數字技術和教育匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇數字技術和教育范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

教學對象：本節課的教學對象是初一學生，年齡在13－14歲，已經進入青春期，身體、心理發育快速。他們對食物的需求量大，興趣很濃。但對于食品安全問題的認識不全面，有的甚至是錯誤的。本課希望通過師生討論交流，引起學生對食品安全問題的關注，使學生能夠全面、科學地認識到自己在選擇食品飲料時應注意的問題。

教學環境：在多媒體教室中進行教學，有投影設備和音箱，計算機上裝有音視頻播放軟件。

教學目標

知識與技能：通過閱讀食品包裝上的標簽信息，指出與食品安全有關的內容；舉例說出常見食品安全鑒別標準，辨別綠色食品、有機食品標志。

過程與方法：通過閱讀食品標簽信息與回憶自己生活經驗，嘗試合作討論完成食品安全調查表，進而完成食品安全倡議書。

情感、態度與價值觀：關注食品生產、加工、包裝、運輸、銷售環境，以及家庭制作、食品衛生、保質期等信息，關注自己生長發育所需營養的合理搭配問題，正確選擇安全食品與飲料。

教學重點、難點

重點：說出常見食品是否安全的鑒別標準。

難點：完成食品安全調查表，并匯報。教學方法

本節課采用教師講授與小組活動相結合的教學方法，使用到計算機和投影儀等設備，以及PPT課件和一些數字圖片和視頻教學資源。

教學過程

1.數字媒體實現巧妙導入新課

本節課以PPT展示一組圖片導入，分別是日本地震后核泄露引起食物污染事件和國內瘦肉精事件的新聞圖片，提出問題：為什么公眾高度關注這兩件事?借此引發學生聚焦食品安全問題。生動形象的圖片真實地再現了歷史事件中讓人震驚的一幕，強烈的視覺刺激吸引學生的注意力，引起學生對食品安全的關注，進而激發了學習興趣。

2.數字媒體幫助突破教學重難點

本節課的重難點是由問題“什么樣的食品是安全的”引發的。為解決這一問題，學生需要將每日的食品進行分類并分別分析，最終對“哪些食品是基本安全的”形成初步的判斷。首先將食品分成包裝食品和非包裝食品，教師將學生分為兩大組進行自主探究活動，主題分別是完成包裝食品的安全信息調查與非包裝食品的選購注意事項。之后由小組匯報調查結果與討論結果。最后，教師借助PPT課件展示安全信息的解讀過程，特別是食品添加劑的真實內涵，出示實物(果汁與果汁飲料)請學生比較。PPT課件中除呈現文字、圖片等展示非包裝食品的選購安全問題之外，還使用了圖片展示食品安全的標志，特別在建議學生選購綠色食品時，及時播放一段視頻(綠色食品的生產、包裝、運輸、監督、檢測等過程)，讓學生親眼看到綠色食品的生產過程，使學生在了解什么是綠色食品的基礎上，順理成章地接受綠色消費、低碳環保的生活理念。

3.數字媒體幫助激感

本節課的情感、態度和價值觀的目標應當包括：為什么關注食品安全、怎樣關注食品安全、通過什么渠道關注等幾個問題。初一學生幾乎不關注食品購買、制作、銷售等問題。當教師用圖文并茂的形式展示2010年發生的食品安全事件時，尤其談及地溝油重返餐桌時，學生們臉上震驚的表情顯示出他們已經意識到食品安全問題的嚴重性；當教師通過實物演示食品添加劑的使用，現場指導他們區分果汁與果汁飲料時，他們聽得非常認真，這是他們第一次關注食品安全信息的真實含義；當教師提出倡導購買綠色食品，播放綠色食品生產過程視頻時，所有學生全神貫注地觀看，足以說明他們開始在心里接受建議；而當教師呈現諸多食品安全事件，談到中國這么大，生產食品的企業這么多，從業人員素質參差不齊，市場監管力度不夠等因素導致了種種漠視別人生命與健康的事情發生時，教室里一片肅靜。教師在逐步引導下，通過數字媒體輔助營造的課堂氛圍，每個學生都陷入深深的思考。這樣的情感激發力度是非常明顯的。從課后學生上交的關注食品安全倡議書可以看出，他們確實初步學會關注食品安全了。

關于數字媒體與生物課堂整合的幾點思考

本節課的課后反思

上完這節課后，筆者感覺雖然整體設計與實施都很順暢，師生交流互動良好，基本達到教學目標。但有兩點比較遺憾，其一是學生課前所做針對家長食品安全意識的調查問卷結果匯報，由于時間限制與技術原因，展示得并不完整，對后面的教學所起鋪墊作用不充分；其二是在學生討論、匯報自主探究活動的結果時，僅有“一人口頭匯報，其他學生傾聽”的形式，相互之間的交流以及信息共享程度較差。在課后反思中，感覺如果事先能夠制作一個開放性的交互式課件，把教學流程的主要講授環節作為主線，學生活動、師生互動、結果生成等環節作為“開放區”，將學生在課上交流匯報的內容都呈現于“開放區”中，教師則可以有針對性地進行指導與總結，使用這樣的生成性課件可以比較理想地解決上述問題。

在生物學科教學中使用數字媒體的幾點經驗總結

在多年的教學過程中，筆者也積累了一些有效使用多媒體技術的經驗。比如制作PPT課件，用圖片或動畫進行輔助教學，應用白板技術將課堂教學師生討論的結果生成資源進行保存。此外，還可以嘗試在機房進行基于網絡平臺的師生實時互動討論形式的教學活動等。數字媒體輔助教學各有獨特的優勢，重要的是根據實際需要合理地使用數字媒體資源。

篇（2）

一、引入工程案例，激發學習興趣

我國高等工科教育在工程應用能力培養方面存在許多弊端，例如重理論輕實踐，強調知識點的學習但開拓創新意識不夠等。為了提高教學質量，從多方面培養學生的工程應用能力，實現高等工科教育與國際接軌，目前我國已有57所高等院校的相關專業采用了工程教育模式，其中電氣類專業是這些高等院校主要的實施對象[1]。

（一）理論教學中工程理念的培養

數字電子技術課程作為電子類專業的專業基礎課，對于后續的EDA課程、微機原理、單片機課程等專業課的學習尤為重要，為了擺脫理論教學的枯燥無味，在教學過程中引入工程案例設計思想，開拓學生的邏輯思維，激發學生的興趣，并將理論與實踐有機的結合起來，學習效果自然事半功倍。

例如，在學習555定時器時，為了讓學生深入掌握多諧振蕩器的工作原理，通過Multisim仿真軟件搭建電路原理圖，并對電路進行仿真，實現真正所見即所得的直觀印象。在電路圖1中，采用雙蹤示波器XSC2的A和B通道分別來觀察放電電容C1兩端電壓和輸出脈沖波形的變化。在此基礎上對電路進行擴展，設計實現實用的數據報警器，如圖2所示，通過多諧振蕩器產生脈沖信號使蜂鳴器發出頻率為1000Hz的報警音。

利用Multisim豐富的仿真分析能力，實現數字電路的設計工作。

（二）游戲進課堂的創新思維拓展

為了解決理論講解太過抽象的問題，開展游戲式的教學方法，既能吸引學生眼球又能在娛樂中掌握理解知識。例如，在講解邏輯函數的卡諾圖時，邏輯相鄰性是個難點，而卡諾圖的化簡法又是以邏輯相鄰的最小項畫圈為原則。為了讓學生理解邏輯相鄰性，我帶著“東南西北”的折紙進課堂（圖3所示），讓學生以玩游戲的形式把卡諾圖想象成球面的展開體，推理出同一行的首尾、同一列的首尾、四個對角的最小項是邏輯相鄰的關系（圖4所示）。游戲中的思維與探索，加深了學生的主觀意識，取得了不錯的成效。

二、注重實踐環節，開拓創新思維

在實踐教學中，我們也注重與工程的對接，為學生的就業和深造做好深層的鋪墊。

（一）在基礎實驗中引入綜合性、創新性實驗

綜合性、創新性實驗有利于學生靈活運用所學內容，是理論向工程應用轉折的必經之路。設計實驗時即要考慮實驗的趣味性和可實現性，也要結合不同專業學生的應用基礎和背景。課程組與實驗老師經過討論與設計，開發了一系列新的綜合性、創新性實驗：《霓虹燈模擬顯示控制器的設計》、《聲控燈設計》、《晴雨控制器設計》、《搶答器設計》等。針對不同能力的學生，開展不同級別的實驗，讓學生都能獲得能力的提升，取得一定的成就感。

（二）在課程設計、電子實習中引入項目式設計

在課程設計和電子實習環節，改變單純的給學生電路，讓學生去仿真或者焊接電路的方式。開展項目設計，包括項目涵蓋的知識點、項目引入的時機、項目難度、項目與生產生活的聯系等，同時注重培養學生的自主學習能力和知識的擴展。項目設計與課程知識體系結合，涵蓋的內容由點到面[2]。具體項目設置如下：①通過編碼器、譯碼顯示器、門電路為主要器件設計優先病房呼叫器；②通過計數器、555定時器、譯碼顯示器為主要器件設計可預置的定時報警器；③通過移位寄存器、計數器、譯碼器為主要器件設計汽車尾燈控制電路；④通過譯碼顯示器、計數器、555定時器為主要器件設計數字電子鐘。通過項目設計方法，使學生自主查閱集成芯片的學習手冊，串聯知識點構建電路系統。實習過程中學生合理分組，鍛煉學生的協調、團隊合作能力。焊接完成調試時，鼓勵學生從原理出發一步步查找錯誤，討論分析，提高學生分析、解決問題的能力。

三、啟動以賽帶學機制，激發學生潛能

篇（3）

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-8181.2014.06.094

高中信息技術課程，是培養年輕一代掌握數字社會生存能力最直接、最經濟的一條途徑。如何將高中生作為數字公民的責任教育與信息技術教學相結合，并發揮最大功效，這是我們廣大信息技術教師要不斷探討的，也是數字社會對教育的內在需求。

1 數字公民責任教育內容

信息技術教育要建立合理的倫理文化空間，使高中生的行為合乎倫理道德與法律法規的要求。

1.1 法律法規教育

高中生辨別能力差，面對暴力游戲、網絡欺詐、、虛假信息等不能清晰地辨別是非，容易導致道德價值感的喪失，走上犯罪的道路。在2010年的抽樣調查中，受訪未成年犯在填寫“犯罪時主要想法”時，選擇“一時沖動”和“不知道是犯罪”的人數比例分別為65.38%和46.68%；選擇“知道是犯罪但難以控制當時情緒”和“雖然是犯罪但覺得不大可能被發現”的人數比例也分別占到了總人數的27%和16.94%。可見，引導青少年掌握數字社會的法律法規與行為規范是多么急迫，信息技術教學要帶領學生熟知相關網絡法律條文，了解觸犯法律底線帶來的嚴重后果并嚴格遵守。

1.2 倫理道德教育

數字社會與現實社會的道德教育大同小異，但有些是數字社會所特有的，也是信息技術課要著重強調的，如：不登陸黃色網站、不利用網絡恐嚇騷擾侮辱他人、不非法下載音樂文件，不用盜版軟件等。

2 數字公民責任課堂教育途徑

在信息技術日常教學中滲透數字公民責任意識，靈活運用先進的教育理念與教學方法。

2.1 運用案例，注重思辯，凸顯網絡道德教育的現實性

以案例分析、討論為活動形式，通過自我建構信息評價方法，促進數字公民責任意識的提高。

2.1.1 用真實案例充實教學內容

2.1.1.1 QQ中獎了

一位同學上QQ時，突然有信息提示他中獎了，被隨機抽取為“騰訊十周年慶典幸運用戶”獎品豐厚，但要先繳納保證金，填寫一張包括姓名、銀行卡號、身份證號的表格等，通過這個案例，教育學生辨別信息真偽，強調個人信息安全，不能竊取他人隱私等。

2.1.1.2 謠言轉發500次可以誹謗罪判刑

2013年9月，法律對謠言轉發做了量刑，通過這個案例教育學生網絡交流中謾罵和發泄式的語言暴力不可取，這是對他人的不負責；當網絡中出現一些熱門話題時，不能人云亦云，不加分辨地參與圍攻，甚至參與謊言、謠言的傳播，給他人以及社會帶來威脅的同時，也要負起相應的法律責任。

用發生在我們生活中的真實事件作為教學案例，縮短了教學與實際生活的差距，使學生感到數字社會責任就在我們身邊，使學生形成敏銳的洞察力。

2.1.2 角色扮演強化認知體驗

2.1.2.1 開辦法庭

央視酷6網等六家網站侵權，索賠1620萬。以真實的知識產權案例為教學載體，通過學生的角色扮演，分別從原告和被告的不同角度主動參與知識產權法律與法規的學習、全程體驗知識產權法律與法規的運用。

2.1.2.2 辯論會

“維護信息安全重在管理制度”對“維護信息安全重在提高安全技術”，針對信息技術課程中容易模糊的問題展開辯論，澄清有關問題，也籍此對全書進行一次回顧。教師指導學生對辯論會籌備和舉辦階段，引導學生對自己的學習進行反思，這些都有利于學生學習自主性的培養，分析問題能力的提高，老師可以給予相應的指導和幫助，以表格形式進行量化。

2.2 充分發揮多媒體技術優勢，培養學生審美觀與鑒賞能力的同時，感受責任

審美意識不是天生的，一些學生經常游蕩在網絡世界里，游戲、動漫充斥腦海，導致審美觀發生偏差，甚至對美的認同趨于庸俗。網絡中常出現將圖片“PS”丑化的現象并以此為樂，我們在教學中可以引入肖像權等法律常識，并從范例引領，作品交流中，讓學生學會欣賞美。教師要注意在教學中滲透人文意識與內涵，積極誘發學生情感、理念、修養、價值觀的投入，把數字社會倫理道德教育貫穿始終。

2.3 有效進行探究式學習

探究式學習是新課程倡導的學習方法，特別適用于信息技術新聞事件與信息技術課的結合。學生對新聞事件總是有特別強烈的求知欲，探究的問題由學生自己提出，教師有意地向數字社會責任層面引導，學生提出問題能力的培養貫穿整個學習活動，可以說，探究式學習將信息技術教學與數字社會責任培養，前沿性、知識性、技能性、責任性完美地結合在一起。

公民責任感是一種情感體驗，通過一系列的課堂教學活動，形成責任體驗，教師及時予以反饋評價，強化良好行為，批評不良行為。良好的責任行為方法將逐漸滲透到個體的思維結構之中，促使責任意識得到激發與強化，責任感得以提升，最終在實踐中形成自覺責任行為。

參考文獻：

[1]浙江省教育廳教研室.普通高中信息技術新課程案例研究[M].浙江教育出版社，2010.

[2]廣東基礎教育課程資源開發中心信息技術教材編寫組.信息技術基礎教師教學用書[M].廣東教育出版社，2005：181-200.

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1977年，聯合國教科文組織在肯尼亞首都內羅畢召開的高級教育計劃官員討論會上，對基礎教育進行了廣泛而深入的討論，認為“基礎教育是向每個人提供并為一切人所共有的最低限度基礎教育的知識、觀點、社會準則和經驗”的教育。“它的目的是使每一個人能夠發揮自己的潛力、創造性和批判精神，以實現自己的抱負和獲得幸福，并成為一個有益的公民和生產者，對所屬的社會發展貢獻力量”。基礎教育是整個教育體系的關鍵部分。正如萬丈高樓平地起一樣，沒有良好的基礎教育，不可能優秀的高等教育。

2.現今的圖書館應該朝著“數字化創意”的方向發展，并在網絡環境下逐步實現向數字圖書館的轉化，形成具有數字圖書館基本功能的技術手段，并進行館藏特色文獻的數字化處理。正因為數字化圖書館發展建設的關鍵是基礎教育，不容忽視小學《數學》《語文》基礎教育。盡管中國的偏遠地區，還有很多地方的圖書館連一臺計算機都沒有，更應該加以重視數字化圖書館。數字化手段是解決圖書館檢索問題的關鍵所在，而元數據是解決數字化圖書館的關鍵。中國書香不在只為書香門第服務，應該為廣大的中國知識分子服務，尤其是十幾億農民，應該從農業大國和陳舊的傳統觀念中走出來，寒門學子，寒窗苦讀，《古漢語》穢澀難懂的天書。中國的國學教育思想是否提高一個高度，在窗明幾凈的教室里認真學習新作風、新知識、新文化、新教育、新觀念、新思想。打破封閉狀態，然后再思考承傳中國幾千年燦爛文化和文明，守住文化陣營，鞏固紅色江山，把莘莘學子培養成現代革命接班人。應該引起我們學習上高度關注，思想上保持高度集中，工作上保持高度社會責任感。堅持正確思想路線，抓住機遇，獲取正能量，才能建設好兩大文明建設，高度精神文明建設和高度物質文明建設。每一個人都有做夢的機會，為實現民族偉大復興道路，打造文化強國夢而發奮進取，數字化圖書館是發展的硬道理，是關鍵的一步。

二、應試教育及其不足

1.應試教育是指那種單純按照學校選拔學生的要求，以升學、擇業考試為目的，以提高考試成績為教育目標，以知識灌輸為教育方法的一種教育模式，其體系是英才教育體系，其機制為選拔機制。在我國目前經濟還不發達，教育水平還低下，尤其小學《數學》還存在嚴重的誤導，教育出現數字誤區，應試教育通過公平競爭輸在起跑線上，應試教育為國家和社會培養、造就了大批的人才，即避免了教育出現的教學水平的整體滑坡，也避免了權錢交易等不公平現象的出現，保證了優秀學生首先接受一流的教育。但是，圖書教育作為一種公平選拔人才的機制，并不等于最佳教育模式。

2.應試教育對數字化圖書館的影響：

（1）應試教育是一種填鴨的教學模式，注重知識的灌輸，嚴重損害了學生的積極和主動性，所造成的后果是學生思維狹窄、自學能力低。學生的學習范圍限制在指定的教材之中，學生的課外閱讀被看成是浪費時間的消閑。教育不指導學生通過有效地使用數字化圖書館提高學生的自學能力，而是依靠強化訓練、題海戰術，提高學生的應試能力。數字化圖書館不同與數字化商場，應該靈活利用數字化圖書館，不能機械地照搬照抄。美國著名教育家bruner認為：“學校不是灌輸知識的場所，而是培養學生學習如何求知的地方，所以在教學活動中，應該強調培養學生利用數字化圖書館基本技能。”提供學生各種獲取知識的途徑，給學生以基本訓練，使之具有使用文獻資源的能力，引導學生養成終生利用數字化圖書館的習慣，從數字化圖書館獲得知識和教育，促進教育事業的改革和發展。”我國與發達國家形成了明顯的對照：中等以下的學校圖書館教育一片空白，學生沒有使用數字化圖書館的意識和習慣，對圖書館的目錄索引、圖書分類與排架、參考書的種類一無所知。有證據表明，學生缺乏使用數字化圖書館的技巧和習慣，直接影響到學生終身的自學能力，這種影響甚至波及高等教育。我國高等學校雖然開設了文獻檢索課，新生入學時僅接受必要圖書館的機構及借閱規則的指導，沒有接受進一步的教育，只是在撰寫畢業論文時，才真正開始有目的地使用數字化圖書館以及文獻資料。據山東省高校圖工委的調查，全省34所院校，以開設文檢課的有32所，其中開設必修課的僅有10所，設選修課的17所，開設講座課的5所，大多是幾種形式兼有。三年級開課的17所，開設講座課的5所，大多是幾種形式兼有。三年級開課為16所，四年級開課13所，開課覆蓋率100%的為1所，80%的兩所，30%以上的20所，20%～30%的有8所，20%以下的4所，學時數最多的60學時，最少的16學時，大多數在30～40學時之間，有3所院校低于30時。即便如此，許多院校對文獻課缺乏嚴格管理，開始選修的人數較多，但到最后所剩無幾，課程流于形式，實際大學期間只有很少一部分人真正接受了文獻課教育。由此，不難推測，我國整個高等院校文檢課的教育水平、效果和學生檢索能力。

（2）由于讀者缺乏使用數字化圖書館的技巧和習慣，造成數字化文獻利用率低和文獻資源的嚴重浪費。在我國一般讀者群中，圖書館只是作為一種消閑的文化娛樂場所，甚至有當數量的讀者，由于不了解圖書館的功能和結構，對圖書館望而怯步。圖書館流通最大的是文藝類書籍，圖書館內收藏的學術類文獻極少有人光顧。令人遺憾的是，大學生也較少根據專業方向結合課題研究使用圖書館。就圖書館借閱率情況看，我國與發達國家尚有很大差距。1988年統計資料表明，美國公共圖書館9094個，年每千人圖書借閱為4300冊，日本1028個，年千人借書1579冊，我國圖書館2406個，年每千人借書僅為159冊，是日本的1/10，不足美國的1/20。一方面，是圖書館事業落后，另一方面，存在著文獻資源嚴重浪費現象。據1992年調查數據表明，我國專利文獻利用率最高的中國專利局，文獻利用率只有1.1%，有的情報所文獻利用率僅為0.00067%。我國圖書館界和各類情報所收藏的中文文獻70%以上未被利用，外文文獻90%以上在庫里長期沉睡。以公共圖書館文獻利用率為例，美國為234%，英國為500%，我國僅為25%。科技成果利用率，美國高達80%～90%，英法德國為50%～65%，而我國僅有10%。我們的差距和不足是，一方面，是文獻資源不足；一方面，是資源閑置浪費，這正是基礎教育落后所造成的。

（3）數字化圖書館發展的動力不是來自讀者的需求，而是社會的理智選擇和單純的政府行為。從實際功能上講，數字化圖書館變得可有可無，無足輕重。因而嚴重制約了數字化圖書館的發展。有以下兩種表現：第一，各類型圖書館發展不平衡。其中，最薄弱的、也是受應試教育影響最大的是高等院校圖書館，由于把學生的課外閱讀看成一種浪費時間的消閑，受這種觀念的影響，中小學生圖書館 徒有虛名，表現在經費過少，收藏不足，管理人員素質不高甚至根本沒有專人管理。次之，是公共圖書館，按國際圖聯規定標準，圖書館藏書應達到人均3冊，我國僅為0.244冊，約每4人有一冊書；圖書館分布應達到沒3萬人擁有一座，而我國目前是每40萬人擁有一座。這其中除經濟欠缺發達、國民文化素質不高等因素以外，還有多年來應試教育所帶來的讀者缺乏利用數字化圖書館的養成教育。第二，圖書館及其收藏的文獻表現出一種“過剩”現象。統計數字表明，我國各類圖書館的借閱率遠遠低于發達國家的水平。原本不多的圖書館和很少的收藏，卻只有更少的讀者光顧。這種現象在我國基層公共圖書館表現的最為突出，甚至有些大學圖書館也成了自習座位。這從一個方面也放映了我國教育和教育水平和教育形式的落后。

3.改革方法與一些建議。人才的培養有兩個問題不容忽視，對個人來說是思想道德修養的問題。對整體而言是科學文化素質問題，忽略任何一個，都有可能導致教育的失敗。而后者，談家楨曾說：一個國家的興旺不靠少數人有多大的學問，而是靠各種各樣、不同層次的人才。二次世界大戰后，日本能在很短時間內趕上并且超過英國，起到作用的是日本國民素質。我們的教育不能只著眼于培養少數人，我們的教育主要是提高到民族的國民素質。

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關鍵詞：

信息技術；課程整合；中職；單片機；Proteus軟件

中職學校的生源普遍學習成績較差，綜合素質不高，文化基礎相對薄弱，電子專業課程相對其他專業來說也是較難學的，特別是單片機，抽象難懂，枯燥無味，學生畏難情緒嚴重，如何改變教學手段和教學方法，將理論知識形象化，生動化，提升學生的學習熱情，增強教學效果是擺在眾多中職教師面前的一個難題。另外，近幾年國家大力發展職業教育，學校硬件設施發展很快，購置了大量計算機，但是如此龐大數量的計算機只是作為計算機專業課程的實操工具，沒有應用于其他專業，這是教學資源的極大浪費。因此，在信息技術發達的今天，我們的電子專業課程教學應該充分利用信息技術。

1信息技術與課程整合概述

所謂信息技術與課程整合，著名教育技術學專家何克抗教授定義：就是通過將信息技術有效地融合于各學科的教學過程來營造一種新型的教學環境，實現一種既能發揮教師主導作用又能充分體現學生主體地位的以“自主、探究、合作”為特征的新型的教與學方式，從而把學生的主動性、積極性和創造性充分發揮出來，使傳統的以教師為中心的課堂教學結構發生根本性變革———由教師為中心的教學結構轉變為“主導—主體”相結合的教學結構。信息技術教學，提供了豐富的學習資源，拓展了教學時空的維度，讓學生變以前的被動接受知識為主動探索、整理和內化所學知識，學生自主學習，自我評價，成為課堂真正的主人。信息技術教學為學生營造了一種開放平等的學習環境，教師成為了學生的合作者，學生發展的促進者。

2信息技術與電子專業課程整合的方法

信息技術與課程整合包含兩個層面：一是基于“輔助”的理念，使信息技術作為教學媒體來幫助教師解決教學中的問題；二是基于“整合”的理念，使信息技術作為構建自主、探究學習環境的要素來支持學習。

（1）信息技術作為教師的教學工具：這主要是基于信息技術與課程整合的“輔助”理念。以單片機課程教學為例，傳統的教學方法，學生學習時感覺內容枯燥乏味，難于理解，缺乏直觀性，并且不能運用所學知識解決實際問題，教學效果一直不太理想。為了解決這一難題，作者引入了proteus仿真軟件輔助教學，教學時，根據具體教學內容，在理論教學過程中穿行仿真教學，可使理論知識形象化、生動化，使書本文字和電路立體化，促進學生對知識的理解和記憶。例如在單片機的入門教學中總會提到單片機在工業控制、智能儀表、家用電器、辦公自動化等領域的極為廣泛的應用，但是在課堂教學中很難提供具體的實物，容易讓學生產生單片機距離生活很遙遠的感覺。Pro－teus仿真軟件可以展示單片機的一些應用實例，如交通信號燈、計算器等，便于學生看到單片機在實際產品中的應用電路。再通過運行仿真，比如讓紅、綠、黃交通燈亮起來，讓計算器進行各種計算等，可以極大地提高學生學習單片機的興趣，進而引導他們主動學習單片機知識。

（2）信息技術作為學生的學習探究工具：這是基于“整合”的理念。把信息技術與學科整合，打破了傳統教學模式的教學結構，讓學生真正成為了課堂的主人，他們不再是機械地聽，他們在課堂上不是“靜”的，而是全身心地“動”起來，他們在老師引導下自主的學、思、做，從一個機械的接收者變為探究者和創造者。比如在單片機匯編語言的指令學習中，學生對單純的理論分析會感到枯燥，教師如果根據課堂內容用keil軟件編寫好指令程序，并充分考慮學生的學習能力配合相應的仿真電路，讓學生通過修改程序實現不同的效果，達到學習指令的目的，充分踐行“做中學”“做中教”的教學新理念，培養學生自主學習的能力。①創建流水燈仿真電路：運行Proteus的ISIS程序后，進入該仿真軟件的主界面。單擊元件列表區的P命令即彈出元器件選擇（PickDevices）對話框，調入所需元件仿真庫。將電路中的所用元件從元器件庫中調出來，放到繪圖區，布局并設置好參數，然后連接導線，繪制完成的流水燈仿真電路。②軟件編程：利用keilC51編寫程序如下，學生通過修改部分指令，實現不同的流水燈效果，在應用中理解各個指令的作用，充分調動學生學習的積極性，讓課堂“鮮活”起來。

③系統仿真：Proteus可以總體仿真運行，也可以單步或者設置斷點仿真調試。在Proteus中，我們能清楚地觀察到單片機系統在工作過程中，各硬件所處實時狀態，在仿真過程中，對于連接到每個數字或混合網絡上的引腳，用有色小方塊顯示其狀態：藍色表示低電平，紅色表示高電平，灰色表示浮空，黃色表示沖突（如兩個器件同時向總線上傳送數據）。這給用戶調試、演示帶來了很大方便，可以隨時觀察每一步操作所引起的結果。根據電路的連接情況，當連接有發光二極管的單片機引腳輸出低電平時（藍色方塊），燈亮；輸出高電平時（紅色方塊），燈滅，理論與實踐相結合，充分理解各個指令的作用。

參考文獻

［1］教育部職業教育與成人教育司，教育部職業技術教育中心研究所．中等職業教育教學改革理論與實踐研究［M］．高等教育出版社，2008．

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中圖分類號：TP315 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2013）21-0024-03

一、背景

在傳統的教學過程中，教師、學生和家長在學生學習過程中的角色相對獨立，他們的交互行為受到了時間和地點的限制，只有在特定時間內他們才會發生協作行為，比如教師和學生大多在課堂上才會有交互行為，而家長和學生只有在放學回家以后才會有相互溝通的時間，至于教師與家長之間的交流更會因為工作時間等原因很難有合適的機會，針對這種情況，現在學校都會安排家長會來促進教師和家長的交互，但是這種傳統的方式在有限的時間內很難達到一個很好的效果。針對傳統教學過程中出現的這些問題，有必要設計更加有效的教師、學生和家長三方協作平臺以加強三方的協作，提升學生的學習效果。

隨著互聯網技術在中國的快速發展，使用網絡技術輔助教學的嘗試越來越多，構建這種有效的三方協作平臺的可能性大大提高。電子書包作為一項新興的教育信息化技術，在近幾年得到了大量研究和應用，探索電子書包的應用以及由此構建的新型教學模式，必將改變學生的學習行為、教師的教學行為，提升三方的協作效率。[1]-[4]

基于以上分析，本文基于電子書包技術構建了面向教師、學生和家長的三方協作平臺框架，詳細分析了平臺的每個構件，最后討論了三方協作平臺對教育信息化的現實意義。

二、基于電子書包的教師、學生、家長三方協作平臺構建

基于電子書包的三方協作平臺包括同學與同學之間的交互、同學與老師之間的交互以及家長與學校之間的交互，這些功能的實現依賴于一個學校的硬件以及軟件設施的完善程度，圖1給出了一個完整的校園數字化架構圖，而電子書包平臺在整個校園數字化中處于一個中心的位置，通過數碼校園以及學校積累的數碼資源，電子書包協作平臺給學生提供了一個有效的自主學習平臺。電子書包提供了三種用戶角色：教師、家長和學生，以不同的角色進入系統可以使用不同的功能。

如圖2所示為本文構建的基于電子書包的教師、學生和家長三方協作平臺框架，教師、學生和家長可以通過框架中不同的功能模塊來參與到學生的學習過程中，共同協作以提升學習的效果。下面我們針對每一個模塊進行詳細的講解。

1.錯題智能分析

在每一次測驗或者考試后，錯題智能分析模塊都可以用來對錯題情況進行智能統計分析，包括整個年級、班級以及每個學生的錯題情況，通過這個模塊教師可以及時準確地掌握每個學生對知識點的掌握情況以及班級之間的差距，以此來了解自己的教學效果以便更好地提高自己的教學質量；另一方面，學生也可以了解自己的知識結構，對哪些知識點掌握不夠以及自己的每個知識點在整個年級、學校所處的位置，對自己的知識結構有一個更好的認識，對自己以后的學習起到一個指導作用。同時，家長通過登錄該平臺，通過圖表直觀反饋的信息，第一時間了解孩子在學校學習的情況，而這些在傳統教學模式中是很難實現的。這些功能可以通過本模塊所提供的錯題雷達圖和答題得分率來實現，如圖3及圖4所示分別為個人的錯題雷達圖和班級的答題得分率。

2.自主合作糾錯

圖5所示為自主合作糾錯模塊，包括錯題本、自主糾錯和合作糾錯三個子模塊。錯題本匯總了每個學生的錯題，以一種試題的形式展現給學生。學生可以選擇某一個錯題進行糾錯，而這個糾錯過程如果不能由自己來完成，就需要借助平臺的合作糾錯功能來進行。因為平臺所具有的網絡連接功能突破了傳統合作上的時間和地域限制，同學們可以隨時隨地進行協作，甚至可以通過網絡視頻的方式進行實時討論，最大限度地實現同學們之間的協作學習。

3.難點定向突破

在自主合作糾錯過程后，學生們可能會有部分錯題不能得到圓滿解決，這時就需要教師的參與，而難點定向突破模塊提供了這個功能，如圖6所示。這個模塊強調師生之間的協作，并且協作過程是一個雙向反饋過程，教師對學生解題思路、方法、技巧進行有針對性的指導，學生在老師的指導下進行錯題的糾正，然后再將結果反饋給老師，這個過程可以反復進行直到學生對這個知識點有了足夠的掌握。

4.知識錘煉提升

通過前兩個模塊，學生糾正了所有的錯題，但是學生對于知識點的掌握情況到底如何還需要檢驗，而知識錘煉提升模塊可以用來達到這個目的，其如圖7所示。針對學生的知識點缺漏，教師設計類似的試題來進行測驗，通過電子書包可以完成發卷、筆試和交卷的功能，這樣可以充分利用數碼校園的資源，克服了傳統紙質化測驗中耗時的缺點，實現了一種快捷的知識鞏固效果。

5.智能分析面評

電子書包提供了語言交流模式，面對學生提交的試卷，可以采用“一對一”模式進行評改，同時達到了師生即時回饋的目的，對于學生仍然存在的問題，可以以最直接的形式進行糾正，這對于學生知識點的鞏固有非常好的作用。而傳統教學中，因為受到時間、地域的限制，很難達到所有人都進行面評的效果。該模塊如圖8所示。

6.家校互動

家校互動模塊是基于電子書包的三方協作平臺提供的一種新型學校與家長之間進行互動的方式，通過這種方式學校和家長之間可以圍繞學生的教育進行更加實時準確的交流。從學校的視角出發，學校可以通過電子書包平臺將學生每次學習的情況通過信息推送服務以最快的方式通知家長，讓家長對自己孩子的情況有所了解；從家長的視角出發，如果家長想了解學生更多的情況，可以通過家長角色登錄電子書包平臺查閱信息，平臺還提供了視頻交流和家長微訊兩種方式供教師和家長之間進行實時的通訊，這極大地克服了傳統家長會時間空間上的限制。總之，本平臺為家校互動提供了一種新的模式。該模塊如圖9所示。

三、現實意義

使用電子書包構建教師、學生和家長三方協作平臺，對教育教學的信息化具有非常現實的意義：

（1）最大限度地實現了學生之間的協作，打破了學生自我學習的封閉狀態，極大調動了學生的積極性，通過借鑒其他同學的解題思路、解題方法提高了自己解決問題的能力，同時學生通過這個平臺提高了協作與溝通的技能，增強了自己的自信心和自尊心。

（2）實現了師生互動，教師可以更及時準確地掌握學生信息；克服了傳統模式中師生之間交流面臨的時空限制，給師生提供了一個時時刻刻都可以進行交流的平臺。

（3）給教師一個自我提升的平臺，教師可以通過了解班級教學情況，提升教學質量。教師通過與學生的單獨交流，及時掌握了學生對于知識點的消化情況，這可以對后一階段的教學安排進行及時有效的調整；通過與家長交流，教師可以更加全面地掌握學生的信息，便于更好地指導教學工作。

（4）營造了一種新型的家校互動模式，通過讓家長更多的參與學校的教學活動，學校能夠更加全面地掌握學生的情況，而家長也可以更及時詳細地了解到自己孩子在校的情況，平臺為學校與家長之間創造的這種新型互動平臺，為家校更好的為學生服務在技術上提供了有力的保障。

四、結論

隨著21世紀以來互聯網技術的發展為協作學習提供了更廣闊的探索空間，電子書包作為近幾年出現的一種新的電子產品，在構建新型協作方式上具有獨特的優勢，本文正是基于這一優勢，構建了教師、學生和家長三方協作平臺，對平臺每一環節進行了詳細的分析，最后對平臺對現代教育信息化的意義進行了闡述。?

參考文獻：

[1]胡衛星，張婷.電子書包的系統構建與教學應用研究[J].現代教育技術，2011.

篇（7）

數字教材概念的提出與特點

1.數字教材與電子書包

比爾?蓋茨曾于1999年在Computer World中大膽預測：“隨著數字化的進展，10年內紙質形式的東西必將被淘汰殆盡。”14年過去了，基于紙介質形式的東西，特別是教材，仍然占據閱讀的重要一席，但數字化進程卻在突飛猛進，各種新型的閱讀形式方興未艾，教材出版的數字化亦是必然的趨勢。

數字教材也稱電子教材或網絡教材、電子課本。電子課本、網絡教材是個約定俗成的、不準確的名字，它很容易把人們的目光吸引到各種便攜式的電子終端，從而遮蔽了數字技術對教學內容和教學方式的革命。筆者認為在全球化、信息化、數字化革命的時代背景下，稱之為“數字教材”更為合適。數字教材是伴隨著電子書包、云而衍生的概念，是電子書包最為核心的組成部分。“電子書包”、云目前尚無統一標準，但是其實質是構建一種數字化的學習環境，由學習內容、移動終端和服務平臺三個方面構成，融合了數字出版、移動互聯網、多媒體等信息技術，創造了全新的教育出版和服務產業鏈，其中的學習內容就是數字教材。

按照黎加厚教授的定義，基礎教育階段的數字教材應該是以現行的課程標準及教材為內容依據，以先進的教學理念為理論基礎，對課程標準的相關知識點和多維目標進行深度挖掘和加工，以科學直觀的視頻、音頻、圖文等多媒體形式實現學習內容的數字化和學習工具的交互化、智能化，從多角度、多維度呈現教學內容，從而為教師的課堂教學活動組織和學生的自主學習提供支持與選擇。

因此，“數字教材”不是任何物理意義上的“課本”，甚至它也不止是個軟件、硬件相結合的系統，它更應該是一種方法、模式或環境，能夠在數字環境下運行，并通過一系列的固定設備與移動終端，為整個教學過程提供數字化的內容資源支持，滿足現代教育對大規模個性化定制和跨時空優質資源共享的要求。

傳統的紙質版教材在為讀者提供文獻閱讀功能的基礎上，還提供了瀏覽、檢索、查閱、標注、講授、學習、收藏等比較完善的傳播和交流功能。信息技術的發展和材料的進步是一個漸進的過程，數字教材在短時間內難以取代紙質教材的全部功能，但是數字技術的海量存儲、多媒體呈現、跳躍式檢索、全息化、移動化、交互化、關聯性和網狀閱讀也蘊藏著紙質教材無可比擬的優勢和難以想象的應用與發展空間，因此充分發揮數字教材的技術特點和優勢，是構建電子書包的關鍵。電子書包只有回歸教育的本身，從教育的本質出發，從師生教學實際出發，才有可能實現教育出版數字化產業鏈的升華。

2.數字教材的內容

基于“交際化、交互性、任務型、自主學習、探究合作”教育理念，數字教材應該包括以下三個內容模塊。

（1）數字教材資源：教材出版者在紙質版教材編寫的基礎上，基于網絡技術環境，為有針對性地輔助紙質教材解決教學實際問題，不斷開發的數字版教材資源和解決方案。這是電子書包運載中必須具備的最重要、最權威的具有出版者資質的數字形式教材。

（2）泛學習資源：教材出版者在數字教材的基礎上，基于數據庫技術和網絡環境，為學生的拓展學習和個性化發展而提供的擴展性補充學習資源，其核心理念就是提供可供選擇的優質資源共享，以拓寬學生自主學習、教師教學素材選擇的視野和范圍。

（3）用戶再創作資源：學生和教師用戶在使用數字教材的過程中，自主產生的各類內容資源和作品素材資源。用戶創作的資源可以通過分享機制激發資源的再創作。

3.數字教材的特點

從數字教材在電子書包中的核心地位及與電子書包的功能關聯角度來看，數字教材應該包含在電子出版、電子學習、電子學具和電子商務等功能的范疇之內，基于上述功能需求和范疇的界定，數字教材應該具備如下特征。

（1）關聯性：數字教材應該實現教育目標和教材內容之間的有機關聯，實現教材內容與相關知識和應用之間的關聯，實現學生個人學習和教師教學之間互動的關聯。

（2）富媒體：數字教材是在傳統紙質教材閱讀和教學功能基礎上，具有更強大的音、影、圖、文、網絡、動畫等多媒體形態的表現和集成形式。

（3）交互性：數字教材具有人性化和更加高效的人-機、師-生、生-校、師-校-生之間的互動交流和信息與資源的共享機制。

（4）開放性：包括學習、技術和出版的開放性，數字教材具有網狀的、多方向的、靈活有序的資源展示、分享、共享系統，具有技術平臺上的通用性和兼容性。

4.數字教材與電子版教材

從電子書包的系統構成和技術角度而言，數字教材和電子版教材分別是電子書的高級層次與基礎層次。電子版教材是與教育、教學內容有關的處于比較基礎層次的電子書，它只是紙版教材內容數字形式的簡單復制和呈現。數字教材則是在電子版教材的基礎上，最大限度地發揮數字技術的優勢，更加有效地呈現紙版教材本身及知識的關聯與拓展，將教材的編寫意圖貫徹得更加透徹，是較高層次的電子書。

電子版教材是將原紙質版教材的每頁內容按照原版式“原汁原味”地搬到某種電子設備上供教師和學生閱讀，或是在此基礎上進行一些簡單的注釋性的強調或者標注處理。電子版教材只是在出版形態上的簡單復制和疊加，可以在單機的環境下完成其閱讀需求。數字版教材與電子版教材的最大區別在實現通常閱讀功能的基礎上，可以在“交際化、交互性、任務型、自主學習、探究合作”教育理念指導下，拓展教材內容，多維度、多媒體、立體化地呈現學習及其關聯內容，延伸學習深度和廣度，更好地滿足不同個體學生自主學習需求，適應教師課堂教學的普遍需要。

英語數字教材的優勢與特征

在多媒體和網絡技術的支持下，基礎教育階段英語課程標準所倡導的以學生為中心、自主學習、同伴合作、體驗學習、終身學習等理念，以及任務型教學、語言學習語境化、學習過程交際化、合作與探究等教學原則和教學模式的實施，具有了可以實現的技術基礎。無論是教師的教法還是學生的學習方式，無論是教材的內容組織、呈現方式還是教學效果的檢測評價，都受到了信息技術發展的直接影響。英語課程教學模式的進步是信息技術的發展直接推動的結果。

1.英語教材的發展歷程

教材歷來是教學活動中最重要的載體和媒介，它在很大程度上決定了教學的主題內容，并直接影響了教師的教法及學生的學習方式。英語教材的編寫理念主要受到語言學、心理學和英語教學法等基礎教育理論的影響，其發展歷程大致包括以下三個階段：

（1）20世紀80年代之前――第一代英語教材。主要基于歷史比較語言學、結構主義語言學和行為主義心理學理論影響，重視書面語和語言形式結構的準確規范，對語言的意義和功能關注不夠。教學內容主要是詞匯、語法等語言結構知識，教學法主要是語法翻譯法、結構分析和形式訓練。學生學習到的主要是單詞及語法條文，聽力和語音學習比較困難，聽說技能發展緩慢。

（2）20世紀80年代至2001年前――第二代英語教材。主要受生成語言學、功能語言學和認知心理學影響，倡導功能教學法，重視語言應用。教材不再是單純的學生課本，出現了掛圖、卡片等教學輔助材料，錄音帶、錄像帶開始引入教學。英語教學中出現了聽說和句型訓練，地道的英語輸入，語音語調的學習有所提高。本階段的教育資源大多是脫離了語境的語言片段，缺乏英語完整語境的體驗，在感知語言的得體性和交際功能方面受到限制。

（3）2001年新課標之后――第三代英語教材。主要受功能語言學、社會語言學、認知心理學及建構主義的共同影響，英語教學更加注重語言的語境意義和真實應用。此階段的教材開始融合功能、結構、話題、任務等多元大綱于一體，教材的載體形式也日益多元化，新技術、新媒體與教材不斷地進行有機融合和發展，為師生提供了豐富多彩的教學選擇。

2.英語數字教材的特征

基于“交際化、任務型、自主學習和合作探究”教育理念研發的英語數字教材應該著重突出交際功能和語境的真實呈現，實現任務型教學和合作探究的互動與交互，實現優質教學資源的多媒體集成、共享和再創造。因此，英語數字教材應具有如下特征。

（1）內容多元化。紙質版教材受到印張、篇幅、版面、定價等多種因素的影響和限制，傳統教材的內容選擇往往局限于最基本、最常用、最具普遍性的部分，內容擴展與難度調節的空間有限，教學內容對所有的學習者都是一樣的，無選擇性，滿足不了不同學生不同地區的個性化需求。數字教材則打破了這種范圍限制，可以對不同難度、不同需求的資源進行整合歸納，實現教學內容的豐富與多元，可以充分考慮學習者的水平層次、興趣需要和學習風格，為自主選擇、個性化學習和因材施教的實施提供了保證。

（2）呈現集成化。與傳統的紙質版教材的線性呈現不同，數字教材實現了文本、圖表、音頻、視頻、動畫等多種元素的集成共現，打破了傳統教學的時空限制，使得線上信息反饋和自主學習都得以實現，這種非線性的立體化呈現形式，有助于學習效率的提高。

（3）學習語境化。對語境的感知與理解在語言的學習中至關重要。語言知識的有效學習、知識能力的轉化都離不開語言交際的具體語境。數字教材的圖文聲像集成特征，能使語境的實現更為直觀和簡便。英語教學中常用的情景會話，在紙質教材如果要呈現語境，除了圖片、文本之外，還需要大量的人物、地點和背景的文字介紹。完整的語境呈現和體驗在數字教材中則很容易實現，語言輸入的效果也更有身臨其境的感覺。

（4）過程交互化。語言學習者與數字教材的互動，不僅可以利用網絡進行互動，對學習難度、學習內容、學習效果、學習過程的反饋都可以通過互動和交互得以實現。交互功能的實現使得合作學習、集體探究、自主體驗、過程評價都得以在學習過程中實施。

湘教版英語數字教材的模塊設計

1.數字教材的設計理念

湘教版小學英語教材是按照《義務教育英語課程標準》精神編寫的，充分體現了課程標準的基本思想、目標要求，采用任務型教學法，著重突出了英語的交際功能和文化性。教材按照“話題+功能+詞匯+結構+活動”建構體系，圍繞學生真實的日常生活、熟悉的事物及環境展開，以單元話題為綱，既體現國際化視野，又與國內學生的實際生活與興趣培養相結合，著重突出英語應用功能及文化意識。教材以培養“用英語做事情”的綜合語言運用能力為主線，以知識學習和技能培養的內在邏輯為輔線，遵循英語學習和技能培養的內在規律，將語法項目隨著情境發展而分散安排在各冊的單元話題之中；教材采用板塊開放式結構，以學生為主體，關注教學活動實施過程，對學習效果和過程實施動態評價。教材注重梯度銜接，按照“聽說為先，讀寫跟上；點面結合，不斷復現；循序漸進，螺旋上升”的原則編排內容。細致考慮了各單元、各冊之間的內容梯度銜接，遵循“由簡單到復雜，由易到難，由感知到內化，由理解到運用”的原則，實現了學生水平的平穩過渡和語言技能的提高。

湘教版英語數字教材的設計理念與紙質版教材一脈相承，基于“交際化、任務型、自主學習和合作探究”教育理念，并在此基礎上將學生個性發展和啟迪開放性思維作為具體學習任務設計的基本要求。數字教材的教學思想是強調通過英語知識學習、技能訓練，發展學生的有效學習策略，培養學生“用英語做事情”的綜合語言運用能力和“I can do”的自信，發展學生的跨文化意識和綜合人文素養。教學模式以交際語言教學（CLT）和任務型教學（TBLT）為主，突出交際功能。在此基礎上，數字教材要著力探索利用新的信息技術成果，突出數字教材的優勢，形成體現上述教學理念和教學目標的新途徑、新工具、新手段，為自主學習、深度學習提供模擬的真實語境和豐富的個性資源，為教師提供多樣化的、立體化的備課資源和教學活動設計方案。數字教材要更多地關注教學內容的多元化和師生在教學活動過程中的參與意識及互動意識，從而提高學習興趣和教學效率。

2.數字教材的內容構成

湘教版英語數字教材擬分為單機版和網絡版，單機版主要是在沒有網絡環境的情況下運行，可作為學生自主學習和復習檢測使用，網絡版則是在具有網絡環境的課堂教學使用，教師和學生具有不同的權限，部分模塊只對教師開放使用。無論是單機版還是網絡版，教師和學生都具有共同的內容模塊，僅部分資源為網絡版獨享。湘教版英語數字教材單機版與網絡版擬設計的模塊見表1。

湘教版英語數字教材是采用直接將數字程序放到網站或平臺中運行的模式，無論是單機版還是網絡版，都是首先將紙質版教材的延伸輔助服務、教師培訓、教材資源共享作為第一需要。網絡版與單機版數字教材的基本內容與制作思路相同，但增加了網絡專區。

湘教版英語數字教材是在紙質版教材的基礎上，輔助教師和學生實現課堂同步使用、課后復習鞏固、師生交流互動，并以紙質版教材內容為基本框架，對現有學習資源進行共享、重組和再創造，對學生用書、同步閱讀、活動手冊、教師用書等內容資源進行整體聚合；給教師備課提供單元教學目標、完整語境分析和內容分析、文化背景知識的適度拓展，建立學生個性化學習檔案，提供課時建議、單元和課時教學活動設計示范，實現單元教學任務活動的案例、多媒體素材和教學課件、單元知識測評等資源庫內容的聚合。總之，英語數字教材開發是根據教學實際需要逐步實現擬定設計功能，主要目的是實現與紙質教材的優勢互補和拓展需要。

湘教版英語數字教材的研發方向

1.教材元素碎片化

將教材元素化實現碎片分解和結構化標示是一項復雜的基礎性工作。教材元素化應根據教材編寫意圖和體系，首先將原紙質版教材的內容進行元素化分解和碎片化處理。碎片化的原則是將教材分解到不能再分解的最小單元，進行元素化和結構化標注；然后，在實現教材內容元素化的基礎上，聚合其配套的諸如教師用書、活動手冊、單元測試等已經元素化了的大量泛學習資源，利用網絡語音識別系統等數字技術工具，為教師的課堂教學和學生自主學習提供人機互動的語言環境，輔助實現矯正發音、練習對話、聽力、讀寫、背誦等功能，將教材元素片段深度加工、組合和再創造。

2.教材使用交互化

數字教材的相關功能是以教材內容元素化為基礎實現的，其提供的相關服務均可以植入到數字教材的每個環節，使用過程中可以通過浮現、召喚技術，在終端屏幕上對原有教材的內容任意召喚。數字教材要實現人機互動，學生、教師、編者之間的信息溝通，還應適時開發語音識別、搜索引擎、輔助學習、字典詞典等實現自動化交互的學習工具軟件。湘教版英語數字教材擬逐步實現的教學輔助功能見表2。

3.學習資源的集成化

數字教材應該關聯、集成、聚合更多的學習資源，除了建設紙質版教材教與學的主資源庫之外，還要建設供拓展知識和視野的開放性泛學習資源庫。既要滿足應試考試的需求，也要滿足素質教育和拓展教學視野的需要。泛學習資源包含適齡學生學習的經典作品，涵蓋STSE（科學、技術、社會、環境）及人文類教學資源，從而使師生的閱讀從單線、單向到多線、多向、網狀交流模式進化和提高。湘教版英語數字教材擬逐步聚合的內容資源見表3。

4.需要注意的問題

首先，數字教材必須適應數字化教學環境和移動電子終端。數字教學平臺、各種教學軟件和硬件是數字教材賴以存在的基礎。在具體的研發實踐中，讓數字教材適應軟件平臺和硬件環境，提高與教學實踐的契合度、適應具體教學情境需要才是數字教材的目標追求。

其次，數字教材的研發必須遵循國家課程標準和原創教材的要求。課程標準體現了國家教育的意志，規定了教學內容、教學方法、教學評價要求與方法，是編制教科書的主要思想依據。但是，現行課程標準制定之時，數字教材還沒有產生，數字化的教學環境遠未成熟，課程標準沒有體現數字時代的特征，教學實踐中也沒有體現運用數字設備的經驗。

再次，數字教材的研制必須面向教學實踐過程。紙質教材在教學研究方面積累了豐富的經驗。如果不進行教學實踐調研，撇開具有豐富教學實驗積累的紙質教材，在內容上依靠區域化的狹隘經驗或者閉門造車都是不明智的；簡單地對紙質課本的電子文件做粗淺加工，僅鏈接一些教學資源，也不能滿足個性化教學和教學共享的要求。數字教材研發應以紙質課本為基礎，在對教學內容充分結構化、元素化、片段化的前提下，通過數字技術來實現教學過程的數據資源管理、加工、整合和開發創造，從而實現教學的真正數字化革命。

篇（8）

【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）06-0223-02

當今世界網絡和數字化技術發展日新月異，引起了教育理念、教學手段和學習方式的變革，也使得教學模式呈現多樣化。其中混合教學模式作為信息時代新興模式代表，受到越來越多高校教育研究者的關注。混合教學模式本質是將傳統的教學方式與網絡化和數字化教學的優點相結合，充分體現了“以學生為中心”的現代教學理念。與之同時，計算機及網絡技術的發展也促進了數字化資源建設的深入，電子書包等數字化資源包已成為未來教育應用的必然趨勢。國家醫學電子書包充分利用現代數字、網絡、信息技術的最新成果，深度整合了國內外醫學教學優質資源，成為了信息時代新型醫學數字化教材。

1.混合教學模式

1.1教學模式和信息化教學模式

教學模式是指圍繞著教學目標，在一定教學理論指導下，依靠教學現實條件，按照一定的操作程序來完成特定的教學任務，并采用合理的評價標準和方法對完成教學目標情況進行評價。教學模式具有指向性、操作性、完整性、穩定性、靈活性等特點。信息化教學模式是在現代化教學環境中，充分利用現代教育技術手段的支持，調動盡可能多的教學媒體、信息資源，構建一個良好的學習環境，以此發揮學生的主動性、積極性、創造性，使學生能夠真正成為知識信息的主動建構者，從而達到良好的教學效果。目前信息化教學模式主要有以下幾種：基于問題的教學模式、WebQuest教學模式、基于網絡協作學習的教學模式、基于案例學習的教學模式、情境化教學模式等。

1.2 混合教學模式的內涵

隨著信息技術的發展，混合教學模式受到人們廣泛關注。混合教學模式（Blending Learning）是指把傳統學習方式的優勢和數字化學習（E？鄄Learning）的優勢結合起來，也就是說，既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用，又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。具體來說，在方式上要采用計算機輔助教學方式與傳統教師單一講授方式；在手段上要采用網絡多媒體教學方式與傳統課堂教學方式相結合；在協作上要采用學生的自主學習方式與學生之間合作學習方式相結合。混合教學模式核心內容指通過使多種學習資源、學習參與主體、學習地理時空、方式工具深度地融合，在教學過程始終貫徹互動交流、注重培養學生的自主性和知識運用能力、運用各種教學資源全面支持學生的知識建構和技能提高的一種靈活自由的教學模式。混合教學模式的方式主要有：MOOC、微課、翻轉課堂等。混合教學模式的實施需要高效的工具，具有教學模擬、教學測試、教學游戲、個別授導、操作與練習、虛擬實驗室等多種功能。而國家醫學電子書包可很好的發揮以上絕大部分功能，因此研究基于國家醫學電子書包的混合教學模式顯得尤為重要。

2.國家醫學電子書包概述

2.1 國家醫學電子書包簡介

國家醫學電子書包（以下稱電子書包），是我國第一部高等教育醫學數字化規劃教材，是一種教育教學應用和信息技術高度融合的產物，是利用現代信息技術構建的面向學生個性發展的教學服務平臺。電子書包具有易于攜帶、靈活生動、資源豐富，并且支持移動學習和協作學習等特點，恰好滿足了創新教育開展“自主學習、協作學習、探究學習”的需求。電子書包創建了數字化學習環境，同時必然會改變課堂教學方式，使得教學實施、教學方式、教學環境等相應發生改變。但在實際調查中發現，部分學校沒有真正理解電子書包的內涵，把電子書包單純作為一種提供教學資源的工具，整個教學過程、教學活動仍然是以教師為中心，依舊是采用傳統的教學模式，沒有真正做到以學生為中心。在電子書包這一全新的教學環境下，如何利用數字化先進技術手段，構建與之相適合的教學模式這一問題亟待解決。

2.2國家醫學電子書包的教學功能

組成結構分類：從目前使用來看，國家醫學電子書包包括各種學習終端（iPAD、iPhone、PC等其他平臺）、輔助教學資源以及服務平臺三個部分。與其他基礎教育等電子書包類似，均采用“學習終端+教育內容+服務平臺”的模式。這就需要我們的開發者和使用者將他們進行有效深度融合，才能實現設計電子書包的根本目的，即不僅實現學生“身體”上的減負，更重要的是實現學生“精神”上的減負。

教學過程分類：電子書包貫穿于預習、上課、復習、測評等學習的各個環節，即包括課前預習、課堂教學和課后復習。這首先需要對課前、課中和課后的整個教學過程進行分析，分析其在教學中分別所起的不同作用，以及師生各種教與學活動。通過調查分析優化，建立符合電子書包特點的課堂教學模式，從而全面有效支持以協作、自主、探究為中心的教學過程。

篇（9）

【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2013）04―0097―04

引言

數字教育（E-learning）的快速發展，使在線資源迅速增加并呈現出分布、異構、海量等特征。由于技術的復雜性、教育的多樣性以及資源開發過程的非標準性，各類教育資源系統底層結構和功能接口不一致，數字化教育資源之間難以進行有效的交流與融合。SOA（Service OrientedArchitecture，面向服務的體系架構）具有松散耦合、平臺無關、互操作和開放性等特性，為分布式異構教育資源之間的共享與集成創新提供了新的服務模式。

為構建開放共享的數字教育公共服務支撐平臺，國家支持實施了“數字化學習港與終身學習社會的建設與示范”、“數字教育公共服務示范工程”等多項重大項目，目前已經初步建立了“奧鵬”、“弘成”和“知金”三個覆蓋全國的網絡教育公共服務體系。在面向服務的數字教育資源安全整合過程中，資源之間頻繁的互操作跨越了自治權限的邊界，安全需求廣泛。設計一個全局的安全架構來屏蔽異構平臺差異，構建動態協作的安全環境以支持優質教育資源增值共享，是SOA環境下教育資源建設迫切需要解決的問題，也是難點問題。

本文提出了一種面向服務的數字教育資源安全整合框架（Service Oriented E-learning Resource Secure CompositionHierarchical Framework，SERSHF）模型，分析了數字教育服務資源整合的安全需求，對SERSHF模型每個層的功能進行了詳細論述，并給出了SERSHF在數字教育應用中的系統實現。

一 數字教育服務資源整合的安全需求

（1）多粒度定制

數字教育服務資源安全整合在開放松散耦合環境下實現，用戶依照業務流程BPEL所設定的教學邏輯按序訪問每個資源。該過程不僅涉及分布式教育服務資源擁有者的權益保障，也涉及資源合成整體的訪問規范授權。如何實現單域的訪問控制和多域動態授權之間的協調，這種多粒度定制的特點必須反映于數字教育服務資源安全整合框架之中。

（2）自治資源安全機制獨立

自治資源安全機制獨立保障用戶對教育服務資源內容的合理使用，平衡教育資源創作者和社會共享之間的利益均衡。每一個被整合資源的提供者都是自治的實體，他們對自己的資源必須具有自主管理權。資源整合框架需要確保資源內容只能被授權用戶使用，用戶對服務資源內容的訪問只在許可的范圍內進行。在跨域的協同應用中，整合資源的安全訪問不能以犧牲資源提供者自治控制權為代價。

（3）跨系統的一致性集成

不同的提供者對教育資源的控制程度存在差異，在數字教育資源協同會話的整個生命周期內，即使對每個被整合資源系統的訪問策略都加以正確地規定，訪問策略之間的交互作用仍可能導致沖突，引起不一致的系統行為。安全整合框架必須適應服務資源集成的動態特性，實現跨系統的一致性集成，保證資源整合系統的健壯性和可靠性。

（4）框架可伸縮

數字教育資源服務安全整合框架不僅要支持現有的應用，將各種已有的分布式教育服務資源聚合在一起時，其解決方案和體系結構也必須是可擴展的，以兼容新的安全技術和規范。當有新技術需要部署或者增加時，不需要對現有安全框架進行大量修改，實現可伸縮的訪問和整合。

二 數字教育服務資源安全整合框架

1 SERSHF模型的層級與功能

在前面數字教育服務資源整合的安全需求分析的基礎上，依據教育資源系統開發理論，本文提出基于SOA的數字教育服務資源安全整合層次框架（Service Oriented E-learningResource Secure Composition Hierarchical Framework，SERSHF）模型，如圖1所示。SERSHF采用分層結構實現教育服務資源的有序組織和資源安全整合的知識建構，從下至上分為資源管理層、資源整合層、安全管理層和應用層。

（1）資源管理層

網絡資源建設是我國教育信息化戰略的核心組成部分，國家投入了大量的人力、物力和財力。經過多年發展，已經建立起了網絡媒體素材、網絡題庫、網絡課件、網上教學案例、網絡課程等多種類型在線資源。

在SERSHF中，資源管理層利用Web服務技術把現有的異構網絡教育資源封裝為服務，通過WSDL語言對外規范化描述資源服務接口，具有高度可集成性。無論是CORBA、DCOM還是EJB系統都可以通過標準的Web服務協議進行互操作。具體實現方式是借助SOAP消息與特定協議綁定來完成，如HTTP、SMTP以及對JMS封裝等。安全策略通過XML細粒度定義資源訪問約束，實現自治安全機制描述和執行機制相分離，便于資源安全存取的快速響應。安全服務Agent處理服務資源整合的綁定請求，同時通過WS-Seeurity規范保證教育資源SOAP消息通信過程中的數據機密性、完整性以及不可否認性。

（2）資源整合層

資源整合層通過應用業務流程BPEL的并行、順序、選擇和循環控制活動，依據教學步驟及教學設計策略，編排和規劃被整合教育服務資源的調用順序，形象地將各教學知識點之間的聯系表現在整合資源之中。

BPEL業務流程引擎解釋資源整合流程設計，根據教學設計邏輯有序綁定分布式資源，進行資源訪問導航，并對教育服務資源協同共享的整個生命周期進行管理和維護。質量控制模塊從多維度監測系統滿足學習者需求的能力，如擴展性、并發處理、響應時間、吞吐量、準確性等，使資源整合應用能獲得QoS保障的運行環境。消息管理模塊監控資源之間數據的安全傳遞和路由，完成系統基于SOAP消息的知識架構。為方便用戶對整合資源的一站式訪問，消息管理模塊基于SAML令牌在多個資源提供者之間實現用戶身份和安全信息的傳遞。事務管理模塊實現資源服務的自適應協調，在用戶可接受的代價范圍內進行事務回滾或繼續操作，確保資源整合應用的完整性和可靠性。流程管理模塊則用于優化資源整合應用，實現目標流程實例的匹配、執行、協調和更新。

（3）安全管理層

安全管理層承上啟下，是SERSHF模型的核心。它對上實現用戶訪問整合教育資源的一站式授權管理，對下實現自治服務資源授權策略的一致性協同，達到從整合資源安全消費到自治資源整合的多粒度定制，從而形成了“安全驅動業務、業務驅動資源”的分布式資源協同安全服務格局。

策略的協同管理從自治服務資源角度出發，解決多安全機制的有效協同問題。通過整合資源訪問控制策略一致檢測，SERSHF在數字教育資源協同應用的整個生命周期內，進行自治資源安全訪問規則的完整性約束檢查和沖突發現。當被整合資源的訪問控制策略之間出現沖突時，通過訪問控制策略可信推導，模型提取影響資源整合的訪問控制策略非一致的規則并進行消解，實現策略之間沖突的解決，保障資源跨安全域應用的一致性集成。

業務流程授權管理從整合服務資源角度出發，解決學習用戶對整合資源訪問的合法性授權問題。業務流程授權約束把所整合的教育資源看作一個整體，從集成整體的角度定義用戶對整合資源訪問的授權范圍和安全等級的高低。流程授權建模對整合資源業務流程活動之間基于分工性、依賴性和交互性授權的協同及其有序約束關系進行描述。流程信任會話在授權描述和建模模塊的支持下，確保整合的教育服務資源只被合法授權用戶按規定權限訪問。

（4）應用層

應用層是用戶消費基于服務的安全整合教育資源的橋梁，它響應界面層的用戶請求，為資源用戶實現友好的知識服務界面和系統安全管理接口，提供交互應用、資源展示、平臺接入、資源新聞、知識宣傳等多項功能。

應用層建立了知識服務與用戶消費之間的聯系，以集成的方式提供廣泛的知識資源和多種多樣的個性化服務，方便用戶的“一站式”知識獲取和交流。學習者可以通過應用層信息門戶進入學習環境，按照自身的個性化需求選擇合適的集成學習資源，以完成由多個分布式優質安全資源依據教學設計思想整合而形成的系列課程學習。

2 SERSHF模型的特點

（1）提供了教育服務資源安全集成的全景視圖。針對面向服務的數字教育資源安全整合問題，分層結構使資源開發人員可根據不同的應用需求選擇不同安全功能模塊，從而更加專注于資源整合的實現。SERSHF模型簡化了資源安全部署和開發的過程，提高了安全開發的復用性、靈活性和系統開發效率，有助于發揮SOA技術在數字教育資源應用中的整體效應，為資源不同層次的安全協同共享和集成應用奠定了體系結構基礎。

（2）兼顧多方面安全需求。教育服務資源的增值安全融合是多個分布式優質資源的集成，也是每個資源創作者經驗的積累和心血的凝聚。SERSHF模型在保障自治資源安全機制獨立的前提下，從全局角度對資源之間的安全協作進行細粒度管理。通過業務流程授權管理，SERSHF模型將解決融合BPEL流程活動執行的動態訪問控制，使用戶對分布式數字教育資源的訪問能夠規范、非破壞性地進行。在保證資源質量的前提下盡可能發揮優質資源的社會價值，從結構上保障優質資源的共建共享和持續創新。

（3）具有良好的可伸縮性。SERSHF模型從技術方面給出面向服務架構環境下，一種更高層次的可共享、可重構、可擴充、可定制的數字教育資源安全整合結構。新的安全技術和規范可以很方便地融入該模型，便于數字教育資源安全整合開發人員在數字教育服務資源的安全整合規劃中兼顧目前需求和未來發展。

三 SERSHF模型的實現

依托湖北省教育科學“十二五”規劃課題“激勵調制視域下分布式數字教育服務資源安全共享機制研究”，SERSHF模型已在實踐應用環境中成功實施。模型實現的框架系統如圖2所示。系統由以下幾個核心部分組成：身份認證服務器、安全執行模塊、安全管理模塊（包括策略協同管理和流程授權管理兩個子模塊）、BPEL引擎、教育服務資源安全策略庫和BPEL流程活動狀態信息庫等。

下面對系統的執行過程進行介紹。

（1）在訪問整合教育服務資源之前，用戶首先向身份認證服務器證實自己的身份。獲得認證信息之后，向安全執行模塊發送資源訪問請求。

（2）安全執行模塊利用數字簽名對用戶身份進行合法性驗證，若用戶合法，安全執行模塊將用戶訪問請求傳遞給安全管理模塊。

（3）在教育服務資源安全策略庫的支持下，策略協同管理模塊對自治資源的安全策略進行一致性判斷；在BPEL流程活動狀態信息庫的支持下，流程授權管理模塊對業務流程活動訪問授權的合理性進行判斷。如果策略協同管理模塊和流程授權管理模塊中至少一個可訪問判斷為“否”，則拒絕用戶訪問請求，并將請求信息返回給用戶：若策略協同管理模塊和流程授權管理模塊可訪問判斷都為“是”，系統將授權安全執行模塊根據用戶請求啟動BPEL引擎執行資源整合服務。

篇（10）

文章編號：1005-6629(2008)12-0001-05

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

隨著現代科學技術的發展，高分子材料越來越廣泛地應用在各個領域中，在某些地方甚至可以替代鋼鐵、鋁合金等金屬材料，如大量用于房屋和橋梁建筑、汽車和飛機等機械行業、水壩和高速公路、乃至像高空探索和深海潛航的高新科技的器物中。但是高分子材料在加工和使用過程中其內部結構會出現裂紋，而這種裂紋很難檢測和修復。這樣會導致材料的機械性能下降，甚至會發生重大事故，威脅到人們的生命財產安全。一個細小的裂縫會擴展到整個材料，導致物理性能的損失和最終的破壞，細微的裂紋通常是復合材料結構使用壽命結束的開始。所以，能夠及時檢測并修復這種裂紋是極其重要的。為了解決這一難題，20世紀80年代中期美國軍方提出了自愈合材料這一概念。自愈合材料屬于智能材料，是模仿生物體損傷自修復的原理，具有感知和激勵雙重功能的材料，材料內一旦產生缺陷。在無外界作用條件下能夠自我修復，從而消除隱患，增強材料的機械強度，延長使用壽命。其應用相當廣泛，特別是在軍工、宇宙探索飛行器、人造衛星、飛機、汽車、電子、仿生等領域顯得尤為重要。近些年在廣大科學工作者的不斷努力下。自愈合材料的研究進展較快，歸納起來主要有液芯纖維法、熱可逆自修復法和微膠囊法幾種形式。本文主要介紹各種自愈合方法的原理和微膠囊自愈合技術的研究進展。 文章內容：

1　液芯纖維法

液芯纖維法是將含有愈合劑的纖維添加到材料中，當基體材料出現裂紋時候纖維會破裂從而釋放出愈合劑，使基體材料愈合。如圖l所示。

Dry首先把這種技術用在混凝土當中，在混凝土里面埋植含有愈合劑的纖維材料來實現自愈合；Moyuku等研究了玻璃纖維在環氧樹脂類基體中的自愈合行為，他們對愈合劑的種類、玻璃纖維的用量以及在基體中的分布等進行了試驗；Bleay等對更加細小的玻璃纖維進行了探究；國內張妃二等利用空心光纖注膠實現混凝土結構的自診斷、自修復，并且得到較好的結果。

影響修復效果的因素主要有：1)材料與纖維的韌性強度應該相當，即當基體出現裂紋時纖維管應該馬上破裂并釋放愈合劑；2)纖維的用量不能太多也不能過少，多了會影響基體的力學性能，少了會影響愈合效果；3)修復劑的粘接強度；4)纖維管的內徑，太細愈合較慢，太粗釋放愈合劑過多會使基體表面不光滑，這樣局限了它的應用范同。

2　熱可逆自修復法

Chen等用呋喃多聚體和馬來酰亞胺多聚體合成了網狀高分子材料，這是一種正真意義的自愈合材料。如圖2。

由于呋喃和馬來酰亞胺可以在室溫下發生Diels-Alder加成，所以這種材料只要施以簡單的熱處理就可在要修補的地方形成共價鍵，并能多次對裂紋進行修復而不需添加額外的單體。這種材料的機械力學性能與一般的商業樹脂如環氧樹脂和不飽和聚酯材料相媲美。對缺口沖擊產生的裂縫進行簡單的熱處理后，界面處僅能觀察到細微的不完善，修復效率達到57％。

也有一些缺點：馬來酰亞胺單體熔點高而且有顏色(黃色)，在呋哺單體中不溶解；聚合物在130。C固化完全，固化耗時較長，需要加快反應速度；其使用溫度范圍較窄(80-120℃)，影響了它的應用范圍。

可是它在愈合時不需要任何催化劑以及愈合劑，這是其他愈合方法所不及的。

3　微膠囊法

近年來，隨著微膠囊技術的迅速發展，微膠囊在聚合基復合材料裂紋自修復方面的應用逐漸得到了重視，并成為新材料領域研究的一個熱點，微膠囊法是目前最受關注的自愈合方法。其原理是：微膠囊在基體出現裂紋時會破裂。釋放出的愈合劑通過毛細作用到達裂紋面，愈合劑接觸到埋在基體里面的催化劑引發聚合從而修復裂紋。如圖3所示。

這種方法與前面介紹的液芯纖維法比較相似，但是微膠囊的制備比較方便，更加容易實現工業化，而且適用于包括陶瓷、玻璃、環氧樹脂以及乙烯基醚類聚酯等基體材料中。

在微膠囊體系中。White等發明的雙環戊二烯fDCPD)／Grubbs催化劑體系是最成功的自愈合體系，它利用Grubbs催化劑來引發DCPD發生開環易位聚合(ROMP)，形成交聯網狀聚合物來修復裂紋。同時，ROMP反應可以在室溫下迅速發生，而Grubbs催化劑在室溫下比較穩定，對水、空氣也比較不敏感，所以有廣泛的應用前景。

從上面的示意圖可以看出微膠囊自修復法體系結構有如下幾個部分組成：基體材料，微膠囊，愈合劑和催化劑。

3.1　基體材料

基體材料是材料的主體，決定材料的主要性能與用途，如塑料、纖維、橡膠、陶瓷、玻璃等。其中塑料又分為熱固性塑料與熱塑性塑料，熱固性塑料應用更加廣泛一些。目前文獻報道的常用基體為環氧樹脂類聚合物，圖4為常用的環氧樹脂。

3.2　微膠囊

微膠囊(microencapsule)是一種通過成膜物質將囊內空間與囊外空間隔離開來，形成特定幾何結構的微型容器，直徑一般為1-1000μm。構成微膠囊結構的材料叫做壁材，膠囊包裹的材料叫做芯材。

在自愈合過程中，微膠囊起到包裹修復劑的作用，當基體出現裂紋時膠囊也跟著破裂并釋放出修復劑。能否成功的實現修復，微膠囊起到了至關重要的作用。所以微膠囊應該滿足以下特征：1)壁材與基體的力學性質應該相近，如韌性強度等：2)壁材與修復劑、基體不發生反應也不互溶；3)壁材應該具備足夠的機械強度，便于加工。其制備方法主要有化學法、物理化學法(相分離法)、物理法(機械加工法)三種。已報道的自愈合文獻中大多都以尿素、DCPD、37％的甲醛溶液為原料，用原位聚合法制備DCPD微膠囊。國內袁彥超等以三聚氰胺一甲醛樹脂代替脲醛樹脂，選取高活性、低粘度環氧樹脂一四氫鄰苯二甲酸二縮甘油酯作為芯材進行微膠囊化，采用改進的原位聚合方法來制備微膠囊也取得了較好的效果。

3.3　愈合劑

愈合劑是一種當其與相應的活化劑接觸時將形成聚合物的組合物。愈合劑一般為聚合物的單體，如苯乙烯、丙烯酸酯類、DCPD等含有雙鍵的烯烴。圖5為微膠囊自愈合常用的帶有環雙鍵的愈合劑。

此外，愈合劑還包括含有羥基的二亞甲基硅烷和二亞乙基硅烷混合物、環氧化物。

3.4　催化劑

催化劑是能夠引發愈合劑聚合的物質。表1為文獻報道過的愈合劑／催化劑體系。

從表中可以看出：微膠囊自愈合法較多使用Grubbs催化劑，其引發的ROMP在室溫下就可以迅速進行，轉化率較高，形成的交聯聚合物機械強度

高，自修復效果好。

Brown等人認為催化劑的效率受組分添加的順序、基體種類、塑化劑種類、催化劑粒徑大小以及用量的影響，催化劑粒徑為188-3551xm時愈合效果最好。

但是它也有許多缺點：DSC結果表明Grubbs催化劑在120℃以上就會分解，這就意味著在加工和使用材料的時候溫度不能超過120℃，導致了這種方法在實際運用中的局限性；Grubbs催化劑引發的ROMP是活性聚合反應，如果不添加終止劑反應會一直進行，補加單體會繼續反應，這對自愈合的可控性方面是一個挑戰，目前關于這方面的

報道還未出現：某些基體材料在加工的時候需要添加塑化劑，如在制造環氧樹脂等材料時需要加入二亞乙基三胺(DETA)等固化劑，而這些固化劑對Grubbs催化劑有毒害作用，使催化劑效率降低，最終導致愈合效率變差。

為了解決這一問題，Rule等用石蠟微球將Grubbs催化劑保護起來，其原理是當基體出現裂痕時，微膠囊也隨之破裂并釋放出愈合劑，愈合劑穿透石蠟微球并和催化劑接觸從而引發聚合來實現自愈合過程。如圖6所示。

使用石蠟微球保護Grubbs催化劑有如下幾點好處：1)保護Ru催化劑不被DETA等塑化劑毒害；2)石蠟微球包裹后的催化劑在基體材料中分散得更加均勻；3)提高催化劑的效率，減小催化劑用量。同樣的愈合效率可節省90％的催化劑用量。

Wilson等對不同的Ru催化劑在自愈合中的效果進行了評價，他們研究認為第二代Ru催化劑和Hoveyda第二代Ru催化劑比第一代Ru催化劑的催化效率有顯著的提高；第二代Ru催化劑的熱穩定性能最好。

Skipor等改進了傳統的微膠囊法，將催化劑附著在微膠囊的外殼上面，這樣就可以使愈合劑和催化劑更加容易接觸，從而提高了催化效率。如圖7。

Scheifers等提出了不使用催化劑便可以自愈合的方法，他們將側鏈帶有胺的聚合物作為基體，含有愈合劑的微膠囊分散在其中，當基體出現裂痕時，微膠囊破裂，釋放出的愈合劑與側鏈的胺接觸引發聚合，從而實現自愈合過程。如圖8所示。

4　自愈合效果的評價