数字能量学教学模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇数字能量学教学，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

本次调查的主要目的是对全校使用现代教育技术增强自主学习能力，提高教学质量的情况作进一步了解，对调查结果进行研究分析，为今后开展教研工作提供有针对性的指导和服务。

2 问卷基本情况：本次研究主要采用了问卷调查法。

3 问卷数据汇总与基本分析

3.1 运用现代教育技术的课堂教学模式，可以激发学生学习兴趣，增强自主学习的能力。

可以看出，80%以上的学生喜欢上多媒体、电子白板课，只有10%的学生不喜欢，这类学生大都是学困生，总觉上课无聊，不管采用什么教法，都没有兴趣。由于地处偏远山区，家中具有上网条件的人数较少，不过大部分家长购买了磁带等设备，为学生有效学习奠定了基础。

可以看出，很感兴趣的学生较多，这部分学生中有的学生也是学困生，据了解，他们喜欢多媒体的声音、动画、图像等，不感兴趣的学生大多是学习差，性格内向，家庭条件差、留守儿童等，今后我们要研究如何调动这部分学生的积极性。分析：在传统课堂教学中能主动预习复习的学生只占20%，教师布置就进行预习复习的学生占45%，可见学生在自主预习复习方面几乎一半是被动的。学生完成作业的情况总体上是好的，30%的学生能够自己独立认真完成；45%的学生能与同学讨论完成。但不容乐观的是仍有25%的学生存在抄袭作业现象，运用现代教育技术上课后，由于出现“大容量、快节奏、高效率”的特点，学生课前预习扎实，当堂检测过关率高，致使抄袭的学生大幅减少。

数据显示：利用多媒体技术后，学生自主学习的激情高了，充分体现了先学后教、学生主体的理念，有利于提高教学质量。

由此可见，近一半的学生体会到自主学习的甜头，并愿意坚持，没有感觉的学生属于学困生，不愿意学习，亟待培养学习激情。

3.2 利用多媒体，突破重难点及疑点，提高学生的综合能力。举行同课异构活动，教学《切线和圆的位置关系》时，利用FLASH动画，让静的圆动起来，使其与直线有1个交点、2个交点、无交点，让学生理解直线与圆的位置关系。另一个教师传统教法，最后课题组经过集体讨论对两个班的当堂作业情况进行了一项综合检测，结果如下实验结果表明，运用电子白板教学的九1班学生的推理能力、空间想象能力、判断能力、应用能力明显优于九2班，差异分别是3%、19.34%、5.9%、11.1%，特别是空间想象能力的差异最高，达19.34%。原因是利用计算机可将几何教学中所涉及的事物、形象、过程等全部内容再现于课堂，使教学过程形象、生动，使难以觉察的东西能清晰地呈现在学生的感觉能力可及的范围之内。

3.3 运用现代教育技术，提高教学质量。经2年长期运用电子白板等教育技术后，对平行班教学成绩进行比较（以语文为例）。由统计表可以看出：运用多媒体技术上课的教学成绩较好，尤以优秀率更为明显，基本上都要高出15个百分点。极差生（36分以下）降为0，进步明显，学困人数36～72分学生数有所增加，均分直线上升，净增8.92分，而平行班（偶尔用电教设备）只增3分，按照如此进步速度，预测下次考试合格率能达到70%。

篇2

一、提出背景

信息技术作为一门新兴的学科，教材内容不断在更新改变，旧教材中注重理论知识但缺乏实例，广东高等教育出版社《初中信息技术》B版新教材里选用生活的实例来开展教学，既实用又好学，但章节间的缺乏互动，学生在学习新知后就忘记旧知，记忆无法牢固，无法发挥学生的创新意识。新课标理念[1]下信息技术课堂通过充实的教学内容培养有发展的学生，发掘符合教学又有趣的教学内容让信息技术课堂既高效又有趣，研究高效的教学方式成为一线信息技术老师的主要研究方向。

二、数字故事的教育意义

一段优美的旋律，一个影视片段，几行文字，几张陈旧的照片......我们常常被网络上的一些故事性内容所吸引，并为之感动，这就是"数字故事"。

2010年，我在全国信息技术课例比赛中认识到数字故事的案例，从《中小学信息技术教育》杂志2012第6期数字故事专题上对它有了充分的认识，了解数字故事带来的各种深层的教育意义。

脑科学的研究表明，当人脑的记忆镶嵌在丰富的故事背景中时，记忆的效果最好，故事是世界永恒的主题。当历史进入到21世纪的数字化时代，以信息技术为载体的数字故事（DigitalStorytelling）很自然地受到师生的欢迎，成为一种新的教学方式，将数字故事引入信息技术课堂教学，有利于改进教育方法，增强吸引力，促进师生思想深度互动，将知识技能教育与情感态度教育融合，为学生提供高质量的学习体验，激发学生学习兴趣和创造力，对培养学生的表达能力、解决问题能力、创造力、媒体素养，促进学生多元智能发展。[2]

三、数字故事走进信息技术课堂

数字故事是编写文本故事并加入声音、图像、音乐等多媒体元素所创造的可视化故事，它是多媒体多元素的集合用故事展示出来。它的创作流程主要包括：第一步：选择主题，编写故事脚本；第二步，故事素材收集创作与处理，素材包括文字、图片、音视频、动画等元素；第三步，综合各种素材编辑合成，主要通过PPT软件设计合成；第四步，作品展示与共享。

数字故事创作作为一个新型的教学内容进入课堂，强调不再是"教操作"而是"学创作"，其课程教学是围绕"提出创作主题-范例研习-模仿设计-自由创作-分享交流"的过程模式而展开的"为创作而教"的教学模式，我分别在PPT演示文稿教学和第二册多媒体元素软件教学做了教学尝试，根据不同的内容来对教材进行重新设计和编排。

（一） 小牛试刀初尝试--数字故事走进PPT软件教学

创作数字故事最常用的软件是PPT演示文稿，我以数字故事创作为主题开展PPT软件的教学，课时安排及教学内容如图1。

数字故事的引入，主题是我的班级，学生的兴趣高，素材取之于丰富多彩的生活，学习新知的过程又是创作的过程，学生的思维被启发，对于信息处理能力有一定的提高。但由于限制了主题，教学安排只有7个课时，数字故事与教材内容无法合理整合，效果不明显，师生的共同感受发挥空间不足，要把数字故事正能量完全发挥出来，还值得再深入研究。

（二） 完美结合--数字故事与多媒体软件教学深度融合

广东高等教育出版社《初中信息技术》B版中第二册（上）这一册教材内容为图像处理软件PS、音视频处理软件、演示文稿PPT，与数字故事的创作流程非常吻合，如何和教材的课堂教学进行深度的融合，结合初尝试的经验，我对教材内容经过再次组合，以数字故事创作为载体，在问题解决的过程中引导学生自主探究多媒体软件学习，激发高级思维，在开学的第一课时就开始学习《走进数字故事》，把这学期的所学的新知全部融入到数字故事创作中。

《我的故事--数字故事创作》主题教学以兴趣为起点，以活动为主线，以任务为驱动。既符合学生的年龄特点，又能带领学生在认知规律中实践探究。既能引导学生综合运用所学的信息技术知识与技能，又促进学生的多方面发展。教学专题网站有以数字故事创作流程的导航提供了数字故事简介、优秀范例、制作流程、技术仓库、评价标准等栏目，同时也设计课时导航，让学生清楚知道每个课时的知识要点，清晰的导航让学生的学习提供导向，也能顺着老师的教学设计去完成整学期的知识学习。通过多平台的分享展示，让学生享受更多成功的乐趣，通过欣赏作品，提高审美能力和信息处理能力。

四、数字故事让信息技术课堂变得精彩

数字故事的教学内容加入，让信息技术课堂变得精彩起来；一个个故事成品的出炉，让信息技术课堂也变成一个美丽的展台；作品成为师生间、学生间谈论的热点，信息技术课堂真正走入学生的心里。

精彩一：充分调动学习兴趣，培养学生的创新意识和学习能力

兴趣是最好的老师。学生天生就是实践家，对于自己感兴趣的内容可以将自主学习和讨论学习发挥得淋漓尽致。优美的旋律，影视片段，文字，陈旧的照片......数字故事的自由创作过程既符合学生的年龄特点，不仅为学生提供自主学习和相互交流的机会，更为学生的提供了自我展现和创新空间，在自由发挥的创意空间里自觉学习新知、发现问题解决问题、各种素材的融合、不同工具的使用、旧知的知识迁移等等，学生在潜移默化改变着学习方法，学习的能力大大增强，促进多元化全面发展。故事的创作、素材的加工处理培养学生的创新意识和学习能力，这是精彩的信息技术课堂最好体现。

精彩二：故事综合创作有助学生建立一个完整知识体系

这不仅是一个主题活动，而是一个综合性主题活动，"我的故事--数字故事创作"从选择主题编写脚本--素材创作与处理--编辑合成--修改与完善--展示与共享五大模块构成多媒体作品制作的完整知识体系，由局部到整体循序渐进了解一个电子作品结构、制作流程、评价标准，知识点依据一条线索串联在一起，引导学生在完成一个个具体任务后领悟信息技术中蕴藏的科学思想和文化内涵。边创作边学习，边创作边积累，完整的知识体系就在学习中架构起来。

精彩三：创新的教学方式，促进师生思想深度互动

新课标指导下，以学生为主体的教学理念，教师要担当好组织者引导者的角色，在数字故事创作教学活动中，教师通过专题网站为学生提供丰富的资源资助，学生通过需求选取合适的教学资源去自主探究，需求的差异，任务不是模仿性任务，迫使教师脱离讲演练的传统教学模式，学生要脱离模仿老师的学习方式，师生双方积极去思考，发掘思维的深度，培养高级思维能力。课堂上学生沉思、小组间热烈讨论、踊跃的提问......师生的思想在交流中提高，在互动中深入，教师与学生的距离越来越近。

精彩四：有力的德育渗透，给学生成长正能量

信息技术课堂易成为纯技术课，重视操作的讲授，而忽略情感教育的渗透，三维目标无法实现。数字故事的加入，通过观摩别人作品，被动人的故事情节而感动，尤其是八年级的孩子，心理叛逆，此时最需要更多的德育渗透，记得在观看《老师，我可以不爱吗？》时，学生心理被深深震撼，通过他们热爱的电脑作品来传递爱的教育。在每一个孩子在创作的过程中，重新认识自己，故事中很多学生反映自己的梦想，让孩子找回梦想，记录自己成长的点滴，为自己自豪，就是一句"加油"，都能给予他们成长的正能量。

精彩五：多平台展示充分展现学生风采

学生把作品上传要校园论坛里，论坛中交流的语言越来越丰富，在互评与自评的过程中，学生在快速成长，而且成长的过程也被好好记录下来。借助校园科技节的大平台，优秀的学生作品通过大投影和图片展示出来，在展览区中，数字故事展厅是最多学生浏览的地方，这就是数字故事精彩的最好体现。

总之，以学生发展为本的教育新理念下，数字故事作为一个新型的教学内容进入信息技术课堂，将原本单调枯燥的技术课堂变得有声有色，演绎精彩的信息技术课堂。但数字故事创作的教学实践才刚刚起步，它的应用推广需要广大教师的大胆尝试和运用，期待数字故事带来更多的精彩。

篇3

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（a）-0153-02

目前，许多高等院校都为电子信息、工业自动化等本科生开设了“数字图像处理”课程，其目的是为了使学生熟悉常见的图像处理技术，以便将其应用到工程学、计算机科学、信息科学、生物学以及医学等相应技术领域中。该课程是学习“数字图像处理”的基本理论、方法、实用技术以及典型应用的一门工程技术课程，是一门理论与实践、原理与应用结合紧密的课程，具有理论性较强，涉及的基础课程多，同时又要求实践性高的特点。

1 教学过程中存在的问题

传统的“数字图像处理”教学中侧重理论知识的介绍，由此带来了许多方面的问题：（1）基本原理在整门课程中占有较大比重，从而导致学生接触与实际应用相关的前沿内容太少；（2）大量的公式推导和证明造成学生在学习过程中产生畏难情绪，不利于激发学生对学习的兴趣和积极性；（3）学生对数字图像处理缺少直观上的了解，即使掌握图像处理算法的原理，也不易和实际效果相联系[1]。面对教学中存在的普遍问题，在教学过程中激发学生的学习兴趣，提高学生进行图像处理实验的主观能动性，缓解学生在学习理论知识时的抵触情绪成为教师必须思考的问题和改善的现象。

2 互动式教学在数字图像处理中的应用

互动式教学指在课堂教学过程中，通过一定的教学手段，使教师、学生、环境、教学内容等互相协调、互相促进，提高教学效果的一种教学模式。大学课堂师生互动是指在特定的课堂教学情境下，为了实现教师的教和学生的学，师生之间相互作用和影响的贯穿于整个教育教学活动的一种教学手段，是一种特殊的人际互动，具有目标性、启发性、可操作性、反思性、可评估性等特点[2]。

在“数字图像处理”的课堂教学中，主要以讲授其基本原理和方法为主要同容。传统课堂教学中多以教师为主导，强调知识的灌输，缺乏与学生的交流，互动教学内容单一，这种教学模式会使学生对本来理论性偏强的课堂教学失去学习的兴趣，无法与实际应用相结合。课堂教学是教师与学生共同参与的活动，将互动式教学融入到“数字图像处理”的课堂及实验教学中，使学生意识到自己在教学中的重要地位和作用，激发学生的学习兴趣和积极性，有助于学生克服对枯燥理论的抵触心理。教学流程可分为以下几部分。

2.1 课前教学准备

做好充分的课前准备是进行互动教学的基础，教师应该从两个角度来准备上课内容，首先是站在教师的角度，教师要对本堂课的主要内容非常熟悉，要了解本堂课的教学目的、要求、重点和难点，根据教学内容采用合适的教学手段和方法。互动是师生共同完成的过程，所以教师在备课时理应站在学生的角度思考一些问题，想学生之所想，关于重点内容如何讲解才能引起学生的兴趣和重视，哪里会成为学生不易理解的难点问题，进而进行课前准备，这样才能达到事半功倍的效果。例如，第一讲绪论中会介绍数字图像的发展、应用、特点、定义等内容。通过这一讲需要让学生对数字图像处理建立正确的认识，但是大部分学生在开始接触这门课时都会产生一个误区，认为图像处理就是利用Photoshop等软件处理图像，所以，介绍数字图像处理在文化艺术的应用时要向学生着重强调这些软件只是数字图像处理的应用，在学生开始学习前及时更正这一误区，同时也会促进学生对本课程更加深入地了解。

2.2 授课内容引入

高尔基说“文章的开头为定调”，好的开头是成功的一半，一堂课引人入胜的开场白则是为互动营造氛围，同时可以吸引学生的注意力，钳住学生的思维，为互动提供了主观条件。内容引入的方法有许多种，只要合理、积极的选择就可达到很好的效果。例如，在介绍图像增强的时候，以一个生活中常见例子为开场白：同学们平时使用手机或旅游时使用数码相机都可以拍照，会不会遇到这样一种情况，虽然你所使用的拍摄工具的分辨率很高，或者拍摄者的摄影技术很好，可是拍摄的图像依然会模糊。学生会回应遇到过这种情况，并开始想知道为什么会这样。无形中增加了学生对这堂课的吸引力，提高学生的兴趣，营造一种轻松自由的课堂氛围。在这种氛围中，学生的思维比较活跃，注意力比较集中，学习积极性也有所提高，这就为互动话题的展开提供良好的条件。

2.3 互动教学展开

教师对本堂课的基本原理进行讲解，提出若干问题留出时间让学生思考并对问题进行分析、转化和整理，按问题划分小组讨论，每一组挑选一个学生来叙述讨论结果，并由其他学生进行提问和补充。当所有学生认为没有问题之后，教师根据讨论过程进行适当的点评，并及时对提出问题和解决问题的学生予以充分在肯定，并鼓励其他学生也踊跃参加，最后由教师对整个过程进行归纳总结。

例如，学习傅里叶变换的目的是为了利用图像在频域的性质和特点，将图像由所在的空间域转换到频率中进行频域处理，然后再反变换回原图像。掌握傅里叶变换的性质是进行频域处理的基础。在讲解傅里叶变换时，先讲解二维离散傅里叶变换的公式，再将图像的二维离散傅里叶频谱的实例展示给学生（见图1所示）。图像的频谱特性与图像的灰度变化是有对应关系的，频谱图表示图像能量的分布，很明显该图像的大部分能量都集中在频谱图中心，并且关于中心对称。根据傅里叶变换的公式并规定图像的空间坐标原点在左上角，而频谱图的频率坐标原点在中心，提出四个问题：（1）为什么图像的能量都集中在了原点周围？（2）为什么频谱图的原点在中心？（3）为什么能量关于中心对称？（4）根据频谱如何重建原图像？学生分成四组分别讨论其中一个问题。在讨论过程，学生可以向教师提出自己的疑问，教师进行适当的提示，并且了解学生的讨论情况进而对整体进行把握。讨论结束后由每组选一个代表来回答问题。学生通过讨论和思考后认为：第一个问题是因为频谱的原点对应图像灰度的平均值；第二个问题是因为图像进行了中心化，中心化的依据是傅里叶的平移性；第三个问题是因为傅里叶变换具有共轭对称性；第四个问题是根据周期性图像可重建。虽然在回答问题过程中学生也会出现不确定、回答错误或是被其他学生质疑的情况，但是经过教师的引导都可以很好地回答出问题。最后教师再对傅里叶变换的性质进行归纳总结。采用这种方式，学生把傅里叶变换的性质和图像很好地结合起来，同时加深了印象，为后面介绍频域处理打下了良好的基础。

2.4 课堂小结

在教师进行课堂小结之前，先让学生自行进行总结本节课的主要内容都有哪些，哪些知识比较容易，哪些知识比较难理解，课堂互动过程中提出了哪些问题，解决了哪些问题，主要的解决方法是什么等等，最后由教师进行补充和扩展，因为限于学生的知识范围，当所有学生都发表完自己的观点之后，难免会遗漏一些重要的知识点，这就需要教师在学生讨论过程中记录这些相关的知识点，最后进行补充，并进行详细地分析和讲解，让学生对这部分内容有足够的认识和理解[3]。

2.5 实验教学互动

实验教学是数字图像处理课程中的一个重要内容，通过MATLAB上机编程使学生将理论知识与具体的应用结合起来。为了充分调动学生的主观能动性，在实验教学中通过互动关注学生的分析能力、综合能力以及探索创新能力的培养。整个过程可分为内容领会阶段、分析实现阶段、综合及创新阶段。第一阶段，让学生对所学内容进行回顾，知道本次实验要解决和验证的问题。教师采用现场提问来引导学生对实验内容的思考并通过让学生自己制定实验流程图来调动学生的主观能动性。第二阶段，根据学生自己制定的实验流程图，教师确定其是否合理，如果合理，让学生自己去编程实现，如果不合理，则指出问题所在并让他思考调整实验流程。在这一阶段，老师只扮演引路人的角色，不能替代他们解决问题，只能告诉他们解决问题的思路，具体要让学生自己去实现。第三阶段，重点培养学生的探索和创新能力，学生依据自己写下的过程报告总结在实验过程中遇到的问题及其解决方法，要求学生回过头来看本次实验，对自己制定的实验流程进行剖析，归纳出它的优缺点，并思考本次实验中采用的方法能否还可以与其他方法综合在一起，提高实验效率。此外，还要对实验结果进行分析，发现其中是否包含某种规律性。最后，找到本次实验方法和过程中存在的不足，并思考其改进方法，力求发现新问题，提出新思路[4]。

例如，对含有噪声的图像进行均值滤波处理，让学生分别使用MATLAB图像处理工具箱的已有函数和利用MATLAB基础工具箱进行流程图设计及编程仿真，运行结果如图2所示。很明显，二种方法的处理结果并不一致，由此引发学生对两种算法的分析及深入理解。在基本方法的基础上改善和优化程序，提高学生的逻辑分析能力和编程水平。

3 结语

课堂互动过程不是简单地教与学，不是单一地输入与输出的静态展示，而是充满各种可能的互相影响、相互制约的动态展现[5]。互动式教学应用到数字图像处理课程的课堂教学和实验教学中，充分的课前教学准备是互动的前提，引人入胜的开场白是互动的基础，重点及难点内容是互动的话题，课堂小结是互动的结尾。通过实践，互动可以充分发挥学生在课堂中的主人翁意识，促进学生参与到课堂教学中来，提高了学生的学习热情和积极性，有效的提高了课堂的教学效果。

参考文献

[1] 饶俊慧.《数字图像处理》课程教学改革探索[J].中国科教创新导刊，2012（10）：22-23.

[2] 任书庆，董新宇，薄辉龙.大学课堂师生互动现状及改进策略[J].现代阅读，2012（3）：7.

篇4

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009-8097（2013）04-0050-06

近年来，生态理念在各行各业都得到了极大响应，出现了“生态农业”、“生态文明”、“生态校园”等体现时代特色的名词，高校教育信息化开始呼吁生态可持续发展理念。

一 研究背景

高校数字校园建设不仅仅是技术层面问题，更涉及教育和资源管理问题，当前我国高校数字校园建设与应用的生态性和可持续不佳，具体表现为以下五个方面：

1 理念层面――对数字校园建设认识不到位

认识到位是数字校园建设的基本前提。高校数字校园建设应充分利用信息技术手段为教学、科研、管理与服务等提供全方位的信息化支持，使信息技术成为学校核心竞争力的重要组成部分。然而，当前很多高校领导者对数字校园建设认识不到位：一方面学校领导对数字校园建设的长期性和教育行业固有的周期性认识不足，缺乏长效的投入保障机制，导致数字校园建设项目停滞不前；另一方面，将数字校园建设作为目的，而不是作为提升高校信息化服务水平的手段。如果只是将数字校园建设当作“面子工程”，仅仅注重有形的网络环境建设而忽视无形的软件、管理和服务，则数字校园必将流于形式，难以发挥其实际效用。

2 物质层面一网络宽带不足，设备性能不稳定

随着高校信息用户和应用系统的不断增多，数字校园网络系统存在有线和无线接入点少，宽带不足，系统运行缓慢，关键网络设备质量不一、标准不一、性能不稳定，软件系统升级困难，无法适应业务拓展和模式变更需求等问题，不能很好地满足广大用户群体对便捷上网环境的需求，在很大程度上制约了高校数字校园的可持续发展。

3 信息资源层面――教学资源针对性不强，缺乏个性化信息服务

当前很多高校都购买了大量的信息化教学资源和科研文献资源，但这些资源主要以文字资源的形式存在，资源类型少，教学针对性不强，难以满足师生用户的个性化信息需求。此外，由于缺乏统一的信息资源标准，数字校园系统内外部信息资源难以进行有效地交流和共享，造成了整个教育信息系统资源的极大浪费。

4 管理层面――“三大孤岛”现象的存在导致系统间数据不共享

在高校数字校园建设进程中，各部门相对独立的资源管理与应用方式使得校园内部形成了一个个“数据孤岛”、“信息孤岛”和“应用孤岛”，给学校教学与管理工作带来了诸多不便。另一方面，高校在不同时期建立起来的管理信息系统由于缺乏相应的管理协调机制，再加上技术、人员调动等方面的原因，导致信息系统升级与维护困难，难以适应高校信息化发展需求。

5 应用层面――缺乏对教师队伍的信息技术培训，忽视数字校园的教育教学功能

教育领域“重建设、轻应用”的现象普遍存在，当前很多高校都建立了基础设施相对完备的数字校园系统，但教育层面的应用水平却不高，原因主要有两点：一是没有对用户群体进行信息技术培训，很多教师信息意识和信息能力薄弱，固守传统的教学模式，忽视了学生自主学习和创新能力的培养：二是没有充分重视高校用户群体的信息需求，构建的网络教学平台操作复杂，交互性不强，导致系统的教育教学功能没能很好地发挥。

二 高校数字校园生态化解析

教育信息生态学融合并发展了信息生态学的系统观和教育生态学的生态理念，以“生态化”的视角来解决当前教育信息系统出现的相关问题，为高校数字校园建设及其可持续发展提供了新的视角和思路。

1 教育信息生态学

教育信息生态学（Education Information Ecology）是借用生态学原理与方法来研究教育信息、人、教育信息环境三者之间相互作用过程、规律及其整体生态平衡的一个崭新分支学科。国内关于“教育信息生态学”的研究主要是围绕教育信息化建设和信息化教育应用而展开的，重点强调“系统”与“生态”理念，核心思想是“以人为本，构建和谐的教育信息生态系统”，促进人与教育信息环境的协调可持续发展。

教育信息生态系统是教育信息生态学的重点研究对象，即“在教育信息环境中由人、技术、价值和实践构成的一个有机系统”，该系统将“技术”作为一个重要因素加以强调，但系统的核心要素是技术支持下的人的实践活动，核心价值在于促进“人的信息化发展”。

2 高校数字校园的生态化内涵

生态校园是指以生态学基本原理为指导思想，进行合理的校园建筑与园林规划设计，形成人与自然环境协调发展的校园生态系。这里的“生态”主要强调的是校园环境的绿化以及利用“绿色科技”对校园进行绿化处理，形成生态科技园。

什么是数字校园的生态化呢？笔者认为，数字校园的生态化是“绿色”、“生态”理念向教育领域渗透的结果，是在生态学原理的指导下，以可持续发展为出发点，将生态理念和信息技术融入到数字校园建设进程中来而构建的一个人与技术高度协调的数字生态系统。

本文提出高校数字校园的生态化建设，就是要反对不遵循数字校园系统内部活动规律和破坏系统平衡的建设行为，强调以提高数字校园人才培养质量为目标，以信息技术在高校信息化教学、科研、管理与服务中的应用为核心，致力于构建一个人、技术与信息环境协调发展的数字生态校园。

3 教育信息生态视域下的高校数字校园生态系统阐释

教育信息生态观认为，高校数字校园生态系统是教育信息环境中由“信息人、教育实践和技术化环境”构成的一个有机生态系统，该系统不仅重视“技术”在教育信息环境构建中的独特作用，更关注教育信息环境下“人的生命发展”，如图1所示。

（1）高校数字校园生态系统的主体

高校数字校园生态系统的主体是具有主观能动性的信息人，包括教师、学生、行政人员和管理人员，能对系统进行主观调控，使之朝着既定的目标发展，是该系统最基本、最活跃的组成部分。按照系统内部能量流动和信息传递过程，信息人可分为信息生产者、信息组织者、信息传递着、信息消费者和信息分解者，在信息资源的生产、组织、传递、消费与分解的过程中形成了互利共生的生态链关系。

（2）高校数字校园生态系统的信息活动

实践活动是信息人与生态环境之间相互作用的桥梁，直接关系到数字校园系统核心价值的实现，是数字校园系统的核心要素。信息人通过一系列的信息活动，包括教学、科研、管理与服务等，对社会信息系统输入的各类物质、能量和信息进行筛选、组织与转换，增强高校信息化核心竞争力，促进人才培养质量的提高。

（3）高校数字校园系统的生态环境

高校数字校园系统的生态环境可分为宏观生态环境和微观生态环境。宏观生态环境即社会信息生态环境，包括自然环境、社会环境和规范环境，是数字校园生存与发展的大环境；微观生态环境主要是指高校内部的网络基础设施环境、信息技术环境、信息资源环境和信息规范环境，是该系统需要特别关注的生态因子，可调控性强。二者相互作用、相互影响，共同构成了高校数字校园系统的内外部生存与发展环境。一方面高校数字校园系统所培养的人才必须符合信息社会需求，信息社会人才培养目标一旦改变，该系统的人才培养方式就必须做出相应调整，否则便会阻碍校园系统的生存与发展；另一方面，数字校园生态系统的变化也会对社会发展产生重大影响，系统培养出的创造性人才会对社会发展产生积极影响，相反低劣的人才会阻碍社会进步。

三 高校数字校园的生态化建设模型

高校数字校园的生态化建设就是要坚持“以人为本”和“可持续发展”的生态理念，利用信息技术打造人性化数字校园，促进高校教学、科研、管理与服务等各方面的均衡可持续发展，充分发挥数字校园系统的生态效益，以最小的成本投入，获得最大的系统产出。本文根据树的结构特征，构建了高校数字校园的生态化建设树状模型，重点突出数字校园的生态可持续发展特征，如图2所示。

1 社会信息环境是高校数字校园生态树生存与发展的“土壤”

数字校园生态系统是一个动态开放的人工生态系统，需要不断地从外界吸收物质、能量和信息，在与外界交互过程中，不断改变自身的功能结构以适应信息时展要求，并且通过向社会输出人才、知识和文化等方式不断改变社会信息环境，为自身的可持续发展做铺垫。

数字校园生态化建设必须保持数字校园内外部系统的协调与平衡发展，确保系统物质流、能量流和信息流输入与输出的总体平衡。作为高校数字校园生态树生存与发展的土壤，外界的物质、能量和信息变化成为该系统进化与发展的外部动力，高校数字校园生态树必须积极吸收土壤中的养料，提高自身对不同环境的适应能力和免疫力，同时不断改变土壤环境使之适应自身发展需求。另一方面，该系统本身就具备信息资源生产能力，应注重校本资源的生态积累，生产出更多的可用性养料，创造出肥沃的土壤，通过内外结合的形式，为系统的健康发展提供有效支撑。

2 网络基础设施和信息资源系统是数字校园生态树的“根系”

网络基础设施是高校数字校园系统的信息高速公路，各类教育信息资源的交流与共享都离不开这个物质载体的支撑，而信息资源则是数字校园系统建设的核心内涵。没有了信息化资源，高校数字校园便如空中楼阁，发挥不了任何作用。二者相辅相成，共同构成了高校数字校园的软硬件支撑环境，成为该系统可持续发展的重要根基。

高校数字校园的生态化建设必须保持生态树的根系发达和稳固，才能保证树体的健康成长。在数字校园生态树中，网络环境和信息资源环境的基本作用就是为这棵树的生存与发展提供物质、能量和信息资源。只有通过构建开放性的技术环境和信息资源环境，不断促进内外部信息资源的交流和共享，才能不断巩固和发展根系，增强根部吸收面积，拓展信息化生存与发展空间，从而增强信息化生存与发展能力。

3 数字校园系统整合平台是数字校园生态树的“主干”

高校数字校园系统整合平台包括公共数据平台、统一身份认证平台和信息门户平台，是高校数字校园的骨骼系统，可以整合高校各类管理信息系统，为不同层面的用户主体提供个性化的综合信息服务，集中体现了高校数字校园的信息服务水平和服务能力。

高校数字校园的生态化建设必须不断提升数字校园生态树“主干”的支撑作用，将养料传递并按需配置到各个枝干，即通过系统整合平台，对各类物质、能量和信息进行合理分配与调度，传输到各部门单位和各类应用系统，包括人事管理系统、财务管理系统、教务管理系统、网络教学系统等，实现各类IT资源的按需分配。随着信息技术的发展和用户需求的变化，生态树会分生出很多新的侧枝，这就要求系统整合平台要有统一标准化接口，以保证各类应用系统的后续接入，并做好整形修剪工作，确保生态树发展的均衡性和持续性。

4 信息活动是数字校园生态树的“果枝”

信息活动包括教学、科研、管理与服务四大类基本活动，是数字校园生态系统核心价值实现的关键，直接关系到数字校园建设和应用成效，决定着数字校园系统的生态效益。

果枝即果树上能开花结果实的枝，这里指高校各类信息活动。信息活动的开展过程就是生态树吸收养料，促进果实早产、优质生长的过程，即通过一系列的传递、吸收与转化活动（学科教学、科研、资源开发等信息活动），提高人才培养质量。高校数字校园生态化建设必须以应用为导向，关注数字校园系统的应用成效，提高信息活动质量。

5 人的信息化发展是数字校园生态树的“果实”

人的信息化发展是数字校园生态系统的核心价值所在，也是数字校园建设的根本目的与制高点。信息人的发展不仅包括用户群体思想层面的变化，也包括实践层面的变化，具体表现为思想素质的提升和信息能力的提高。

数字校园的生态化建设必须以人的发展为基本出发点，为用户构建良好的信息化生存与发展环境，提高师生群体的信息化生存和发展能力，保证系统知识、文化和人才输出的稳定性和优质性。

6 系统思想和生态理念是数字校园生态化建设的“灵魂”

数字校园生态系统是一个多因子相互作用、相互联系，并在功能上协调一致共同发挥作用的有机系统，任何一个生态因子的变化都将对系统的发展产生重大影响。高校数字校园生态化建设必须以系统和生态理念为指导，在坚持以人为本和可持续发展原则的基础上，综合考虑各因素之间的相互作用关系，系统规划和统筹设计数字校园系统，注重系统的生态效益，保证生态树的健康发展。

四 高校数字校园的生态化建设对策

1 以人为本，重视数字校园系统规划和设计

高校数字校园系统建设是一项复杂的系统工程，受到多种生态因子（技术因子、人力因子、资源因子、文化因子等）的影响。从一定程度上说，数字校园建设与发展的过程就是协调数字校园各子系统使其持续满足高校用户需求的过程，数字校园的发展水平在很大程度上取决于诸要素相互协调与合作的程度。

高校数字校园的生态化建设需要综合考虑并协调好人、信息资源、教学实践、技术化环境等各要素间的相互作用关系，运用“以人为本”和“可持续发展”的战略理念，从整体着眼，根据高校信息化建设现状和用户需求，对数字校园进行系统规划和设计，寻求最佳方案，从而最大限度地发挥系统整体效应，促进数字校园的生态可持续发展。

2 积极利用云计算技术，构建可持续发展的技术环境

在信息时代，数字校园建设必须具备一定的超前性和前瞻性，不能只是追踪式地建设，要向可持续发展模式转变，即数字校园建设要以“技术对抗技术”，建设符合国际主流技术标准的数字校园系统平台，包括公共数据平台、统一身份认证平台和信息门户平台，形成可持续发展的技术环境。

云计算技术为高校数字校园的可持续发展提供了技术支撑。作为一种“一切皆服务”的计算模式，云计算具有五大基本特性：通用性、虚拟化、动态伸缩、规模大和按需服务，用于数字校园服务平台建设不仅可以整合高校分散的信息资源，实现IT资源的统一管理和按需分配，还可以为用户提供个性化信息服务。基于云计算的数字校园系统服务可以分为校园内部的“私有”云服务和校园外部的“租赁”云服务两大基本模式，用户只需利用计算机、笔记本电脑、手机、Pad等终端设备接入云服务平台即可获取相应的服务，如图3所示。

高校数字校园生态化建设应坚持可持续发展的基本原则，采用平台化和服务化的建设思路，构建数字校园云服务平台，创造以人为本，惠及全民，让广大用户用得上、用得好的信息化服务环境，推动高等教育的大众化发展。

3 加强信息资源的动态积累，促进信息资源的共建共享

信息资源是数字校园系统非常重要的生态因子，也是学校重要的战略资源，对高校教育教学质量和科研质量的提高具有最直接的影响。高校作为人才培养和科研基地，十分重视对信息资源的“内涵”建设，每年都会购买大量的信息资源为教学和科研服务。从生态学的角度看，数字校园的发展需要经历一个“静态一动态一生态”的发展进程，高校信息资源建设不能仅仅作为一种投资行为，游离于教育教学活动，而应在实践活动中实现信息资源的增值和再创造，如图4。

高校信息资源的生态化建设应最大限度地促进静态资源向动态资源的转换，鼓励师生在课堂教学、科学研究和社会实践活动中创造动态化信息资源，最大化信息资源的生命价值。高校应建立相应的信息资源共建共享机制，鼓励并动员高校师生贡献个人信息资源，将有价值的信息资源迁移到云端，实现信息资源的按需服务和共享。

4 加强教师种群信息技术培训，促进教师思想观念转变

新的教育思想、教育理念的渗透是数字校园建设的灵魂。教师作为数字校园生态系统的“关键物种”，充当着信息和技术“把关人”的角色，师资队伍的信息化素质直接关系到数字校园的应用成效，对高校数字校园生态系统产品（学生）质量有绝对影响。教师种群应通过信息技术培训掌握现代化的教育思想和理念，不断提高自身的信息意识和信息能力，尤其是信息整合水平和能力，大力支持新技术在教育中的应用，保证信息技术与课程整合落到实处，加快实现教学方式变革。

数字校园环境下的教育技术培训，应通过数字校园远程教育平台来进行，积极采用先进的视频和通讯技术开展网络培训，建立专门的网络培训平台，形成一个长期性的教师专业发展和研讨平台，便于教师学习共同体成员在培训期间和培训后的信息交流与共享，促进教师的专业化发展。

5 积极采用物联网技术，加快实现数字校园与实体校园之间的耦合

21世纪的高校教育载体有两个：实体校园和数字校园，二者是相辅相成，共同成长的关系。为避免数字校园与实体校园的割裂或数字校园被束之高阁等现象的出现，在高校数字校园建设过程中应积极采用物联网技术，构建“智慧校园”，借助物联网技术实现人与人、人与物、物与物的信息交互，形成全校范围内的“物联网”，对校园基础设施设备进行可视化管控，提高物理校园内各类IT资源的利用率。在学习环境应用方面，智慧校园可以有效实现数字学习环境到智能学习环境的转变。在数字学习环境的基础上利用先进的信息技术如人工智能技术、传感器技术、富媒体技术和学习终端技术等可以主动识别学习情境、记录学习过程，按需推送个性化学习资源，形成个性化和智能化的网络学习环境，促进有效学习的发生。

数字校园建设应紧跟时展趋势，积极采用物联网技术构建智慧校园，实现传统校园与数字校园之间的高度融合与协调发展，在更广泛的空间领域内实现高校的动态可持续发展。

6 构建高校信息化建设利益共同体，促进政府、企业与学校的协同发展

高校数字校园的生态化建设需要转变思维方式，运用开放生态系统思维视角，构建信息化教育开放系统，在开放性系统架构、开放性信息技术标准和开源代码的引领下，在政府、企业和学校之间建立长期满意的合作关系，形成高校信息化建设利益共同体，如图5所示。

篇5

教学是一门艺术。生物教学中的艺术美能引起学生心理、生理上的愉悦反应。“新课引入”是上好每节课的重要环节。开讲的艺术能活跃学生的思维，强化记忆，激发学生对知识的渴求。另外，教学中要合理安排内容，密度适中。一节课内容太多，教师和学生都会紧张得喘不过起来，就无法谈愉悦。因此，教学中要有张有弛、抑扬交错，质疑、激疑、解疑，驾驭自然，使学生欣然接受。在课堂上留有空白，让学生独立自由思考。如在课尾质疑，能促使学生思考与讨论，往往会收到意外的效果。再加上融趣味性、活动性和实践性为一体的作业，更是锦上添花。

教学过程中师生双边活动，更是师生情感双向交流和及时反馈的过程。古人云：“亲其师，信其道。”师生关系好，施教越得法，学生学习生物课的兴趣就越浓厚，积极主动性就越高。甚至可以由原来不感兴趣到十分热爱；相反，师生关系不好，老师一进教室，学生情绪马上低落，在感情上就罩上了一层阴影，学生的大脑神经功能就无法得到应有地发挥，彷徨、苦闷，产生“厌学”。因此，师生关系对立是学生厌恶生物课的最主要的原因。

二、使用幽默的教学语言感染吸引学生

在生物教学中，教师富有哲理和情趣的幽默，能深深地感染和吸引学生，使自己教得轻松，学生学得愉快。如教育家斯维特洛夫所说：“教育家最主要的，也是第一位的助手是幽默。”许多教师感到概念和理论的教学枯燥、抽象。其实，只要具有幽默感，做到“雅俗结合”，用风趣的语言、材料和与众不同的思维，就能将繁重沉闷化为轻松活跃，将繁杂化为简洁，将单薄变为丰富。我了解到有少数男生常怀着好奇心偷偷地去学抽烟，怎么去教育学生呢?在介绍细胞癌变时，我一本正经地对同学们说：“抽烟有两大好处：一是烟草的营养丰富。燃烧的烟草中含有4000余种物质，其中有一氧化碳、砒霜、焦油和尼古丁等。二是抽烟可成为医学专家。实践出真知嘛!抽烟可亲身体会气管炎和肺气肿，还可以与癌症交朋友，因为烟草所含物质中，至少已有43种被确认为致癌物了!”这样，将急切之意化为蕴藉之语，效果非常好。

要采用灵活多变的教学方法吸引学生，一成不变的教学方法只会让学生厌倦，最终失去听众。以下是我的几点体会。

1　巧用比喻化疑难。细胞膜的结构像花生糕：花生米像蛋白质分子，爆米花像磷脂分子，花生米以不同的深度覆盖、镶嵌或贯穿于其中。糖类和atp比喻成家里的粮食和口袋里的现金。高温和低温对酶的影响比喻成人死了和睡着了。

2　妙用诗词添兴趣。例如，物质出入细胞膜有两种方式：自由扩散，可形象地表述为“飞流直下三千尺”，“飞流”表明不需要能量，“直下”表明从高浓度到低浓度，且不需要载体；主动运输：可形象地表述为“逆水行舟用力撑”，“逆水”表示从低浓度到高浓度，“行舟”表示需要载体，“用力撑”表示需要能量。再如讲到生物的保护色时，引用杨万里的诗句：“儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻”。

3　口诀谐音助记忆。如人体必需的八种氨基酸记成“携一两本淡色书来”。植物必需的七种微量元素记成“铜棚新炉贴馍馍”(铜硼锌氯铁钼猛)。有丝分裂时期特点记成“间期复制、前期三体、中期排队、后期分家”。原核生物：一(衣原体)支(支原体)细(细菌)线(放线菌)蓝(蓝藻)子。

4　用科幻法展开联想的翅膀。如：光反应式adp+piatp若能科学利用意义更大。如果我们能制造模拟绿叶的绿色衣服穿在我们身上，通过特殊的导管把绿叶光合作用制造的atp运到我们的体内，那么，我们一个月只需要吃几顿饭就足以维持我们身体生长的需要，生命活动所需要的能量就让绿色衣服来尽情制造吧!非洲难民再也不必为粮食太少而发愁，人类从此再也没有粮食危机了!

三、列举数字

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教学是一门艺术。生物教学中的艺术美能引起学生心理、生理上的愉悦反应。“新课引入”是上好每节课的重要环节。开讲的艺术能活跃学生的思维，强化记忆，激发学生对知识的渴求。另外，教学中要合理安排内容，密度适中。一节课内容太多，教师和学生都会紧张得喘不过起来，就无法谈愉悦。因此，教学中要有张有弛、抑扬交错，质疑、激疑、解疑，驾驭自然，使学生欣然接受。在课堂上留有空白，让学生独立自由思考。如在课尾质疑，能促使学生思考与讨论，往往会收到意外的效果。再加上融趣味性、活动性和实践性为一体的作业，更是锦上添花。

教学过程中师生双边活动，更是师生情感双向交流和及时反馈的过程。古人云：“亲其师，信其道。”师生关系好，施教越得法，学生学习生物课的兴趣就越浓厚，积极主动性就越高。甚至可以由原来不感兴趣到十分热爱；相反，师生关系不好，老师一进教室，学生情绪马上低落，在感情上就罩上了一层阴影，学生的大脑神经功能就无法得到应有地发挥，彷徨、苦闷，产生“厌学”。因此，师生关系对立是学生厌恶生物课的最主要的原因。

二、使用幽默的教学语言感染吸引学生

在生物教学中，教师富有哲理和情趣的幽默，能深深地感染和吸引学生，使自己教得轻松，学生学得愉快。如教育家斯维特洛夫所说：“教育家最主要的，也是第一位的助手是幽默。”许多教师感到概念和理论的教学枯燥、抽象。其实，只要具有幽默感，做到“雅俗结合”，用风趣的语言、材料和与众不同的思维，就能将繁重沉闷化为轻松活跃，将繁杂化为简洁，将单薄变为丰富。我了解到有少数男生常怀着好奇心偷偷地去学抽烟，怎么去教育学生呢?在介绍细胞癌变时，我一本正经地对同学们说：“抽烟有两大好处：一是烟草的营养丰富。燃烧的烟草中含有4000余种物质，其中有一氧化碳、砒霜、焦油和尼古丁等。二是抽烟可成为医学专家。实践出真知嘛!抽烟可亲身体会气管炎和肺气肿，还可以与癌症交朋友，因为烟草所含物质中，至少已有43种被确认为致癌物了!”这样，将急切之意化为蕴藉之语，效果非常好。

要采用灵活多变的教学方法吸引学生，一成不变的教学方法只会让学生厌倦，最终失去听众。以下是我的几点体会。

1　巧用比喻化疑难。细胞膜的结构像花生糕：花生米像蛋白质分子，爆米花像磷脂分子，花生米以不同的深度覆盖、镶嵌或贯穿于其中。糖类和ATP比喻成家里的粮食和口袋里的现金。高温和低温对酶的影响比喻成人死了和睡着了。

2　妙用诗词添兴趣。例如，物质出入细胞膜有两种方式：自由扩散，可形象地表述为“飞流直下三千尺”，“飞流”表明不需要能量，“直下”表明从高浓度到低浓度，且不需要载体；主动运输：可形象地表述为“逆水行舟用力撑”，“逆水”表示从低浓度到高浓度，“行舟”表示需要载体，“用力撑”表示需要能量。再如讲到生物的保护色时，引用杨万里的诗句：“儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻”。

3　口诀谐音助记忆。如人体必需的八种氨基酸记成“携一两本淡色书来”。植物必需的七种微量元素记成“铜棚新炉贴馍馍”(铜硼锌氯铁钼猛)。有丝分裂时期特点记成“间期复制、前期三体、中期排队、后期分家”。原核生物：一(衣原体)支(支原体)细(细菌)线(放线菌)蓝(蓝藻)子。

4　用科幻法展开联想的翅膀。如：光反应式ADP+PiATP若能科学利用意义更大。如果我们能制造模拟绿叶的绿色衣服穿在我们身上，通过特殊的导管把绿叶光合作用制造的ATP运到我们的体内，那么，我们一个月只需要吃几顿饭就足以维持我们身体生长的需要，生命活动所需要的能量就让绿色衣服来尽情制造吧!非洲难民再也不必为粮食太少而发愁，人类从此再也没有粮食危机了!

三、列举数字

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二、如何加强教师教学能力

1.进行农村调研，提升专业水准

行业职业院校培养的数字化机械设计人才最终是要为社会的发展做出贡献。根据有关调查，就读于行业职业院校的学生大多来源于农村，由于家庭经济的原因，学生希望可以早日工作，减轻家庭负担。行业职业院校的教师们应该认识到这一点，从多方面提升自身的专业水准。老师可以在假期期间跟随着学生来到农村进行调研，发掘农村数字化机械所需。教师在调研中跟随着农民在田地进行实践，可以直接了解到农民需要什么样的数字化机械来提高农业生产效率。老师在调研的过程中，通过自身的感受去平衡书本与实际的差距，也能更加深刻地理解数字化机械设计的必要性。

2.走进工厂，提高教学能力

老师提高教学能力最主要的目标就是让学生利用数字化机械设计的专业知识服务于社会。那么，首先，老师就要明白在大生产的城市中，数字化机械设计都是怎样运用于各行各业的生产的。把所见、所得、所想记录在教学备案中，在教学时根据课本进行一定的变化，告诉学生们现在的社会对数字化机械设计是什么样的态度，学生们应该重点学习什么科目。这样，学生自然可以学好知识，满足社会的要求，其所学的数字化机械设计知识便有了用武之地。这就直接地证明了老师具有良好的教学能力。

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为配合党的群众路线教育实践活动，浙江省宁波市围绕主题，找准定位，充分发挥远教网络和教学资源优势，努力拓展阵地、强化功效，取得了显著成效。

一、构筑全媒体教育网络。一是精细化“布点”。将全市远教站点转型为互联网模式，全面推进远教区域化中心站点培育工程。将宣传教育从室内向室外延伸，为群众路线教育提供良好硬件支撑。二是多渠道“布线”。开办全国首个党建广播栏目《宁波正能量》，以通讯、特写、访谈、广播剧等形式开展群众路线宣传教育。开通远教数字电视直播频道和互联网直播平台，覆盖全市所有乡镇（街道）、村（社区）远教站点。开设宁波群众路线网，在东方党建网开辟群众路线专题网页。三是一体化“布局”。抓住部里设立宣传信息电教处的契机，构建电视、电台、网络、报纸、手机等媒体功能一体、整体联动、实时高效的宣传格局。

二、打造多功能学用平台。一是党员教育平台。依托远教数字电视频道，滚动展播各类先进典型事迹和群众工作教学案例片，并举办“四明讲堂”直播讲座。二是服务惠民平台。市本级每月举办“远教大讲堂”专题讲座，以“百姓点菜、组织配菜、专家上菜”的形式，普及卫生保健、权益维护、经营管理、文化生活等方面知识。各县（市、区）依托远教平台，创建远教助创帮扶、民情政策面对面、远程法律援助进农家等活动载体，向基层一线送文化、送技术、送政策。三是互动交流平台。在中国宁波网开展“组织工作贯彻群众路线”在线直播访谈，由部领导与网民进行现场对答。运用手机信息系统开展作风建设专题调研，在东方党建网上开设留言板。

三、制作正能量教学精品。一是聚焦身边典型。策划制作《脚步丈量民情》《志定人生》《为民务实清廉好干部》《小巷总理》等一批乡土视（音）频教材，开展“心相连・情相牵――群众在我心中”党员教育电视微课件征集活动，用“身边人身边事”教育党员干部。二是开讲红色故事。策划并制作“忆党史・聚能量”红色故事会，现场演绎广播剧，以视音辅助的方式还原历史情景，传播正能量。三是创设先锋栏目。举办“与先锋同行・扬红色激情”群众路线教育实践活动先进人物直播访谈，先后展播“两袖清风的市委组织部原副部长颜志定”“爱做好事的象山民警徐祥青”“山村好医生杖锡卫生院院长沈功锵”等先进人物事迹。 （宁波市委组织部宣传信息电教处）

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摘要：当前国内高校的“电子线路”课程无论是从教材编写还是课堂讲授中的功率放大电路仍然以模拟功放为主，对数字功放讲述甚少，而现实中电子产品尤其是笔记本电脑、手机等便携式电子产品大量采用了低功耗高集成度的数字开关门电路芯片，造成大学生课堂学习与电子技术发展实际的脱节。在此结合数字集成开关门（CMOS）电路的发展，详细分析了D类功率放大电路的工作原理；理想状态下，D类功率放大电路的理论效率可达到100%，远高于AB类模拟功率放大电路的78.5%。推导了D类功率放大电路CMOS反相器的功率损耗与芯片工作的时钟频率、栅极集总电容值以及芯片所需的供电电压的平方成正比，并以当前主流的集成度达8 000万个门电路（2 inch2上108个门）的IBM笔记本电脑的CPU芯片为实际案例进行了总功耗分析。实践表明，将数字功率放大电路引入大学生课堂教学，可以贴近实际，增强感性认识，提高课堂教学质量。

关键词 ：数字功率放大器；工作原理；功率损耗；实例分析

中图分类号：TN722?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）20?0107?03

收稿日期：2015?05?25

基金项目：国家自然科学基金（61171178）；山西省自然科学基金(2012011010?3)；山西省高等学校优秀青年学术带头人支持计划资助

Instance analysis for working principle and power loss of digital poweramplification circuit

HAN Yueping，LI Ruihong，BI Manqing，WANG Liming

（State Center of Electrical and Electronic Demonstration Experiment，North University of China，Taiyuan 030051，China）

Abstract：While the power amplification circuit of“electronic circuit”course in the aspects of textbook compilation orclassroom teaching is still taking analog circuit as the main content in colleges，and the digital power amplification circuit is de?scribed extremely less，the digital switching gate circuit with low power consumption and high integration is adopted massivelyin electronic products (especially in laptops and mobile phones) in reality，which separates classroom learning of students fromdevelopment of electronic technology. In combination with the development of CMOS circuit，the working principle of D?classpower amplification circuit is analyzed in detail. The theoretical efficiency of D?class power amplification circuit can reach 100%in ideal condition，and is higher than AB?class analog power amplification circuit of 78.5%. The power loss of CMOS inverter ofD?class power amplification circuit is proportional to the working clock frequency，grid lumped capacitance and square of thepower supply voltage，which is deduced in this paper. The total power consumption is analyzed by taking the mainstream CPUchip of IBM notebook computer as the practical instance，the chip is integrated with 80 million gate circuits. The practical re?sults show that digital power amplification circuit introduced into the college students classroom teaching can close to life reali?ty，enhance perceptual knowledge，and improve classroom teaching quality.

Keywords：digital power amplifier；working principle；power loss；instance analysis

0 引言

进入21 世纪以后，各种便携式的电子设备成为了电子产品的一种重要发展趋势，诸如作为通信工具的手机，作为娱乐设备的MP3 播放器，工作必备的手提笔记本，以及期望中的便携式电视机与DVD，车载电器等，极大地提升了人们的生活质量。便携式电子产品的一个重要发展特征是采用了低功耗高集成度的数字开关门电路芯片，以IBM 的CPU集成芯片为例，目前集成度达到8 000万个门电路（2 inch2 上108 个门）。所有这些便携式电子产品的一个共同点就是都需要大功率的音频输出，都需要电池供电。目前，上述便携式电子产品大多采用了新型D类功率放大电路，其最大特点就是能够在保持最低的失真情况下得到高的效率[1?3]。同时，诸如CPU 运算速度仍然缓慢、采用锂电池供电的大屏幕手机待机时间过短等缺点也非常明显。因此，制约便携式电子产品发展的一个首要因素就是其输出功率损耗与使用的电池技术，并直接与人们关注的芯片工作主频（时钟频率）、待机时间（取决于静态功率损耗）与使用时间（取决于动态功率损耗）几个指标相关。

鉴于目前国内“电子技术”高校课堂教学仍然以低频段介绍A类、B类及AB类模拟功率放大电路[4?10]、高频段介绍C类为主，事实上已经远远滞后于电子技术的发展实际，可检索到的D类功率放大电路文献则主要讨论应用于具体产品中的实际电路[11?13]，无论对高校师生还是工程技术人员，都缺乏对D类功放基本原理直接学习的渠道。本文以单个数字开关门电路为例，详细分析D类功率放大电路工作原理与总功率损耗，为高校师生全面掌握集成门电路芯片的技术发展提供一定的基础理论参考。

1 单个NMOS 管门电路

1.1 门电路组成

（1）电路组成

20世纪80年代以前，受限于P 沟道MOS管工艺限制等因素，集成芯片内部的开关门电路仍是由单个NMOS 管构成。NMOS 管的开关特性与晶体三极管类似但远优于三极管。反相器的基本电路如图1 所示。C 等效为NMOS 门驱动的同类负载门电路的栅极电容集总。

1.2 工作原理

工作于开关状态的NMOS 门电路输入信号ui 是周期为T 的方波时钟信号，T1时间为低电平，T2时间为高电平，T1=T2= T 2 。输入信号波形如图2所示。

（1）输入信号为低电平T1 期间，，NMOS 管截止，等效为断开的开关，电源VDD 通过RD 给电容C充电。

（2）输入信号为高电平T2 期间，，NMOS 管导通，等效导通电阻为RON，其值很小，电容C 通过电阻RON放电。

1.3 单管门电路功耗与效率分析

1.3.1 低电平T1期间电源提供的能量

此时，NMOS管断开，假设电容上的初始电位为0 V，则接通电源的瞬间，流过电阻RD 上的充电电流为最大值() ；经过(3~5)τ1 的充电时间（其中τ1 = RDC ，一般有），电容电位达到最大值VDD，此时电流衰减为0；充电期间，电流值为：

集总电容C 上的电压与电阻RD 上的电压电流变化如图3（b），图3（c）所示。

图3 输入低电平期间工作过程T1期间，电阻消耗能量，电容储存能量。其中，电源提供的总能量为：

1.3.2 高电平T2期间电源提供的能量此时NMOS管导通，电容上的能量经过(3~5)τ2 的放电时间（）快速放电完毕。同时，电源在T2时间内提供的能量为：

1.3.3 电源提供的总功率

在一个ui时钟周期T内，可计算电源提供的总功率为：

其中：式（7）代表了在一个时钟周期内，电源提供的静态功率（待机功率）损耗；式（8）代表了电路的动态功率（使用功率）损耗。两分量分别决定了人们在日常使用手机等手提设备中所说的待机时间与使用时间。

1.3.4 效率分析

由式（7）可知，电源的静态功率损耗与电源电压的平方成正比，与RD 成反比。而动态使用功率与电容容值、电源电压平方、以及时钟频率成正比。可见，RD 越大，静态功率损耗越小，时钟频率越高，实际使用功率也越大，电路的效率也就越高。比如，目前IBM 的CPU集成度最高可达108个门电路，假设其主频（时钟频率）为1 GHz=109 Hz，集总电容，电源VDD=5 V，RD=10 kΩ。则可以算得：。

可见，动态使用功率尚在接受范围内，但静态功率达到了不可思议值。即使把门电路的电源从5 V 降低为1 V，仍然具有25 kW。要想从根本上降低静态功率损耗，需要大大增加RD，但实际电路中RD的增加也受到一定制约，这就需要找到一个能替代RD 作用的有效元器件。20 世纪80 年代，随着各种相关技术的成熟，CMOS反相器门电路应需而生。

2 CMOS 反相器门电路

CMOS反相器的基本电路如图4所示。

VTP是PMOS管，VTN是NMOS管，它们的栅极短接作为输入端，漏极短接作为输出端，VTP的源极接电源的源极接地。

3 CMOS 反相器门电路功耗分析

CMOS门电路输入信号ui仍然是图2所示的周期为

T 的方波信号，C 等效为驱动的CMOS 负载门电路的栅极电容集总。

（1）低电平T1期间。当输入为低电平，即ui=0 V时，由于|，VTP导通，等效导通电阻为RONP，其值很小，几乎为0。电源给集总电容快速充电，且电源提供的总功率为：

式中f 为输入信号的频率。

（2），截止，电源不工作。电容通过VTN 快速放电，电容C 在T1期间储存的能量释放完毕。

（3）电源提供的总功率与效率分析。由上述分析可得，在理想情况下，功率器件VTP 导通时导通电阻为零，没有电压降，器件不消耗功率，输出电压幅度几乎与电源电压VDD值相同；关断时VTP电阻为无穷大，没有电流流过，器件也不消耗功率，输出电压几乎为零。CMOS反相器无论电路处于何种状态，VTN，VTP中总有一个是截止的，所以它的静态功耗很低，理论上静态功率损耗为0。电源在整个周期T 内提供的总功率为CV 2DD f ，理论上开关类功率放大器能够将电源功率无损耗地转换输出到负载上，全部转变为负载的动态使用功率。所以这类功率放大电路的效率理论上可达到100%。

4 结语

本文从集成数字门电路芯片内部的单个数字门为例，详述了D类功率放大电路的工作原理与效率，理论上，D 类功率放大电路的效率可达到100%，远高于AB类模拟功率放大电路的78.5%。然而，在实际使用中，半导体元器件均有漏电流存在，故开关器件VTP 与VTN实际上总要消耗部分功率。此外，可得出：

（1）为了降低电子设备的功率损耗，提高电池供电的使用时间，芯片所需的电压值至关重要，功率损耗随着电源电压VDD的降低成平方倍减小。

（2）为了提高电子设备的快速响应时间，比如笔记本电脑的CPU 主频，电源（电池）的功率损耗随着时钟频率f 的增加而线性增加。

参考文献

[1] 杨滔，王武斌，吕征宇.开关功率放大器交错并联控制技术的研究[J].电力电子技术，2009，43（4）：24?25.

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[3] 黄伟，马成炎，叶甜春.高性能10 W D 类音频功率放大器设计[J].华中科技大学学报：自然科学版，2010，38（4）：26?30.

[4] 毕满清，王黎明，高文华，等.模拟电子技术基础[M].北京：电子工业出版社，2008.

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[11] 李鸿，赵亚冬.数字音频功率放大器优化设计[J].电子设计工程，2011（14）：101?106.

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【教学设计】

【导课】跟原子、分子一样，离子也是构成物的一种粒子，要搞清楚离子，先得从原子内部结构说起。

【新授】创设原子内部结构情境

1、 核外电子的排布

【视频展示】（核外电子的排布） （设计意图：化抽象为直观）

【提问】核外电子是否都经常出现在同一区域？【归纳】能量低，离核近，能量高，离核远。

【追问】核外电子在不同电子层内运动的现象说明了什么问题？

【归纳】分层排布

【提问】稀有气体化学性质表现如何？稀有气体元素的原子最外层电子数有何特点？

【明确】稳定结构 【学生活动】请同学们画出氢、氧、钠原子的结构草图。

【讨论】该图是否表示出原子核及其带的电荷数、核外电子的运动。

【归纳】化学上把表示原子结构的图形叫做原子结构示意图。

【讨论】1-18号元素哪些元素属于金属元素、非金属元素、稀有气体元素？三类元素的原子的最外层电子数特点及其结构是否稳定？

【小结】元素的性质与原子核外电子的排布，特别是最外层上的电子数目有密切的关系。

2、离子的形成

【设问】原子得失电子的结果是怎样的？

【动画展示】氯化钠的形成过程（设计意图：化抽象为直观）

【讨论】如何表示离子？【点拨】离子符号右戴帽，先写数字后写号。

【提问】2 中数字表示的意义是什么？

【练习】写出下列离子符号

①氧离子② 硫离子③ 氯离子 ④铝离子 ⑤钙离子⑥钾离子

原子得失电子后元素种类是否变化?为什么？

你知道镁离子与氯离子形成化合物时，原子个数比吗？

水是不是也是由离子构成的呢？为什么？

3、原子和离子的比较

【课堂小结】离子也是构成物质的一种粒子，离子化合物是由离子构成的。元素的性质与原子核外电子的排布，特别是最外层上的电子数目有密切的关系。

【布置作业】1、写出常见离子符号2、元素、分子、原子、离子、物质间的关系。