時間：2023-07-04 16:26:56
導語：在數字能量學學習的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領您探索更多的創(chuàng)作可能。
【摘要】
目的研究天然牛黃對于自發(fā)高血壓大鼠（SHR）腦細胞外液能量代謝及海馬組織SOD活性、MDA含量的影響。方法采用微透析技術觀察單次給予不同劑量的牛黃后，SHR腦細胞外液葡萄糖（GLU）、乳酸(Lac)、乳酸/葡萄糖( L/G )、乳酸/丙酮酸(L/P)的變化，并于藥后8h取大鼠海馬組織，測定SOD活性及MDA含量。結果牛黃能明顯的增加SHR腦細胞外液GLU的含量，顯著提高SHR海馬組織中的SOD活性、降低MDA含量。結論牛黃可以明顯改善SHR腦內能量代謝，保護腦組織，并具有抗脂質過氧化的作用。
【關鍵詞】 能量代謝 微透析 自發(fā)高血壓大鼠 脂質過氧化
Abstract:ObjectiveTo study the effect of natural ox gallstone on energy metabolism，activity of SOD and content of MDA in SHR brain.MethodsThe changes of glucose，lactic acid，L/G，L/P in SHR brain ECF were observed by advanced microdialysis technology after single administration of natural ox gallstone and the activity of SOD and content of MDA were measured in hippocampus at the 8h hour after administration.ResultsThe natural ox gallstone could increase the content of glucose significantly， improve the activity of SOD，reduce the content of MDA .ConclusionThe natural ox gallstone can improve energy metabolism ，inhibit lipid peroxidation obviously，play a role of protection on brain.
Key words:Enevgy metabolism; Microdiclysis; SHR; Lipid peroxidation
有研究表明高血壓最終會通過一系列血流或血管壁的變化導致機體能量代謝失衡，而能量代謝的變化也能夠及時、準確地反應高血壓對腦組織的損傷程度。本研究旨在通過采用灌胃的方法觀察一次性投以單味天然牛黃對SHR腦細胞外液能量代謝物質及海馬組織SOD活性、MDA含量的影響。
1 材料與儀器
1.1 試劑
Glucose， Lactate， Pyruvate 3種試劑盒(Sweden， CMA公司)。復方氯化鈉注射液（145 mmol/L NaCl， 4 mmol/L KCl，3 mmol/L CaCl2， pH 7.0），天津天安藥業(yè)股份有限公司產品，批號200505111。SOD，MDA試劑盒購自南京建成生物研究所產品，批號SOD20060217，MDA2005081，蛋白20051107。
1.2 微透析裝置CMA/110液體開關，CMA/12探針（膜長2 mm，外徑0.5 mm，截流分子量20 000道爾頓）及探針套管，CMA/120清醒動物裝置，CMA/102微量泵，CMA/170低溫樣品自動收集器及軟件（以上均由瑞典CMA公司生產）。手術設備：立體定位儀，CMA/150動物溫度控制器，牙科鉆。CMA600微透析自動分析儀( Sweden， CMA公司)，分光光度儀，全自動冷凍離心機。
1.3 藥品天然牛黃購自河北省安國藥材市場。
1.4 動物SHR大鼠24只，雄性，16周齡，體重（268±32）g北京維通利華實驗動物中心提供，動物合格證號：SCXK（京）2002-0003。飼養(yǎng)在層流柜中，標準飼料喂養(yǎng)，自由進食及飲水。
2 方法
2.1 實驗動物分組及給藥方法24只大鼠隨機分為4組，每組6只。其中空白給予蒸餾水，牛黃分為0.02，0.04，0.08 g/kg 3個劑量組。所有藥物均于實驗前按1 ml/100 g體重配置成溶液，在灌流達到穩(wěn)定并且作為基礎值的樣品采集完畢后立即灌胃給藥1次。
2.2 海馬定位術將大鼠用10%水合氯醛麻醉(3 ml·kg-1， ip )，剃毛，暴露頭頂皮膚，立體定位儀固定，開皮，分離皮下組織，暴露頭骨，確定前囪位置，以鉆孔器在大鼠海馬CA1區(qū)(坐標:AP 3 mm， ML 1.5 mm， DV 3.5 mm )上鉆一直徑為1.5 mm的小孔，并將CMA/12探針套管插入，牙托粉固定。手術過程中，用CMA/150動物溫度控制器將大鼠體溫控制在37℃。
2.3 微透析取樣術后24 h，在動物清醒自由活動狀態(tài)下，拔出套管內芯，插入CMA/12探針，將大鼠放入CMA/120動物清醒裝置內。探針的進出口端分別連接2條聚乙烯管，進口管連接CMA/102微透析泵，出口管連接CMA/170低溫收集器。CMA/102微透析泵的灌流速度為1.5 μl·min-1，灌流液為林格氏液。探針插入后灌流1h使其平衡，取得穩(wěn)定的基礎值。給藥前收集1個樣本，以此樣本的檢測值作為給藥前基礎值。樣本收集時在4℃下進行，收集的樣本立即放入-70℃低溫冰箱內保存待測。
2.4 能量代謝產物的測定利用CMA600微透析自動分析生化儀和相應試劑盒對所收集的透析液進行成分含量測定。透析液中的GLU、Lac和Pyruvate分別在葡萄糖氧化酶、乳酸脫氫酶、丙酮酸脫氫酶的作用下和試劑反應，生成苯醌二酰亞胺(quinonediimine)，根據苯醌二酰亞胺的含量可計算透析液中3種物質的相應濃度。
2.5 SOD活性及MDA含量的測定給藥后8 h將SHR斷頭處死，迅速剝離大鼠的海馬組織，稱重，加9倍體積的冰生理鹽水，在冰浴下研磨，制成10%腦勻漿。3 000 r/min離心10 min，取上清液，按試劑盒操作測定SOD活性含量及MDA含量。
2.6 統(tǒng)計學處理用SPSS10.2軟件包進行統(tǒng)計學處理，數據用±s表示，前后比較用配對t檢驗，組間比較用單因素方差分析。
3 結果
3.1 牛黃對于SHR腦細胞外液能量代謝的影響
3.1.1 牛黃對SHR海馬細胞外液GLU的影響
對照組海馬細胞外液GLU水平在6h內呈現了逐漸降低的趨勢。與對照組相比，牛黃各組GLU含量均有不同程度的升高，但均未表現出統(tǒng)計學意義：其中牛黃0.04 g/kg組在給藥后6 h內始終高于對照組；牛黃0.02，0.08 g/kg組則在給藥后3～6 h均高于對照組水平，牛黃0.08 g/kg組起效相對較晚，但升高的幅度較大。結果見表1。表1 牛黃對SHR海馬細胞外液GLU的影響（略）
3.1.2 牛黃對SHR海馬細胞外液Lac含量的影響
對照組海馬細胞外液Lac水平呈現了逐漸升高的趨勢。牛黃各組則表現出不同程度的降低海馬細胞外液Lac水平的作用，與對照組相比，牛黃0.02 g/kg組在給藥后3～4 h開始出現顯著性差異( P
3.1.3 牛黃對SHR海馬細胞外液L/G的影響
對照組海馬細胞外液L/G水平表現為持續(xù)增高的趨勢。牛黃各組都顯示出了明顯的降低海馬細胞外液L/G水平的作用。與對照組相比，在所觀察的6h范圍內，牛黃0.02 g/kg組始終維持較低水平，并在給藥后3～4 h開始出現統(tǒng)計學差異（P
3.1.4 牛黃對SHR海馬細胞外液L/P 的影響
對照組海馬細胞外液L/P水平在6h內并無明顯變化。牛黃各組均表現出不同程度的降低海馬細胞外液L/P水平的作用，與對照組相比，牛黃0.02 g/kg組在給藥后1～2 h即有明顯降低( P
3.2 牛黃對SHR腦組織脂質過氧化的影響
3.2.1 牛黃對SHR腦組織SOD活性的影響結果見圖1。牛黃各組均表現出明顯的升高SHR腦組織SOD活性的作用，且不同劑量的牛黃效果不同。與對照組相比，0.04 g/kg牛黃的效果最好（P
3.2.2 牛黃對SHR腦組織MDA含量的影響結果見圖2。牛黃各組均顯示出明顯降低SHR腦組織MDA含量的作用，與對照組相比有顯著差異(P
4 討論
研究表明，高血壓最終會通過一系列血流或血管壁的變化導致機體能量代謝失衡。腦的能量對維持細胞內外離子梯度、細胞膜完整性、神經元胞體和軸突之間的物質運輸、細胞之間的信息傳遞、合成代謝、遞質釋放、攝取等至為重要。一旦腦血流供應中斷、能量耗竭，立即引起腦功能喪失和腦組織的廣泛損傷，因此，能量代謝的變化能夠及時、準確的反應機體腦組織的損傷程度。
腦的能量供應幾乎100%來自GLU氧化，它是中樞神經組織的唯一能量物質。GLU代謝障礙是缺血性腦損傷的主要原因之一［1］。在氧的充分供應下， 腦組織內GLU燃燒成CO2和水，然后放出能量，供腦代謝所需。腦缺血致GLU代謝異常有3個不同的時相，首先是腦缺血的發(fā)生，接著是能量耗竭，隨后是恢復或終致神經細胞損傷、死亡。因此，腦內GLU代謝水平的變化直接反映了腦的功能情況。本研究結果表明，雖然與對照組相比，牛黃各組均未表現出統(tǒng)計學差異，但牛黃0.04g/kg組GLU的含量在給藥后6 h內始終高于對照組；牛黃0.02，0.08g/kg組則在給藥后3～6 h均高于對照組水平。提示牛黃確有改善SHR腦細胞外液能量代謝，增加能量儲備的作用，且呈現一定的劑量相關性。
GLU在神經組織中先分解成Pyruvate，在有氧環(huán)境中，經三羧酸循環(huán)完成產能代謝過程，釋放大量能量，在缺氧的情況下，則進入糖酵解代謝過程，形成Lac，釋放的能量大大減少。因此， Lac和Pyruvate是葡萄糖代謝的中間產物，而 Lac及L/P的升高通常被認為是氧化代謝障礙的一種指標［2，3］。L/G比例升高與死亡率增高密切相關，Lac增加、GLU水平下降表明腦組織無氧酵解加速，無氧酵解的速度與預后有關。在腦損傷過程中，Lac和GLU含量呈相反的變化趨勢，其比值常作為判斷腦損傷嚴重程度的重要指標。本研究結果表明牛黃各組的Lac，L/P，L/G水平均較對照組下降明顯，且Lac，L/G下降的水平體現了一定的劑量相關性，說明牛黃確能明顯降低SHR腦細胞外液Lac水平，改善腦代謝，減輕腦損傷。牛黃0.08 g/kg組的各觀察指標下降開始的時間均較其它兩組明顯滯后。
腦缺血時能量代謝障礙產生大量的自由基攻擊生物膜中不飽和脂肪酸，引發(fā)脂質過氧化。檢測MDA含量和SOD活性?？梢蚤g接反映細胞損傷程度和機體清除氧自由基的能力。本研究發(fā)現，牛黃可明顯提高SHR海馬組織中的SOD活性，并顯著降低SHR海馬組織中的MDA含量，提示不同劑量的牛黃具有顯著的抗脂質過氧化作用，其中0.04g/kg劑量組效果最好。
上述結果表明，牛黃不但可以通過增加腦細胞外液的GLU儲備，降低Lac含量，改善能量代謝，發(fā)揮腦保護作用，而且可以升高海馬組織中的SOD活性，降低MDA含量，發(fā)揮抗脂質過氧化作用。在抗脂質過氧化方面，牛黃0.04 g/kg組效果最好，在對能量代謝的影響效果方面，牛黃各組與劑量成正相關，但牛黃0.08 g/kg組起效較慢，其原因有待于進一步研究。
參考文獻
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【關鍵詞】數字化微型氣象站；臺灣地區(qū)；校園氣象臺；校園氣象網；科學探究
【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097（2009）06―00035―05
數字化微型氣象站是一個基于手持技術[1]的先進的便攜式氣象數據采集系統(tǒng)，主要應用于天氣預測和微氣候監(jiān)測。它能便攜、定量、實時、準確地測量氣象數據[2]，通過無線技術把數據發(fā)送到多媒體電腦，并可利用網絡技術進行數據共享與協(xié)作學習。數字化微型氣象站已被廣泛地應用于我國臺灣地區(qū)的校園里作教學與探究式學習之用。本文將介紹數字化微型氣象站在臺灣地區(qū)的應用研究進展，包括校園氣象臺、校園氣象網的概況以及開展的相關教學與探究式學習活動。
一 數字化微型氣象站在校園氣象臺的應用
臺灣地區(qū)的校園氣象臺構建的主體是數字化微型氣象站。校園里的數字化微型氣象站，是采用美國Davis Instrument公司的Vantage Pro Plus整合套件機型，包含了數字化氣象站的主機和無線接收器。數字化氣象站的主機，是一個全自動化的氣象數據測量記錄儀，利用太陽能供電，白天不需使用額外電源。在陽光下，太陽給氣象站提供能量并為氣象站的內置電池充電；夜晚或陰天由電池繼續(xù)供電。因此氣象站可在24小時內無間斷地工作。氣象站能測量并記錄溫度、濕度、氣壓、降雨量、日／月／年的雨量圖、每日最高及最低溫度、風速、風向等氣象數據，還能計算出風寒指數（Wind Chill）、露點(Dew Point)、體感溫度等專業(yè)氣象參數。氣象站以無線電的方式將測量到的數據傳送到接收的計算機。氣象接收器能以數字、圖表方式實時顯示氣象數據。教師和學生便可在氣象站信號覆蓋的范圍內通過氣象接收器了解當前的校園氣象狀況。氣象數據接收器加裝EZWeather軟件套件和數據記錄器后，即可與計算機連接。師生們便能在計算機上查閱實時的氣象信息和歷史記錄[3]。
在臺灣地區(qū)，數字化微型氣象站已被廣泛應用于中小學的氣象學習[3][4][5]，具體內容如表1所示：
臺灣地區(qū)臺北市內的小學校園氣象臺通過數字化微型氣象站的無線技術與計算機的連接，將收集到的數據呈現在校園氣象臺網站上，學生及老師隨時都可以上網站查詢現有的數據，實時地了解當時的風速、風向、氣溫、雨量等的氣象信息。圖1 為松山國小校園氣象臺網站，是數字化校園氣象臺網站的典型例子，其他設有數字化氣象站的學校也擁有各自的、具有相同功能的校園氣象臺網站。
國際氣象組織（WMO）規(guī)定，50-100km內需設置一個氣象觀測站。校園氣象臺的大規(guī)模建立（見圖2），使臺北市在5km以內便擁有一個氣象觀測站，突破了無法解析50km以內的結構變化的局限。臺北市成為全世界氣象臺最密的城市。
隨后，桃園縣縣內也廣泛建設校園氣象臺，成為繼臺北市后第二個氣象觀測站密布的地區(qū)（見圖3）。其他縣市也逐漸開始擁有自己的校園氣象站，使校園氣象臺在臺灣地區(qū)遍地開花（見圖4）。
二 數字化微型氣象站在校園氣象網的應用
臺北市于2003年12月，在市內的60所小學內建立各自的校園氣象臺。這60個校園氣象臺一方面可以自成一獨立的氣象觀測站，在各自的校園氣象臺網頁上顯示校內的天氣變化狀況；另一方面，各個校園氣象臺還會將每天收集到的數據發(fā)送至臺北市校園氣象網，實現數據共享。校園氣象網的組織結構如圖5所示。
圖5 校園氣象網的組織結構示意圖[3]
通過這個集中型的氣象網，師生們能同時獲得60所學校所收集到實時的氣象數據和歷史的氣象資料，為中小學氣象科學的教學與探究式學習提供了豐富的資源。臺北市校園氣象網不但服務于學校師生，而且廣泛運用于市民的日常生活。目前，臺北市校園氣象網已成為全球領先的“微觀氣象測候網”（見圖6）。
2006年，桃園縣政府教育局亦開始建設桃園縣校園氣象臺網站，進行相關推廣工作。目前，桃園縣已建成由縣內20多小學聯網的桃園縣校園氣象臺網站（見圖7）。為了各地的校園氣象臺，以便共享更全面的氣象信息，全區(qū)域性的校園氣象網相應地建立起來。臺灣地區(qū)統(tǒng)一的校園氣象網（見圖8）匯集了臺北市、桃園縣及其他縣市的校園氣象臺的實時氣象信息，為探究式教學與學習提供了一個功能強大的數字化信息平臺。
三 數字化微型氣象站在科學課程教學與探究式學習活動中的應用
探究式學習（inquiry-based learning）就是主動追尋開放問題的解答，進行真正的科學實踐，使學習者有動機追求新知，整合與應用知識[10][11]。臺北市的由60所中小學校園氣象臺構建而成的數字化學習平臺，給中小學創(chuàng)設了更便捷的探究式學習情境。同時，校園氣象網中的海量數據，也使得參與科學探究活動的師生們獲得除學術文章以外的豐富數據資料。
來自不同學校的十多位自然科學教師組成了“臺北市探究式學習種子教師團隊”，并由中央大學三位分屬大氣科學、認知與教育，以及網絡學習科技專長的三位教授指導。2003年至今，已共同進行了“應用‘校園氣象臺’進行探究學習教學實驗與科展活動”、“以氣象領域為例之自然科學探究式教學”、“應用校園氣象臺提升國中小學生探究能力”三大教學計劃，目的在于通過創(chuàng)新的教學設計，讓學生體驗探究式學習的技巧，讓探究式學習真正落實到學校教育中。在他們團隊的努力下，臺北市的中小學師生已逐漸開始運用校園氣象臺網站的數據庫，進行相關的探究式教學與學習活動、科學競賽以及研究工作 [10]。
2004年，臺北市舉辦了“校園氣象臺”創(chuàng)新教學活動設計大賽。參與教學設計的學科并不局限于地理、氣象等自然科學，有些教師甚至把數字化微型氣象站應用在數學、語文、生活科（美勞、音樂）等科目上。教學設計的內容有的是一節(jié)課，有的是一系列的教學活動。大賽的成果展現在網站上，作品包括教學設計方案、教學演示文稿（幻燈片）、教學視頻等[7][9]。此類教學活動設計比賽既能讓老師展現出自己的教學才能，又能使數字化微型氣象站更好地服務于教學活動。
2005年，在臺北市教育局的資助與指導下，“探究式學習種子教師團隊”舉辦了名為“EZ氣象Let’s go!氣象體驗營”的氣象親子體驗營，活動的內容充分體現了“科學探究”的精神。60對親子體驗了基于“便攜式計算機”、“數字化數據采集器EcoLog*”和“數字化微型氣象站”的全新數字化學習模式[10]。整個過程中，無論是探究的設計還是方案的實施，都是由家長和孩子合作完成的。此類活動不但大大增進了親子間的感情，而且培養(yǎng)了學生濃厚的科學探究的興趣。
2006年，陳斐卿、江火明將探究式學習的歷程分為六大基本步驟，包括“各提觀點”、“匯成假設”、“形成策略”、“揀選變數”、“轉化數據”、“驗證假設”等[10][11]，其學習模式如圖9所示。這一探究式學習模式隨后被引入到運用“數字化微型氣象站”及“校園氣象臺”進行的探究式學習活動中。
2006年，“臺北市探究式學習種子教師團隊”舉辦了“中小學學生自然科學探究式學習網絡競賽”[10][12]。參賽的中小學生運用網絡作為溝通交流的工具，借助強大的數字化信息平臺――“臺北市校園氣象網”，通過相互協(xié)作，學習如何觀察、分析天氣現象，實地研究氣象問題，從而提升了學生的探究能力；同時透過“同儕互評”活動，培養(yǎng)了他們的評價能力?；顒拥某尚У玫搅藢＜医M和廣大師生的好評。
2007年，種子教師團隊再接再厲地舉辦了第二屆的“中小學學生自然科學探究式學習網絡競賽”[12]，參賽隊伍數目大幅增加，而且比賽完成率也有所上升；探究的課題與生活更接近，數字化校園氣象網的使用率也大大提高。
承接上兩屆得到的良好成效，2008年繼續(xù)舉辦了第三屆“中小學學生自然科學探究式學習網絡競賽”[7]。
四 數字化微型氣象站在臺灣地區(qū)的應用研究的啟示
通過以上對數字化微型氣象站在我國臺灣地區(qū)應用狀況的綜述，我們可以得到一些啟示：
（1）從數字化微型氣象站普及的范圍上看，數字化微型氣象站已大范圍地普及于臺灣地區(qū)各中小學校園，并建立起龐大的、完善的“校園氣象網”；而數字化微型氣象站在大陸地區(qū)只是在小范圍內進行推廣，未能形成系統(tǒng)的校園氣象網絡。筆者建議我國內地可在發(fā)達地區(qū)中小學率先推廣數字化氣象站，并建立起“校園氣象網”。
（2）從數字化微型氣象站的應用成效上看，近年來，臺灣地區(qū)把數字化微型氣象站、校園氣象臺與校園氣象網運用到氣象科學探究式教學與學習之中，取得了巨大的成效。學生乃至全民的科學探究意識與科學素養(yǎng)得到了很大提高?？梢?，數字化微型氣象站在科學教育中起著積極的促進作用。筆者認為，內地亦可借鑒臺灣地區(qū)的經驗，結合內地科學教育的特點，開展相應的氣象科學探究式活動，讓數字化微型氣象站更好地推進國內科學教育的發(fā)展。
（3）從數字化微型氣象站的教學研究上看，我國內地對數字化微型氣象站的研究還處于初始階段，對于如何利用它提高學生的科學探究的興趣、活躍科學課堂氣氛、開發(fā)探究式教學設計,以及輔助公眾科學教育等研究層面尚未涉及。而這些內容都是日后進行相關研究和教育實踐時值得深入考慮的重要問題。
（4）從數字化微型氣象站的應用前景上看，數字化微型氣象站的引入，使學校在“低資金投入”的前提下擁有最先進的“數字化氣象學習平臺”，也使中小學現有信息化程度大大提升。學生運用數字化微型氣象站進行探究活動，便可更充分地利用學?，F有的氣象環(huán)境資源進行科學學習；氣象站的聯網，能最大限度地整合該地區(qū)各個學校現有的信息資源，使教學資源得到更好的優(yōu)化配置。數字化微型氣象站的推廣，將有力地推動信息技術與科學課程的整合，促進探究式學習在科學教學中的發(fā)展，必將成為中小學校園數字化學習平臺[13]發(fā)展的新趨勢！
注：* EcoLog，手持技術儀器的一種，內置5種傳感器，可測量氣溫、亮度、音量、濕度和氣壓；還可外接各種傳感器，適用于自然科學中的各類實驗。
參考文獻
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The Research Progress of Application of Digital Micro Weather Station in Taiwan, China
――the trend of new e-learning platform for primary school & middle school
PENG HaoQIAN Yang-yi
(Institute of Chemistry Teaching and Resource, South China Normal University, Guangzhou, Guangdong, 510006, China)
關鍵詞：大班教學；形象化教學；學習共同體；數字信號處理
作者簡介：盧迪（1971-），女，天津人，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，教授；蘭朝鳳（1981-），女，黑龍江哈爾濱人，哈爾濱理工大學電氣與電子工程學院，講師。（黑龍江 哈爾濱 150080）
基金項目：本文系黑龍江省新世紀高等教育教學改革工程項目（項目編號：66996）、哈爾濱理工大學教育教學研究項目（項目編號：C201200011）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）16-0086-02
自大學擴招以來，各高校普遍存在學生多教師少現象，因此本科生的公共課、專業(yè)課的講授常采用大班額配課制度，學生數在百名左右。大班教學帶來的問題主要有兩個方面：一方面是大班教學對學生學習積極性的影響。在大班教學中，師生之間的交流較小班教學減少，學生的個性差異和獨特性被忽視，學生往往學習動機較低、學習積極性較差、學習被動、注意力不集中，師生之間和生生之間互不認識、互動很少。[1-3]另一方面，從教師的角度來說，由于大班教學導致學生發(fā)言、表達自己的意見機會大大減少，課堂氣氛比較沉悶，教師往往采用“一言堂”的教授模式，教學方法單一，而且由于課堂教學時間有限、學生數多，教師很難從學生那里得到有效反饋，不能全面了解學生對課程內容的接受、理解程度。
針對這些問題，越來越多的高校教師關注于大班教學方法的研究，從中國知網的統(tǒng)計來看，2010年發(fā)表的相關研究論文有123篇，2011年有203篇，2012年有155篇。這些論文中，80%左右的研究集中于大學英語等公共課程，而對專業(yè)課程的大班教學方法研究較少，因此本文針對“數字信號處理”這門專業(yè)課的大班教學方法進行了一些探討?！皵底中盘柼幚怼闭n程是通信工程、電子信息工程、信息工程、自動控制、測控儀器等專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。該課程理論性強、數學知識應用較多、物理意義不明顯，公式推導多，是學生普遍認為較難學懂、理解的課程之一。本文針對大班教學環(huán)境特點，從激發(fā)學生學習主動性，構建學習共同體方面出發(fā)，通過改善課堂效果，提高課堂上的學習效率，達到提升“數字信號處理”課程大班教學質量的目的。
一、建立“學習共同體”教學模式
“學習共同體”是指由學習者及助學者（包括教師、專家、輔導員等）共同構成的團體。團體成員在學習過程中經常進行溝通、交流，并分享各種學習資源，共同完成一定學習任務，形成相互影響、相互促進的人際聯系。學習是學習者主動構建內部心理表征的過程，學習過程需要與物和教材對話、與他人對話、與自己對話。為此，教師要在教學過程中給學生“自主學習的空間”，使學生針對任務或問題去思考、分析、理解、探究，和學生構建“學習共同體”，增進師生之間、學生之間的協(xié)作和互動，[4]將學習的主動權歸還給學習者，激發(fā)學生內在學習動力，將傳統(tǒng)課堂教學活動中教師負責“教”、學生負責“學”的單向活動回歸到師生互教、互學的雙向活動，師生關系不再是“管理者—被管理者”的關系，而是“民主平等”的關系。課堂上，教師不再是知識的主講者，而應像主持人一樣，是知識的介紹者和串聯者，學生應作為知識的“主講者”闡述其對知識的理解。只有理解“知識”，而不是死記硬背“知識”，才能應用“知識”。譬如在講授傅里葉變換時，教師在課堂上可以先從周期信號的分解歷史開始介紹，從18世紀Euler、Lagrange等科學家對弦振動的分析（此內容物理中有相應實驗），19世紀Fourier給出了周期信號級數的展開和積分、Parseval關于時域和變域的能量守恒原理、Dirichlet給出的級數和積分條件、Gibbs闡述的吉布斯現象，到20世紀無線電的產生、Nyquist采樣定理、Wiener功率譜、Cooley&Tukey給出的FFT算法等。通過對傅里葉變換演變歷史的介紹，學生很容易接受將任意信號分解為三角函數或指數函數形式的必然性，進而理解傅里葉變換的重要意義，掌握信號從時域到頻域的轉換過程。鼓勵學生利用強大的網絡資源，對教師介紹的有關歷史進行深一步的挖掘。在這個過程中，學生會對相關知識進行初步學習，當課堂上教師講解到相關知識點時，學生可以進一步補充自己了解的內容和對該知識點的理解。
大學工科專業(yè)課所講內容本質上是數學、物理、化學等基礎知識在工程實踐中的應用，如何將這些基礎知識與工程實踐相結合是工程類本科學生必須掌握的技能，而只有理解這些基礎知識才能很好地應用它們。英國著名哲學家和物理學家波蘭尼將人類的知識分為顯性知識和默會知識，其中默會知識本質就是理解力，是一種領會進而把握經驗、重組經驗，從而達到對它的理解和控制能力。相同的教師給同一批學生授課，但是每個學生的理解程度不一樣，這就是默會知識掌握程度不同。默會知識的獲得是與特定的問題或任務情景聯系在一起的，由于每個學生的理解方式都受其獨特的生活和文化環(huán)境影響，因此對相同問題的理解也是不一樣的。掌握默會知識的最好方法就是讓學生置身于知識所在的日常實踐情景和科學實踐情景中，通過參與專家、同伴的思考和行動過程而獲得那些不能明確表達的規(guī)范、準則等。
為加強“數字信號處理”這門課的實踐性，嘗試將學生分為Flash課件制作組、MATLAB課件制作組，DSP程序編寫組等，讓學生將比較抽象的數字信號理論知識用自己的方式形象化表達出來，以判斷其對默會知識的掌握。通過小組合作，學生可以充分闡述自己的學術觀點，在觀點的碰撞中，觸發(fā)靈感，加強批判性思維，提升對所學知識的理解程度。
二、課堂效果的掌控
“學習共同體”的建立是要激發(fā)學生內在的學習動力，調動學習主動性，而課堂學習效率的提高可以達到事半功倍的效果。首先要建立統(tǒng)一、規(guī)范的課堂秩序，如上課不遲到、不早退，上課時不準許使用手機、筆記本電腦等電子設備，不能無故大聲喧嘩，發(fā)言前要舉手示意教師等基本行為準則。沒有規(guī)矩不成方圓，在確保課堂教學秩序的前提下，才能保證教學效果，要使學生清楚了解、理解這些行為規(guī)范，并自覺遵守執(zhí)行。其次，教師要利用語言表達能力和肢體語言吸引學生的注意力。教師的語言要簡潔、準確、生動、富有邏輯性，可以通過聲調的變化強調所講知識點的重要性。由于采用多媒體教學，教師不用一直站在講臺上，可以到學生座位附近邊走邊講，這樣，不僅可以縮短師生之間的空間距離，還可以縮短師生之間的心理距離。當教師走到學生身邊時，學生必定會將注意力轉移到教師身上，提高了其聽課的專注度。教師在教室內的走動，還有利于隨時維護課堂秩序，并隨時得到課堂信息的反饋。
課堂秩序的規(guī)范不是要求學生沉默地聽，而是要保證正常的教學秩序，學生如果想要發(fā)表自己的見解，可以隨時舉手示意教師。教師鼓勵學生之間進行討論，而教師則處于一種裁判的地位，負責給出結論和維持課堂秩序。這樣，在課堂教學中，教師不再始終處于主講地位，而是將學習的主動權交給學生，激發(fā)學生主動學習的能力。
三、“數字信號處理”課程的形象化教學
在文獻[5]、[6]中都提到了“數字信號處理”課程形象化教學方法，目的是更好地幫助學生建立起數學描述與物理概念、物理過程之間的聯系。因此在課堂上，教師要鼓勵學生將數學描述用圖形的方式表達出來。譬如在學完DFT的定義后，可以啟發(fā)學生將拉氏變換，連續(xù)時間信號傅里葉變換（FT）、序列傅里葉變換（DTFT）與離散傅里葉變換（DFT）在s平面、z平面上畫出來。雖然教材上有相關圖形，但是可以讓學生將這幾個圖形及模擬濾波器的頻率響應、數字濾波器的頻率響應繪制在一張紙上，如圖1所示。在圖1（a）中，虛軸上的拉氏變換對應連續(xù)時間非周期信號的FT；當時間信號為非周期序列時，進行DTFT變換，那么z平面上（如圖1（b）所示）的單位圓對應的是序列的FT，此時學生可以清晰地看出數字頻率仍然是連續(xù)的，但是具有了周期性質，這種頻率連續(xù)的信號仍然不能用數字處理芯片進行處理，因此要在單位圓上進一步將連續(xù)的進行離散，如圖1（c）所示，將單位圓N等分，即，可清楚表明DFT的概念。在解釋圖1（d）（e）時，重點強調模擬濾波器的角頻率范圍是，而數字濾波器的數字角頻率是周期性的，只研究這一個周期就可以。
在課堂講授中，多媒體教學能將抽象、生澀的知識形象化、直觀化，改變了傳統(tǒng)教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式。在多媒體教學上，可以將PPT、flash和MATLAB綜合在一起應用。例如，在講解卷積、圓周卷積等概念時，由PPT給出相應概念與公式，用flash展現2個序列做卷積、圓周卷積的過程。將圓周卷積中的移動序列做成一條貪吃蛇的形狀，學生們看了之后，對圓周卷積有了一種直觀的認識，對其原理的理解也更透徹。此外，多媒體教學信息量大，可以提高課堂的教學效率。但是，對于“數字信號處理”這類理論較強的課程，單純使用多媒體教學，效果往往不佳，譬如在推導一些定理、公式時，推導過程直接呈現在PPT上，學生一眼掃過，導致思路跟不上（或也不愿意思考），理解不透徹，此時還是傳統(tǒng)的板書效果更佳。在授課中，將知識的重點、難點及重要公式的推導由板書的形式呈現出來，方便學生記筆記，有利于學生日后對資料的整理和復習工作。
四、小結
“數字信號處理”是一門理論強、公式多、難理解的課程，在大班教學環(huán)境學下，如果學生不積極參與到教學活動中，則教學效果不佳。通過推行“學習共同體”思想，激發(fā)學生學習的內在主動性，通過形象化教學，提高學生學習的外在興趣點，以達到學好、學透“數字信號處理”這門課的目的。
參考文獻：
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一、 課外閱讀讓課堂超越現實，實現現實與歷史的對接
如果在課堂上單單靠教材文本知識，是遠遠不能讓孩子們認識到數學的博大精深、數學的文化價值、數學的內在魅力和巨大作用的。課外閱讀可以很好解決這個問題，比如我們班凡是數學不好的學生談到數學、數字，就覺得枯燥乏味，頭痛提不起任何興趣。于是我想了個辦法，從數著手，引導學生到課外去閱讀數的起源、古代各國的數的各異形態(tài)、阿拉伯數字的發(fā)展歷史等等，學生都紛紛找來了豐富的素材，在數學課堂上組織了一次“數”的交流：古巴比倫數字、古中國數字、古羅馬數字等圖片展示及文字說明，讓學生穿越時空步入歷史，親歷了一場數的演變史。學生感言頗多：“數真是太神奇了，原來是這樣演變來的；讀了這么多的課外資料，第一次發(fā)現數學這么有趣，好像把我?guī)У搅松衩毓艊??！币粓鲩喿x拯救了學生厭惡數學的情緒。
二、 課外閱讀讓課堂超越教材，實現教材與生活的和諧
《數學課程標準》也十分重視數學與生活的聯系，指出：“學生的數學學習內容應當是現實的、有意義的、富有挑戰(zhàn)性的?！币痪湓?，道出了數學教學的生活性?！吧顢祵W”強調了數學教學與社會生活接軌，在傳授數學知識和訓練數學能力的過程中，教師自然而然地注入生活內容。
在蘇教版教材中第十冊中學習質數的概念，學生第一次接觸到這個概念，比較陌生，為了能引起學生學習的興趣，我采用了一段關于質數的新聞報道：美國密歇根州立大學一位26歲的學生近日發(fā)現了已知最大的質數。這個質數可寫成2的20996011次方減1，擁有6320430位數。這是人類發(fā)現的第40個梅森質數。
據《新科學家》雜志網站2日報道，這位名叫邁克爾·謝弗的化學工程學研究生是“因特網梅森素數大搜索”活動的志愿者。他花費了兩年時間，于11月17日發(fā)現了這個質數，但目前才得到驗證。此前人類發(fā)現的最大質數也是一個梅森質數，有400多萬位數。
三、 課外閱讀讓課堂超越學科，實現學科與學科的互通
在教學年月日這節(jié)課內容，我意識到不單單是數學方面的知識，比如在教學閏年的判斷方法時對于整百年份數的判斷，書上只有一句注釋。這是不能滿足學生的好奇心的，他們很想探究為什么要這樣做？這時我故意賣了關子，想知道的話我們課后可以去查一下資料。課后同學們忙得不亦樂乎，有的去圖書館查，有的網上查，有的向人請教……匯報交流的時候，有的孩子說到原來數學知識還跟天文知識有關呢，還有的孩子說到我是上網查的資料，上了電腦課還真有用。把課堂中學不到的知識提示學生自己開展課外閱讀，突破了一般數學學科教學的封閉狀態(tài)，擴展了學生學習的時空，將課內與課外很好地結合起來。我欣喜地發(fā)現學生在這樣的學習環(huán)境中不僅解決了課堂中的學習不到的知識，而且能讓他們樂此不疲去發(fā)現，去探索，學到比知識更有用的方法。
四、 課外閱讀讓課堂超越知識，實現知識與情感價值觀的雙贏
關鍵詞： 數學教學 解題習慣 養(yǎng)成教育
習慣是指長時期養(yǎng)成的不易改變的動作、生活方式、社會風尚等。事實上，廣義的習慣不僅是動作性的、生活方式性的或社會風尚性的，還包括人類所有的優(yōu)點。甚至包括“善良”“仁愛”這樣永恒的主題，也需要進行不斷修煉，才會真正內化為行動性的習慣。好習慣要在生活中培養(yǎng)，要在實踐中培養(yǎng)、要抓住教育的關鍵期、培養(yǎng)好習慣，糾正壞習慣等。良好習慣能給一個人的學習、工作和生活帶來很多益處。良好習慣將會使人終生受益，而不良習慣會嚴重影響人后繼學習和將來的工作。培根說：“習慣真是種頑強而巨大的力量，他可以主宰人的一生?！?/p>
很多高中生在學習數學時存在許多不良習慣。比如有些學生書寫混亂，字跡潦草；錯字、漏字、添字，丟掉數字或運算符號、點錯小數點等現象也時有發(fā)生。有些學生計算時粗心大意，經常出錯，計算后也不檢驗。有些學生做作業(yè)時不善于獨立思考，喜歡“參考”別人的。更嚴重的是，有些學生對作業(yè)中做錯的題目，不去找其原因，及時糾正，而是走馬觀花、一帶而過。長此以往，便產生了錯誤的積累，嚴重地影響了以后的學習。很多學生都有這樣的考試經歷：自認為會做的題，也做了若干步且計算無誤，卻意外地思路受阻，做不下去了。等老師一評講，才發(fā)現自己實在不該做不下去，從而使考試留下遺憾。其實，學生在解題過程中的思路并沒有被真正“堵死”，只要善于并及時找到延續(xù)解決問題的思路、方法，問題就迎刃而解了。馬克?吐溫說：“習慣就是習慣，誰也不能將其扔出窗外，只能一步一步地引下樓?！币虼?，良好習慣的養(yǎng)成是非常重要的，而培養(yǎng)良好的解題習慣能提高學生思維水平，并且它本身就是一種優(yōu)秀的品質。
解題是深化知識、發(fā)展智力、提高能力的重要手段。規(guī)范地解題能夠養(yǎng)成良好的學習習慣，提高思維水平。下面我具體談談怎樣培養(yǎng)學生良好的解題習慣。
一、培養(yǎng)良好的審題習慣
審題是解題的第一步，也是解題中最重要、最關鍵的一步。解題是從審題開始的，分析問題、解決問題的能力也是在審題中體現的。不要單純地認為看錯題、看漏條件是“粗心大意”造成的，它其實是能力不夠的表現，應從提高學生綜合能力、素質的高度培養(yǎng)學生的審題能力。因此，要做好以下幾點。
（一）認真審題，明確題意。
審題就要明確題意，善于抓住題目中的關鍵字、詞或句，準確理解其表達的意義，搞清命題的語法結構。題中的關鍵句子是“四個點共圓”，怎樣的四個點會在一個圓上（正向推理）？四個點同在一個圓上，這四個點構成的四邊形有什么性質（逆向思維）？這樣進行判斷推理，既發(fā)展了學生的判斷、推理能力，又很快找到了解題的突破口。
三、培養(yǎng)良好的規(guī)范解題習慣
解題規(guī)范，就是要看清題目要求，思路清晰，嚴格步驟，認真書寫。著名數學家華羅庚教育中學生在數學解答上要“想得清楚，說得明白，寫得干凈”。這種良好的習慣應從小培養(yǎng)，而有些學生在解答問題時不重視書寫過程，只寫出“結果”就算完了。答案實際上是很重要的，是一件事情的結束。我們做事強調要有好的開始，也要有好的結束，那才是一件完整的事。做題與做工作一樣，應該有完美的結束。因此，不僅要使學生重視寫答案，還要使學生學會寫答案。答案規(guī)范是指答案準確、簡潔、全面，既注意結果的驗證、取舍，又要注意答案的完整。要做到答案規(guī)范，就必須審清題目的要求，按要求作答，解答題是分步給分的，因此在教學時要注意引導學生按正確的解題步驟解答，逐步養(yǎng)成良好的習慣，特別是檢查驗算和寫好答案的習慣。碰到比較煩瑣的計算，一定要讓學生獨自動手進行規(guī)范求解，教師不能越俎代庖。
四、培養(yǎng)良好的題后反思習慣
引領學生學會反思是學生發(fā)展中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。荷蘭著名數學家弗賴登塔爾強調：“反思是數學的重要活動，它是數學活動的核心和動力。”“通過回顧所完成的解答，通過重新考慮和重新檢查這個結果和得出這一結果的路子，學生們可以鞏固他們的知識和發(fā)展他們的解題能力?！笨v觀現在的課堂，有些學生仍然認為做完題就算完成了任務，不會主動對解題過程進行回頭看和再思考，也不會對特殊問題所包含的一般意義作進一步認識，從而導致學習效率低下，思維的靈活性不能得到有效培養(yǎng)。所以還要注意解題后的回顧學習。
解題后的反思是指學生在數學學習完成之后對自己的數學學習行為、解題思路、解題方法和結果等的反思。波利亞指出：“即使是相當好的學生，當他得到問題的解答，并且很干凈利落地寫下論證后，就會合上書本，找點別的事情來做。這樣他們就錯過了解題的一個重要而有教益的方面。”通過反思重新考慮和重新檢查這個結果和得出這一結果的思路，學生以此鞏固自己所學的知識、方法和發(fā)展自己的解題能力。
①解題后，應對原題的條件、結論進行再思考，看看條件是否可以變化？相應的解題方法有無變化？也就是一題多變；逆命題是否成立？
②解題后，應進一步做力所能及的推廣，培養(yǎng)自己大膽猜想、驗證的探索能力，激發(fā)自己的創(chuàng)造性；
③解題后，應反思自己的解題思路，總結解題規(guī)律，并發(fā)現自己在解題中顯露出的知識能力的缺陷，并在題旁寫出摘要；
④解題后，應對習題進行歸納、總結、類化工作，即一是把類似的習題歸成一類；二是注意某些題目的應用，便于構成知識系列，同時培養(yǎng)自己的歸納、整理、應用知識的能力，等等，培養(yǎng)自己嚴謹的思維。
課堂上所得的知識是有限的，許多問題的解決要通過學生對信息的聯想、創(chuàng)造，通過反思，深刻理解數學知識和數學思想方法，實現再學習的目的。
習慣是一種慣量，也是一種能量的儲蓄。養(yǎng)成良好的解題習慣的人，要比那些沒有養(yǎng)成良好解題習慣的人具有更大的潛在能量。王爾德說：“起先是我們造成習慣，后來是習慣造成我們。”教師一定要從嚴、從實、從點滴抓起，貫穿于整個教學過程中。要堅持嚴格要求，示范誘導，反復訓練，同時也要善于抓住教育契機，只有這樣才能讓學生養(yǎng)成良好的解題習慣。
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【關鍵詞】電路；信號與系統(tǒng)；教學方法
《電路》和《信號與系統(tǒng)》課程是電氣工程及其自動化本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，所涉及的基本概念和研究方法已逐漸應用于電氣技術中的各個領域?！峨娐贰氛n程研究電路的基礎知識，《信號與系統(tǒng)》課程研究信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法，應用現代數學的方法和結論闡述和解決物理問題，將物理意義與數學論證緊密結合。由于該課程理論性較強，公式和理論推導證明較多，在教學上具有一定的難度，并且該課程的教學質量關系到后續(xù)課程的教學質量。本文結合筆者對上海電力學院電氣工程及其自動化專業(yè)本科大學二年級和大學三年級學生的《電路》和《信號與系統(tǒng)》教學過程中的實踐和體會，在教學內容、教學方法和實驗教學等方面進行了一些探索和研究。
一、教學內容的選擇
針對上海電力學院電氣工程及其自動化專業(yè)本科的學生，選擇由我院教師編寫的中國電力出版社出版的《電路》和由我院教師編寫的清華大學出版社出版的《信號處理原理與應用》作為教材，教材介紹了電路的基本原理和連續(xù)時間信號及離散時間信號與系統(tǒng)的分析[1-2]。我院電氣工程及其自動化專業(yè)大學二年級的《電路》課程包含正弦交流電路頻域分析（相量法）、非正弦電流電路分析（傅里葉級數展開分析方法）、電路的復頻域分析（拉普拉斯變換的方法）、系統(tǒng)的網絡函數、狀態(tài)方程等內容，這些內容在傳統(tǒng)的《信號與系統(tǒng)》課程中也是授課內容。對于這部分內容，《信號與系統(tǒng)》課程重點從“系統(tǒng)”的角度進行講授。由于電氣工程及其自動化專業(yè)后續(xù)課程中不再開設《數字信號處理》課程，在《信號與系統(tǒng)》課程中加入了離散傅里葉變換、濾波器的原理與設計等相關知識，讓學生能夠更多了解數字信號處理的相關技術。
二、教學方法和教學手段的改革
為了提高《電路》和《信號與系統(tǒng)》課程的教學質量，培養(yǎng)學生實踐能力及創(chuàng)新能力，對教學方法和教學手段進行改革。
（一）將《電路》課程和《信號與系統(tǒng)》課程的內容有機結合
《信號與系統(tǒng)》課程的核心是幾種變換域方法的原理和應用[3]，通過建立“電路、信號與系統(tǒng)”的概念，幫助學生理解各種變換方法。對于連續(xù)時間信號與系統(tǒng)，“電路”課程從“路”的角度分析電路的電壓、電流和功率；《信號與系統(tǒng)》課程從“系統(tǒng)”的角度分析電路，將該電路看作系統(tǒng)，研究該系統(tǒng)的輸入與輸出的關系?！皶r域分析”用數學的方法求解電路，闡述信號與系統(tǒng)的物理意義；“頻域分析”研究是系統(tǒng)的幅度頻率響應和相位頻率響應；“復頻域分析”通過拉普拉斯變換的方法，將時域變換到復頻域，以較簡便的數學方法求解電路。
在《電路》課程中，用相量法對正弦交流電路進行分析，其實質就是采用變換域的方法，將時域變換到頻域下進行研究，在講授“電路”課程的時候，強調變換域的思想；在后續(xù)章節(jié)講授拉普拉斯變換，繼續(xù)闡述變換域的方法，并說明兩種變換之間的關系。學生在《電路》課程中較早接觸到變換域的思想，學習《信號與系統(tǒng)》課程中連續(xù)時間與系統(tǒng)的傅立葉變換，離散時間與系統(tǒng)的Z變換和傅里葉變換，教學方法上突出了承上啟下、循序漸進的教學理念，學生容易掌握，教學效果良好。
（二）用類比的方法授課
《信號與系統(tǒng)》課程學習過程中，大部分學生對連續(xù)時間信號與系統(tǒng)能夠較好的理解和掌握，但是學習離散時間信號與系統(tǒng)存在一定的困難。針對課程中的連續(xù)時間信號與系統(tǒng)和離散時間信號與系統(tǒng)具有平行相似的特點，采用類比法講授兩類信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法，學生在了解數學基礎較好的連續(xù)時間信號與系統(tǒng)理論的同時，通過聯想舉一反三的充分理解數學基礎比較薄弱的離散時間信號與系統(tǒng)理論?！峨娐贰氛n程中介紹一階電路的時域分析方法，總結出來三要素法，直觀清楚。二階電路的時域分析方法比較復雜，引入了復頻域的拉普拉斯變換，分析高階電路非常有效，學生直觀的意識到通過變換域的方法帶來很大的方便。對于《信號與系統(tǒng)》課程中的z域變換的方法可以采用類似的方法授課，讓學生較好的理解離散系統(tǒng)[4]。
（三）理論與實際相結合
課堂教學內容要與實際生活聯系，讓學生保持學習的熱情和興趣。《電路》和《信號與系統(tǒng)》課程的理論性比較強，內容相對比較枯燥。要激發(fā)學生的學習興趣，選取一些生動的實例融入到課堂教學中。電力系統(tǒng)中的諧波分析，通過快速傅里葉變換的方法進行分析。學階電路的放電過程時，從時鐘的鐘擺入手。推動鐘擺開始擺動，它將以某種頻率振蕩，控制頻率的主要是鐘擺的長度。在鐘擺中，能量在勢能和動能之間轉換，這兩種形態(tài)間的能量的轉換就是導致振蕩的原因。最后由于摩擦的作用，任何物理振蕩都會停止。將電容器和電感器連接在一起組成的二階電路， 電容器儲存電場能量，而電感器儲存磁場能量，電容器將通過電感器進行充放電，直到金屬導線中的電阻耗完能量振蕩結束，振蕩頻率取決于電感器和電容器的大小。理論聯系實際的教學有利于增強學生創(chuàng)新意識和實踐能力，提高學生的綜合素質。
三、加強實驗教學
結合我院的實際情況，將Matlab軟件引入《電路》和《信號與系統(tǒng)》教學中，堅持結合工程應用需要，培訓學生實驗能力。Matlab軟件具有完備的圖形處理功能，實現計算結果和編程的可視化，為該課程的實驗體系提供了強大的支持。結合科技界、產業(yè)界的應用要求，課程組明確將MATLAB運用技術，并作為實驗考核的內容。經過這樣訓練的學生，既能掌握基本理論和主要算法，又能將它作為工程實現，實踐能力得到培養(yǎng)。
四、結束語
前文結合我院“信號與系統(tǒng)”課程教學改革的實踐，從學生評教和督導聽課來看，學生和督導認可教師的授課方式，大部分學生增強了學習熱情，考試成績也有很大的提高。結合教學要求，科學編排教學內容；結合學生能力培養(yǎng)需要，科學設計實驗；結合教學效果需要，推動教學互動，促進教學相長。教學改革有助于提高教學質量，增強學生的實踐能力及創(chuàng)新能力。
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基金項目：
本文系“上海電力學院2014年度教改項目”（項目編號：20141403）的研究成果。
關鍵詞： 互聯網； 物聯網； 高校教育； 教學
中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2015）02-67-03
Application of Internet of things in college education
Li Lili
（Heze University Department of Mathematics， Heze， Shandong 274015， China）
Abstract： The Internet of thing （IOT） is developed， expanded and extended based on the Internet. Through sensor devices， a variety of items can interchange to form a new network which can communicate information. The basic concepts of IOT， basic characteristics and main techniques are introduced. The modern education techniques of network，digitization，intelligence based on the development of internet of things are discussed. The application of IOT in college classroom teaching， experiment teaching， management and developing extracurricular teaching activities are proposed.
Key words： internet； Internet of thing； university education； teaching
0 引言
物聯網的概念于1999年由麻省理工學院（MIT）提出，由2005年國際電信聯盟（ITU）出版的世界互聯網發(fā)展年度報告《物聯網（Internet of Things，IOT）》推向更高的發(fā)展層面[1]。我國的物聯網發(fā)展，是在2009年8月總理視察無錫時提出了“感知中國”理念，從而使物聯網的發(fā)展得到了推動和重視，物聯網在軍事、物流、醫(yī)療衛(wèi)生、教育、交通、平安家居、工業(yè)監(jiān)測、農林業(yè)、環(huán)境保護、防災救災等多個領域之中得到廣泛應用。
1 物聯網概念
物聯網即物物相連的互聯網（The Internet of Things），仍然以互聯網作為其核心技術，是以互聯網為基礎的網絡的延伸和擴展，使得網絡的客戶端成為任何物品與物品之間進行信息交換和通信[2]。物聯網將基礎的物理設施與IT基礎設置結合起來，將物品、芯片、寬帶通過可視化的界面連接起來，使其作為生活中的基礎設施，加強了人與物的對話與交流，讓沒有生命的物品能夠通過語言表達為人們的日常生活服務。物聯網的定義很簡單：即通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、氣體感應器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。物聯網是一種網絡，通過射頻識別等信息傳感設備將所有物品與互聯網連接起來，通過網絡實現各種物品間的信息交換，從而實現智能化識別和管理。即物聯網是通過各類傳感器連接物品和互聯網并最終由計算機處理的技術。
物聯網作為新興的基于互聯網的技術，有著互聯網沒有的技術優(yōu)勢與應用優(yōu)勢。物聯網的主要特征有以下[3]。
⑴ 連通性：連通性是物聯網的本質特征之一。國際電信聯盟認為，物聯網的“連通性”有三個維度：一是任意時間的連通性（any time connection），二是任意地點的連通性（any place connection），三是任意物體的連通性（any thing connection）[4]。
⑵ 技術性：物聯網是技術變革的產物，代表著未來計算與通信技術的發(fā)展趨勢，而其發(fā)展又依賴眾多技術的支持，尤其是射頻識別（Radio-frequency identification，簡稱 RFID）技術、傳感技術、納米技術、智能嵌入技術。
⑶ 智能性：物聯網使得人們所處的物質世界得以極大程度地數字化、網絡化，使得世界中的物體不僅以傳感方式也以智能化方式關聯起來，網絡服務也得以智能化。物聯網具有智能化感知性，它可以感知人們所處的環(huán)境，最大限度地支持人們更好地洞察、利用各種環(huán)境資源以便做出正確的判斷。
⑷ 嵌入性：物聯網的嵌入性表現在兩個方面，一是各種各樣的物件本身被嵌入在人所生活的環(huán)境中，二是由物聯網提供的網絡服務將被無縫地嵌入到人們日常工作與生活中。
2 物聯網實現技術
2.1 傳感器技術
傳感器是機器感知物質世界的 “感覺器官”， 可以感知熱、力、光、電、聲、位移等信號， 為網絡系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息[5]。將傳感器安裝到需要通信的每個物品上，然后將某些物品上的傳感器組成無限傳感器網絡。由此，物聯網可以通過各個物品上的傳感器及其他們組成的傳感器網絡來感知、響應它們之間的通信。
傳感器網絡中的每個傳感器結合其他部件組成了傳感器網絡節(jié)點，傳感器網絡節(jié)點由以下基本單元構成：
⑴ 傳感單元：由模數轉換功能模塊和傳感器組成；
⑵ 處理單元：由嵌入式操作系統(tǒng)、存儲器和CPU組成；
⑶ 通信單元：由各種無線通信模塊組成；
⑷ 電源：用于提供設備工作的器件。
傳感器網絡的組成步驟：首先，傳感器網絡節(jié)點安置在被感知物品的附近或者內部；其次，傳感器網絡節(jié)通過自組織的方式構成無線傳感器網絡，以協(xié)作的方式實時感知、收集、處理并響應網絡覆蓋區(qū)域中的信息；最后，Sink節(jié)點鏈路經多跳網絡將整個無線網絡區(qū)域內的信息和數據傳送到遠程管理中心。另一方面，遠程管理中心可以實時監(jiān)督、控制并操縱無線傳感器網絡節(jié)點。
2.2 射頻識別（FRID）技術
RFID（Radio Frequency Identification，射頻識別）射頻識別是無須人工干預的識別過程，這種非接觸式的識別技術，可以用于各種惡劣的工作環(huán)境，由射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據[6]。FRTD由標簽、閱讀器和天線組成，各組成部分的功能如下。
⑴ 射頻標簽（Tag）：具有惟一的電子編碼，放在各物品上用于標識目標對象。由耦合元件和芯片組成。
⑵ 讀寫器（Reader）：用于寫入并讀取標簽信息，可人工設計為手持式或固定式。
⑶ 數據管理系統(tǒng)：用于對數據信息的存儲和管理，以及對標簽進行讀寫的控制。
在RFID系統(tǒng)中，射頻標簽含有惟一的標識碼，并黏貼在待識別的物體上；讀寫器通過耦合元件與射頻信號進行空間耦合，對標簽的信息進行讀取和寫入，根據時序關系，在耦合的通道實現能量的傳遞和數據的交換，并使用相應的協(xié)議進行網絡通信，進而獲取、解碼、識別和管理射頻標簽的信息；最后通過數據管理系統(tǒng)對射頻標簽進行讀寫控制、對采集到的數據信息進行管理和存儲。
2.3 M2M技術
M2M是機器對機器（machine-to-machine）通信的簡稱[2]。目前，M2M重點在于機器對機器的無線通信，存在以下三種方式：機器對機器，機器對移動電話（如用戶遠程監(jiān)視），移動電話對機器（如用戶遠程控制）。
3 物聯網對高校教育的影響
高等教育領域已經成為物聯網發(fā)展的領域。信息技術應用到教育教學過程后，使學習環(huán)境、學習資源、學習方式都向數字化方向發(fā)展。
3.1 網絡化教學
網絡化教學是指具有一定自學、自律能力的學生基于計算機網絡，利用多媒體計算機在本地或遠程通過與計算機的交互而實現的一種主動學習為主，以教師的指導和計算機智能模塊的協(xié)調為輔的教學形式[7]。網絡化教學要求學生做到主動學習（Active Learning）、仿真學習（Simulative Learning）、互動學習（Interactive Learning）、累積學習（Accumulative Learning）。
3.2 數字化學習
信息技術和網絡的飛速發(fā)展，對人類的生活和學習產生了重大的影響。葛洛蒂指出，信息時代是一個數字化的世界[8]。它有四根支柱，一是自然界的一切信息都可以通過數字表示；二是計算機只是用數字1和0來處理所有數據；三是計算機處理信息方法是通過對1和0的數字處理來實現的；四是通過跨空間運送1和0來把信息傳送到全世界（葛洛蒂，《數字化世界》，1999）。數字化學習是指學習者在數字化的學習環(huán)境中，利用數字化學習資源，以數字化方式進行學習的過程。它包含三個基本要素，即：數字化學習環(huán)境、數字化學習資源和數字化學習方式。
⑴ 數字化學習環(huán)境：是指經過數字化信息處理具有信息顯示多媒體化、信息傳輸網絡化、信息處理智能化和教學環(huán)境虛擬化特征的學習環(huán)境。
⑵ 數字化學習資源：是指經過數字化處理，可以在多媒體計算機上或網絡環(huán)境下運行的多媒體材料。
⑶ 數字化學習方式：數字化學習與傳統(tǒng)的學習方式不同，學習者的學習不是依賴于教師的講授與課本的學習，而是利用數字化平臺和數字化資源，教師、學生之間開展協(xié)商討論、合作學習，并通過對資源的收集利用、探究知識、發(fā)現知識、創(chuàng)造知識、展示知識的方式進行學習。
3.3 智能化教學
智能化教學模式主要是提供了一個以學生為中心的網上學習環(huán)境，實現個性化學習，所以在課程的知識設計中應能按照每個學生的知識背景及所要學習的內容動態(tài)地組織知識材料，以滿足自主、個性化學習的需要[9]。
4 物聯網在高校教育中的應用
在教育中引入物聯網的技術極大地提高了教學質量和教學效果，促進了教學改革的發(fā)展。物聯網在教育中的應用主要有如下幾個方面。
⑴ 利用物聯網優(yōu)化教學、學習環(huán)境。教學環(huán)境直接影響著教師的教學效果，進而影響學生吸收和消化知識的效果。同時，學習環(huán)境也很大程度上影響著學生的學習效率。
傳統(tǒng)教學環(huán)境中的教學資源有限，物聯網豐富并優(yōu)化了教學環(huán)境。通過物聯網實現了物理空間與數字化信息空間的互聯，能夠有效的支持人機交互、人與物品之間的交互、人與人之間的社會互。物聯網使現實教學環(huán)境中的每個部件都具有數字化、網絡化、智能化的特性，可以與數字化的信息空間進行整合，從而可以即時的捕捉、分析師生的教與學的需求信息，并進行相應的調整，為師生提供智能化的教學環(huán)境與教學資源。
學校的教學環(huán)境會產生大量的噪聲，噪聲不僅會影響學生的聽力更會影響師生的交流，對學生學習產生消極影響，會影響學生的學習注意力、閱讀計算力和整體學業(yè)成績，特別是對那些學習有困難、聽力損失或用非母語學習的兒童。同時，噪聲的影響也會使教師在教學過程中無意識地嗓門提高，長期提高嗓門會導致聲帶拉傷。
引入物聯網后可在教室里布置傳感器節(jié)點檢測教室各角落的噪音情況，一旦超過設定值，則報警通知有關部門處理。如對墻壁、天花板等部件做隔音處理以降低噪音傳輸和混響聲音。教室的光線強弱會影響學生的視力，在教室里安裝光線傳感器，能夠隨時監(jiān)考光線亮度并自動調節(jié)室內照明燈亮度和計算機屏幕亮度，并根據室外光照強度調整窗簾高度。另外，傳感器也可以根據室內二氧化碳濃度、室內溫度自動調節(jié)通風情況和空調溫度?？傊?，物聯網可以為教師和學生提供一個舒適的教與學的環(huán)境，提高教師教的效果，增強學生學效率。
⑵ 利用物聯網指導實驗教學、豐富實驗教學。通過實驗教學科研加強學生對課堂理論知識的理解，鞏固課堂知識，能夠培養(yǎng)學生設計、觀察、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新思維能力，使學生做到學以致用，是培養(yǎng)應用型學生的重要手段。但是學生在實驗過程中，一旦遇到了自己無法解決的問題或者實驗有誤時，其積極性與熱情會瞬間下滑，導致實驗敷衍了事，抄襲或猜測實驗結果，甚至會影響學生對后續(xù)課程和實驗的信心與興趣。并且，傳統(tǒng)的實驗教學設備有限，比如一些化學實驗、物理實驗等學科的實驗，實驗器材存在危險性，或者缺少實驗器材，無法讓學生親自動手。
物聯網的引入，豐富了實驗平臺，增加了實驗安全性。例如讓學生佩戴傳感器設備，教師可以及時發(fā)現學生實驗過程中出現的錯誤，進而進行指導。教師還可以在實驗器材上標明數字化屬性和使用幫助信息，當實驗器材使用不當時，實驗器材啟動自動報警系統(tǒng)，教師可以對實驗進行及時的指導。另外，教師可以通過分析實驗過程中典型問題，進行后續(xù)教學的改進，提高教學效率。對于存在安全隱患的實驗，可以通過物聯網遠程控制異地的實驗器材，實時采集實驗數據，并以適當的方式將實驗數據傳遞給實驗者，實現實驗教學的共享性、安全性。
⑶ 利用物聯網支持學校安全、儀器設備管理。學校作為一個大的教學單位，擁有大量的各種儀器設備，包括教學儀器、會議設備、運動設備等，這些設備分布在學校各個部門中，存在著管理難度大、無人管理、無人及時保養(yǎng)的問題。利用物聯網中的傳感器或RFID技術，可以對學校大量的儀器設備進行統(tǒng)一管理和調度，能有效防止儀器設備的丟失，當儀器設備出現故障時啟動自動報警裝備，通知有關人員進行處理。學校安全管理包括學校門禁、學校訪客和校園火災管理等。學校門禁可以與學生的一卡通綁定，進出宿舍、校園、教室等學校場所，刷本人的一卡通，并通過機器進行識別，能夠有效管理外來人員進出。學校訪客管理，可以在教學區(qū)、學生宿舍等區(qū)域安裝感應點，當外來人員進入時及時通知安保人員進行處理。校園火災管理，可以將傳感器分布在各檢測區(qū)域，監(jiān)測自身周圍的溫度、煙霧濃度等數據，將所在位置及所監(jiān)測到的數據，傳送到管理控制中心，實現實時報警和準確定位。
⑷ 利用物聯網拓展課外教學活動、教學空間。利用課外教學能夠激發(fā)學生的學習興趣、拓展學習空間、增加學生學習的視野、培養(yǎng)學生探究知識的能力。課外教學是學生通過課程實習，將所學的課堂知識應用到實踐之中，能夠更好地幫助學生理解和掌握所學的理論知識。但是，學生外出實習有時間、場地限制，對于所學習的理論知識無法做到實時的應用。物聯網的引入，使得教師可以實施遠程布置、操控傳感器節(jié)點，將遠程設備通過物聯網聯系到一起，進行信息數據的實時傳輸、存儲和分析。學生對所布置的節(jié)點進行長期觀測，查看相應的實驗結果，收集實驗數據。如此，通過觀察相應的實驗幫助學生掌握課堂上枯燥、難以理解的理論知識。
5 結束語
當今時代網絡技術與應用迅速發(fā)展，物聯網在高校教育中的應用必將彌補傳統(tǒng)教學的不足。但是，物聯網在高校教育中的應用不僅有理論、技術方面的問題，更涉及現代教學理論、學校教風和學風、教育資金等多方面的問題，因此，物聯網在高校教育中的應用和發(fā)展之路還很長。隨著物聯網技術的逐漸成熟，在高校教育中使用物聯網將會越來越廣泛。
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一、讓高一學生感受數學美，激發(fā)學習興趣
不感到數學是美的，就不可能對數學有什么感情數學老師培養(yǎng)學生的學習興趣，很大程度上是向學生揭示數學美數學中的美，若不引導學生去體驗，他們是不可能領會的所以，在教學中應結合教學內容，揭示數學美的本質，展示數學美的巨大魅力和作用，激發(fā)學生認識數學美的興趣．
數學美普遍存在于數學之中，有數的美、式的美、形的美，真是“哪里有數，哪里就有美”高一數學也不例外．如：《集合與函數地概念》中自然語言轉化為集合語言，文字語言簡化為符號語言，用字母表示數字，體現了簡潔美；二次不等式、方程與函數圖象的統(tǒng)一等都體現了和諧美；奇偶函數圖象、互為反函數的兩個函數圖象的關系，體現了獨特的對稱美；冪函數、指數函數和對數函數的圖象當n或a由小變大時所展現的曲線如翩翩起舞的少女，有規(guī)律的起伏等，體現了奇異美等等．
二、課堂上多從實際生活出發(fā)，激發(fā)學習興趣
“知之者不如好知者，好知者不如樂知者”，愛因斯坦也曾經說過“興趣是最好的老師”．而且數學作為思維的體操在所有學科中是最難讓學生感興趣的，充滿數字，算理，計算公式，圖形等等．既抽象又枯燥，因此我們數學教師就必須要精心設計，創(chuàng)設情境，組織教學，盡量做到讓學生玩中學，學中玩，以激發(fā)學習數學的興趣，充分調動學生學習數學的積極性，才能使學生自主學習，從而達到好學、樂學的境界．
三、利用現代化手段，激發(fā)學生學習數學的興趣
在信息時代的今天，把幻燈、投影儀、“CAI”課件等引入學校課堂教學是實現教育現代化的一個重要內容，“CAI”課件教學，就是利用“CAI”課件對圖、文、聲、像等多種信息進行綜合處理和控制，從而形成一種全新的教學形式．運用“CAI”課件進行教學，可以充分發(fā)揮其特有的優(yōu)勢．能根據教材的內容和教學需要，化靜為動，動靜結合，使靜態(tài)知識動態(tài)化；能直觀生動展示圖形的變化，使教與學充滿生機，使學生學得主動，加深對知識的理解，并逐步了解知識的形成過程，有效地吸引學生的注意力， 從而激發(fā)學生學習數學的興趣． 轉貼于
在教學實踐中，我利用課余時間向學生介紹名為《幾何畫板》的數學軟件，教會學生如何使用它．如在講“指數函數性質”時，我先在課堂上讓學生自己畫出 和 的圖象，然后利用《幾何畫板》當場畫出 的動態(tài)圖象，讓學生通過觀察圖象歸納性質，然后以小組為單位對于函數的性質作出總結．再請學生仿照此法，請一個學生在計算機上畫出函數 的性質．在短短的時間里學生完全掌握了指數函數性質．由于學生直接參與學習，親自動手操作，自己觀察分析，歸納結論，因而興趣濃厚，信心十足，智能得到發(fā)揮，教學效果也明顯提高．
四、利用數學教材，培養(yǎng)學生學習數學的興趣
新教材的內容編排切實體現了數學來源于生活又服務于生活的思想，通過生活中的數學問題或我們身邊的數學事例來闡明數學知識的形成與發(fā)展過程．在教學過程中，教師要利用好教材列舉的與我們生活息息相關的數學素材和形象的圖表來培養(yǎng)學生的學習興趣．在講授分段函數時，學生對定義域內自變量的取值范圍不同，對應法則（解析式）不同難于理解，難掌握有些同學提出來：為什么學這些搞不懂的東西．我在教學時用一個與生活息息相關的例子：你到菜市場買白菜，買10斤以內，每斤0.5元；搞批發(fā)，10斤以上，每斤0.3元，則可建立買 斤菜，給錢 元的解析式，從而讓學生理解掌握分段函數，且根深蒂固還可讓學生聯系生活事例，構造建立分段函數的例子這樣，活躍了課堂氣氛，學生的積極性、主動性大增，提高了學習數學的興趣通過這樣教學，學生在愉快中學到了知識，收到了良好的效果．另外，我還利用教材中編排的有關內容，讓學生走出課堂去學習，體會數學與生活的密切聯系，培養(yǎng)學生的學習興趣．
五、鼓勵學生質疑與提問，保護和培養(yǎng)學生的思辨精神
一、小學生數學學習的障礙
數學學習障礙是指正常發(fā)育的適齡小學生在課堂小學數學學習中遇到的學習障礙，源于數學知識認識處理過程的異常，由各類不同的數學學習障礙構成。這里要排除由于弱智、視聽障礙、情緒障礙等因素造成的學習障礙，以及由于受經濟、文化水平的影響，未能接受正規(guī)教育的原因所產生的學習障礙。
二、數學障礙的主要來源
1.源自學生
據課堂觀察，小學生數學學習障礙常見的表現有以下幾點。
（1）注意力不易集中，磨蹭地學習，學習過程缺乏時間觀念和任務感，學習遷移能力差。
（2）缺乏學習興趣，缺乏好奇心；或學習興趣膚淺、范圍狹窄，帶有情緒性影響。
（3）缺乏學習動機；或學習動機多停留在消極層面上，有游移搖擺不定的特點。
（4）學習態(tài)度不良，目的不明確，呈現漫無目的的學習傾向。
2.源自學科
課程標準前言指出：數學是研究數量關系和空間形式的科學。它在內容上舍棄事物本身的一切屬性，只保留事物量的關系和物體在空間的存在形式，是數量關系和空間形式高度抽象概括的結果。可見數學具有高度抽象性，如概念的抽象、命題的抽象等，障礙由此而生，不足為奇。
（1）難以建立起所學的知識表象。學生受自身思維特點、理解水平的局限，對高度抽象的數學知識難以理解，對一些不常見的素材也不熟悉，因此難以建立知識表象，缺乏具體形象的支持，思維活動受阻造成學習障礙。
（2）新舊知識難以建立實質性的聯系。小學生的認知水平有限，某些抽象的數學知識在頭腦里沒有可同化新知的原經驗。處理不當，即會形成新舊知識的聯系障礙。如教學年、月、日，需要聯系時、分、秒內容，完善時間知識樹。不可否認，教材螺旋上升的單元安排讓相互鏈接的類單元脫節(jié)，學生認識了年、月、日，再問與時、分、秒的關系時，卻愕然許久。
種種學習障礙是每個教師都會遇到的問題，必須幫助學生突破藩籬，找回學習的信心。
三、數學手勢語的完勝攻略
研究發(fā)現，運用手勢語，可簡化教師的教學語言，使學生更快、更好地理解知識，引領學生到達數學海洋的彼岸。
1.手勢語對學生學習數學的輔助作用
有數據顯示，與人進行交流時，起7%傳達作用的是語言，起38%傳達作用的是語氣，肢體語言則占55%的影響，肢體語言的重要組成部分是手勢語。因此，要妙用手勢語，運用這55%的能量，輔助數學學習，曲徑通幽。
2.手勢語對突破學習障礙的特別優(yōu)勢
手勢語作為肢體語言的主要形式，也是學生獲取知識的一條重要途徑。手勢語，具有可操作性，相對其他學習方式占據了得天獨厚的優(yōu)勢。數學知識對小學生來說晦澀難懂，怎樣讓他們覺得數學課好玩、愛聽？有效的方法之一就是指導他們巧妙地運用手勢語。
3.手勢語對突破學習障礙的特殊意義
數學手勢語是指用手勢比量動作，根據手勢的變化模擬數學形象以構成師生共同約定的數學意義，是固定場內數學學習的師生互相交際數學方法、交流數學思想的一種手語言，是“有聲語言以外的重要輔助教學工具”，也是重要的輔助手段。
數學學習障礙勢必妨礙學習的可持續(xù)發(fā)展。教師應幫助學生突破學習障礙的繭，提高教學質量，推動學校整體素質教育目的的實施，師生教學相長。筆者通過對兩個任教班級84名三年級學生的調查統(tǒng)計，認為手勢語對自己突破學習障礙有很大幫助的84人，占100%。喜歡手勢語學習的學生79人，約占94%?？梢娛謩菡Z能讓學生積極參與數學互動，不做課堂看客。
四、手勢語輔助學生數學學習的案例分析
手勢語可在數與代數、空間與圖形、統(tǒng)計與概率、實踐與綜合運用各個領域發(fā)揮輔助作用。
1.在認數的學習中運用手勢語來集中注意力
認數單元知識單調，如何讓學生深入其中？有效的方法之一就是指導學生較多地運用形象、直觀的手勢語，手腦并用，吸引自身的眼球。例如，一年級數學（上）《 認數（二）》主要教學20以內數的認識。在數數的環(huán)節(jié)，引導學生用右手的拳頭來表示1個10，左手豎不同的手指表示幾個1，學生愛動的雙手沒有時間去做小動作，手、口并用地練習數數，學生的注意力集中到協(xié)調手、口的一致性上，教學效率極高。
數字教學適時地讓學生動起來，形成表演行為學習法，抓牢學生的注意力。同時讓學生被自己感染，隨同伴疑問，隨動作記憶……完全投入到學習當中，快樂而專注地學習數學。
2.在計算學習時運用手勢語來突破知識難點
小學數學教學一項重要的任務是計算能力的培養(yǎng)。繁瑣、單調又枯燥的傳統(tǒng)計算教學常讓學生望而卻步。幫學生掌握計算方法，形成計算能力，對小學數學教師來說尤為重要。例如，三年級數學（下）《 兩位數乘兩位數 》，隨著計算難度的提升，求和、求積次數增加，學生的豎式計算顯得尤為艱難。筆者先嘗試了記數字的方法輔助，但既費時又易錯，學生的注意力被轉移，正確率僅有30%左右。困難時刻用換手語輔助，每次進位，進幾左手輔助豎起幾，算出下一個積，加上左手的數，由于同步的手勢語更直觀，學生很快就掌握了計算方法，正確率也提高到95%，練習后正確率更高。
3.在解決問題時運用手勢語來理清數量關系
手勢語可以用簡單的動作把有些難懂的知識解釋得明明白白，難以言傳的內容通過形象的手勢語直接表現，常能把握重點、突破難點。
在低年級教學中，求“總數”用加法，求“剩余”用減法，求“幾個幾相加”用乘法，把一個數“平均分”用除法。加減法互為逆運算，乘除法也互為逆運算，有些題條件相近、易混，學生就靠猜謎語來列式。加減乘除是數學學習的起步石，跨過這坎兒，四種運算就都扎實了。例如，求總數，啟發(fā)學生用兩只手合拍到一起表示；求“剩余”，啟發(fā)學生把并在一起的雙拳甩去一個；求“幾個幾”，帶領學生在胸前畫幾個小括號；求“平均分”，教孩子左手手心向上捧在胸前，右手做出從左手拿出東西分給小朋友的動作，學生開心地跟老師做了幾遍，很快就學會了。開心小動作，讓不同運算的意義涇渭分明。
4.在認識圖形時運用手勢語化抽象為具體
兒童的智慧就在他的手指尖上。指尖上的語言可以成為他們思維的源泉與起點，把抽象的概念轉化為具體的圖形。“空間與圖形”領域的知識抽象，學生的數學學習更要講究藝術性，讓手勢語運用“畫龍點睛”。
長方體、正方體、球是立體圖形，長方形、正方形、圓是平面圖形。學生要能區(qū)別，形成初步的空間觀念。教學時可用動作表演“抱”和“摸”，這樣手動，學生瞬間就能夠區(qū)別兩種圖形，“抱”“摸”達到加強師生交流的效果，給教學交流的雙方留下深刻的印象，更是借助學生的手勢語，將課堂學習目標切實地落實到位。