獻:
[1]周利娟.基于情感語義相似度的音樂檢索模型研究[D].大連:大連理工大學,2011.
[2]孟妍妍.淺論聾啞兒童音樂教育[J].研究生論壇,2009,(11):80-81.
[3]成蒙.從音樂到圖形――音樂信息的可視化研究[D].西安:西安美術學院,2014.
[4]吳躍躍李平平喻秋蘭.特殊兒童音樂教育的性質、特點及教育價值[J].中國音樂教育,2008,(11).
Visualization Method Aid Music Education in Hearing-Impaired Children
LIU Ming-qian
(School of Information Science&Technology of BJFU (Beijing Forestry University),BeiJing 100083,China)
這就要求教師首先要充分調動學生的主動性與積極性,并且要為學生的學習創造一個良好的課堂心理環境。幽默而風趣的教學就能創造出這種有效的教學環境,能充分激發學生的學習動機,促進學生情感和認知的統一。
一、幽默的趣味談話拉近師生心理距離
筆者發現,孩子們在學習環境改變時,都懷著一種緊張、期待、迫切等復雜心情,如每學年開學初更換年級或老師時,或是參加公開教學活動時,他們顯得特別興奮。原因是,他們期待新教師能別出心裁地創設形象生動的教學情境。風趣幽默的趣味談話能激活學生思維,活躍課堂氣氛,從而形成快樂的學習氛圍,讓學生在輕松、和諧的情境中享受學習的快樂。
全國著名特級教師朱樂平執教的《圓的認識》時,他的課前談話是這樣的:我們以前沒有見過面,現在同學們一定看見我了,你們看我的這張臉是圓圓的臉,還是方方的臉呢?學生都認為朱老師的臉是圓圓的。朱老師又進一步和孩子們交流:我給每一位同學都發了一張紙,紙上有一些圖形,(四個圖形:三個圓,其中一個畫有圓心,一個空白,一個簡單畫了眼、鼻子和嘴;還有一個是三角形)看一看,有一張畫著臉,那就是我。學生忍不住開懷大笑。朱老師接著談:老師非常喜歡圓圓的臉蛋,看一看,找一找,哪一個同學的臉蛋是圓圓臉蛋?學生都開心地把班級中一些比較胖的同學找了出來。
朱老師設計談話的內容風趣幽默,一下拉近了師生之間的距離。同時,又與即將學習的新知識掛鉤,喚起了學生對平常見過的“圓”這一形象的回憶,喚起學生一些圓的生活中的經驗和知識,為進一步認識圓的知識奠定基礎。這種載言載笑的教學幽默就能縮短師生之間的心理差距,拉平師生之間的地位差異,成為溝通師生間情感的“橋梁”。
二、精心設計幽默小插曲
愛因斯坦曾經說過:教育應該使提供的東西,讓學生作為一種寶貴的禮物來享受,而不是作為一種艱苦的任務來負擔。因此,很多老師都努力改變自身的教學行為,讓學生體驗到數學學習是其樂融融、美妙至極的一件樂事。通過新穎的教學設計,寓教于樂,使學生的數學思維更靈動、更活躍,使學生的數學學習活動更有效。特級教師黃愛華在執教《數的大小比較》中這樣設計:同學們分成長江、黃河兩隊進行比賽。并各派一個代表來抽簽;抽到的數字由學生自己決定放在哪一位上;哪一隊抽到的數字組成的四位數大,哪一隊就贏;玩到能確定勝負時,比賽結束。黃河隊代表在千位上抽到“9”,長江隊代表抽到的是“7”。長江隊的孩子們非常沮喪,老師讓學生在練習本上記錄:9456>7851。這時黃老師說:我突然有個問題。長江隊有沒有想過,黃河隊千位上的這個數字是9嗎?孩子們似有所悟,黃河隊認為是9,長江隊認為是6。教師慢慢把9顛倒過來,引起了一片笑聲。長江隊學生歡呼起來,黃河隊學生憤憤不平:老師,你賴皮!黃老師肯定了學生敢于直言的行為。為了避免同學們在課堂上吵架,黃老師有意識地在卡片的反面定了個中文的字“九”來告訴大家這個數字不是“6”。這中間鬧了個小插曲,不知道是6還是9,讓學生多做了好幾道題進行研究:6456
這種課堂中的幽默真是匠心獨運,和央視春晚的黃宏小品《裝修》相得益彰,聽后讓人忍俊不禁。這種單純數字上變化看似簡單,其實是課堂中的“畫龍點睛”之筆,比較數的大小分為不同位數的數字比較和相同位數的數字比較,而比較難點就在同一數位的數字大小比較。由于數字卡片的6倒過來和數字9是一樣的,當學生抽出9,并比出輸贏后,黃老師把數字卡片9倒過來插在數位表上,結果馬上發生變化,制造強烈的課堂氣氛,創造了極具誘惑的幽默效果,極大地調動了學生參與熱情,激活了學生主體的意識和潛能。
三、幽默融入練習設計
有位作家這樣贊美數學:數學是空谷中的幽蘭,高寒中的杜鵑,老林中的人參,冰山上的雪蓮,絕頂上的靈蘭,抽象思維中的牡丹。可見數學的博大精深,豐富內涵。教師要善于挖掘教學內容中幽默因素,并用語言、表情、動作把它表達出來,讓學生體驗解決問題時的心靈放松,激發積極的情感,享受數學知識的無窮樂趣。如在執教五年級數學《因數和倍數》中,有位教師設計了這樣的練習:老師的年齡是5的倍數,老師可能是幾歲?學生根據老師的相貌特征猜測出老師的年齡大概是35歲。老師肯定了學生的回答,但并不滿足,又追問道:那老師還可能是幾歲?一石激起千層浪,學生爭先恐后的回答:45、60、85、25、15、10、5……老師又便根據學生的回答加入了自己的肢體語言:時而如龍鐘老者,時而如淘氣稚子。學生在笑聲中體驗到數學課堂的精彩和樂趣。
在教學《噸的認識》中,可以設計為李同學改計量單位“錯亂”日記的練習,讓學生在寓莊于諧的修改日記中,領略數學的生活價值。學生在學習數學的過程中,常常“錯誤”后心有余悸,常常在同一種題型、同一個地方一錯再錯,陷入惡性循環,嚴重打擊了孩子們學習的自信心,這種歸謬練習即是“錯誤”資源的有效利用,又提高學生學習數學的“正能量”,讓學生在歡快的笑聲中感悟、在笑后的思考中不斷發展自己的數學素養。
四、課堂組織管理運用幽默,妙趣橫生
語文無處不在,語文課程資源亦用之不竭。
資源,是一切可被人類開發和利用的物質、能量和信息的總和。課程資源,是指在學校教學過程中,支持教與學的所有資源,即一切可以被師生開發和利用的在教與學中使用的物質、能量和信息,包括各種學習材料、媒體設備、教學環境以及人力資源等。具體表現為教科書、練習冊、活動手冊和作業本,也包括實驗和課堂演示時所使用的實物,還包括錄像、軟件、網站、電子郵件、圖書館、電教室、教師等大量可利用的資源。信息技術環境下的各種數字化素材、課件、數字化教學材料、網絡課程和各種認知、情感和交流工具。
課程資源從何而來?一是靠教師自己親自動手制作,二是通過各種渠道購買、收集或加工別人的教學資源,為自己的教學所用。在獲取和使用他人素材資源的時候,一定要遵紀守法,健康使用。我認為,積累資源除了自己制作外,還可從以下方法和途徑兼收獲取。
一、從網絡中獲取
網絡是一個資源大倉庫。常見的文字素材、圖形素材、動畫素材、音視頻素材等大多都可以從網上獲取,平時在上網過程中看到與教學有關的內容就及時下載。
網絡雖然能帶給我們大量的信息,但有的網站內容低劣,一定要選擇健康、正規的網站,并且學會健康使用,資源共享。
網站內容豐富。可以說凡所應有,無所不有。 網站所有內容都是老師們上傳的自己的作品,你上傳了自己原創的各種資源,網站會依據質量給你相應的點數,你就可以用點數下載他人的資源,真正達到資源共享,互利互惠。
我常把自己制作的課件、教案、理論文章、經驗所得等上傳給網站,從中獲益匪淺,獲得了很多寶貴的資源,也從他人處受到了很大啟發,對自己的教學起到了很好的幫助作用。所以健康地利用網絡,養成一個習慣,對教學會有很大幫助。
二、從書報雜志中獲取
優秀的書報雜志是資料的精華,并且緊跟時代。我每年都訂閱一些書報雜志,《語文教學通訊》《語文報》,是業務方面的;《讀者》是文學方面的;《特別關注》是實事和社會各個層面的,等等,這些對教師業務水平的提高和文學修養的增強有非常大的幫助。
三、從教學研討中獲取
各人方法不同,所以教學研討是獲得教學方法這一資源的很好途徑,“寸有所長,尺有所短”,只要發現別人一個閃光點,就要想辦法化為自己的,使自己多一點能力,多一些技巧。個人的力量的有限的,群體智慧才是無窮的,它能使我們的工作更有成效,少走很多彎路。因此我們要經常開展和參加教研活動,要重視和大家一起探討文本的解讀和教學方法以及心得體會,有些自己根本考慮不到的角落,互相切磋后會挖掘得很到位,這里有非常難得的教學資源。
四、從學生中獲取
學生身上有很多無形的資源,如對某些問題的理解思路,對某些話題的興趣程度,對某些做法的好惡,等等。要用心積累下來,最好的方法是做教學反思或心得體會筆記,這有利于以后的工作。
課堂教學的效果與對學生的管理密不可分,所以管理方法也可以作為資源積累,更好的服務于以后的教學,工作筆記要做好。 另外,學生的一些習作、某方面突出的成績也是資源,用身邊人、身邊事進行教育管理,比談名人偉人的效果要好得多。
五、從生活中獲取
葉圣陶老先生說“天地閱覽室,萬物皆書卷。”語文資料是寬泛的。日常生活中就可以獲取,街上的牌匾、廣告、吆喝等等,都要留意觀察。在電視中也能獲取,特別是新聞、《百家講壇》等一類節目,不僅自己要看,還要鼓勵學生看,和學生常常交流所看心得體會,容易引起他們的興趣。生活是寬廣的,生活的資源自然也是廣闊的,從生活中搜集教學資源也是重要的一部分。
資源積累越來越多,必須要有一套自己的整理方法,分門別類的儲存起來,或按資源類型,或按教材目錄,或按課內課外,等等,隨用隨取,得心應手。如果只是一味地收集,而不進行甄別,就會形成資源泛濫,到用時還得在已收集的資源中進行篩選,相當于重新收集資源,既費時又費力,所以平時就應根據使用的目的經常進行整理,這樣,在需要它時才能盡快的取出加以應用。資料不論多少,經認真整理后,要使資料有條有理、井然有序。
關鍵詞:中醫藥 信息化 現代化發展
中圖分類號:R2-09 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2014)08(a)-0232-01
21世紀是計算機網絡信息化的時代,目前計算機作為一項高端技術已經被廣泛應用于人們的學習、工作以及娛樂的各個生活相關的領域,將社會的各個層次和角落都與人們聯系起來已成為人們獲取信息的主要途徑[1]。但由于中醫在當代仍屬于相對小眾的一門學科,由于傳統的特點導致計算機在中醫方面如臨床、教學等方面的應用相對較少,這使中醫在社會的普及速度相對于其他學科較慢,所以中醫藥的現代化發展需要依靠計算機網絡信息。
1 信息技術增加了現代中醫的診療手段
2005年,聯世公司聯合北京中醫藥大學多位知名臨床專家,綜合運用模糊數學、系統工程、管理科學、思維科學、計算機人工智能等高科技手段,遵循中醫傳統理念,歷時8年開發研制的聯世智能化中醫診斷管理系統,對中醫內、婦、兒、皮、男科等2400多種證型進行辨證,根據辨證結果出具相應可靠的臨床處方,全面提高臨床診療結果[2]。完整的中醫理論借助現代科學技術使中醫診療更加先進化、數字化、精確化、智能化。將中醫四診信息模擬信號轉變為數字化信號,進一步實現其量化研究并對四診信息進行精確測量。建立可視化、多信息融合的四診合參多模態識別的臟腑經絡辨識系統,并提出干預建議,形成有中醫藥特色診療的健康、亞健康、疾病狀態評估干預平臺[3]。而現代優秀的中醫也不僅僅局限于傳統中醫的望、聞、問、切四診,更要善于運用現代信息化產品精確的輔助診斷,所以信息技術增加了現代中醫的診療手段、弘揚了國粹、提升了中醫藥水平,更好的造福于社會。
2 中醫教學信息化形象生動的繼承并傳播了中醫
多媒體技術和網絡信息技術的發展,使信息化輔助教學已成為高等醫學教育必不可少的輔助教學手段。信息化教學軟件,將文字、聲視頻、圖片、動畫交替演示,使深奧的抽象中醫理論知識直觀化,枯燥、呆板、乏味的教學過程也變得生動、活潑,極大地吸引了學生的興趣,突破了中醫傳統教學、自學的諸多弊端。四大經典學習軟件,將《黃帝內經》、《傷寒論》、《金貴要略》、《溫病學》計算機技術相融合,建立經典條文數據庫,開發成一個輕松自學、觀點交流、自我測評的平臺軟件,從而保證軟件下載免費,提高使用率。而且,該軟件面向廣大人群,既包含零基礎的愛好者,又吸引廣大醫學者,可行性極高。仁者見仁,智者見智,中醫經典亦各成一派,百家爭鳴,雖然極大的豐富了中醫的內容,提升了中醫的境界,但亦給學習中醫增加了難度。所以的四大經典學習軟件,提供了豐富的學習資源,而且條理清晰,循序漸進,使零基礎者開闊視野,了解中醫經典,更使醫學者事半功倍,獲益匪淺。這不僅是一項創新,更是將中醫理論全面化深刻化的里程碑。收集整理臨床上較常見的病例、病案,將其制作成多媒體給學生播放,通過醫院網絡教學系統實時觀看手術、專家會診和急診搶救過程等,提高學生臨床實踐能力[4]。利用多媒體教學的優勢,實現了在有限的時間內講授更大量的知識,豐富了教學內容,給學生留下了深刻的印象,將感知的信息直觀的展示也是讓學生早臨床、早實踐的表現。
3 科研環境的虛擬化促進了中醫藥的創新發展
在日趨成熟的信息通信技術的支持下,科研組織可以根據創新的需要在全球范圍內將跨越地域的科研人員聯合起來組成臨時的研發團隊―虛擬科研團隊[5]。
利用信息技術建立中醫虛擬的科研環境,使中醫藥資源更好的利用和共享,突破了傳統設備、信息、經費、人力的局限和和形式,克服了地域和時間的障礙,降低了科研創新成本、提高了資源的利用率,并能更好的適應全球信息迅速變化環境,推動中醫藥的創新和發展。
4 文獻古籍數字化使中醫經典得到了保護和有效的利用
中醫藥古籍是具有文物價值、文獻價值、實用價值、學術價值等多重性質的不可再生文化資源,中醫古籍是數千年來用來傳播中醫知識的載體,也是現代中醫繼承和創新發展的基礎,但是由于年底久遠、自然災害、人為因素等原因使大多數珍貴的古籍已成孤本或瀕臨絕本。古籍數字化,就是利用計算機等數字化技術將古籍進行掃描、文字識別與轉換或錄入,并使之結構化,建立古籍數據庫,其目的在于保護古籍和揭示古籍文獻信息,最終實現古籍的保存和利用[6]。同樣作為傳播和學習中醫知識的途徑,計算機軟件相對于書本來說具有成本小、輕便易攜帶、容易檢索、信息量大、方便交流等特點,符合當代生活的高速特點,可大大提高學生們查找文獻的效率,有利于中醫愛好者的學習,同時也將有利于中醫文化的傳播和中醫知識的普及。另外,同時文獻古籍數字化的檢索功能中比如利用數字化數據庫,輸入“咳嗽”,則古籍經典中所有有關“咳嗽”的中醫條文以及方劑可以很快調動出來,增加了中醫學生學習和醫生就診開方的效率。臨床數字化使古籍閱覽電子化、網絡化、方便了使用者的檢索,能更好的激活中醫古籍中潛在的信息能量,能更好的發現、挖掘有臨床價值的知識點。
5 結語
在如今這個信息爆炸的時代里,中醫不在是一門中國傳統的科學,而是融入了先進信息技術的現代中醫學。所以我們要充分利用信息技術,使中醫資源更好的開發、利用、傳播、交流共享。加快中醫藥信息化建設,讓傳統與現代接軌,與時俱進,實現中醫藥現代化,促進醫療衛生事業的發展,造福于世界。
參考文獻
[1] 梁子豪.計算機軟件應用與發展分析[J].電子技術與軟件工程,2013(20):99.
[2] 馬駿.智能化中醫診療系統研發成功[N].中國中醫藥報,2004-12.
[3] 侯淑涓,楊學智,朱慶文,等.基于人體可獲取診斷信息技術的集成中醫診療設備的實現[J].中華中醫藥雜志,2012,4(4):915.
[4] 韓軼,.試論中醫教學方法與內容的與時俱進[J].新疆中醫藥,2013,4(31):80.
一、引言
隨著現代計算機和信息技術的不斷發展,數字信號處理在當今高科技領域有著極為重要的地位和廣泛的用途[1]。然而它的基礎課程卻處于教難、學更難的境況中,并且,學生即使掌握了理論知識,也很難靈活應用至實踐中[2]。調研國內外數字信號處理課程教學,上述問題主要歸因于兩個方面:一方面是傳統的教學形式單一,僅依賴文字幫助理解基本理論[3-5];數字信號處理課程不同于其他課程,它是基于“高等數學”、“大學物理”等公式和推導較多的學科,理論性強,極具抽象性,有大量的算法和晦澀難懂的基本理論[6]。在課堂教學中教師僅采用Powerpoint軟件編制的課件不夠直觀,許多內容學生很難透徹理解。其次,數字信號處理是適應高速數字集成電路的面市應運而生的,其大量的計算算法適于在計算機上實現,對于人來說則運算量大且煩瑣,學生們難以親手驗證,因而經常得不到形象化的結果,使得對理論的理解難以透徹,實際應用中總有一層障礙。另一方面是受限于傳統實驗室的模式和格局,數字信號處理課程的實驗教學環節嚴重缺失[7-9];信息類專業課程有很強的實用性,其受眾廣,且信息量大,然而因實驗場地、設備、資金等因素,目前單一的傳統實驗室已完全不能滿足學校完成教學任務,很難開展實驗教學,很多院校根本沒有配套開設實驗教學。然而,實驗教學是高等院校培養高素質合格人才的重要實踐性環節,在培養學生的實踐能力、研究能力、創新能力和綜合素質等方面有著其他教學環節所不能替代的獨特作用。若學生們缺乏實驗教學環節,在實際應用時則會顯得有些束手無策,實際動手能力和創新能力也亟待增強。若不能在教學中突破以上兩個瓶頸問題――單一的教學形式和傳統的實驗室建設模式及格局,數字信號處理課程的教學質量和教學效果將大打折扣。
二、虛擬儀器技術在教學應用中的優勢
伴隨著虛擬儀器技術的發展及其在國內的普及,它可為數字信號處理課程的教學提供新的思路和巨大變化。突破傳統教學手段,深入融合虛擬儀器技術,全面創新數字信號處理課程教學方法應運而生[10-11]。虛擬儀器是將現有的計算機技術、軟件技術和高性能模塊化的硬件結合在一起而建立的功能強大又靈活易變的儀器,其強調硬件是基礎,軟件是核心,使用者可通過修改軟件,方便地修改和增加儀器的功能和規模,性價比高[12]。模塊化硬件體積小,便于攜帶,可“裝入”計算機,即能與計算機互聯互通。軟件開發平臺可選擇圖形化編程語言LabVIEW,它具有功能強大的數據分析函數,可以非常靈活地為教學中的理論知識設計各種虛擬儀器。同時,它也將使用者從復雜的文本編程語言中解脫出來,將重心專注于軟件的功能。這使得教師可在很短的時間內開發出虛擬儀器課堂應用,把書本上理論性較強的知識轉換成直觀性很強的動態圖形,加深對理論知識的理解。由于虛擬儀器使用的硬件大多是通用的,各種專業儀器的功能主要依靠軟件實現,將虛擬儀器引入至實驗教學中,必將大量減少設備經費的支出和節省實驗場地的空間,學生們也能感受和應用先進的科學技術和手段,積極主動地學習。因此,根據數字信號處理課程的特點,基于虛擬儀器技術開發虛擬輔助教學軟件和構建虛擬實驗教學平臺,全面創新數字信號處理課程教學方法和體系。這對活躍課堂氣氛,增強學生學習興趣,提升學生基本技能,提高教學質量,鞏固教學效果等將具有非常重要的意義。
三、創新課程教學形式,開發虛擬輔助教學軟件
虛擬輔助教學軟件是基于虛擬儀器技術開發的教學演示子系統。針對數字信號處理課程中許多難以理解的抽象概念與性質,對應每一章的內容相應制作多個精致的演示程序,用豐富而具有動感的彩色圖形把課程中疑難之處用生動形象的形式展現出來,使學生加深理解。下面以“窗函數”為例,具體闡述虛擬輔助教學軟件如何進行輔助教學。在數字信號處理課程中,為了減少頻譜能量泄漏,可采用不同的截取函數對信號進行截短,截斷函數稱為窗函數,簡稱為窗。在教學演示子系統中,基于虛擬儀器技術開發出窗函數比較動態演示程序,其前面板和程序框圖分別如圖1和圖2所示。針對同一個信號施加不同的窗函數,讓學生觀察頻域波形的變化,從而體會窗函數的性質和特性。這樣動態形象的演示讓學生能感性地認識到窗函數之間的不同,加深對窗函數的理解。
從以上應用實例可發現,通過利用虛擬輔助教學軟件,不僅能夠采用文字和靜態圖形直觀地展示教學內容,還能通過動態圖形生動形象地闡述教學內容,更易于學生理解所學內容。采用PPT課件和虛擬輔助教學軟件結合授課,教學形式新穎,教學內容生動,教學效果更好。
四、完善課程教學體系,構建虛擬實驗教學平臺
虛擬儀器使用的硬件大都是通用的,各種專業儀器的差異主要靠軟件實現。依托虛擬儀器技術、計算機技術、電子技術和通信技術等,融合多種模塊化硬件設備構建高校虛擬實驗教學平臺,具有無可替代的優勢和廣闊的發展前景。圖3為虛擬實驗教學平臺架構,由n臺計算機及相關硬件如采集卡、信號調理箱、電工實驗箱等組成,形成一個局域網,并與校園網連接,方便學生隨時隨地接入進行實驗。
虛擬實驗教學平臺充分利用虛擬儀器技術和計算機高速計算的優勢,給學生提供實用的信號仿真、分析處理、設計等工具,不僅可以快速便捷地得到所需的信號數據或計算結果,而且能把這些結果繪制成圖形,給學生以非常形象化的感性認識。數字化的實驗結果存儲,加上網絡傳輸能力,使實現遠程實驗教學成為可能,虛擬實驗教學平臺讓實驗隨時隨地進行。整個實驗也許只需要一套硬件設備,其他是由軟件來實現的,這樣可以大大節省實驗設備和場地的資金投入,即共享教學設施,節約現實教學資源。虛擬實驗教學平臺具有靈活、成本低、網絡化等特點,在高校的教學乃至科研中將發揮極大的作用。與傳統的實驗室相比,虛擬實驗教學平臺的優勢主要體現在:(1)傳統儀器的功能僅由廠家定義,虛擬儀器在很大程度上功能可由使用者自行定義和設計,便于開展研究性或設計型的實驗。(2)各種測量儀器不應當再是彼此相互孤立的,能夠與計算機相聯,組成一個以一臺計算機為中心的測量環境(系統)。(3)計算機進一步組成網絡,因而形成一個網絡化的儀器與測量環境(系統)。虛擬實驗教學平臺能夠為學生提供高性價比的實驗教學條件,讓教學環節從課本延伸到實驗,加深對理論教學的深入理解,鞏固教學成果,培養學生實踐動手和創新能力,提高學生技能水平,讓學生今后無論是直接就業還是繼續深造都更具競爭力。
關鍵詞:微課程教學法;高中信息技術;微課;翻轉課堂
中圖分類號:G434 文獻標志碼:A 文章編號:1673-8454(2015)14-0023-03
隨著教育信息化的發展,學校信息化環境的變化促進著教學方式的轉變,以“先學后交,以學定教”為核心理念,借助現代教育技術實施的“翻轉課堂”、“微課”等受到國內外教育界的熱捧,在教學中得到廣泛運用。微課程教學法是指學生利用個人的信息終端,將數字化的微內容,作為替代教師在課堂上的講授,進行自主學習的一種教學策略,是將國外的“翻轉課堂”與中國國情相結合,根據中國基礎教育的實際將翻轉課堂的教學流程放在學生上學的時間內完成。(《微課程教學法與教學方式的變革》――黎加厚)。
一、理論支撐
1.“掌握學習”理論:“掌握學習”理論表明只要為學生提供足夠的充足的學習時間和個別幫助,學生都能獲得優良的學習效果。
2.“學習金字塔”理論:“學習金字塔”理論表明學生之間的討論、實踐以及互相幫助釋疑是高效的學習方式。
3.“最近發展區”理論:“最近發展區”理論表明學生在原有的基礎上可以通過他人幫助或者模仿等方式掌握新的知識技能。
微課程教學法在高中信息技術教學實踐過程以教育教學理論為支撐,結合學生特點和學科特點,通過適當調整傳統的上課流程,將知識的講授過程用數字化的形式(視頻等)呈現給學生,讓學生通過微內容沿著不同的學習軌跡進行個性化學習和討論。老師在這過程中給予督促和針對性的輔導。同時收集學生自學過程中無法理解的知識和生成的問題,集中討論和講解。下面以一節高中信息技術課《信息及其特征》為例進行說明。
二、教學實施
1.課前準備
(1)教材分析:本節課是學生進入高中學習《信息技術》學科的第一課,對后續課程教學影響較大,是一節理論課,通過自主學習激發學習興趣,理解信息的基本概念和信息的特征。
(2)學情分析:本校學生來自不同地區,信息技術素養參差不齊,對信息技術理論興趣不大,但是對視頻很感興趣,希望通過微視頻來激發學習興趣。
(3)微視頻準備:本節課的教學重點難點是讓學生理解信息的含義、理解信息的基本特征。信息的含義這個知識點使用的是可汗學院的微視頻《什么是信息論》,微視頻時長3分30秒,從愛麗絲通過不同途徑如:畫一幅畫或者寫一首歌分享她的想法引入,介紹了信息的不同形式。很好的幫助學生理解信息。最終給出信息概念的描述――信息就是一個頭腦用來影響另一個頭腦的東西。
信息的特征教學微視頻使用的是《信源編碼》。通過一個簡單的聽筒玩具傳遞聲音,讓學生探究理解信息的傳遞性、依附性等特征。使用“路況信息”等視頻讓學生探究理解信息的時效性、真偽性等特征。
(4)自學平臺準備:在自學平臺中教學微視頻等材料。
2.課堂實施
(1)分層次個性化教學
老師用一分鐘說明本節課自學的目標和重難點。然后老師巡視課堂督促學生自學、針對性地解答學生問題,收集歸納學生提的問題。學生登錄教學系統按照時間軸上的課時安排進行自主學習(允許選擇學習內容),必須完成課堂練習,將自學過程中的問題提交到提問區,解答其他同學提出的問題。教師按照學習者學習風格,為學習者提供不同層次的學習支持:
助人型學習者:學生A:看完一遍《什么是信息論》視頻,再瀏覽了一遍課本,開始完成課堂練習,練習反饋的結果全部正確,他完成后繼續學習接下來的內容,當他全部完成自學內容后開始幫助其他同學。
同儕交流型學習者:學生B:重復觀看了3遍視頻,對視頻中的“信息就是一個頭腦用來影響另一個頭腦的東西”的描述不理解,她并沒有請求老師的幫助,而是和其他同學討論:“信息是用來傳遞想法的”,“那信息看得見?用什么測量?”……最終經過討論理解了“什么是信息”。
網絡求助型學習者:學生C:多次反復觀看《信源編碼》視頻,對視頻中關于信息的傳遞性和依附性的解釋產生疑問,但她不敢直接向老師提問,也不愿主動和其他同學交流,這時她將這個問題提交到問答區,系統實時將問題反饋給老師,老師通過問答系統解答她的疑問。
教師指導型學習者:學生D:沒有看視頻直接做課堂練習,系統反饋錯誤率較高,他又重做一次,錯誤率還是很高。系統將情況反饋給老師,老師建議他先看教學微視頻,理解視頻里所講授的知識,再重做一次練習。
教師控制型學習者:學生E:沒按照要求完成自學內容,直接上網瀏覽網頁,老師通過系統看到后督促他要按照要求完成自學內容。
主動求助教師型學習者:學生F:連續看了好幾遍視頻對信息的傳播途徑和載體的區別理解的不是很好,她直接舉手尋求老師的幫助,老師建議她看課本第4頁表1,這張表將載體形式和傳播途徑分別列出,能幫助理解如:書報刊就是傳播途徑,書報刊中的文字就是載體形式。
問題提出型學習者:學生G等幾位同學通過觀看視頻、閱讀課本以及上網檢索,希望找出類似數學公理一樣的信息定義,但只找到了“信息是用來消除不確定性的東西”、“信息就是信息,不是物質,也不是能量,……通過討論他們也沒法提出合適的信息的定義,于是將這個問題反饋給老師。老師并沒有馬上解答,而是將這個問題放在后續課堂上全班討論。
在學生自主學習并完成課堂練習后,系統給出了課堂練習題的反饋結果。
(2)課堂綜合互動,教師強化教學信息
課程的后半段,老師將學生提出的問題進行分類匯總,挑選部分有必要的問題在課堂上讓全體同學討論。如:
問:什么是信息?
生:信息就是信息,我們回答的答案就是信息。
生:信息是能聽的見,就像你剛才說話的聲音。那信息能看的見嗎?
生:聲音不是信息,是信息的載體,信息是我要表達的意思,信息要通過載體才能傳播。
生:信息和能量、物質一樣。
生:信息和物質能量一樣,物質有質量,能量有功率,那信息怎么測量?有速度嗎?
師:剛才同學們發表了很多觀點,也提出了一些問題,相信大家對信息的概念有了一定的理解,目前為止,學術界對信息還沒有統一的定義,不同學派專家從自己的專業出發,對信息提出了自己的理解,具體內容請同學們看課本第3頁:“信息是用來消除不確定性的東西……”。
(3)不同類型學習者代表互動,進行學習行為正激勵
這個環節主要是將課堂練習中正答率較低的題目如:題號2分別請不同的學生解答,讓其他同學思考并質疑兩位同學的答案,最后公布結果:學生A解答錯誤,學生B解答正確,同時讓學生B解釋這道題是如何思考的。通過課堂討論,學生講解,老師總結等方式,將學生自學過程和師生互動過程中發現的學習基礎知識缺失內容以及學習方法不足等問題解決。
(4)開展針對性的學習效果測評
本環節以互動研討和答疑解惑反饋的情況為依據,設計三個層次的題目,包括基礎題,提高題和拓展題,檢測互動研討和答疑解惑環節的效果,有針對性地進行拓展訓練。
三、微課程教學實踐反思
微課程教學法對學生學習信息技術的積極影響是不言而喻的,在這種模式下,提高了課堂教學效率:學生能夠按不同的學習進度個性化學習,學生自學能學會的、通過交流能解決的問題,都不用在課堂上講解。老師能關注更多的學生:自學系統能實時反饋每一位學生的學習狀態,老師快速及時發現問題進行有針對性的輔導。同時也能有效地解決學生不敢問,不會問和不愿意問:在課堂上部分學生不敢當面向老師提問,部分學生課堂上怕提的問題被嘲笑或者不想讓老師失望而不愿意提問,還有部分學生學習不夠扎實,提不出問題。學生在自學過程中只要有問題都可以通過問答系統匿名提出,老師和同學都會積極地幫助解決。
但不可否認的是微課程教學法在實踐過程中也存在一些問題:第一,需要軟硬件支撐,每位學生自學需要終端,同時也需要自學評價平臺的支撐,如何改進完善自學平臺,更好地支撐微課程教學法;第二,如何提高學生學習信息技術的自覺性和激發學生學習的主動性,除了利用信息技術進行督促、激勵,老師在課堂上的督促外還有哪些方式;第三,少數學生在一節課內無法完成自學任務,如何科學合理的安排自學任務。
同時,有更多的內容需要進一步進行研討:第一,微課程內容選擇,并不是所有的教學內容都需要制作微課程,使用多種終端的翻轉課堂學習方案,對于具有實踐性意義的教學內容,現場觀摩實驗和實地考察的學習效率可能更高;第二,微課程內容的制作需要做進一步的實現分析:諸如內容展示采用文字、圖形、圖像、視頻、音頻等呈現形式以及實現效果的選擇,本文設計采用微視頻的形式進行內容呈現,是否可以有其他操作類的模擬軟件能夠更加促進學生對內容的理解,需要做進一步的調研;以上是筆者在今后的教學實踐中需要解決的問題。相信隨著研究的深入,隨著我們理論水平的提升,微課程教學法在信息技術教學中的應用會更加完善。
參考文獻:
[1]金陵.建構中國特色的“微課程教學法”[J].中國教育信息化,2013(12).
[2]謝同心.從一個成功案例談微課的制作[J].廣州教育,2014(1).
[3]黎加厚.教與學意義下的教學方式重構――從微課程教學法說起[J].中小學信息技術教育,2014(9).