史陳新 馬東 袁野

【摘 要】本文基于教育教學(xué)熱點需求，開展基于十億像素數(shù)字教育資源的智慧教育教學(xué)創(chuàng)新研究，探索新型數(shù)字資源的教育應(yīng)用與創(chuàng)新，探尋培育學(xué)生歷史學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑，利用數(shù)字技術(shù)創(chuàng)建超清數(shù)字文物，從根本上解決歷史資源共享難、資源內(nèi)容品質(zhì)低等問題。

【關(guān)鍵詞】智慧教育；超清數(shù)字教育資源；核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G434? ?【文獻標(biāo)識碼】A

【論文編號】1671-7384（2023）09-064-02

教育部印發(fā)的《關(guān)于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務(wù)的意見》提出，將組織研究提出各學(xué)段學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系。歷史學(xué)科核心素養(yǎng)是指學(xué)生在學(xué)習(xí)歷史過程中逐步形成的具有歷史學(xué)科特征的必備品格和關(guān)鍵能力，是歷史知識、能力和方法、情感態(tài)度和價值觀等方面的進一步升華，主要包括唯物史觀、時空觀念、史料實證、歷史解釋和家國情懷。

十億像素數(shù)字教育資源打造數(shù)字文物

為了有效解決當(dāng)前歷史資源共享難、資源內(nèi)容品質(zhì)低、新型教育業(yè)務(wù)承載能力不足、智慧教育課堂應(yīng)用效果差等問題，我們首次運用了多種前沿數(shù)字技術(shù)對課程所需教學(xué)資源進行了革命性創(chuàng)建。

1.超清多光影采錄技術(shù)

珍貴文物往往表面鐫刻著相當(dāng)繁復(fù)深邃的紋理、浮雕、刻痕等細節(jié)，除了彰顯工藝師的技術(shù)，也為當(dāng)代的藝術(shù)風(fēng)格甚至社會風(fēng)俗提供了有價值的材料。然而，文物出土后容易遭遇風(fēng)化、陽光或空氣的破壞，導(dǎo)致表面微痕或紋理受損，造成不易辨識的情況。傳統(tǒng)鑒別文物微痕的方式，是通過不同光照角度和強弱，在視覺上加強文物表面凹凸的縱深，以判別文物的痕跡及內(nèi)容。

以此手法為前提，在文物信息的采錄上真實記錄文物各個角度光照信息，準(zhǔn)確記錄感光反應(yīng)，同時借由PhotoShop堆棧技術(shù)的啟發(fā)，通過算法將大量個別角度拍攝的文物圖像進行合成，提取各圖像的最優(yōu)細節(jié)分布區(qū)域，進行圖像堆疊，準(zhǔn)確反應(yīng)材質(zhì)質(zhì)感，具體展現(xiàn)不易辨識的細節(jié)，包括器物表面劃痕，完美模擬真實器物的完整信息，為文物研究提供更多方案。

2.超清全細節(jié)成像技術(shù)

通過三維激光掃描的數(shù)據(jù)和文物采錄技術(shù)的信息，可將采集的文化元素中影響視覺的成分剔除，提高50%～80%文物紋飾的清晰度，為研究人員提供更準(zhǔn)確和清晰的基礎(chǔ)資料。全細節(jié)成像技術(shù)通過超高清的文物數(shù)據(jù)采集，能夠完整、清晰、準(zhǔn)確表達文物的細節(jié)，帶給師生更多的教學(xué)探究體驗。同時，通過整體文物和文物細節(jié)的對比探究，能夠加深學(xué)生的學(xué)習(xí)記憶理解能力，通過視覺閱讀完成一些學(xué)科重難點以及創(chuàng)新點的設(shè)計與實現(xiàn)。全細節(jié)成像技術(shù)還能夠通過紋理、結(jié)構(gòu)、色彩的精準(zhǔn)采集和整體建構(gòu)，實現(xiàn)更多數(shù)字教學(xué)互動的體驗，對文物本體進行數(shù)字活化，在課堂上讓文物綻放新的生命力。

3.超清光影紋理技術(shù)

在傳統(tǒng)的文物數(shù)字化過程中，由于光線、風(fēng)化、材質(zhì)顏色等綜合原因，導(dǎo)致文物表面磨損，無法全面呈現(xiàn)細節(jié)。通過對文物的全角度光線采集，利用計算機圖形圖像處理技術(shù)，將文物影像的最優(yōu)效果進行合成，提取文物上細微的痕跡，合成后的圖像可將文物的紋理信息完整展現(xiàn)。

4.超清立體深度成像技術(shù)

立體深度圖采用光學(xué)、數(shù)字算法方式，提取文物數(shù)據(jù)立體及縱深細節(jié)，以灰度圖形式成像，該數(shù)據(jù)因應(yīng)單純考古繪圖中細節(jié)體現(xiàn)不足之情況，以灰度圖形式在平面視角中體現(xiàn)立體特征，更加細膩清晰地記錄表達文物數(shù)據(jù)的特征細節(jié)。

十億像素數(shù)字教學(xué)資源打造出的數(shù)字文物進行了3D交互模型素材的適配，根據(jù)課程需求對多件珍貴館藏文物進行高精度文物三維采集與模型制作，同時提供在線課程的數(shù)字展示效果，通過學(xué)校交互一體機或智能終端等設(shè)備，實現(xiàn)支持鼠控、觸控、遙控器或鍵盤等多種方式隨意漫游，可實現(xiàn)俯視圖、還原 100%場景真實模型、AR 、虛擬漫游等效果的體驗。

智慧教育下的歷史課程

1.初中歷史大單元課程理念

以初中歷史大單元課程理念以及現(xiàn)代教育思想為課程研究依據(jù)，本次將初一歷史上冊課程中涉及的100件數(shù)字文物資源和四大單元教學(xué)進行了匹配、加工、處理和優(yōu)化，實現(xiàn)了一個在線數(shù)字資源的系統(tǒng)化集成，能夠沿著歷史學(xué)科講授的歷史脈絡(luò)線索，對文物按照大單元和學(xué)科的教學(xué)順序進行了在線數(shù)字資源的整合，利用平臺能夠在線調(diào)取和展示數(shù)字文物，構(gòu)建歷史真實情境還原的新的數(shù)字化教學(xué)場景。

新課程倡導(dǎo)教師專業(yè)化發(fā)展，新的歷史課程改革更需要教師提高教育教學(xué)技能以及信息化水平。在探索的過程中更加強調(diào)教師的信息化素養(yǎng)和學(xué)生信息素養(yǎng)的匹配程度。本次歷史大單元課程作為歷史課程改革的一次創(chuàng)新探索，借助超高清數(shù)字文物資源以及考古學(xué)的物證、思辨的思維方式與傳統(tǒng)歷史課程教學(xué)相結(jié)合，以歷史課程作為課程載體，利用歷史課本出現(xiàn)的文物作為課程主線，將不同文物組成文物組，選取主題或知識脈絡(luò)作為課程導(dǎo)向，針對歷史課程的教育教學(xué)方式探索全新的思路。

2.增強現(xiàn)實（AR）讓課程資源“活”起來

增強現(xiàn)實技術(shù)不僅展現(xiàn)了真實世界的信息，而且將虛擬的信息同時顯示出來，兩種信息相互補充、疊加。在視覺化的增強現(xiàn)實中，用戶利用眼鏡顯示器，把真實世界與電腦圖形多重合成在一起。

本次課程將宴樂射獵水陸攻戰(zhàn)紋銅壺銘文提取，并用增強現(xiàn)實技術(shù)模擬展現(xiàn)。讓學(xué)生在課堂上可以更加清晰地觀察銅壺四層每一層展示出的社會風(fēng)貌，加深對于銅壺的認(rèn)知能力，使學(xué)生對戰(zhàn)國時期的習(xí)射、采桑、射獵、狩獵以及巴蜀符號有更加直觀的視覺認(rèn)識。對于銘文文字的探究，利用十億像素數(shù)字教育資源文物提取的利簋銘文圖像，將金文翻譯為簡體中文，并將簡體中文還原為文物原本排版方式以及顏色紋理狀態(tài)。讓學(xué)生可以直接在文物上閱讀銘文，重點強調(diào)“甲子”，從而服務(wù)課堂教學(xué)。

探究式學(xué)習(xí)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，有利于學(xué)生對課程內(nèi)容的理解。在學(xué)習(xí)過程中，教師應(yīng)該重視探究活動的各個要素。探究式學(xué)習(xí)雖然是以學(xué)生為主體，但是教師要給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。在授課過程中，教師要將告訴改為啟發(fā)，將單向傳輸變?yōu)閹熒樱怀鰧W(xué)生的主體地位。超清數(shù)字教育資源因其突出的沉浸性、交互性、多感知性、構(gòu)想性、自主性等特點，可以為新的教育教學(xué)模式的實施提供有力的支撐。

智慧教育新型信息技術(shù)應(yīng)用和課堂模式

優(yōu)質(zhì)數(shù)字博物館資源與歷史課程能否有效結(jié)合，關(guān)鍵在教師。設(shè)計一套全新課程模式，對教師來說是一項新的挑戰(zhàn)。在教師對于博物館專業(yè)知識欠缺的情況下，以單元課形式推進課程建設(shè)是探索的方向。教師根據(jù)課程內(nèi)容，將課程重新組合，以大單元形式重新排列組合知識點。在以往課程推進的基礎(chǔ)上，有針對性地引入校外博物館資源，加強研究與合作，使學(xué)校課程建構(gòu)得到深入推進、有效落實，并取得突出實效。

十億像素數(shù)字教學(xué)資源的創(chuàng)設(shè)讓四大單元課程兼顧了課程架構(gòu)縱與橫的連貫，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”下引入的博物館資源與教師課程設(shè)計方案的有機整合，使得初一歷史上冊的所有知識點重新連接了起來，數(shù)字文物讓歷史大單元課程方案更具有探索性與互動性。文物說、專家說、學(xué)生說的“三說”課程呈現(xiàn)形式使課程內(nèi)容更加專業(yè)、生動，融合了“啟智、博學(xué)、悟思、立德、踐行、融合”的教學(xué)方法使課程更加綜合、全面。

反思總結(jié)

通過運用超數(shù)字教育資源的歷史大單元課程教學(xué)，學(xué)生能夠掌握歷史基本知識與基本脈絡(luò)，能夠從文物身上獲取歷史信息，逐步形成歷史證據(jù)的意識，獲得學(xué)習(xí)歷史的基本方法。從歷史的角度認(rèn)識并認(rèn)同中華民族的優(yōu)秀文化傳統(tǒng)，形成正確的世界觀、人生觀和價值觀，形成健全的人格和健康的個性品質(zhì)，從而切切實實將立德樹人落到實處。

作者單位：北京市數(shù)字教育中心

編? ?輯：徐靖程