数字教学系统范文（精选12篇）
数字教学系统 第1篇
学生在最初接触数字色彩的阶段, 往往不太适应课程的内容, 会为基本概念和色彩模型所困扰, 这种新鲜的色彩模式不光带来了工具上的改革, 同时也颠覆了他们传统的色彩观念。因此, 在初开始的教学阶段应该在以下两个方面加以引导和强化。
一、对数字色彩理论体系的正确理解和接受
数字色彩体系与传统色彩体系虽有相似, 但又有所不同。它以现代数字媒体理论系统作为基础, 以红、绿、蓝 (R、G、B) 光色为三原色, 这就与传统色料中的红、黄、蓝三原色的色彩体系产生了根本的区别。这也成为学生必须接受的第一个“新鲜事物”。
二、避免陷入软件的迷思
由于数字色彩本身的特点, 学生的作图手段发生改变, 练习和作业都用图形图像软件, 且由于此课程多为大学一年级的基础课, 所以很多学生之前并未接触过这些软件, 在学习的同时, 学生需要对软件进行学习与熟练。这本是两全其美的事, 即学得了色彩知识, 又练习了软件应用, 但事实上, 很多学生过分苛求于对软件的熟练操作, 更关注软件的使用、特殊效果生成, 忘记了本该把重点放在色彩的科学合理搭配上, 本末倒置、得不偿失, 使得教学效果大打折扣。在这一点上, 应该从教师和学生同时入手, 在教授课业内容的时候, 强调对色彩的解读, 时时刻刻提醒学生:色彩设计不是靠电脑, 而是靠人脑, 不要过分依赖软件, 要重视感性思考和理性思考的结合。
了解了最基本的原理和概念后, 进入创作阶段。最初接触数字色彩的学生, 更多的是用感性来思考题目的实现, 这样做的好处是思维发散、活跃, 想到的东西很多, 会产生多种多样的表达形式, 但同时也会由于色彩应用经验不丰富而造成不知道如何实现自己的想法。即使作品做出来, 很多人的色彩设计也是过于繁琐、无序。这就需要教师进行一系列的引导, 不光教授如何搭配色彩, 也要教授如何思考:简单——复杂——简单。
引导学生进行从简单到复杂再到简单的思考模式, 第一个简单往往是从感性的角度出发, 得到一个题目或者一个课题, 脑海里迸发出来的第一个模糊的想法或概念便是个简单的想法。这种单一的感性认知优点在于能够充分激发学生的想象力, 在此期间会产生很多的想法和点子, 在一种无意识的放松状态下进行, 没有思想负担, 提高学习兴趣, 以一种轻松的姿态进入创作, 激发其创作的兴奋状态。这种从模糊意识出发的创作方式, 其结果要么是作品的色彩表现含糊、错误, 要么就是半途而废。因此, 还需要引导学生进行下一步的分析和思考。
在第一步简单的联想和选择做完后, 引导他们从感性思维向理性思维转化, 也就是进行复杂分析。首先要看一看上一步决定的设计方向是否能够准确地表达课题, 如果没有, 果断舍弃, 重新思考和选择。一旦设计方案确定, 就需要挖掘已选题材里深的层次和更丰富的内涵。接着上一步的关于红色的题目, 如果选择了“火”作为表现红色的素材, 那么就应该引导学生深挖“火”这个字背后的含义, 拆解其含义, 并用色彩来描述这些含义:青年人是火热的、热火朝天的劳动、上火、篝火晚会、鬼火等等。通过拆解出来的含义, 用理性的思考来分析用什么色彩可以将这些信息表达, 比如刚刚拆解出的词汇就可以用橙色、红色、黄色、蓝色等颜色进行表达。这就需要学生在脑海里形成一个拾色器, 拾取尽量多的色彩信息, 这便是复杂的思考阶段。
经历理性的思考后, 学生需要对这些色彩信息进行梳理和筛选, 这一步便是将复杂重新变为简单, 让庞杂的色彩信息变成概况、准确、精炼的色彩语言。一个优秀的设计作品并不在于颜色的多少, 而在于色彩是否能够准确地传达作品的信息与精神, 设计用色越少就越好。此时应该引导学生首先分析上一步产生的各种色彩之间的主从地位, 再通过这种主次关系进行筛选和删减。
我们鼓励学生把已有的色彩知识应用在专业设计中, 刚刚接触专业课的低年级学生, 对色彩有一定的认识, 但又不知如何应用在所学专业上, 是色彩应用中急待解决的首要问题。因此, 在教学中需要用理性的思考和判断来引导, 带学生初步进入其专业设计中, 对不同专业的色彩应用有针对性的进行辅导和教授, 比如动画系的学生和广告系的学生在各自领域的色彩应用就是有差别的, 可以让动画的学生根据色彩创作人物、场景、道具等, 或者根据已有的故事人物进行色彩设计;也可以让广告系的学生尝试在海报招贴中进行色彩的搭配。
数字色彩教学中软件只是个工具, 重点是色彩的搭配, 只有当教师和学生都清楚的认识到这点的时候, 才能达到最好的教学效果。
(责任编辑:王平勇)
摘要：利用电脑等数字化设备的帮助, 数字色彩让学生更有兴趣、更高效快速地完成色彩构成的学习, 但同时在教学中也产生了各种各样的困惑与问题。本文主要从数字色彩的教学实践方面探讨此门课程的教学方法。
《近似数字与有效数字》教学设计 第2篇
【教学目标】
使学生初步理解和掌握近似数字与有效数字的概念，并且给出一个 四舍五入得到的近似小数，能准确地确定它的精确度和有效数字。【教学过程】
1、复习提问
在实际应用中，小数通过乘法取得积，往往不需要保留很多的小数位数，我们已经通过“四舍五入法”根据实际需要，保留一定的小数位数，取它的近似值。
例如 将2.953保留整数得3； 2.953保留一位小数得3.0； 2.953保留一位小数得2.95。
二、新课 1.做一做：（1）数一数班上男生的人数，34人
（2）量一量你的数学课本的长度和宽度,量的长26厘米,宽18.5厘米。准确数字：一个与实际完全符合的数叫做准确数字。如： 男生34人，全班65人，车床126台等。
近似数字：一个与实际非常接近的数，叫近似数字。
（1）课本的宽度18.5厘米，由于所用的尺受到精确度的限制，并且用眼观察时，不可能非常细致，因此量到的宽度与实际宽度有所偏差。
（2）我国陆地面积为960平方千米。
（3）小明今年是12岁。这里的18.5，960，12都是一个与实际接近的近似数字。
你还能举出一些日常遇到的近似小数吗？ 练习
1，π=3.14，其中3.14是 数；
2，一盒香烟有20支，其中20是 数；
3，人一步能走0.8米路的距离，其中0.8是 数； 4，水星的半径为2440000米，其中2440000是 数。2.关于精确度问题：
使用近似数字，就有一个近似程度的问题，也就是精确度的问题。我们知道 π =3.1415926„
计算中，我们需按要求取它的近似小数。
如果只取整数，那么按“四舍五入”的法则应为3，就叫精确到个位； 如果取1位小数，那么应为3.1，叫做精确地0.1，（或叫精确到十分位）； 如果取2位小数，那么应为3.14，叫做精确到0.01，（或叫精确到百分位）„„
一般地，一个近似小数四舍五入到某一位，就说这个近似小数精确到那一位。3．近似小数的有效数字
定义：在一个近似小数中，从最左边第一个不是零的数字起，到右边最后一位四舍五入所得的数字止，所有数字都叫这个数的有效数字。
一共包含的数字的个数，叫做这个近似数字的有效数字的个数。譬如，小明身高为1.70米，1.70这个近似数字精确到百分位，共有3个有效数字1、7、0。
又如，近似数字1.02有3个有效数字，1、0、2。例1 下列由四舍五入得到的近似数字，各精确到哪一位？各有几个有效数字？
132.4 0.0572 2.40万 30000 例2 用四舍五入法，按括号内要求对下列各数得出其的近似数字。0.34082(精确到千分位)1.5046（精确到百分位）0.0692（保留2个有效数字）30542（保留3个有效数字）注意：30542应用科学计数法表示3.05×10。或者用3.05万。又如生活中，有时要用“去尾法”或“进一法”来估计的。
譬如，初一年级准备派112名同学外出参观，想租用45人坐的客车，那么需要租多少辆？
112÷45=2.488„这里不能用四舍五入法取2辆，而应用“进一法”，需要租客车3辆。
例3，近似小数1.6与1.60相同吗？
分析：从三方面进行比较，1，精确度；2，有效数字；3，原来值的范围。设a=1.6，则原来值的范围是：1.55≤a＜1.65； 设b=1.60，则原来值的范围是：1.595≤b＜1.605。
例4，3.3是3 1／3的近似值，3 1／3是3.3的真值。
由四舍五入法得到的近似数字是1.6，则它的真值范围是1.55≤1.6＜1.65。【小结】正确理解和掌握近似数字，准确数，精确数和有效数字的概念；给出一个近似数字，要能准确地确定它精确到哪一位，有几个有效数字；并能熟练地按要求计算出任何数的近似数字。
【作业】
《数字编码》教学设计 第3篇
教学目标：
1.了解数字编码在生活中的广泛应用，初步体会数字编码思想在解决实际问题中的运用。
2.通过观察、比较、猜测来探索身份证号码的编排规律，初步学会对身边的事物进行编码，进一步提高学生的思维能力、分析能力和解决问题的能力。
3.通过编码的应用，提高搜集信息、分析、处理信息的能力，体会到数学与现实生活联系紧密，激发对数学学习的兴趣及应用数学的意识。
教学重、难点：探索身份证编码编排的方法，体会编码编排的特点。
一、前置作业
1.请认真阅读课本《数字编码》。
2.搜集信息，认真思考，完成下表。
二、课堂学习
（一）创设情境，导入新课
同学们，老师布置了让大家回去调查家人的身份证号码。现在，只要你说出一个身份证号码，老师就能猜出是你爸爸或是你妈妈的身份证号码！（学生说号码，教师猜）你们想知道老师为什么猜得这么准吗？因为这些信息就藏在这个号码里面！这节课就让我们共同来研究“神奇的数字编码”吧！
板书课题：身份证编码
（二）小组交流
请同学们拿出收集的身份证资料，先分组交流，观察、比较、猜测，探究身份证编码的一般规律。
（三）全班汇报交流
（1）第1、2位上的两个数字表示省份（自治区、直辖市）。
（2）第3、4位上的两个数字表示所在的城市。
（3）第5、6位上的两个数字表示户籍所在的县（区）。
（4）第7-12（或新号码的7-14）位上的数字表示这个人的出生年、月、日。
（5）年、月、日后面的两个数字表示居住地所在的派出所。
（6）身份证的第17位表示某人的性别。（单数表示男性，双数表示女性。）
（7）身份证的最后一个数字是校验码，也就是个人信息码，可以验证身份证的真假，是随机产生的。
（四）深入探讨问题
（1）问题一：刚才我们看到一个人的身份证号是1308041970 1208016Ⅹ，他的第18位为什么是Ⅹ ？
师：其实是通过上面公式的運算后得到10，如果写10，身份证号码就会超过18位，就不符合标准了，所以用Ⅹ代替，Ⅹ是罗马数字10，不是字母“X”或乘号“×”，也不是叉“×”。
（2）问题二：出示：130804197012070440
师：看这个身份证，谁知道我的生日是哪一天？
师：确实，生日就是12月7日，那你们想一想，为什么身份证上用两个数字07来表示出我的生日？用一个数字行吗？三个呢？你怎么想的呀？
生：日和月都是两个数字 。
（3）问题三：这是老师以前的身份证号，有区别吗？少了哪几个呀？为什么在生日上增加19？（课件出示：130804197012070440， 1308047012070440）
生：现在有些人说自己都是12年生的，就是不说是2012年生的。
师：比如1912年和2012年出生的人他们的身份证号就可能相同，这样新生儿童和百岁老人就没法区别了，而且为了防止伪造特意添加了验证码，使身份证更加完善。我还听说到2010年左右，中国可能要把基因信息也编进身份证，到那时候，身份证就会表示更多的个人信息了。
（4）问题四：
师：一对龙凤胎，他们的身份证编码会是一样的吗？那至少在哪会有区别呢？
学生说出结果后老师出示张老师家双胞胎的身份证号码。
小结：小小的身份证号码隐藏着一个人这么多的信息！我们一定要注意妥善保管！
师：像身份证这样，把小小的10个数字，通过一定的排序，赋予它们特定的含义，就形成了神奇的数字编码了。（板书：数字编码）
（五）身份证的应用
师：那你知道在生活中，什么时候会用到身份证呀？
（学生举例）
生：出门住旅馆的时候用。
生：坐火车买票或去北京的时候用。
生：到银行办银行卡的时候用。
……
师：身份证号码是数字编码中的一种，我们下节课继续学习其他的数字编码。
三、巩固应用
（1）130832196702223045 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。
130804201402040036 这个人的生日是（ ）， 性别是（ ）。
（2）在收集身份证号的时候，王鑫查到了爷爷、爸爸、妈妈和自己的身份证号码，可是王鑫忘记了标注，结果搞混了四个人的身份证号，你能说出哪个身份证号分别是谁的吗？
130804200310200724
130804197611061525
13080419480409241Ⅹ
130804197103082133
3.其实，我们班上的每个同学在学校里都可以有一个属于自己的编号，请你尝试运用今天所学到的知识为自己编一个喜欢的学号。
四、反思评价
数字教学系统 第4篇
由于学生在模拟电路的实习中已做过模拟循环灯电路, 为了使学生更好地掌握新的知识内容, 现将模拟循环灯与数字循环灯电路 (见图1、图2) 进行对比讲解。
将两个电路放在一起, 对学生进行提问:哪个电路简单?哪个电路的元器件少?有谁了解计算机的发展史?
由计算机的发展史让学生了解到, 集成芯片是在模拟元件之后发展起来的。集成芯片是把电子器件集成在一块半导体材料上制作而成的。集成芯片的出现和发展将使电子产品朝着越来越小的方向发展。
二 了解集成芯片
在对电路图有了了解之后, 对电路中主要元件 (集成芯片) 进行讲解。
首先, 介绍芯片555的管脚图 (见图3) 。以555芯片为例, 讲解芯片管脚及管脚顺序的识别方法 (见图4) 。
其次, 以4040、4017为例, 介绍芯片的电源、接地、CLK、RST、ENA管脚的功能。
最后, 总结芯片中电源、接地管脚位置 (大部分芯片的最大管脚为电源脚、电源脚对角线的管脚为接地脚) 。芯片正常工作电源与接地必须连接好。对于芯片, 需要了解输入、输出的管脚, 输入信号与输出信号之间关系, 以及芯片正常工作需具备的条件。
三 电路分析
在学生了解数字芯片的管脚和功能之后, 对每个芯片及周围元件组成的电路进行分析讲解。
1. 电路框图 (见图5)
2. 电路工作原理
第一, 时钟信号电路。该电路的主要器件是555定时器, 由它外接R1、R2、C1和C2构成, 是一个多谐振荡器, 产生的数字周期信号T=0.7 (R1+2R2) C1, 该周期信号送到分频器CD4040的CLK端。
第二, 分频器。分频器的作用是将时钟信号电路产生的信号进行频率变换。CD4040计数工作时, Q1是CP脉冲的二分频;Q2又是Q1输出的二分频……所以有T1=2T, T2=2T1=4T, …, TN=2nT。
第三, 分配器。分配器的作用是将连续的周期信号一一取出来, 然后顺序输出。CD4017输出高电平的顺序分别是3、2、4、7、10、1、5、6、9脚。本电路只接3、2、4、7脚作输出, 10脚接复位端RST, 工作中当10脚为高电平时电路复位, 输出又可以按3、2、4、7脚的顺序输出高电平, 这样发光二极管被循环点亮。
第四, 四路发光二极管。选用不同颜色的发光二极管构成循环彩灯。
四 调试电路
在电路原理讲解完之后, 引导学生去思考电路的调试方法和调试步骤。并总结如下:第一, 通电前检查。用万用表检查元件管脚有没有错连、没连上, 各芯片是否都接电源和地, 检查+5V电源与接地端是否有短路现象。第二, 通电中检查。按照电路信号流程, 从左到右检测每一部分电路的信号输出是否正常。如果输出不正常, 检查芯片正常工作的条件是否具备。
五 提问
问1:如何能加快循环灯的循环速度?问2:要增加一路发光二极管, 应如何修改电路?问3:如何减慢循环灯的循环速度?通过以上提问检查学生对电路的掌握程度, 同时可以引导学生对电路的进一步分析。
六 结束语
通过数字循环灯电路的实习教学, 让学生了解数字电路的特点, 并掌握数字电路的分析方法。过程中注意培养学生独立思考和分析的能力, 使学生从被动接受到自主学习, 真正提高学生能力。
摘要：在职业技术学校电子实习的教学中, 模拟电路实习结束后, 将开展数字电路的实习教学。为了使学生在数字电路实习中掌握得更好, 现以“数字循环灯电路”为例来探究此教学进程。
数字媒体教学应用 第5篇
摘要：教学媒体的选择与应用，是教学设计过程中一个重要的组成部分，作为教学设计的要素之一，它同时对教学设计中的其它要素会产生很大的关联作用。对教学设计过程中的核心要素、教学媒体的特性及如何选择与应用教学媒体等进行研究，充分认识教学媒体在教学设计过程中的地位与作用，对教学媒体的选择与应用中的问题做了相关分析。
关键词：教学设计；教学媒体；要素；影响分析
人类文化、现代科技的发展，与媒体的产生与发展密切相关。随着对教育规律认识不断提高，由一般媒体产生出来的教学媒体在教学活动中的重要性，越来越受到人们的重视。教学媒体的每一次发展，都会此起教学方式及教学观念的变革。以信息技术为基础的现代教学媒体，正以前所未有的速度、广度与深度，影响着教学实践与教学理论。
数字化媒体的发展
数字媒体的发展不再是互联网和IT行业的事情，而将成为全产业未来发展的驱动力和不可或缺的能量。数字媒体的发展通过影响消费者行为深刻地影响着各个领域的发展，消费业、制造业等都受到来自数字媒体的强烈冲击。
各种数字媒体形态正在迅速发展同时也各自面对种种发展瓶颈，中国这个拥有最大的互联网用户群体的市场也成为国际数字媒体巨头的必争之地。中国社交网站（SNS）用户已经超过1.5亿，约1/3的网民都在使用SNS；各大主流互联网媒体纷纷向社交化转型，众多SNS新平台和产品竞相登场。视频网站和社交媒体成为数字媒体发展的新方向。
将数字媒体的产品服务和创新技术融入品牌的市场推广体系，最大化数字媒体的营销效果；现有广告主、代理商、媒体主以及其他各方角色如何在新媒体市场中迅速找准定位，利用现有业务的优势拓展新市场，成为当前数字媒体行业持续发展亟需回答的问题。
发展现状
数字媒体包括用数字化技术生成、制作、管理、传播、运营和消费的文化内容产品及服务，具有高增值、强辐射、低消耗、广就业、软渗透的属性。“文化为体，科技为酶”是数字媒体的精髓。由于数字媒体产业的发展在某种程度上体现了一个国家在信息服务、传统产业升级换代及前 数字媒体—作品观摩与点评
沿信息技术研究和集成创新方面的实力和产业水平，因此数字媒体在世界各地得到了政府的高度重视，各主要国家和地区纷纷制订了支持数字媒体发展的相关政策和发展规划。美、日等国都把大力推进数字媒体技术和产业作为经济持续发展的重要战略。
在我国，数字媒体技术及产业同样得到了各级领导部门的高度关住，国家863计划率先支持了网络游戏引擎、协同式动画制作、三维运动捕捉、人机交互等关键技术研发以及动漫网游公共服务平台的建设，并分别在北京、上海、湖南长沙和四川成都建设了四个国家级数字媒体技术产业化基地，对数字媒体产业积聚效应的形成和数字媒体技术的发展起到了重要的示范和引领作用。
数字媒体产业链漫长，数字媒体所涉及的技术包罗万象。未来五年将是我国数字媒体技术和产业发展的关键时期。为在“十一五”期间进一步推进高附加值、低消耗的数字媒体产业发展，攻克数字媒体产业化发展中的技术瓶颈，在国家科技部高新司的指导下，国家863计划软硬件技术主题专家组组织相关力量，深入研究了数字媒体技术和产业化发展的概念、内涵、体系架构，广泛调研了数字媒体国内外技术产业发展现状与趋势，仔细分析了我国数字媒体技术产业化发展的瓶颈问题，提出了我国数字媒体技术未来五年发展的战略、目标和方向。
中国数字媒体于1995年随着互联网出现开始兴起, 互联网(特别是垂直互联网领域和Web2.0/Web3.0门户),业务成熟.手机载体（包括2.5G/3G/4G）,业务成熟，需要整合资源，如手机杂志，结合了移动互联网与数字媒体的优势，从而使得数字媒体的形式更加新颖丰富。
IPTV互动电视网（New，今后深入中国家庭信息获取与娱乐生活）
移动数字广播电视网（New，可用廉价数字广播方法，使得多数有屏幕的电子设备成为电视，基于新的移动数字广播电视制式标准）
2010-2012年,数字媒体在中国会成为中国媒体主流 数字媒体率先影响中国的80后、90后的年青人群
数字媒体成为媒体主流后，会与传统传媒交相辉映,共存很长的时间，覆盖不同需求人群。教学媒体
1、教学媒体含义
从本质上看，教与学活动过程是一种获取、加工、处理和利用信息的过程，在这一过程中所采用的媒体，称为教学媒体。教学媒体应具备有以教学为目的进行信息的存储与传递、能够用于教与学的全过程等基本要素。
2、教学媒体特性
教学媒体主要特性包括有：丰富的呈现能力，即教学媒体呈现教学信息的能力；强大的重现能力，即对教学媒体对教学信息的重现能力；广泛的接触面，即教学媒体将教学信息传递到学习者的空间范围；良好的可控性，即指学习者对教学媒体操控的难易程度。教学媒体主要的表现形态包括有：数字化、多媒化、网络化、智能化等。
3、教学媒体分类
教学媒体的分类方法有很多，按感官与物理性质分类是常见的两种。按学习者使用媒体的感知器官分类，可分为：听觉型媒体，如口头语言、广播录音等；视觉型媒体，如教科书、板书、板画、挂图、幻灯、投影等；视听型媒体，如电影、电视等；交互型媒体，如多媒体课件、语言实验室等。按物理性质分类，可分类：光学投影教学媒体、电声教学媒体、电视教学媒体、计算机教学媒体等。教学媒体的选择与应用对教学设计要素的作用分析
在一个基于教学媒体应用的传授型教学设计模式中，包括有教学目标、教学评价、教学内容、教学对象、教学策略、教学环境、教学需求及教学实践等要素。教学媒体的选择与应用，对诸多要素都会产生不同程度的作用。
1、教学媒体的应用能与教学目标产生良好的互动
每一个教学活动，都是在一定的教学目标指导下实施的。教学目标是教学活动的结果，其主要表现在学生的言语信息、智力技能、认知策略、动作技能和情感等方面的改变。为了达到这些不同维度的教学目标，常需使用不同的媒体去传输与表达教学信息。主要体现在音视频材料的选择、教育游戏开发、网络及互动媒体的教学探究等。任何一教学单元、课题及项目目标的实现，靠一种教学媒体都达不到较好的体现。所以，选择多种形态与功能的教学媒体，对于教学目标的阐明及实现都有很好的促进作用。多维的教学目标，需要不同的教学媒体来支持；不同类型的教学目标，可以促进多元化的教学目标的实现。
2、教学媒体的应用能为教学内容提供多样化的呈现方式
教学目标的实现，渗透到每一个教学内容的完成过程中。不同的教学内容，其表现方式一定有所不同，每一种教学媒体都有其不同的特性。教学内容与教学媒体的特性的一致性，是教学内容有效呈现的关键，也是教学媒体选择的主要依据。选择适当的教学媒体，可以为教学内容提供一个切合的情景，给学生一个身临其境的感受，学生对内容的理解会更加深刻。多样化的教学内容表达，也为学生的问题解决、学习目标实现，起到一个事半功倍的效果。
3、教学媒体的应用能充分尊重教学对象的学习特性
教学媒体丰富的呈现力、便捷的可控性及友好的交互性等特性，让教学设计更加多样化，以便能够更好地切合学习对象的需求。教学对象的学习特性主要包括心理特征及认知特点两个方面。教学材料的数字化、多媒体化及网络化，使学习者获取更加便捷。教学内容、教学过程及教学环境的多样化，更能够激发他们的学习心向。不同发展阶段的学习者的认知特点各有不同，主要表现在思维方式（形象及抽象）、记忆力、注意力等方面。教学媒体的选择与应用，可以充分考虑到知识传递及能力培养过程中，学习者的心理及认知两方面的特点，为有效开展教学设计提供支持。
4、教学媒体的应用能提供更为多样化的教学环境
在一个完整的教学系统中，教师、学生、教学材料及教学环境被认为四大要素，教学环境在教学设计中的作用越越受到人们的重视。教学环境可分为物理环境及人文环境，特理环境更多关注于教学活动过程中所需的各类教学设施，人文环境则强调的是学习过程中人的因素，如学习伙伴、学习氛围等。为学生提供适用学习需求的情境，是所有教师在教学设计中必须思考的问题。教学媒体为教学活动突破时空限制、扩展人的感官功能、构建更加符合教育及认知规律，提供了更为有效的教学情境，创造良好的师生交互氛围，促进发展学生的认知思维能力，促进学生的理解向更复杂的层次发展。
5、教学媒体的应用可以制定出更好的教学策略
教学活动中为了实现教学目标，要为既定的教学任务确定教学的策略。教学策略包括要完成教学目标而采用的教学活动的程序、方法及形式等因素的总体。对于教学活动来说，没有哪一种教学策略能够适用于所有教学目标完成。教学设计中只有根据的教学需要，制定针对性的教学策略，才能达到最佳的教学效果。教学媒体的再现力、传播力、参与性等特性，使学生的自主式、控究式及协作式学习成为可能。教学媒体可以使教学活动中的学生参与程度提高、反馈更为及时，教学策略因此可以制定的更加多样化与针对性。
6、教学媒体的应用使教学评价更为及时、全面及多样化
教学评价是根据教学目标，制定科学的标准，运用一切有效的技术手段，对教学活动的过程及结果进行价值判断。教学评价按其目的，可以分成教学前评价、形成性评价、总结性评价及诊断性评价等。通过数字化、网络化及智能化的教学媒体应用，可以设计出互动式、网络化及多媒体式的客观及主观性试题，帮助我们提高教学评价的多样性、有效性、及时性及广泛性。教学评价本身的教学、激励、调控及诊断功能，能够得到更好的体现。教学媒体在教学评价中的应用，要充分体现教学媒体的高效度、高信度及高效率。这里的效度是指教学媒体能够测得的评价信息的程度，它是教学媒体在教学评价中应用的最重要的条件。这里的信度是指教学媒体在评价前后的一致性程度，它是对教学媒体在老家评价中的可靠性的估计。这里的效率是指教学媒体在教学评价中应用所得到的信息与所需的资源消耗之比。教师需要根据教学目标、教学对象，以及可获得的教学媒体综合考虑，尽量选择与应用高效度、高信度及高效率的教学媒体。
教学媒体的选择与应用的影响
教学媒体的合理选择与应用，对教学目标的实现、教学过程开展、教学策略的选择与制定及教学效果评价等，都会产生不同程度的影响。
1、教学媒体的选择与应用对构建和谐教学环境的影响
教学系统中两个最关键的因素是教师与学生，师生关系直接影响到教学情景的构建，进而对教学目标及其它要素产生影响。在传统教学活动中，学生是依靠教师的组织、安排和要求进行学习的，学生只有依靠教师才能掌握知识，教师是知识的组织者、传递者及学生的知识来源。而现代教学媒体的出现，对教师的主导作用产生很大的影响。利用现代教学媒体，学生的信息来源越来越丰富，在对教学媒体的应用与处理中，师生处于一个相互交往、相互学习的状态。如何组织基于现代教学媒体环境下的教学活动，教师的主导地位、学生的主体性如何体现等，都是必须正视的问题。
2、教学媒体的选择与应用对多元教学目标实现的影响
教学目标包括多个维度如知识、能力、技能及情感态度等。教学媒体构建了更好的学习环境，拓展了教学时空，让师生可以异时异地开展基于现代教学媒体条件下的教学活动。一方面是教师过分地依赖教学媒体，而看淡教学中利用语言描述的重要性，学生通过教学媒体获得信息而懒于思考，远距离跨时空使师生在教学活动中的情感交流缺失。另一方面学生的教学实践更多的是在教学媒体构建的虚拟情景下实施，也许对知识的理解掌握起到作用，但与真实世界越来越远，解决实际问题的能力并未得到提高。
3、教学媒体的选择与应用对教学策略制定的影响
现代教学媒体具有数字化、多媒体化、网络化及智能化等特征。选择及应用于教学设计中，可以实施个别化、合作式及探究式学习策略的制定。但教学媒体在有效教学策略的同时，也存在一些不足。例好，教学活动缺少教师的约束与监督，对于一些缺乏自我约束的和纪律、惯于拖延或自学能力较差的学生，他们缺少高度自主学习的精神，会在丰富多彩的教学媒体中失去目标，学习效果会不尽人意。另外，学生较多地与教学媒体交流，会形成自我为中心，合作与互助得不到培养。如何利用好现代教学媒体，使教学策略的制定与实施，能够激发动机、追求实效是教学设计中合理使用教学媒体要思考的问题。
随着计算机多媒体技术的发展和应用，数字化媒体技术正成为使用最广泛、最基本的教学手段。现如今，数字化媒体被广泛应用于教学应用中，在教学应用中产生了深刻影响。运用数字化媒体能够使学生对所学内容有更强烈的兴趣，更直观的认知，更清晰的理解，从而更好的学习和掌握知识。数字化媒体在教学中的应用提高了教师的工作效率、有利于课堂的组织和管理、有利于职业学校学习。在这些方面，数字化媒体的应用与传统教学相结合，凸显了它足够多的优势，使得受到大中小学教育的亲睐。与此同时，数字化媒体在教学中的应用也带来了令人思考的问题。其一，数字化媒体的选择与应用对构建和谐教学环境的影响。教学系统中两个最关键的因素是教师与学生，师生关系直接影响到教学情景的构建，进而对教学目标及其它要素产生影响在传统教学活动中，学生是依靠教师的组织、安排和要求进行学习的，学生只有依靠教师才能掌握知识。而数字化媒体的出现，对教师的主导作用产生很大的影响。利用现代教学媒体，学生的信息来源越来越丰富，在对教学媒体的应用与处理中，师生处于一个相互交往、相互学习的状态。如何组织基于现代教学媒体环境下的教学活动，教师的主导地位、学生的主体性如何体现等，都是必须正视的问题。其二，数字化媒体的选择与应用对多元教学目标实现的影响。一方面是教师过分地依赖教学媒体，而看淡教学中利用语言描述的重要性，学生通过教学媒体获得信息而懒于思考，远距离跨时空使师生在教学活动中的情感交流缺失。另一方面学生的教学实践更多的是在教学媒体构建的虚拟情景下实施，也许对知识的理解掌握起到作用，但与真实世界越来越远，解决实际问题的能力并未得到提高。其三，数字化媒体的选择与应用对教学策略制定的影响。数字化媒体具有数字化、多媒体化、网络化及智能化等特征。选择及应用于教学设计中，可以实施个别化、合作式及探究式学习策略的制定。但教学媒体在有效教学策略的同时，也存在一些不足。例好，教学活动缺少教师的约束与监督，对于一些缺乏自我约束的和纪律、惯于拖延或自学能力较差的学生，他们缺少高度自主学习的精神，会在丰富多彩的教学媒体中失去目标，学习效果会不尽人意。另外，学生较多地与教学媒体交流，会形成自我为中心，合作与互助得不到培养。
总之，数字化媒体在教学中的应用，已经推广到了所有的学校和学科，它必将和传统的教学方法相融合，诞生出新时期崭新的教育教学方法，为人类的教育事业作出巨大的贡献。
参考文献：
[1] 乌美娜.《教学设计》[M]高等教育出版社,1994年10月第1版 [2] 南国农.《信息化教育概论》[M]高等教育出版社,2011年6月第2版 [3] 盛群力.《教学设计》[M]高等教育出版社,2005年12月第1版
[4] 王知非.《现代教育技术基础》[M]高等教育出版社,2005年12月第2版
[5] 王太昌.《现代教育技术对教学过程各要素的影响》[J]中国电化教育,1999年第8期
宁波数字电视存储系统 第6篇
宁波广电近期也在原有双机系统的前提下，提出对数据库系统进行远端灾难恢复，以保证系统更加强劲的运行。宁波广电数据库应用系统采用：两台宝德PT2350R服务器加一台宝德GS4008存储柜，两台数据库服务器采用WINDOWS 2000 SERVER+Oracle 8I的数据库软件，组成双机系统。目前的数据库平台通过双机系统，已具备较高的可靠性，为了保证系统的无忧运行，需要进一步对基于Oracle数据库的双机系统进行灾备。
系统需求分析
宁波广电对数据系统灾备提出了高标准的要求，一是在不改变原有双机系统的前提下组建新的灾备系统；二是机房系统数据存储池同灾备系统的存储保证时时备份(网络带宽有要求)或按时间点进行备份；三是在生产端出现整体故障的情况下，启动灾备端应用及存储系统，在远端提供正常的数据库服务；四是整体设计思路要先进，能够适应未来的发展需要。
根据宁波广电目前系统环境及未来发展需求，最终系统选定宝德存储容灾与管理软件和宝德服务器共同布署宁波广电的整体灾备环境，建立起针对性极强的灾备系统解决方案。
灾备方案
本案例在生产端两台数据库服务器宝德PR2350上安装磁盘数据快照抓取软件:宝德Disk Safe.及Snapshot for Oracle agent，作为整个系统灾备数据的发起端；在灾备端使用一台宝德服务器PT6215，安装Oracle数据库，提供同生产端数据库服务器同样的服务；在GS9016i上安装BizCON iSCSI Server及Snapshot Module两个软件；将灾备端一台服务器及一台GS9016i通过交换机连入同一局域网，据此架构起宁波广电的整个灾备系统。灾难未发生，生产端系统正常工作，灾备端进行常规备份。一旦灾难发生，生产端系统宕机，灾备端就立即提供服务。
灾备系统实施
灾备系统，管理是关键。在宁波广电灾备系统存储管理的控制台中，宝德为其制定了完备的灾备系统复制策略，管理员很方便地为将要复制的源盘定制相应的复制策略来控制复制进程，诸如一天中的特定时间、持续时间间隔、容量的变化量、连续复制。这几种策略可以单独使用或组合使用，使得为管理员提供了一个非常灵活的策略触发机制，实现数据的保护而不受灾难的影响。
当在本地的磁盘卷要被复制时，通过宝德灾备系统的控制台在远程站点为此卷建立相应的目标卷，并同时在本地的宝德灾备系统存储管理服务器及远程的存储管理服务器之间生成复制通道，每一次初始化的同步数据处理过程在正式执行定制复制之前进行。宁波广电灾备系统事先将数据拷贝到远端后，建立起两端的复制关系后只检查两端数据之间的差量，然后将差量数据从本地的宝德灾备系统存储管理服务器所管理的卷复制到远端存储管理服务器管理的卷中，待数据同步后，开始按照事先定制的策略触发复制进程。
宝德灾备系统的复制是基于磁盘卷进行操作的，按照上述策略触发复制进程，在本地应用服务器对于写的动作，只写到本地的磁盘卷中，当达到事先设定的触发条件时触发数据的复制，每次复制的数据都通过宝德灾备系统的Snapshot Module功能保护起来，因此数据在整个复制过程不影响应用系统的正常业务处理。
同时系统通过数据库代理模块，对Oracle数据库提供7*24小时的在线数据保护，即不间断的为数据处理提供自动管理保护，结合宝德灾备系统安全可靠的进行数据的快照拷贝、零干扰备份、远程数据复制等高级存储服务功能。
数字教学系统 第7篇
一、结合数字化故事,提高学生的英语学习能力
所谓数字化故事叙述,即借助现代信息技术的网络、视频、动画及声像等功能,将故事形象地表述,使所需要传输的信息得到有效传送。在初中英语课程中,将英语教学特点与数学化故事叙述有效结合,详细设定学习目标,引导学生以自由分组的形式合作探讨叙述数字化故事,确定各小组成员的工作任务,并和他人交流与分享经验。
例如,牛津英语教材7A Unit4“Integrated skill”这一课的听力教学内容是有关足球比赛的,在课前,教师可以从网上下载有关足球相关知识的微视频,并集合历年“世界杯”足球比赛的精彩瞬间,在课堂进行数字化故事叙述前播放,不仅能给学生视听感官的刺激,也能大大吸引学生的注意力。再如以“The Monkeys fishing month”为主题的数字化故事叙述中,教师可以先阐述故事主题,让学生在了解和掌握定语从句后,再根据所划分的小组,引导学生对数字化故事稿本的叙述形式进行出谋划策,依据故事主题搭配合适的图片视频和音乐,根据所理解的数字化故事进行有效创作,增强特效。这样,不仅能增强数字故事作品的生动性,也能大大激发学生的学习兴趣与动力。
数字化故事的教学模式,符合学生活泼好动、好奇心较为强烈的身心特点,应用英语知识在小组间进行编写、创作数字故事作品,组织学生进行英语对话,有利于学生英语学习的提高。
二、巧用多媒体资源,丰富英语课堂教学
1. 借助英语歌曲,增强教学的趣味性。
英语歌曲是英语数字化教学中最为常见的教学方式之一。英语歌曲能将语言与情境结合,集学习与娱乐于一体,在生动课堂学习氛围的同时,也能激起学生情感上的共鸣。教师应精选原汁原味的英文歌曲,符合教学的需要,并为学生所理解,在学唱英文歌曲的过程中,巩固学生语法知识,培养学生的英语语感,优化英语教学。
例如在学习倒装句时,可播放英文歌曲《Only you》或《Only In Dream Could It Be This Way》,如歌词:Only you can make all this world seem right…帮助学生更快地掌握only倒装句的特点。在学习一般将来时,可以在课堂上播放歌曲《Our School Will Shine Today》,歌曲中“Our school will shine today”等歌词的反复吟唱,可以帮助学生记忆“主语+will do”的一般将来时的基本结构。在课堂前后适时插入歌曲,可以将原本枯燥乏味的单词学习、语法学习置于一定的情景中进行形象记忆,易于激发学生的积极情绪,获得较好的教学效果。
2. 创设语言情景,增强教学的交际性。
利用多媒体资源,创设情景,可以促进学生注意力的集中,使教材内容更利于学生的吸收和理解,引领学生走入语言情境之中,也能为学生提供思考的智力背景,更好地实现语言所得。
例如,在学习《牛津英语》7B Unit 3“Finding your way”中的Main task一课时,我根据教学内容设计了“问路、指路”的多媒体课件,在英语对话的播放过程中,学生身临其境地感知情节的发展,加深了学生对问路与指路过程中英语对话的理解。之后,再次利用多媒体课件向学生展示了张家港的旅游景点图,让学生在学习小组内尝试着运用所学英语知识介绍某一景点,并随意确定某一旅游景点为目的地,让学生扮演导游的角色将游客带到目的地。在这一情景对话演示的过程中,学生不再觉得语言习得是痛苦的死记硬背,为学生的主动参与和语言能力的主动提升开辟了新的途径。
3. 活跃课堂氛围,增强教学的感观性。
在学习过程中,如果学生对感知的内容越多,就越容易理解新知。而形式活泼多样的信息技术的引入,可以让学生看得见、听得到,导入新课,直切主题,大大增强了学习内容的感观性,避免了传统“说教式”的弊端,这样的视听协同教学,可以更好地激发学生的学习兴趣,促进英语的有效教学。
例如,8A Unit 4“The story of Xi Wang”一课,讲述的是大熊猫的体重、饮食、保护及自然习性等内容。上课时,我利用多媒体向学生展示了关于大熊猫的图片,再配以英语单词和词组,使学生很容易理解并记住单词、词组的含义。并提问:“Can you guess what animals are they?”,“Are they beautiful?Do you like them?”使用简单一点的句型,再配以形象、生动的图片,使得学生感觉学习起来并不难,调动了学生学习的积极性,课堂氛围甚是活跃。
三、iPad走进课堂,提高英语教学实效
2010年,苹果公司发布了能集多种交互信息功能的iPad平板电脑,被称为是一款“神奇而具有革命性的产品”,而今,iPad已经走进了课堂,利用这一高科技产品,可以突破传统课堂教学的局限,发挥学生的学习自主性,促进知识积极内化。这样的教学方式不仅能为学生提供一个开放时空的天地,培养学生的英语综合能力,更能与课堂传授的教科书相辅相成,在身临其境中增长学生的才干,提高英语教学实效。
例如,学生可以自行在iPad上完成教师发布的作业,点击“提交键”,系统能自动批改,教师也能在后台随时了解每一位学生完成作业的情况。与此同时,教师还能将所有学生的历次作业检测情况进行汇总,形成大数据。在课后,学生可以用App下载离线试卷,按题目类型练习,非常快,省时间,比起完整地做一套试卷,学生更愿意完成专项练习,针对性强。只要合理利用,iPad就能变成学生必不可少的学习用具。同时因为后台的自动阅卷功能,可以大大节省教师阅卷时间,从而可以腾出时间去直接检查学生分数和进行试卷分析统计,达到快速反馈教学的目的。
iPad作为新媒体教学,使得原本学起来索然无味的课本知识变得有声有色,教学容量增大,覆盖面广,更能为开展自主式英语学习提供足够空间,激起学生内在的学习动力,提高学生的课堂参与度,教学效果明显提高,
综上所述,将数字化教学充分运用到现阶段初中英语教学之中,不仅可以将课堂变得更加生动,还可以更大程度地激发学生的学习积极性。整合数字化的初中英语教学可谓是更加鲜活生动,不仅能为学生更高阶段英语学习和使用奠定坚实的基础,还可以培养学生的自主学习能力,为其长远的发展奠定坚实的基础。我坚信,只要我们一线教师能够积极探索数字化资源在英语教学中的应用,勤学习、常反思、善总结,那么数字化教学对培养学生的自主性以及对英语教学创新的改革将会有着重要的意义。
摘要：数字化的教学模式可以将知识性与趣味性相结合,激发学生的英语学习兴趣,提高其学习能力,完善其英语知识体系。本文结合教学实例,从数字化故事、多媒体资源、i Pad走进课堂三方面探讨了数字化教学对初中英语教学的优化策略,以期能借助数字化丰富初中英语课堂,体现学生的主体地位,提高教学效果。
关键词：初中英语,数字化,有效教学,学习能力
参考文献
[1]徐红棣.基于教学实例的初中牛津英语教学实践分析[J].中学生英语.2013.11:48
[2]钱玲、张小叶、郝争.数字化故事叙述在初中英语课程中的设计与应用[J].中国电化教育.2010.8:105-108
数字教学系统 第8篇
关键词：数字逻辑与数字系统实验,常规标准数字逻辑器件,VHDL,CPLD
1. 数字逻辑与数字系统实验的现状
数字逻辑与数字系统课程是电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课, 具有自身的体系和很强的实践性。它是我院计算机类专业的一门专业必修课, 是我院重点主干课程之一。与之配套的实验课更是不可缺少的重要环节。
目前, 数字逻辑与数字系统实验作为非电类专业的专业必修课, 在教学实践中往往“教师反映难教、学生反映难学”。随着学制的调整, 计科专业、网工专业的课, 安排在第三学期, 并具有第二学期的“电路电子学”课程的基础。而软工专业的理论课安排在第二学期, 缺乏“电路电子学”课程的先导。实验课34学时, 课程的教学基本上都是采用理论教学+实验 (基本实验和提高实验) 的方式, 这种方式被国内外大学普遍采用。课堂教学讲授基本概念和理论知识, 实验主要是, 一方面服务理论课的学习, 另一方面抛砖引玉, 在感性认知的基础上建立兴趣, 通过教学组织, 引发学生对数字系统功能设计的求知欲。
在学时数非常有限的情况下, 由于理论课和实验课安排在同一学期, 第一周同时开课, 实验课严重滞后于理论课的进度。作为非电类专业, “硬件描述语言和CPLD数字系统设计”并没有单独开课, 因此这部分内容也必须整合到理论课教学内容和实验课实践内容中。实验设备是实验教学的基础, 这些因素都决定着实验教学的方法。
2. 数字逻辑与数字系统实验的改革进程——多种教学方法的有机融合
侯建军教授提出了“厚理博术, 知行相成”的教育理念。数字逻辑与数字系统是一门理论性和实践性都非常强的专业基础课程, 既要加强知识的学习, 具有深厚的理论基础, 又要践行所学的知识, 提高实践动手能力和创新能力, 形成理论与实践相辅相成, 相互促进。根据学生的特点确定教学目标, 组织教学内容, 制定教学方法, 以学生为主体, “教法”适应“学法”培养学生的学习兴趣。提出理论教学与实验教学相结合, 科学研究与教学研究相结合, 把新知识, 新技术融入课堂教学, 将数字电子技术与电子设计自动化课程相融合。
以设计为主, 验证和综合设计为辅贯穿始终, 要求学生掌握基本概念和原理的基础上, 通过设计实验加强和巩固理论知识的理解, 培养学生独立思考、刻苦钻研的能力, 通过综合设计实验加深对小系统设计和理论知识的系统化的认识。
根据现在的理论课学时和教学计划, 改编有关内容, 通过充分的协调安排, 采用先理论讲解、然后用标准数字逻辑器件中的中、小规模的TTL集成电路实现, 再用硬件描述语言和CPLD数字系统设计大规模和超大规模的可编程逻辑器件 (PLD) 实现, 三者穿插进行融合, 可以达到事半功倍的效果。
2.1. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计内容的分析
数字逻辑与数字系统教学的内容包括:数字逻辑、逻辑代数、逻辑门电路、组合逻辑电路、锁存器和触发器、时序逻辑电路、存储器、脉冲的变换与产生、数-模和模-数转换电路等。
在数字逻辑与数字系统内容中, 一般不安排硬件描述语言的内容, 单独将硬件描述语言列出作为另一门课程开设, 硬件描述语言的内容包括:硬件描述语言程序构成、硬件描述语言的语法规则 (数据类型、运算操作符、控制语句等) 、组合逻辑的硬件描述语言设计、时序逻辑电路的硬件描述语言设计、存储器的硬件描述语言设计。
数字逻辑与数字系统和硬件描述语言的设计思路可以完全不一样。注重基础的数字逻辑与数字系统, 固然可以掌握牢固的知识, 但数字逻辑与数字系统实验大多是验证性的, 设计性实验较少。而采用硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计的内容恰好是设计实验多, 验证可以少。
2.2. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计融合的优势
将课程内容融合, 可以起到以下优势: (1) 改变了设计思路。数字逻辑与数字系统是传统的自下至上的设计思路, 而硬件描述语言和CPLD设计是采用EDA工具的自上而下的设计新思路; (2) 整合了知识体系。数字逻辑与数字系统和硬件描述语言在内容都存在重合的内容, 因而可以合为整体;节约了课时; (3) 保存学习的连贯性。数字逻辑与数字系统一般放在低学年进行教学, 而数字逻辑与数字系统内容学习完成后, 一般不是马上就开始进行采用硬件描述语言的数字系统设计教学, 往往是在高年级才进行硬件描述语言和CPLD设计的教学。这使得学习后续课程又必须重新温习前面学习的课程, 造成衔接不顺利。
3. 数字逻辑与数字系统、硬件描述语言硬件描述语言和CPLD设计的融合方法
3.1. 在理论教学内容上融合
重新将课程的内容进行整合, 重新安排教学内容的顺序。由于数字逻辑是数字逻辑与数字系统和硬件描述语言和CPLD设计的基础, 所以首先必须安排教学数字逻辑基础, 然后再进入基本的门电路和触发器学习, 再分别安排学习组合电路和时序电路内容, 在此基础上再学习存储器。安排的内容为:数字逻辑、逻辑代数、门电路、组合电路、锁存器和触发器、时序电路、存储器, 并在每部分加入硬件描述语言的设计内容。
3.2. 在实验中融合。
改革CPLD设计实验, 使理论教学、传统标准逻辑器件实验和CPLD设计在实验中交叉融合。
在理论课融合后, 可以将它们相应的实验进行融合。具体是在实验中保持部分验证实验, 如:门电路逻辑验证实验的同时, 增加设计性实验。设计时要求先采用分离器件或小规模集成数字逻辑与数字系统设计的同时, 采用硬件描述语言设计方法, 并且采用E-DA软件设计, 用可编程器件CPLD进行逻辑验证。
分析数字逻辑与数字系统的数学工具是逻辑代数, 描述数字逻辑与数字系统逻辑功能的常用方法有真值表、逻辑表达式、波形图、逻辑电路图等。与、或、非三种基本逻辑运算是逻辑代数的基础, 熟练掌握三种基本逻辑运算是正确理解逻辑代数基本定理的前提。
逻辑门实验是认识数字逻辑的基本实验, 通过验证最基本的逻辑功能, 认识数字逻辑的特点;并且也熟悉一下基本器件, 熟悉数字逻辑功能验证的实验方法, 为后面的实验打下一个良好的基础。
下面以“与”逻辑为例说明改革实验教学方法, 使课堂理论、常规标准逻辑器件实验和硬件描述语言设计CPLD系统实验交叉融合的过程。
3.2.1. 与运算的理论描述—课堂理论教学
只有决定一件事情的全部条件具备之后, 结果才能发生, 这种因果关系为“逻辑与”或“逻辑乘”。
如图1-a示照明电路, 开关A、B合上作为条件, 灯亮为结果, 只有两个开关全合上时, 灯才会亮, 否则灯不亮。灯和开关之间符合与逻辑关系。
假如设定开关闭合和灯亮用1表示, 开关断开和灯熄灭用0表示, 上述逻辑关系可以用表格描述, 如表1所示。这种描述输入逻辑变量取值的所有组合与输出函数值对应关系的表格称为真值表。
上述的逻辑关系也可以用函数关系式表示, 称之为逻辑表达式:F=A·B
实现与运算的逻辑电路称为与门, 其逻辑符号如图1 (b) 所示。
3.2.2.“与运算”的标准逻辑器件实验—常规数字逻辑实验
数字逻辑器件有常规标准逻辑器件和专用集成电路 (ASIC) 两种类型, 常规标准逻辑器件包括TTL、CMOS、ECL系列, 其中TTL、CMOS系列是过去构成数字电路的主要元器件。
实验使用“DVCC-D2JH通用数字逻辑与数字系统实验箱”, 该实验箱整合了标准逻辑器件和专用集成电路 (ASIC) 两种类型的芯片, 使得常规标准逻辑器件实验和CPLD器件实验在同一设备中完成。
本实验使用一片74LS08芯片, 它内有共四路二个输入端的与门, 用它构成传统的与非门验证实验, 通过这个实验进一步加深对“与逻辑”理论的理解和认识。
3.2.3. CPLD系统实验改革实现与逻辑的效果
从80年代中期开始, 一门新兴的技术诞生了, 这就是可编程逻辑器件。在讲授数字逻辑与数字系统实验器件时应把重点放在大规模和超大规模集成电路上, 介绍这些电路的使用方法及如何使用这些电路进行逻辑设计。以培养学生毕业后上岗的适应能力以及调换工作的应变能力, 使学生在校学习期间掌握新技术。由于可编程逻辑器件发展很快, 在学时限制的情况下, 作为教学不可能把最新可编程逻辑器件全部向学生讲授, 但是可编程逻辑器件的内容要不断更新。即使如此仍不能使其与学生毕业所面临的工作一模一样, 学生需要在今后的工作中不断学习。所以, 对他们在校学习期间进行学习先进技术能力的培养更为重要。
EDA软件采用Lattice公司最新推出的isp LEVER。实验内容如下:
1) 认识isp LSIl016E一80LJCC44芯片 (以此为例) ;
2) 掌握工程的创建与开发系统的操作;
3) 编辑原理图的方法, 实现总体设计;
4) VHDL文本编程的方法, 实现模块设计;
5) 了解模块化设计的思路, 了解自顶向下、自底向上的设计方法;
6) 编辑仿真向量, 完成功能仿真、时序仿真, 了解仿真的意义;
7) 编译和下载代码文件的生成;
8) 下载到芯片, 验证设计功能。
3.2.3. 1. 原理图 (Schematic) 描述的与门运算电路的设计方法 (方法一)
用isp LEVER原理图编辑器设计逻辑很方便, 自带元件库丰富。启动isp LEVER, 创建一个新的设计项目, 画出原理图 (Schematic) 描述的与门运算电路如图3所示。
3.2.3. 2. isp LEVER工具中VHDL语言的设计方法 (方法二)
采用硬件描述语言, VHDL语言描述的与门运算电路如下:
3.2.3. 3. 建立仿真测试向量 (Simulation Test Vec-tors)
采用Synplify工具对设计进行综合, 产生并编辑如下的测试向量文件:
3.2.3.4.编译原理图与测试向量并进行功能仿真
现在已经为设计项目建立起所需的源文件, 执行每一个源文件所对应的处理过程。描述的与运算仿真功能如图4所示。
3.2.3.5.把设计适配到Lattice器件中进行设计验证
使项目管理器完成对源文件的编译, 然后连接所有的源文件, 最后进行逻辑分割, 布局和布线, 将设计适配到所选择的Lattice器件中。该过程结束后会生成用于下载的JEDEC文件。将编译后的代码编程写入CPLD, 按键验证与逻辑功能, 设计完成。
4.综合设计性试验的设计
数字电路综合设计性试验主要是指有若干数字器件构成小型数字电路系统, 通过实验掌握数字系统的设计方法和分析方法, 进行独立的数字系统设计。他也可以帮助学生将理论与实践联系起来, 更深地理解理论知识。元器件的选择, 既可以是常规标准数字逻辑器件, 也可以是CPLD可编程逻辑器件。例如:可预置定时电路、多路抢答器、出租汽车里程计价表和洗衣机控制电路等。
5.课程运行情况总结
在数字逻辑与数字系统实验教学改革中, 我们既要处理好现代科学技术与传统教学的关系, 又要考虑知识的完整性和系统性;在教学时间有限的情况下, 不宜过于追求完整性, 而应适当补充本学科发展的新技术, 在教学过程中个学生留下思维的空间和余地。笔者认为, 对本科非电类计算机类专业, 作为基础实验课程内容, 结合数字逻辑与数字系统理论, 开设常规标准逻辑器件数字逻辑实验, 融合硬件描述语言, 开设CPLD设计实验的教学模式是成功的。
参考文献
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数字教学系统 第9篇
近年来, 我国的地面数字电视广播和多媒体广播覆盖取得了重大的进展。目前, 全国100多个城市正在组织实施数字电视工程;我国自主创新的移动多媒体广播电视 (CMMB) 取得了突破性进展, 产业链已形成规模, CMMB网络已经覆盖全国200多个城市;首个数据业务“股市行情”已经全网开通。
本文针对各级电视台在数字化过程中的需要, 阐述了地面数字电视和数字移动多媒体广播发射系统的构建方法及对系统设备的基本要求。由于地面数字电视和移动多媒体广播的发射系统除了在信源部分不同外, 传输系统基本相同, 因此本文以地面数字电视为例介绍传输系统的组成及主要设备的技术特点。
1数字电视信号覆盖
要构建一个数字电视发射系统, 首先要了解数字电视信号的覆盖机理、影响因素、工作模式的影响及覆盖区估算的计算方法。
1.1数字电视信号覆盖的特点
与地面模拟电视相比, 数字电视信号覆盖的优点在于:
1.同样的覆盖范围下, 数字电视广播业务需要的发射功率小。根据数字电视制式的不同, 发射功率可以比模拟电视低10~20dB。
2.数字电视业务相邻频道之间的保护率比模拟的小很多, 意味着在同样的频率范围内, 可以比地面模拟电视业务规划出更多的数字频道。
3.地面数字电视系统允许灵活组成单频网, 即在大范围的广播业务区内, 采用多个发射站可以分别使用较小功率、采用同一频率传输相同节目, 以扩大有效覆盖范围。
4.数字电视业务覆盖区内, 用户可以实现移动接收, 从而极大地提高了信息的时效性。
但数字电视信号与模拟电视信号传播的最大区别在于, 数字信号传播存在“峭壁效应”。在业务覆盖区内, 模拟电视信号在受到干扰或欲收信号场强偏低时, 会产生雪花、重影等现象, 影响收视效果, 但信号并不会中断;而地面数字电视广播, 当接收信号电平降低到接收门限以下时, 信号将中断, 用户将完全无法收看节目。因此必须对地面数字电视广播网的覆盖做细致的规划。
1.2影响覆盖的主要因素
影响覆盖的因素有很多, 大致概括如下:
1.工作频率:信号传播受传输路径的衰耗影响。工作频率越高路径传输衰耗越大, 覆盖范围因此减小。
2.发射机工作模式 (C/N门限、码率、保护间隔) :选择不同的工作模式时, 系统的载噪比C/N门限不同;C/N门限决定最低接收电平。不同的内码码率不但影响允许的节目数量, 也影响C/N门限。保护间隔的大小则决定了区域单频网的站间距离。
3.环境地形影响 (城市建筑物、开阔地、丘陵、山地、水面、隧道、街道走向) 和气候条件的影响 (雨雪天气) 。
4.发射机的有效发射功率:发射机额定输出功率加上天线增益, 并扣除天馈线损耗后在天线上的有效辐射功率大小, 影响覆盖范围。
5.发射天线的极化方式:天线辐射时形成的电场强度方向垂直于地面时, 称为垂直极化波;电场强度方向平行于地面时, 称为水平极化波。由于电波的特性, 决定了水平极化传播的信号在贴近地面时会在大地表面产生极化电流, 极化电流因受大地阻抗影响产生热能而使电场信号迅速衰减, 而垂直极化方式则不易产生极化电流, 从而避免了能量的大幅衰减, 保证了信号的有效传播。
6.发射天线高度:相对发射高度越高, 覆盖范围越大。
7.接收机灵敏度:接收机的“最小接收电平”主要与射频信号载噪比C/N密切关联。
8.接收天线:接收天线的增益、接收高度、极化方式都会影响接收效果。
9.接收方式:固定接收、便携接收以及移动接收针对不同用户, 最低接收电平的要求不同;
10.覆盖区域边缘的界定:与模拟电视覆盖的50%时间概率和50%地点概率不同, 地面数字电视覆盖, 由于数字信号传输的特殊性, 要求的时间概率为99%, 地点概率为70% (可以接收) 或90% (良好接收) 。
1.3系统覆盖模型
电波传播特性研究表明, UHF频段的电波传播以视距传播为主, 当传输路径上没有障碍物时, 电波类似于在自由空间内传播, 可用公式做精确的计算和预报。自由空间中间路径损耗LD (dB) 计算公式:
式中:
D:接收端到发射端距离, 单位为km;
F:电磁波频率, 单位为MHz。
有效辐射功率ERP减去此损耗即为接收点的电平。
在非自由空间环境中由于受多种变化因素的影响和制约 (如发射站高度、接收点高度、地形特征、城区特征、气候气象变化、……等等) 而s没有精确的数学模型。
我国广播电视领域的领导和专家们在长期的实践中, 己经摸索出基于地形的电波传播绕射预报方法, 并成功的应用于几个频率协调项目中。
覆盖计算时必须考虑的一点是, 在室内固定接收或便携接收时, 由于建筑物材料和建筑结构不同, 室内场强会大幅度衰减, 这就是建筑物穿透损耗。建筑物穿透损耗中值是指建筑物内离开地面一定高度处的场强中值与同一建筑物外同一高度处的场强之差, 以d B表示。一般在UHF波段, 建筑物的穿透损耗中值 (地面层) 为17d B, 标准偏差为6d B。在室内便携接收时, 还需要考虑室内不同接收地点的地点分布因子。
1.4国标推荐的几个工作模式及相关参数
不同的工作模式的接收灵敏度和C/N门限不同, 因此工作模式的选择对覆盖影响很大, 考虑到今后可能的地面数字电视业务的需要, 为减少产业界的开发成本和生产成本, 国家广电总局在现有330种工作模式中确定了今后开展地面数字电视广播至少应包含表1中的7种工作模式。各电视台可以根据自身需要选择适合的工作模式。
1.5构建发射系统需考虑的几个方面
根据以上数字电视信号覆盖的基本理论, 在构建一个发射系统时, 需要考虑以下几个方面内容。
1.5.1工作模式
工作模式选取首先要考虑的是业务需求, 是播出高清节目 (或者多套标清) 还是标清节目;单一频道内期望播出的标清节目业务数量;是针对固定接收还是移动接收。应根据上述几个方面的要求选择适合的工作模式, 满足系统码率及系统接收性能要求。在不同的工作模式下, 系统允许的净载荷以及系统在不同信道模型 (针对不同的接收方式) 下的C/N门限值是不同的, 因此也直接影响到覆盖范围。
确定工作模式和目标用户群 (接收方式) 以后, 系统的C/N门限就确定了。就可以根据覆盖范围的预期目标来设计发射系统, 使系统满足覆盖区域内的接收要求。系统覆盖设计时要通盘考虑工作模式和目标用户群, 使系统建设既满足基本要求, 又尽量减少投资, 同时应预先考虑系统今后节目扩容或覆盖区域扩展的可能性, 对发射设备的功率容量留有余地, 减少不必要的重复投资。
1.5.2发射天馈线
对于同样的覆盖范围, 数字电视的发射功率要远小于模拟电视, 因此原有发射天线可以继续使用, 如果带宽和承受功率足够大, 还可以多频道共用。
分米波发射天线主要有缝隙天线和偶极子单元板天线两种。缝隙天线增益高, 安装方便, 但目前只有水平极化方式, 且天线方向图不可调整, 在组建单频网时, 不便于调整覆盖区域大小, 另外由于带宽窄, 不能多频道共用;偶极子单元板天线阵属于宽带天线, 增益较低, 可以有水平极化和垂直极化, 特别是天线倾角可调, 非常适合于单频网使用。
国内数字电视发射系统使用较多的馈线有1-5/8和3-1/8两种, 前者损耗较大、承受功率小, 但成本较低, 后者损耗小、承受功率大, 但成本高, 需根据实际情况选择。
1.5.3环境地形
环境地形对覆盖影响较大。覆盖区域为开阔地时, 发射点的相对发射高度较高, 可能一个台即可全部覆盖, 此时采用多频网覆盖方式, 就比较经济;大城市或地形复杂的地区, 由于信号受地形或建筑物的遮挡, 覆盖阴影区比较多, 可以考虑组建单频网, 实现大范围的区域覆盖。但无论那种方式都会存在局部的覆盖盲区, 因此, 必要时需要使用同频转发器进行补点。
1.5.4发射台选择
组建单频网时, 大多数情况选用现有的发射台作为主发射台;辅助发射台则需要另行建设。辅助发射台的地点应设在需要重点覆盖、而主台信号覆盖较差的地段。并选择应在预定覆盖区域的制高点, 这样可以在塔高较低的情况下保证发射天线的高度, 同时该点还应具备机房、供电、通信、网络等有利条件。
单频网内各个发射点之间的距离应尽量控制在预定工作模式规定的保护间隔距离内。
1.5.5台站监控
随着网络的发展和设备可靠性的提高, 无人值守或者远程监控不仅是必要的, 也已经是可以实现的。多个发射台站的多套设备的远程监控系统是地面数字电视系统设计时需要考虑的重点内容之一。台站监控不仅要考虑设备的工作状态监控, 还要考虑门禁、机房环境、视频监控、工作日志等内容。
2地面数字电视系统的组成
2.1总体框图
地面数字电视系统包括前端、传输网络、发射、接收端等四部分, 本文将主要讨论发射部分, 同时简要介绍前端设备组成以及对传输网络的要求。
以单频网系统中的发射部分包括传输网络适配、节目流的接收、时间基准和频率基准的提供 (GPS接收机) 以及发射机和天馈线系统。
图1为节目源与若干发射台处于不同地点时的单个频道单频网系统组成框图。多个频道组单频网时, 每个频道的组成与图1相同, 部分设备可以共用 (如GPS) 。另外节目源设备还可以放置在主发射台, 可以省去一个节目源机房, TS流可以直接通过同轴电缆送入发射机, 减少了TS流传输网络的成本, 同时提高了系统可靠性, 即使在TS流传输网络出现故障时, 仍可保证主发射台的正常播出。
当系统为多频网模式工作时, 前端可以省去单频网适配器、GPS接收机, 发射机端也可省去GPS接收机。图2给出了多个频道共用一副天线的发射系统框图。
2.2系统前端
系统前端设备包括编码、复用、传输适配;在组建单频网时, 还需要SFN适配及同步生成。节目源可以来自卫星接收, 也可以自行编码。
在国标系统中, 编码器通常为MPEG-2编码器。目前也有部分地区开始采用国标的AVS编码器, 即所谓的双国标系统。编码器将节目源送来的模拟音视频信号, 按照MPEG-2标准格式或AVS标准进行压缩编码, 输出规定码率的TS流。
标清编码器的视频格式为4∶2∶0, 高清编码器的视频格式为4∶2∶2或4∶4∶4。根据需要, 还可以具备SDI和实时VBI的嵌入功能。
复用器将多个编码器输出的不同节目的TS流, 复接成为一个总的TS流。实现一个频道内的多节目广播。复用器通常可以复接8套TS流, 目前最多可以实现16路TS流的复用。
在保持总码率不变的情况下, 满足其中某些节目码率的动态变化, 复用器应具备统计复用功能。
在组建单频网时, 从复用器输出的TS流还需要通过SFN适配器, 完成单频网巨帧生成、MIP插入、同步基准 (时间基准1pps、频率基准10MHz) 插入以及PCR校正等功能, 以保证单频网内的所有发射机能够同步工作。系统的同步基准通常由GPS接收机提供。为适应区域单频网内传输距离变化, SFN适配器的时延时调整范围为max1000ms。由于单频网适配器和GPS是整个单频网的瓶颈, 因此需考虑备份。
网络适配器是一个ASI接口和传输网络特定接口 (如E1、DS3、G.703等) 之间的接口转换设备, 为MPEG-2 TS流从中心向其他单元的传输提供一个透明的链路。
前端设备的输入输出接口为异步串行接口ASI。
2.3系统传输网络
系统传输网络将前端输出的TS流通过介质向发射机传输, 可以是光纤或SDH网络, 也可以采用数字微波。
采用光纤传输TS流时 (图3) , 要求相应的光端机设备应支持SDI和DVB/ASI信号传输, 同时具有抖动管理功能。采用数字微波传输TS流时, 相应的网络适配器除必须为透明传输外, 还需要针对数字微波传输过程中产生的时钟抖动等特殊问题加以校正, 避免因传输造成系统的不同步。
2.4系统发射部分
发射部分将前端送来的TS流信号经过编码调制, 并在基带信号上进行线性及非线性预校正, 然后从数字基带直接变换为指定发射频率的射频信号, 经过功率放大器放大并滤除带外的无用分量后, 馈送到发射天线发射。
发射部分包括数字电视发射机、带通滤波器、射频同轴切换开关和发射天线、馈线 (图4) 。
3发射系统的主要设备
3.1概述
在建立数字电视/移动多媒体发射系统时, 可以根据地形、频率资源等条件选定不同的工作模式, 从目前国内城市的大小和建筑物密度来看, 使用1kW功率等级发射机较多, 部分单频网的辅助台也使用300W功率等级的机型, 另外在地形比较开阔的地区, 也有采用小功率多频道发射机的使用案例。下面将对这三种方案所用设备一一论述。
3.2数字电视发射机
对使用的数字发射机要综合考虑以下几个方面。
3.2.1指标与效率
发射机的技术性能应尽可能优异, 这对改善全系统的覆盖性能无疑是有好处的, 但需综合考虑成本、效率等方面因素。以MER为例, 提高MER无疑对覆盖有很大好处, 但高到一定程度就对覆盖没有多大贡献了, 并非越高越好。提高MER的有效手段主要有提高激励器的校正能力, 或者提高功放的功率容量及自身线性度, 但后者必定降低效率, 提高设备生产与台站维护运营的成本。所以在设备选型时就要从系统角度出发考虑指标分配与系统效率。例如根据发射天线高度和需要的覆盖范围, 合理的确定发射功率和天线增益, 不要一味追求功率最大;还有对附属设备的耗电也要计算在内, 比如液冷循环系统是否可以一机多用等。
3.2.2可靠性与先进性
高可靠性是全固态发射机的优点, 多个模块并联工作 (激励器可以采用一主一备方式) 使发射机在出现故障的情况下可以降额使用, 不至于停播。从理论上来说, 越简单的东西越可靠, 但考虑到设备安全、无人值守、方便维修等功能要求, 必须要增加保护电路、微机监控、故障诊断点等电路及部件。对这部分电路, 在保证满足功能需求的情况下, 应当尽可能简化、可靠。
特别要注意的是发射机的冷却、防雷、过激励控制和抗失配能力:
1.对发射机自身的冷却系统要注意风冷系统的效率、海拔高度对冷却系统的影响, 同时机房的清洁要有保证。
2.我国很多地区为多雷地区, 发射机应具备必要的防雷保护措施。除了在电源线中采用多重防雷保护电路, 如进电的防雷保护器、各小信号电路的浪涌二极管等器件外, 还需预防来自天线感应的雷击。由于雷电的频谱非常宽, 瞬间能量巨大, 完全避免雷击灾害还存在一定困难。除了在输出端增加对地的直流短路调节器外, 环形器也可以将部分雷电能量引入吸收负载或反射回去, 从而起到有效的保护作用。
3.晶体管很容易由于输入信号过大而损坏, 因此, 发射机要通过有效地限幅、过激检测控制等措施, 降低晶体管损坏的概率;
4.发射机反射功率过大保护电路应反应灵敏、可靠, 保护门限设计合理。太灵敏有可能造成误动作, 因为发射天线放置在室外时由于风、雨等自然条件出现瞬间的阻抗变化, 会对系统造成误动作造成发射机停播;反射保护过于迟钝, 则起不到保护作用, 损坏功放管。目前普遍采用频率合成器的激励器, 可灵活改变射频输出频率, 而发射机的输出滤波器的通带频率是固定的。使用者误操作改变激励器射频输出频率时, 激励器在频率锁定过程中会造成发射机输出端的全反射, 并持续较长的一段时间。此时反射保护电路如果不够灵敏是非常危险的。提高抗负载失配能力的另一种方法是在功放输出端增加环形器或隔离器。这种方式的优点是只要吸收负载足够大, 发射机可以承受全反射;另外对于功放管来说, 其负载是50Ω匹配负载, 因此不会出现不稳定工作状态。将反射保护和环形器结合起来的方法对发射机的抗负载失配能力最为有效。
3.3合路器
如果天线带宽足够宽, 承受功率足够大, 则可以采用多个频道共用一副天线的方式, 可有效解决铁塔挂高不够的问题, 在这种情况下, 就需要用到多个频道的合路器, 下面介绍几种合路器的原理。
3.3.1延迟线合路器
原理框图如图5所示。
当L’是其中一个频道半波长的奇数倍, 同时是另一个频道波长的偶数倍时, 两个信号可以同相到达同一个端口, 实现两路信号的合成。
这种合成方式虽然经济, 但局限性太大, 对被合成的两个频道的间隔有一定要求, 在UHF频段, 一般要求两个频道相隔三个频道以上, 否则隔离度很差, 互相之间会有影响, 另外没有滤波功能, 不能滤除杂波, 因此很少使用。
3.3.2星形合路器
原理框图如图6所示。
只要合适选取三个滤波器到合成点输出馈线长度即可实现在同一点三个频率的合成输出。理论上, 对其中任何一个频道来说, 被合成的其他频道的连接线从合成点看过去的阻抗对该频道应该是开路的。
这种合成方式较为经济, 可以滤除发射机的无用发射, 但合成路数不能太多, 各路之间的频道也需隔一个频道以上, 否则很难选取合适的分支长度。另外, 由于每个滤波器对其余的频道都是全反射, 驻波电压很高, 需要使用的滤波器功率容量及承受电压都要满足要求, 因此这种方式主要用于较少频道的合路。
3.3.3平衡合路器
原理框图如图7所示。
根据3dB耦合器的原理, 当与各支路带通滤波器频率不同的RF信号由其隔离端输入时, 由于滤波器全反射, 将会合成输出到另一端口, 如图7中所示, 最终可实现多路合成。
这种方式每个频道的负载都是恒阻抗, 具有工作稳定的优点, 同时根据频道间隔可以选择不同响应曲线的滤波器, 可实现邻频合成, 还可方便的扩展频道;其缺点是成本较高。但由于工作的稳定性高, 该方式成为构建大功率多频道发射系统时的首选。
3.3.4环形器合路器
原理框图如图8所示。
根据环形器原理, 当信号从1端口输入时, 从2端口输出, 2端口输入时, 由3端口输出, 当2端口对1端口来的信号为高阻全反射时, 将反射到3端口, 由此可以实现合路。
此种方式调试较为简单, 一般用于小功率多频道发射机中。
4结束语
本文是笔者近年来在组建地面数字电视广播发射系统方面的一点心得体会。数字电视系统是一个复杂的系统工程, 随着我国广播电视数字化的推进, 将会涌现出更多更新的技术解决方案, 为我国的广播电视事业奠定坚实的技术基础。
参考文献
数字微格教学系统的组成与功能 第10篇
关键词：微格教学,数字化微格教学系统,信息技术
0 引言
微格教学自上世纪60年代提出并引入教学实践, 它为培训职前教师教学技能提供了一个模拟的练习环境, 它将一堂完整的课程教学分解成部分教学片断, 用以培养职前教师某一项具体的教学技能, 由于其具有清晰的培训目标和科学的评价性能, 为各国师资培训方面起到不可忽视的功效。然而随着计算机、网络等信息技术的不断发展, 传统的微格教学在一定程度上已经跟不上时代的要求, 随着数字化程度越来越高, 数字微格教学系统作为主流走上了系统培训教师技能的历史舞台。
1 数字微格教学系统的概念
关于数字微格教学系统的概念, 截止目前还没有一个权威的定义。笔者依据其性能、特征将其概括为:数字微格教学系统是利用现代计算机技术、网络技术、视音频采集与压缩技术等数字化传输和存储手段而建成的具有视音频点播与制作、多媒体存储与编辑及现场直播等功能于一体的用于对师范生或在 职教师进行教学技能培训的网络系统。
2 数字微格教学系统的组成、特点及功用
2.1 数字微格教学系统的组成
早期的微格教学系统主要由黑板、摄像机、监视器、录像机、切换台、话筒、功放和调音台等设备构成。近年来的微格教学系统大都增添了投影仪和多媒体计算机等设备, 并且在主控室与任意微格教室之间进行电视对话、开展电视广播、将某一微格教室的实训画面实时转播至其他微格教室、也可实现插入讲解、实时录制等功能[1]。对于传统的职前教师教学技能的培训这种系统结构及功能是完全能够应付的, 然而在培养如何在基于信息化环境下开展教学活动的专业技能、如何利用多媒体计算机和网络开展协作学习等技能方面却显得无能为力。为了更好地解决相关的问题, 最新的数字化微格教学系统则一般由多媒体计算机、高清摄像机、数字投影机 (或数字电视机) 、交互式电子白板、网络交换机、拾音对讲器、调音台、功放、扬声系统、视音频编码器、VGA编码器、高清编码器、全自动跟踪摄像系统、多媒体网络交换控制系统、服务器等组成。
2.2 数字微格教学系统的特点
在教育资源采集层面, 通过多媒体网络教学系统和微格教学系统等系统来进行课堂视频、录象机、VCD、DVD、多媒体计算机等教学信息的采集。
在教育资源分类管理层面, 通过基于学生ID身份的资源自动分类系统来实现教学资源的自动分类保存, 省却了原先系统管理人员繁琐的工作。
在教育资源服务层面, 通过学习资源库系统为全校师生建立一个在线的学习交流平台, 通过远程教育系统, 为不在学校的师生及其它院校提供一个远程教育的平台, 提供在线学习, 考试, 指导等服务。
系统采用网络分布式体系结构, 将微格教学、精品课程录制等业务处理过程放在教室终端来完成。通过网络视频实时监控各个教室的状况;通过教室管理软件系统来实时控制部署于各个教室的训练主机;通过部署于教室PC和中控室视频分类管理服务器上的视频分类管理软件来进行视频的上传及分类管理。
2.2.1 视音频采集及中控系统采用分布式部署方式, 通过中心 控制软件统一调度管理
(1) 可靠性提高
正常情况下, 各个教室业务处理过程独立, 可通过网络相互观摩, 但又不相互干扰。分布式运算使得服务器的负荷降低, 整个系统的可靠性和使用寿命都得以提高。
(2) 横向扩展性高
由于教室内业务处理采用分布式的结构, 使得未来新增多媒体网络教室的成本大幅下降。而采用传统的中心控制结构, 新增网络教室, 必须重新升级服务器端, 布线繁琐。
(3) 纵向扩展性高
所有存储在视频分类管理服务器中的视频, 在数据库中均记录了操作人员, 时间, 班级, 学号等信息, 为未来微格教学学分管理、教学资源库的建设奠定了良好的基础。
2.2.2 多路视频动态合成, 自动归类
多路视频动态合成, 省却管理人员后期繁重的编辑工作。基于学生身份信息, 来实现视频的智能归类, 传统方式下, 需要学生来进行信息录入, 如果系统满负荷运载, 后期归类及制作的工作量也非常庞大。
2.2.3 系统操作便捷, 系统管理高效可靠
控制信号和业务信号相互独立, 防止由于受训者误操作造成中控室和微格教室无法通信, 使得系统管理高效并且可靠; 基于触摸屏式控制, 界面简洁实用, 使得系统操作便捷, 易用性强。
2.2.4 集成扩展性好
系统采用开放架构, 公开数据库及应用程序接口, 便于微格系统相关数据被院校其他系统调用。
3 数字微格教学系统的功用
3.1 课件的同步生成
数字化微格教学系统可将受训教师的授课情形与其授课使用的多媒体课件, 及其一系列信息技术应用操作进行同步录制, 并生成适宜网络点播的课件并将其上传至服务器, 方便受训者及其他用户的后期点播与下载。
3.2 实时与非实时反馈评价
(1) 实时反馈评价主要有:受训者受训完毕在本微格教室内可以通过影像回放现场由指导教师、学生之间对其受训情况进行全面的分析评价, 并提出改进意见;也可通过网络, 进行远程视音频的传输的方式展开远程分析评价;受训者亦可以通过回放自身受训影像, 自己发现问题、分析问题, 进行自我纠正和评价。
(2) 非实时反馈评价
非实时反馈评价主要是其他指导教师或学生通过点播或下载观看受训者的网上视频和课件, 提出合理化建议和评价。
3.3 受训者信息技术应用能力的不断提高
由于数字化微格教学系统自身是采用当前最先进的计算机、网络通信等信息技术而产生的, 应用此类系统进行受训实践活动的人员务必需要一定的信息技术应用能力, 在整个受训过程中通过相关的操作, 受训者信息技术与课程整合的整个过程会被全程记录下来, 通过不断的反思可在很大程度上提高受训者的信息技术应用能力[2]。
3.4 电子简历支撑
很多毕业生求职之时都要给招聘方提供简历也说明自己的专业能力, 数字微格教学系统可以将受训者在培训期间的教学案例记录下来并保存在网络数据库中, 他们在求职之时可以将自己的成功案例下载刻盘呈现给用人单位, 用人单位也可通过网络访问受训人员在校期间的表现, 这大大方便了受聘者与用人单位的相互认知过程, 有助于全面了解所需人材的综合素质, 起到了纸质简历无法替代的作用。
4 结束语
数字化微格教学系统在师范教育培养过程中, 尤其是教学技能的培训过程逐渐显现出较之传统教学技能培养无法替代的作用, 逐渐成为培养教师专业化建设的重要手段。因此, 作为培养未来教师的师范院校更应该注重学生的信息技术应用能力的培养, 以培养出更多适应信息时代的教育工作者。
参考文献
[1]张子石.基于数字化微格教学系统的新教学技能[J].中国医学教育技术, 2008, 12.
“数字与信息”教学设计 第11篇
苏教版小学数学五年级下册第32~35页上的内容。
二、设计理念
《数学课程标准》对数学教学活动提出的基本理念是“数学教学活动应激发学生的学习兴趣,向学生提供充分从事数学活动的机会,帮助他们在自主探究和合作交流的过程中获得广泛的数学活动经验”。基于以上理念,我合理利用学生丰富的生活经验,将其作为教学资源,激发学生的学习积极性,并制订出下面的教学目标。
三、教材分析
《数字与信息》是苏教版五年级下册内容,主要是向学生渗透一些重要的数学思想方法,通过日常生活中的一些事例,使学生初步体会数字编码方法在解决实际问题中的应用,并通过观察、比较、猜测来探索数字信息的简单方法,让学生学会运用数字进行编码,初步培养学生的抽象、概括能力。本节课就是在学生的生活经验和已有知识的基础上,进一步体会数字编码在日常生活中的应用,并通过实践活动进行简单的数字编码,培养学生的数学思维能力。
四、素质教育教学目标
1.知识目标:了解身份证号码的编写规律,体会数字编码编写的特点,学会编码。
2.能力目标:培养学生收集信息的能力、观察比较的能力以及解决问题的能力。
3.情感目标:使学生体会到数学与现实生活的紧密联系,激发学生对数学的学习兴趣和应用数学的意识。
4.创新素质目标:培养学生的创新意识和创新的思维品质。
五、教学重点
探索身份证号码的编写规律,渗透数字编码的思想,体会号码编写的合理性和科学性。
六、教学难点
学会科学、简单地编码。
七、教学准备
课件、身份证复印件、卡纸等。
八、教学过程
(一)提问激趣,引出课题,了解常用的电话号码
1.课件出示一组组有关号码的视频,引出课题。
2.下面各是什么电话号码?在小组里说一说。
110……报警
112……故障申告
114……本地电话号码查询
117……报时
119……火警
120……救护
121……天气预报
122……交通事故报警
12315……消费者投诉热线
3.你们还知道数字编码有什么含义?有什么好处?
4.你会用数字为同学编号码吗?
在生活中,我们常常见到一些用数字编成的号码,这些号码都表达一定的信息。
5.你知道有些编号的开头为什么是0吗?(如:购买彩票时要选号,拨打手机号……)
【设计意图:说说这些特定电话号码所表达的信息,让学生了解在编排编码时,尽量要简洁明了,同时也对学生进行公民道德教育。】
(二)合作交流,探求规律
1.分析邮政编码“223002”中所蕴含的信息,引导学生了解邮政编码的结构和每一部分数字所代表的信息。
2.交流家庭居住地的邮政编码(223001),以及为什么寄邮件时要填写邮政编码。
【设计意图:采用小组合作交流→小组汇报→其他同学补充意见→教师补充和总结→质疑的教学流程,为学生提供了充分的互动交流机会,体现了学生是学习的主人,让他们在互动中提高自己的探索能力、创新能力以及表达能力。】
(三)分析身份证号码的编排,寻求发现规律
1.出示我本人身份证号码32080219710420
2022(18位数)。
2.讨论:
(1)你能从身份证号码中看出我的出生日期和性别吗?(说明:7至14位表示出生日期;倒数第二位识别性别的,单数男双数女)
(2)小组里交流自己家庭成员的出生日期和身份证号码。
(3)不同的身份证号码里有相同的部分吗?你知道这一部分所包含的信息吗?你还有什么发现?
【设计意图:一开始设计的几个问题可以让学生对身份证有了初步的认识,接着出示老师身份证号码,学生感到很意外,从而调动起学生的积极性,紧跟着设计问题情境——“你们想知道老师是怎样根据这些数字说出那么多的信息吗?”,可以激发学生探索的热情和欲望。】
(4)你知道身份证上的数字编码有哪些用处吗?
【设计意图:通过不同形式、不同层次的练习,让学生进一步体会身份证号码蕴含的信息与编写方法,初步学会编码,为下面的实践活动打下基础。】
(四)认识生活中的编码
1.通过图片,认识编码。
师:在日常生活中,用数字或字母组成的编码无处不在。你们想去看看吗?(想)
出示图片。(我先带领一些学生去社会调查,再拍成照片。照片中出现一些情景。情景1:在马路上看到有很多车牌号码;情景2:学生来到百货商店,抄录商品条形码……)学生边看边议论。
师:谁来说说?
生:有车牌号码、商品条形码……
师板书:车牌号码
商品条形码……
师总结:像身份证号码、车牌号码等等都是生活中的编码。它们都是由一个个数字或字母传达着一个个信息。师板书:由一个个数字或字母传达着一个个信息。
【设计意图:利用图片让学生认识生活中的数字编码,让学生真切感受到生活中处处有数学,数学就在我们的身边,从而激发了学生爱数学的情感。】
2.交流信息。
师:课前,同学们收集了很多与编码有关的知识,谁来说说?
生1:我知道汽车牌照的编号是苏H03309
生2:车牌号码的字母H表示淮安。
……
师:同学们课外知识真丰富!
【设计意图:课前让学生收集资料,有利于培养学生自主学习和整理信息的能力。在课堂上让学生交流,又有利于集思广益,开阔视野。】
(五)运用编码,设计学号
1.创设活动情景。
你们知道自己在班级的学号吗?
师:是的,那你们能不能运用今天所学的知识为全校每一个的学生设计一个学号呢?
师:要设计学号应该反映什么信息呢?请同学们带着这个问题看看课本第35页的做一做 2。
师:谁来说说?
……
师:现在请每个小组设计一个学号,把你们的成果写在卡纸上,再贴在黑板上。看哪个组设计得又好又快。
2.小组合作设计,老师巡视指导。
3.每个小组先后把成果贴在黑板上。
4.小组汇报。
师:同学们设计的学号很有特色,哪个小组愿意给大家介绍你们的作品呢?
小组1汇报后,其他的学生对这个方案作出评价。
小组2……
【设计意图:通过设计学号,提高了学生运用数学解决生活中的问题的能力,感受到数学可以为生活服务。然后让学生在黑板上展示成果,有利于学生在对比中取长补短,让课堂交流更加的充分。小组汇报完毕,把评价的权利交给学生,为学生质疑和交流提供了平台,通过学生之间的互相评价实现知识的生成。】
5.介绍我校现行的学号。
【设计意图:课件显示我班学生的学籍表,起到一个示范作用,可以让学生进一步体会数字编码应该是科学、简洁、有效的。】
(六)创意编码
1.师:数字编码在我们的生活中有广泛的应用。你们想不想为自己身边感兴趣的事物编码呢?(想)
师:那每个同学设计一个,完成后可以走出座位与你的朋友交流。
2.学生们在独立设计编码。
3.互相交流。
4.汇报。
师:刚才同学们设计的方案很有个性,谁愿意上来展示你的作品呢?
(让一两个学生在投影仪上展示汇报。)
师:今晚,同学们也可以把你出色的设计方案拿给你们的父母看看。
【设计意图:让学生为身边感兴趣的事物进行编码,再次让学生感受应用数学解决实际问题的过程,由于设计方案是多样化的,可以更好地培养学生的创新能力,在交流中可以分享到很多有创意的想法,开阔眼界,弥补个人的不足。采用走出座位交流的方式,更有利于让学生在宽松、民主、愉快的课堂中学习。】
(七)谈收获
【设计意图:让学生谈收获,是引导学生整理、建构新知、知识内化的过程。】
(八)全课小结
师:今天,同学们有那个多的收获,老师也替你们感到高兴。其实数学就在我们身边,只要大家用心去观察,一定会有更多的发现。
【设计意图:鼓励学生,有利于兴趣的延续。】
板书设计: 数字与信息
数字——编码——信息
数字识别系统的实现 第12篇
关键词：数字识别,预处理,BP网络
1、引言
人们往往对数字识别的系统要求是高识别率和更高的可靠性, 因为在关于金额方面的数字识别时, 比如写支票, 需要识别系统正确的识别指定的金额, 再进行一些有关金额的操作, 如果出现数字识别错误, 使得关于金额的活动无法顺利进行下去, 这样不仅没有给人们带来方便, 反而增加了不少的麻烦。为了使数字识别系统有更高的识别率和更高的可靠性, 往往运用多种方法进行字符的识别。根据使用的特征不同, 分为统计特征和结构特征方法。统计特征包括笔画、圆、轮廓、端点等, 统计特征的分类器易于训练, 并且在给定的训练集上有较高的识别率;结构特征包括点密度的测量、特征区域、矩等, 它的优点则在于识别过程中可以很好的组合结构和几何知识, 可以让识别具有较高的可靠性。在众多研究领域中, 尤以BP (Back Propagation) 网络的数字识别算法应用最为广泛, 此处通过VC进行编码实现该模型[1,2,3]。
2、BP网络
BP网络作为一种常用的神经网络模型, 在各个领域都有广泛应用, 下面我们主要介绍其学习过程[4]。
设BP网络包括m个连接点, 输出f (X) , 任意节连接点的输出记做f (Xk) , 记为Yk。有s个样本 (Xv, Yv) , v=1, 2, 3, ..., M, 对某一输入Xv, BP网络输出为Yk, 节点i的输出为Miv, 节点j的输入为
使用平方型误差函数, 其中Yv是网络的实际输出,
定义公式
其中,
于是有,
当j为输出节点时,
若就j不是输出节点,
所以得出,
根据上面的算法总结出BP网络学习的过程。
第一步根据训练样本求权值矩阵和学习速率时都需要设置变量和参数。
第二步用小的非零向量赋予各个权值矩阵, 随机的来进行初始化。
第三步输入随机样本。
第四步分别求出神经元接收到的信息和将要传递出去的信息。
第五步根据实际传递出去的信息和期望下次接收到的信息结果求得误差。如果满足期望, 就转到第八步;不满足转第六步。
第六步判断计算的重复次数是否达到最大值, 已经达到就转到第八步, 若没有达到按照相反的方向计算各层神经元的小范围梯度。
第七步将权值矩阵的值修改为神经元局部梯度。
第八步查看样本是否已经训练完, 如果完成就结束, 不然跳转到第三步。
从实践了解到, 以下两点特别重要。
(1) 将权值赋予初始值。应该将初始值设为随机数以避免权值的调整同向, 权值的初始值的选择应该根据以往的经验选取, 出现频率最高的小值是最佳选择对象。
(2) 初始权值不应该被设置的非常大。初始值设置的不合适就会影响网络的训练, 会使学习误差过于小, 导致训练的结果无法结束, 就会造成训练失败。
3、图像预处理
运用多种关键技术将图像进行预处理, 将每个数字的特征提取出来。要将图像信息转化为认识的讯号, 使得识别更加准确。图像预处理技术是数字识别系统中的一些常规的技术, 虽然有的不是系统的核心技术, 但却是不可缺少的支持技术, 是识别前的重要步骤, 预处理是网络训练的前奏, 是必要的过程, 图像预处理流程图, 如图1所示。
4、相关技术
4.1 细化
图像特征提取有许多方式方法, 代表的有数字骨架、粗网格、笔画密度、外轮廓、像素的百分比等的提取方法。可划分为基于特征特征提取的串行方式, 还有基于神经网络的并行方式。通过轮廓跟踪法原理的串行方式, 顺序扫描每个边缘的像素点, 对即将要删除的点进行标记, 扫描完成之后删除该点。并行算法图像的点被划分成几个子进程, 要检查的每个子进程中有可以删除的点, 等到可删除的点删除后, 重新安排图像点的排列顺序, 作为一个过程来检查的对象[5,6]。
4.2 平滑滤波
线性滤波器和非线性滤波器往往是被人们应用最多的两种滤波方式。
4.2.1 线性滤波器
线性滤波器的响应决定于滤波器的样版扫描过的相应位置的点的成绩之和与滤波器本身自定的系数决定的, n×n的模板, 在图像中点 (h, k) 处的响应输出可表示为R, 如下式 (11) 所示。
Wi是滤波器模板的系数, Zi是滤波器模板所扫描的子图像的相应像素的灰度值, 其中i=1, 2, 3, ..., k;k=1, 2, 3, ..., n*n。
高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器是线性滤波器的不同特性的三个归类。
4.2.2 非线性滤波器
非线性滤波器也是基于像素的邻域进行处理, 与模板的扫描方法类似, 但是其输出结果一般来说直接取决于像素邻域的值, 包括中值滤波, 最大、最小值滤波器等。
本文采用的均值滤波, 中值滤波和高斯滤波均属于平滑滤波的范畴, 通过这些平滑滤波的方法使图像中的噪音消除实现图像的平滑。
4.3 直方图均衡
直方图均衡化是基于直方图修正的分布式的累积函数进行变换的方法, 是通过更改原来需要均衡的图像的灰度值, 将少数的像素灰度级减少, 多数的灰度级进行拓宽, 使图像直方图变化成为均匀分布的状态, 提高要识别图像的对比度, 有着更加清晰的效果。
5、仿真实验
在对图像进行预处理以及特征提取之后, 对网络进行训练, 选择训练样本, 如图2所示。
5.1 训练网络
如果在图像预处理之前设置的归一化后的参数和上一次训练时的参数不同, 则必须在此次归一化参数设置之后进行网络训练, 如果上次训练过后的和此次设置的归一化参数相同, 则可以不再对网络进行训练, 因为训练的参数已经在上一次的网络训练中被保存了下来, 因此可以在相同归一化参数的前提下, 对其做过预处理之后, 可直接进行数字识别。在新的归一化参数的设置之后, 对网络进行训练, 可对训练网络参数进行设置, 默认参数。首先设置隐层节点个数为10个, 最小均方误差为0.001, 训练步长为0.015。得到测试结果为, 迭代次数4058次, 平均误差为0.0010。
5.2 字符识别
训练过后, 对其图片进行识别, 识别结果如图3所示。
6、结语
随着人们对数据的自动输入需求越来越迫切, 光学识别技术 (OCR) 也应运而生的被运用在生活中, 这种技术的重点是通过专用的形式和对写作的限制, 以方便机器的自动识别, 不仅速度高而且识别也非常的准确。财政, 税收和金融是数字识别应用最为广泛的领域, 使用计算机自动识别并录入, 无无疑节省了很多时间, 金钱和劳动。例如:邮件分拣, 现在虽然电子邮件被广泛使用的, 但随着网上购物等多元化的邮递方式, 数字识别对邮件业务也也越来越重要。数字识别往往与光学条码识别相结合, 使得数字识别应用更加广泛。
参考文献
[1]易小波, 周海伟.VC平台下视频捕获的实现[J].工业控制计算机, 2006 (33) :27.
[2]赵宏宇.手写体数字识别的一种模糊神经网络方法[J].西南交通大学学报, 1997 (3) :32.
[3]Hasan soltanzadeh, Mohammad Rahmati.Recogniton of Per-sian Hand written Digits Using Image Profiles of MultipleOrientations[J].Pattern Recognition Leaers, 2004 (35) :68-70.
[4]J C.Burges.A tutorialon support vector mathines forpattern recognition[J].Data mining and Knowledge Discovery Press, 1998 (23) :62~65.
[5]杜敏, 辛大欣.基于混合特征提取的手写体数字识别方法的研究[J].西安交通大学学报, 1996 (56) :93~99.