文章基于CNKI刊载的我国STEM教育相关文献,采用CiteSpace知识图谱工具,从年发文量、作者所属机构、关键词词频与共现、关键词聚类以及关键词突现等方面进行可视化分析,发现创客教育、课程开发和教学改革为我国STEM教育近几年的研究热点;基于创客空间的STEM教育各学科融合研究、"双减"政策下创新素养的培养研究,人工智能与STEM教育的融合研究将成为未来的研究趋势;根据发展趋势提出了完善创客空间以实现资源和工具的整合,设计有趣、可持续探究和融合各学科知识的学习活动,培养具有专业素养的STEM教师以及应用新兴技术的能力三条发展建议.

机器人作为培养计算思维的有效载体之一,机器人项目式学习过程中蕴含计算思维.现有的计算思维评测量表存在较强的主观性和随意性.因此,研究基于PTA的视角,对机器人项目式学习过程中的计算思维进行评价.首先,在分析了机器人环境下的项目式学习和计算思维的构成要素及其关系的基础上,通过两轮德尔菲法确定了融入计算思维的高中机器人项目式学习评价指标体系,包含挑战性问题、持续探究、作品制作、学习支持、反思提升5个一级指标和情境感知等22个二级指标,并利用层次分析法对该指标体系进行了合理性分析;然后编制了具有四个水平等级的融入计算思维的高中机器人项目式学习评价量表;最后就该量表的使用提出了四点建议:使学生充分了解评价标准以彰显学生的主体性、设计有价值的评语以激励学生、让学生高度参与评价过程以促进师生的交流、利用学习评价过程改进教学.以期为多维度评价计算思维提供一条可行路径.

目前利用编程教学培养计算思维已经取得共识,人工智能案例驱动的编程教学解决了单纯的编程教学枯燥乏味、难以激发学生兴趣的难题.依据人工智能案例驱动的编程教学理念,在分析计算思维、Python、人工智能案例三者关系的基础上,提出了人工智能案例驱动的Python编程教学培养高中生计算思维的教学模型.以"有声小说"为人工智能案例驱动的Python编程教学案例,进行了具体的教学设计.研究采用准实验研究法,通过三个月的跟踪观察,辅以作品分析、学习成绩分析和访谈来考察人工智能案例驱动的Python编程教学对学生计算思维的影响.研究表明,人工智能案例驱动的Python编程教学对高中生计算思维的培养具有显著的促进作用.基于研究结果,提出了以下六条实施建议:要厘清教学内容、教学方式及教学目标之间的关系;关注所教知识背后的思维、方法与观念;引导学生对核心概念的理解与迁移;精讲知识并注重能力的培养;关注个体差异并循序渐进;重视情境对于学习的重要性.

利用编程教学培养计算思维已成为业界共识,数字游戏和编程能够有效结合,因此,游戏化编程教学不仅可以培养计算思维,还能够有效避免传统编程教学的局限性.文章在分析计算思维要素、Python五大核心概念及数字游戏要素的基础上,构建了三者之间的关系模型,进一步提出了面向高中生计算思维培养的Python游戏化编程教学模型,并基于该教学模型,以"贪吃蛇"游戏为例,介绍了具体教学设计方法.

如何培养学生的计算思维是学术界和一线教师面对的重要课题.目前利用编程教学培养计算思维已经取得共识,数字化游戏教学培养计算思维解决了单纯的编程教学枯燥乏味、难以激发学生兴趣的难题.文章依据DGBL理论,在分析计算思维、Python、数字化游戏三者关系的基础上,提出了Python课程中数字化游戏教学培养高中生计算思维的教学模型,并以"打飞机"游戏为例迸行了数字化游戏教学案例分析.研究采用实验组和对照组的前后测实验,通过四个月的跟踪观察,辅以游戏作品分析、学业成绩分析和访谈来考察Python课程中数字化游戏教学对学生计算思维的影响.研究表明:Python课程数字化游戏教学能非常显著地改善高中生的计算思维态度,显著地提升高中生的计算思维技能,但对高中生考试成绩的影响并不显著.基于研究结果,建议Python课程中数字化游戏教学要以厘清计算思维、Python、数字化游戏之间的关系为前提,数字化游戏教学案例要充分体现上述三者的关系,并以循序渐迸原则作为教学保障.

教育革命随着时代的进步而发展,人工智能时代需要开展与其相适应的教育革命.在这场教育革命中,需要培养学生与人工智能交往的能力,而培养这种能力的一个前提条件是人类不但要重新认识自己,更要重新认识人工智能,重新认识人与机器的关系.文章首先阐述了人工智能与人的优势与不足,然后提出了人机共生是人工智能时代的应然选择的观点,并从人机共生的理论基础、人工智能时代的发展趋势等视角进行了阐述.在此基础上,从"人机共教"、教师如何学为人师、学生如何学习、智慧教育、教育如何面对人工智能带来的伦理问题等角度,论述了人机共生理念下人工智能时代教育的发展趋势.

This paper proposes an improved Empirical mode decomposition (EMD) method piecewise cubic hermite interpolation and mirror extension. Firstly, mirror expansion method is used to expand preliminary signal endpoint; then the piecewise cubic Hermite interpolation algorithm is applied to obtain the envelopes. Finally Intrinsic mode functions (IMFs) are obtained through improved EMD (MPC-HEMD). Through the analysis on simulation signals and Electroencephalogram (EEG) signals, we found that the new method was better than the traditional method.

随着新版《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》的发布,案例教学资源尤其是具有情境性、复杂性、综合性、实践性等特点的项目案例教学资源的建设成了一项亟须解决的任务.面对目前项目案例资源严重不足的现状,文章在相关研究基础上,基于大数据时代背景下人工智能应用的视角,提出了基于大数据的人工智能应用开发框架,阐述了该开发框架所包含的网络爬虫应用开发和基于大数据的人工智能应用开发流程的设计.基于该开发框架并结合新版《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中的"人工智能初步"模块要求,构建了高中信息技术课程的人工智能应用设计框架.基于该设计框架,使用Python语言开发了有声小说、教育故事文本分析、人脸检测与人脸识别三个人工智能应用项目案例.这些项目案例融合了大数据、人工智能应用的典型特征,具有较好的迁移性,不但可以在高中信息技术课程中的"人工智能初步"模块以及其他模块中使用,其设计框架也为基于学科核心素养的高中信息技术课程教学的落地提供了一种解决思路.

Network analysis based on graph theory has greatly promoted the cognition of the human brain network. A detailed brain network function connection analysis was carried out for the brain of normal human brain and mental illness patients. We studied the Magnetoencephalography (MEG) of 9 normal subjects and 9 schizophrenics in left hemisphere temporal lobe and frontal lobe regions. And obtained the dynamic function connectivity matrix by calculating Pearson correlation coefficients that based on sliding time window and short-time Fourier transform, and constructed weight and binary network by graph theory. Analyzed the small world properties of normal human brain networks, and compared the differences of network between normal subjects and patients with schizophrenia.

自适应学习技术具有改变游戏规则、促进学生个性化学习的潜力,但目前仍处在研究、开发及试点项目阶段.因此,有必要对自适应学习技术及其应用进行深入分析,以期对未来自适应学习技术的研究和应用提供借鉴.本研究通过内容分析法,对国内外2000年至2015年自适应学习技术相关的重要文献进行了梳理和分析,研究结果对自适应学习技术是实现个性化学习的有效途径提供了重要依据,同时发现:自适应学习技术涉及广泛,但应用领域基本趋于集中,对支持网络学习者情感的研究相对较少,视线追踪技术、情感计算技术与多种技术的结合以及教育大数据的应用将为学习者提供更精准、更智能的个性化学习服务.

以爱课程网上24门“中学学科教学设计”类教师教育国家级精品资源共享课为研究对象,采用内容分析法,从课程内容、课程资源、课程考核评价、课程教学团队、课程特色等5个维度分析了中学学科背景下教学设计类精品资源共享课的建设现状.研究发现:(1)课程内容建设中理论基础研究稍显薄弱、学科教学设计良莠不齐、教育技术应用的设计不充分;(2)课程资源建设中拓展资源数量明显偏少;(3)课程考核评价中注重实践能力的考核评价比例偏低;(4)课程教学团队建设中部分课程教学团队人员结构失衡.针对上述问题分别提出了相应的改进建议.

4C-ID教学模型(Four Component Instructional Design Model)又叫四要素教学设计模型,是一种针对复杂认知技能训练的新型教学设计模型.文章将英语学习视作一种复杂技能,以新目标《英语》七年级上册为例,通过分析4C-ID模型的四大要素及十大步骤,对Unit1的教学单元作了完整的教学设计,具体包括分解学习任务,分析心理模式和认知策略,设计支持性信息,分析规则、程序和前提知识,设计即时信息和部分任务练习,以探究基于4C-ID模型的中学英语教学设计.

教师专业发展,无论理论还是实践层面,都是国内外教师教育领域中需要长期理论研究和不断实践探索的一项重要课题.教师专业外部驱动发展存在积极性低、自主性差等问题,教师专业自主发展存在放任自流、职业倦怠、自身能力局限性等问题,因此该文提出"互联网+"时代外部驱动与自主发展统一取向的教师专业发展观.首先阐明了新的教师专业发展的内涵、特征,然后从多个理论视角对其进行了解读,并从教师专业发展的教师观、课程观、教学观和文化观四个维度进行了详细阐述.

翻转课堂以一种全新的教育理念,悄然改变着传统的英语课堂教学方式,本文从解读中学英语核心素养的构成要素入手,站在翻转课堂的角度,试探通过翻转课堂这样一个平台培养中学英语核心素养的途径.

One-dimensional heart sounds signal is converted into two-dimensional phonocardiogram (2D-PCG), then extracts image feature of heart sounds based on image processing technology in a 2D-PCG. Firstly we realize the wavelet noise reduction and amplitude normalization of one-dimensional heart sounds by one-dimensional signal processing method, and then convert Heart sounds into 2D-PCG with uniformity and comparability, and pretreatment. And analyze the image features of 2D-PCG which is characterization of Heart sounds' physiological information combining with heart sounds' physiological significance and 2D-PCG's image features, focus on vertical and horizontal ratio of coordinate and sequence code of inflection point. In order to quickly classify the heart sound signal, the paper introduces the new concept: degree of heart sound signal certainty (HSSCD). Finally, efficiency and feasibility are verified through the heart sound acquisition, classification and identification experiments. At last, explore the feasibility of classification and identification of 2D-PCG using Euclidean distance and degree of heart sound signal certainty based on vertical and horizontal ratio of coordinate and sequence code of inflection point and wavelet coefficients. Experimental results show that the three features can achieve the classification and recognition of the 2D-PCG, and inflection point sequence code gets the highest recognition rate. The method of 2D-PCG classification and identification based on a two-image processing has the feasibility and practical applicability, and has broad application prospects.

The paper investigates how to minimize cooperative power consumption for the coexistence of heterogeneous multi-hop networks. We formulate a multiobjective optimization problem for the total power consumption of the two heterogeneous multi-hop networks and reformulate the nonlinear constraint to be linear. The optimal power curve - the minimum power consumption for both two heterogeneous multi-hop networks is studied in-depth. Through a novel approach based on adaptive weighted sum method, we transform it into a single-objective optimization problem and find the Pareto-optimal points iteratively to construct the minimum power curve. It demonstrates that cooperative power control can save more energy than the case without cooperative power control.

我国高等教育培养学生的一个重要理念是能力为本,基于此理念应当以能力目标为本位来构建课程体系.本文从课程融合的设计思路出发,提出了以能力为本位、项目为导向的课程设计框架.文章以“网站设计与开发”课程为例,从课程目标、课程概述、学习指导、任务设计等方面详细阐述了如何设计能力本位、项目导向的网络课程.课程教学效果的分析表明,能力本位、项目导向的网络课程能够让学生在掌握知识与技能的基础上,学会应用技术工具和科学思想与方法来分析问题、解决问题,能够将学生置身于真实的项目情景中,从而让学生能力的培养真正落到实处.同时,能力本位与项目导向课程会给教师和学生带来较大的挑战.

计算思维可以让学生以一个多元化的视角用信息技术的学科思维方式理解信息世界,解决目前信息技术课程发展所面临的学生学习积极性不足等突出问题,进一步推动信息技术课程的改革与重构.实际上,计算思维隐藏于现有的高中信息技术课程之中,只是没有聚焦于它.本研究从基于“伟大的计算原理”的计算思维概念框架、计算思维操作性定义两个视角来分析高中信息技术课程蕴含的计算思维.计算思维概念框架涉及计算、抽象、自动化、设计、通信、协作、记忆、评估等八个维度,计算思维操作性定义涉及用计算思维解决问题过程的详细可操作的步骤.研究采用了大量翔实的案例,对高中信息技术课程的一个必修模块、五个选修模块所蕴含的计算思维进行了深入细致的分析.对于高中信息技术课程而言,能够充分挖掘出各个模块内容中蕴含的计算思维,是有效实施计算思维教育的关键和前提.

新课程标准强调义务教育阶段的物理课程是一门注重实验的自然科学基础课程,此阶段的课程注重让学生自己经历探究过程,学习科学知识和科学的探究方法,培养学生分析与解决问题的能力.然而,传统的物理实验教学模式使得学生被动地去接受学习,缺乏探索与实践的热情,不利于学生的个性化发展,明显与新课程标准的要求不符,“微课导学”是一种适合物理实验课的新型教学模式.“微课导学”教学模式是将“微课”引入教学中,同时对“翻转课堂”“研学后教”等教学模式的特征进行研究、归纳、分析,在此基础上构建了以“微课”和“研学案”为载体的一种新的教学模式.“微课导学”在物理实验课中具体应用需要经过三个阶段:课前,教师准备学习资源和学生按照“研学案”自主预习;课中,学生发现问题、自主探究和教师组织教学、答疑解惑;课后,教师反思总结、跟踪指导和学生巩固复习、在线交流.

文章运用基于信息技术的互动分析编码系统ITIAS与S-T分析法,以3届“全国中学物理青年教师教学技能大赛”全国总决赛的部分视频为分析对象,分别从课堂情感气氛、课堂结构、教师倾向、提问的创新程度、教学技术使用情况及教学模式等方面,科学客观地分析了目前青年教师物理课堂教学的真实情况,并针对所存在的问题给予思考与建议,以便于一线教师对自己的课堂教学进行深入理性的研究与反思.