許成科 張登玉 唐世清 汪新文

[摘 要]微課程以其短小精悍、自由性強的特性逐步受到教育領(lǐng)域的重視，相關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)形式革新了傳統(tǒng)的教學(xué)模式。在當(dāng)今智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，以微課程為基礎(chǔ)的大學(xué)物理教學(xué)活動更能調(diào)動獨立學(xué)院學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。文章對微課程的概念、特征進行了探討，結(jié)合當(dāng)前獨立學(xué)院大學(xué)物理教與學(xué)的困境，在認(rèn)知負(fù)荷理論的指導(dǎo)下，探討?yīng)毩W(xué)院大學(xué)物理微課程的視頻設(shè)計制作方法和教學(xué)應(yīng)用模型。

[關(guān)鍵詞]大學(xué)物理；微課程；認(rèn)知負(fù)荷理論；智慧學(xué)習(xí)環(huán)境；設(shè)計

[中圖分類號] G642.0 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0113-04

21世紀(jì)是以信息化為特征的知識經(jīng)濟時代。隨著社交媒體和新一代信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，開放和共享成為時代特征，學(xué)習(xí)呈現(xiàn)個性化和多元化的特點，學(xué)習(xí)環(huán)境逐步演變成一種新型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。黃榮懷等提出，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是指對學(xué)習(xí)情景感知和學(xué)習(xí)特征識別，利用所提供的合適的學(xué)習(xí)資源，借助于便利的交流互動工具或手段，自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測結(jié)果，有效促進學(xué)習(xí)效果提高的環(huán)境[1]。

與傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境比較，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境具有學(xué)習(xí)個性化和資源共享的特點，其先進的信息技術(shù)、豐富的學(xué)習(xí)資源、便利的互動交流工具為多形式教學(xué)活動的開展提供支持。學(xué)習(xí)者利用智能移動設(shè)備，借助發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，學(xué)習(xí)各種各樣的學(xué)習(xí)資源，如在線開放課程、教學(xué)視頻、電子圖書等，并且學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與指導(dǎo)者之間可以隨時隨地開展交流與互動。教師也由此獲得豐富的資源開展教學(xué)活動。

獨立學(xué)院的學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)較本二的學(xué)生差，自我約束力較弱，課堂注意力持續(xù)時間較短，但其社會活動能力強，接受新事物快，易接受或融入以信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。獨立學(xué)院大學(xué)物理課程豐富的教學(xué)內(nèi)容和不足的學(xué)時矛盾一段時期內(nèi)會繼續(xù)存在[2]。因此，研究適應(yīng)新時代獨立學(xué)院大學(xué)物理的教學(xué)模式，充分利用學(xué)習(xí)者的“碎片化”時間，有效減少認(rèn)知負(fù)荷，提升大學(xué)物理教學(xué)質(zhì)量，成為大學(xué)物理教師亟須解決的主要問題之一。在此背景下，本文探究了微課程教學(xué)的理論基礎(chǔ)和教學(xué)設(shè)計方法，以期對獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)提供參考。

一、微課程簡介

（一）微課程概念

從已有微課程教學(xué)研究報道中筆者發(fā)現(xiàn)，目前對微課程沒有統(tǒng)一、明確的概念界定，胡鐵生等人的研究以及教育部教育管理信息中心文件表明[3-4]，微課程又名微課，它是在學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，將學(xué)科知識點的講授、例題習(xí)題和疑難問題講解以及實驗操作等教學(xué)過程制作成一種情景化、支持多樣化學(xué)習(xí)方式的新型在線網(wǎng)絡(luò)視頻課程，此課程以教學(xué)視頻為主要載體，核心資源為教學(xué)內(nèi)容。圍繞微視頻形成了由教師提供的相對靜態(tài)的微教案、微課件、微練習(xí)等技術(shù)化資源和在組織教學(xué)活動和應(yīng)用過程中動態(tài)生成的微反思、微點評、微反饋等智慧型資源。靜態(tài)和動態(tài)的教學(xué)資源以一定的關(guān)系和呈現(xiàn)方式共同營造了一個結(jié)構(gòu)化明顯、主題突出的微課程生態(tài)環(huán)境，參見圖1。對學(xué)習(xí)者而言，微視頻優(yōu)化了學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)間的關(guān)系。學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗更加明確、聚焦。

（二）微課程特征

1.時間“微”。微視頻設(shè)計的時長控制在5-8分鐘，一般不超過10分鐘，符合人類認(rèn)知特點和注意力保持規(guī)律。與傳統(tǒng)課堂相比較，短小的課程更加符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，短時間學(xué)習(xí)更有利于學(xué)習(xí)者保持高度集中的注意力，充分利用碎片化時間，高效完成知識建構(gòu)[5]。

2.內(nèi)容“微”?？紤]系統(tǒng)性和完整性，傳統(tǒng)課堂的教學(xué)前期需要開展足夠的鋪墊和引導(dǎo)，而微課程通過合理的設(shè)計對傳統(tǒng)課堂的知識內(nèi)容進行分割，直接聚焦教學(xué)中的重點難點，微課程主題更加突出，學(xué)生容易達(dá)成微目標(biāo)，不斷實現(xiàn)微小的進步[6]。

3.微時代性。微課程可在多種資源平臺進行共享，提供在線開放服務(wù)，組成微課程的微視頻，其存儲容量小，能被各種便攜式移動終端設(shè)備支持，學(xué)習(xí)非常方便，不受時間和地點的限制，契合當(dāng)今微時代學(xué)習(xí)者信息化環(huán)境和碎片化時間的總體要求，交互性強，使用便捷。

4.情境性。微視頻通過信息技術(shù)手段將最符合主題和目標(biāo)的資源優(yōu)化整合，形成平緩的知識階梯，具有真實、信息量豐富的特點，其他教學(xué)輔助性材料以微視頻為中心構(gòu)成了一個主題鮮明、類型多樣、結(jié)構(gòu)緊湊的“主題單元資源包”，營造了一個真實的“微教學(xué)資源生態(tài)環(huán)境”，有利于促進學(xué)習(xí)者隱性知識、默會知識等高階思維能力的提高[7]。

5.建構(gòu)性。微課程由靜態(tài)的技術(shù)性資源和動態(tài)的智慧型資源圍繞微視頻為中心組成，形成半結(jié)構(gòu)化特征。學(xué)習(xí)者之間、學(xué)習(xí)者與教師之間的交流、互動，形成對知識新的演繹和理解，達(dá)成構(gòu)建新知識目標(biāo)。教師在半結(jié)構(gòu)上建構(gòu)，對課程進行多次補充和完善，使課程結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度更高。

二、微課程應(yīng)用

（一）應(yīng)用于大學(xué)物理教學(xué)的意義

物理學(xué)是研究物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)、相互作用與轉(zhuǎn)化和運行規(guī)律的科學(xué)，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)。大學(xué)物理是高等院校理工類學(xué)生一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在工程意識、思維、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)等方面的培養(yǎng)起著不可替代的重要作用，但由于本身課程特點和當(dāng)今環(huán)境下形成的多方面的原因，大學(xué)物理教學(xué)陷入了“教師難教、學(xué)生難學(xué)”的困境[8]，獨立學(xué)院尤為突出。

造成大學(xué)物理教學(xué)困境的原因主要是：一方面，由于高校擴招，許多高校受師資、教學(xué)條件等客觀條件的限制，一部分理工類學(xué)生在高考中不考物理，使得此類學(xué)生物理基礎(chǔ)差，而大學(xué)物理合班上課并沒有將學(xué)生進行區(qū)分教學(xué)，同一個教學(xué)班學(xué)生物理基礎(chǔ)懸殊，教師教學(xué)無法兼顧每一個學(xué)生；另一方面，大學(xué)物理課程是以高等數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，課程學(xué)習(xí)之前學(xué)生必須做好充分的預(yù)習(xí)，而且課堂上要注意力高度集中，而實際上是學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)差、注意力易分散，課堂教學(xué)也缺乏吸引力和互動性。因此，尋求大學(xué)物理教學(xué)改革的突破成為廣大物理教師努力的主要方向。

結(jié)合當(dāng)今智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)大學(xué)物理的積極性，增強教學(xué)的互動性、探究性，在基于學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的前提條件下，探究大學(xué)物理微課程教學(xué)，設(shè)計教學(xué)合理、內(nèi)容豐富、講解明確、情境生動的微課程不失為一條突破大學(xué)物理教學(xué)困境的有效途徑。

（二）應(yīng)用的理論依據(jù)

微課程應(yīng)用和設(shè)計的理論依據(jù)是認(rèn)知負(fù)荷理論（CLT）。CLT認(rèn)知負(fù)荷理論建立的基礎(chǔ)為信息加工心理學(xué)，存在基礎(chǔ)人類信息加工容量的有限性[9]。約翰·斯威勒（John Sweller）認(rèn)為認(rèn)知負(fù)荷是基于資源有限、工作記憶和圖式理論之上，在學(xué)習(xí)者認(rèn)知系統(tǒng)中施加的一定時間內(nèi)的心理活動總量。

CLT分為內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷、外部認(rèn)知負(fù)荷和關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷三種，三者總和即為認(rèn)知負(fù)荷總量。受學(xué)習(xí)材料本身復(fù)雜程度和學(xué)習(xí)者自身知識條件限制，各元素間交互形成內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷。一般不當(dāng)教學(xué)引起外部認(rèn)知負(fù)荷，具有無用性，屬于超越內(nèi)部認(rèn)知負(fù)荷的額外負(fù)荷。關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷是由學(xué)習(xí)者在知識圖式構(gòu)建和認(rèn)知志愿投入自動化過程活動中，將認(rèn)知資源分配到學(xué)習(xí)活動中去[10]。為提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果，教學(xué)中應(yīng)該盡可能減少外部認(rèn)知負(fù)荷，增大學(xué)習(xí)者的關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷，使學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的認(rèn)知負(fù)荷總量不超過學(xué)習(xí)者個體承受的范圍。

（三）大學(xué)物理微課程設(shè)計

CLT不僅讓教師深刻理解學(xué)習(xí)過程，還為微課程的教學(xué)設(shè)計提供強有力的指導(dǎo)。良好的教學(xué)設(shè)計是根據(jù)內(nèi)容的不同，選用不同的認(rèn)知負(fù)荷策略對微課程進行設(shè)計，從而構(gòu)建出適合學(xué)習(xí)者工作記憶加工的學(xué)習(xí)對象，使教師教學(xué)效果更加出色。本文根據(jù)李小剛等[6]人的研究成果，將大學(xué)物理微課程設(shè)計分為內(nèi)容、媒體和可用性這三個方面進行闡述。

1.內(nèi)容設(shè)計

微課程視頻作為微課程資源的核心組成部分，其質(zhì)量高低直接影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果。對微課程而言，制作視頻必須對內(nèi)容的適切性進行選擇，首要解決的問題就是如何將知識點進行合理的切割，即將知識點的內(nèi)容進行微型化處理。

教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)明確、主題鮮明。微課程教學(xué)時間短，不足傳統(tǒng)課堂時間的四分之一，甚至更少，因此內(nèi)容上不求大求全、系統(tǒng)化構(gòu)建，而是根據(jù)“微目標(biāo)”的標(biāo)準(zhǔn)，按照最小粒度原則對教學(xué)內(nèi)容進行選擇與設(shè)計。微視頻承載單一完整的知識內(nèi)容，各視頻間相對獨立，卻又相互關(guān)聯(lián)，每個知識點與相鄰知識點間能松散組合，但也不一定組合[11]。比如“機械振動”的第一節(jié)“簡諧振動的動力學(xué)特征”，傳統(tǒng)課堂講授時間為45分鐘，微課程設(shè)計可分成“振動、機械振動和簡諧振動定義”、“彈簧振子物理模型”、“微振動的簡諧近似”三個“微目標(biāo)”來達(dá)成，每個微目標(biāo)相互獨立，相鄰之間又緊密聯(lián)系構(gòu)成本節(jié)知識整體。

微課程視頻內(nèi)容“微”而不“碎”，根據(jù)學(xué)習(xí)主題形成一系列的微課程，其不破壞原有章節(jié)教學(xué)或知識點的完整性。例如，“振動、機械振動和簡諧振動定義”“彈簧振子物理模型”“微振動的簡諧近似”這三個微課程緊緊圍繞“簡諧振動的動力學(xué)特征”這一主題，微課程之間相互關(guān)聯(lián)，形成平緩的知識遷移階梯，增強了學(xué)習(xí)者的黏度，較好地完成主題學(xué)習(xí)目標(biāo)。

微課程的“微”主要體現(xiàn)在短小精悍上，為克服傳統(tǒng)課堂資源模式資源粒度大的弊端，將傳統(tǒng)課堂教學(xué)內(nèi)容化整為零，進行內(nèi)容分割和知識點微型化處理，減少學(xué)習(xí)者的內(nèi)部和外部認(rèn)知負(fù)荷，增加關(guān)聯(lián)認(rèn)知負(fù)荷。具體實踐可采用微內(nèi)容結(jié)構(gòu)腳本[6]的辦法，合理切割，將傳統(tǒng)的整體的教學(xué)內(nèi)容分成主題、話題、學(xué)習(xí)對象這三個部分，學(xué)習(xí)作為微課程教學(xué)視頻設(shè)計與制作的落腳點。根據(jù)最小粒度原則，每一個學(xué)習(xí)對象承載著一個單獨的知識點，其作為知識的基本單元，根據(jù)教學(xué)需要可以進行合適的組合，以“剛體定軸轉(zhuǎn)動的描述”為例，教學(xué)內(nèi)容的分割設(shè)計如表1所示。

2.媒體設(shè)計

前期合理的內(nèi)容設(shè)計是高質(zhì)量微課程的基礎(chǔ)，視聽媒體技術(shù)的合理運用是微課視頻制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它決定微課程最終的表現(xiàn)形式，也很大程度上決定微課程作品最終的成敗。當(dāng)前視頻制作方法主要有三種類型，分別是課堂實錄、內(nèi)容演示、實錄與演示結(jié)合。

（1）課堂實錄

課堂實錄型視頻的拍攝和編輯與傳統(tǒng)課堂教學(xué)視頻的制作方法相似，一臺攝像設(shè)備加上教師本人就具備了視頻制作的前期條件。微課程短小精悍，相較傳統(tǒng)課堂視頻錄制，要求更高，制作更加精良，視頻中的視、音效等對學(xué)習(xí)者更具有吸引力。錄制時，教師要合理把握導(dǎo)入節(jié)奏，教學(xué)內(nèi)容導(dǎo)入簡潔并具趣味性，降低不必要的外部認(rèn)知負(fù)荷；宜采用中近景對焦教師以及黑板（投影屏幕），避免分散學(xué)習(xí)者的注意力，鏡頭調(diào)度更加準(zhǔn)確，推拉轉(zhuǎn)擺要意有所指；字幕需要做到言簡意賅。隨著數(shù)字媒體技術(shù)的發(fā)展，專業(yè)的視頻錄制工具也被廣泛地應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)有許多微視頻制作報道和作者視頻錄制實踐，微視頻錄制的一般流程主要包括撰寫微課程內(nèi)容腳本、錄制樣片定型、正式拍攝、后期剪輯形成作品這四個階段（見圖2）。

（2）內(nèi)容演示

內(nèi)容演示型視頻指的是利用屏幕錄制軟件將教師解說的音頻信號和教學(xué)PPT畫面進行同步并保存。此視頻適合傾向于演示性微課程教學(xué)。后期通過premier或繪聲繪影等專業(yè)軟件對畫面、音頻等方面進行處理，將視頻缺陷做精細(xì)的、專業(yè)的編輯校正，并配上合適的字幕和片頭片尾信息，視頻屏幕中不出現(xiàn)授課教師，主要是利用聲音、PPT畫面同步切換及電子黑板系統(tǒng)的手寫板書方式帶領(lǐng)學(xué)習(xí)者不斷地學(xué)習(xí)與思考，教師猶如在身旁，學(xué)習(xí)者與教師的心理距離小，注意力不易分散。

（3）實錄與演示結(jié)合

單純的課堂實錄或者內(nèi)容演示視頻有著各自的側(cè)重，而大學(xué)物理課程有著與其他課程不同的特征，包含理論推導(dǎo)（物理規(guī)律的數(shù)理推算）和實踐應(yīng)用（實驗、實際應(yīng)用等）的知識內(nèi)容決定了其微課程視頻的制作宜將實錄與演示方式相結(jié)合使用。首先，教師真人出鏡進行內(nèi)、外景拍攝，導(dǎo)入課程和演示實驗現(xiàn)象；其次，PPT錄屏技術(shù)完成知識點的講解和數(shù)理推導(dǎo)；最后，后期剪輯合成及配上字幕。

3.可用性設(shè)計

目前教學(xué)資源非常豐富，但優(yōu)秀的資源不多，其中很重要的原因是從優(yōu)化學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)體驗角度對教學(xué)資源進行的可用性設(shè)計往往不被重視。因此，在微課程設(shè)計、制作和發(fā)布的過程中，應(yīng)當(dāng)首先考慮學(xué)習(xí)者的要求，將其使用體驗始終擺在重要位置上，加強微課程的藝術(shù)表現(xiàn)力和情境感染力。微課程的制作中，需要思考“更好地獲取學(xué)習(xí)者的注意力，創(chuàng)設(shè)自由快樂的學(xué)習(xí)體驗”[12]，讓幾分鐘的微課程充滿著藝術(shù)表現(xiàn)力和情境感染力，深深抓住學(xué)習(xí)者的心；幽默的語言閃現(xiàn)智慧的火花，設(shè)計的小故事或小現(xiàn)象和小策略巧妙而又深刻；在最小粒度原則內(nèi)科學(xué)合理地控制學(xué)習(xí)任務(wù)負(fù)載。

三、微課程的教學(xué)應(yīng)用及優(yōu)點

（一）微課程教學(xué)應(yīng)用

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的背景下，學(xué)習(xí)者借助快速發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、社交媒體平臺等，利用隨身攜帶的智能移動設(shè)備，十分方便地開展微課程學(xué)習(xí)。

微課程為傳統(tǒng)課堂教學(xué)提供了有力幫助。學(xué)習(xí)者課前利用碎片化時間觀看微課程視頻完成對重要內(nèi)容的預(yù)習(xí)，并借助于交流互動平臺將存在的問題及時反饋給教師，同時與其他學(xué)習(xí)者進行討論，構(gòu)建自己對知識的理解；課堂上，教師可將難度系數(shù)小、易理解的知識講授時間縮短，而將大量時間用于重難點問題的探究和理解上。

微課程的“針對具體問題、推崇自主學(xué)習(xí)”的教學(xué)理念和“線上線下”便捷的學(xué)習(xí)途徑為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的開展提供了有力的資源支持。根據(jù)大學(xué)物理教學(xué)實際，總結(jié)國內(nèi)外典型的翻轉(zhuǎn)課堂特點，給出了微課程應(yīng)用于翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模型（見圖3）。

（二）微課程的優(yōu)點

1.具有個性化、專題化和易傳播性的優(yōu)點

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，微課程以其短小精悍特點和用戶優(yōu)良的視聽體驗，構(gòu)建了各種不同學(xué)科的、豐富的學(xué)習(xí)資源生態(tài)環(huán)境，為個性化學(xué)習(xí)提供了強有力的支持。根據(jù)學(xué)科知識要求，教師可以按照本人教學(xué)風(fēng)格、特色來錄制視頻，形成系列化、專題化的微課程教學(xué)主題，既能就此開展連貫性的微課程教學(xué)，也能使學(xué)習(xí)者進行針對性、查漏補缺式的學(xué)習(xí)[3]。微課程時間短、內(nèi)存容量小，借助發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可在便攜智能移動設(shè)備中廣泛傳播，相較傳統(tǒng)的教學(xué)視頻，優(yōu)秀的微課視頻在觀賞、傳播和廣泛應(yīng)用方面有著不可比擬的優(yōu)勢。

2.有利于促進教學(xué)理念的發(fā)展

微課程的教學(xué)應(yīng)用突破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其課前進行知識傳授、課堂完成知識內(nèi)化的教學(xué)活動，促使教師將“教師講授、灌輸和學(xué)生被動接受”改變?yōu)椤皩W(xué)生主動探究、接受者并為開發(fā)者和創(chuàng)造者”的教學(xué)新理念。隨著微課程資源的大量建設(shè)以及推廣、普及，教師在這一過程中不斷地更新觀念，基于微課程的大學(xué)物理教學(xué)將發(fā)揮重大作用。

四、結(jié)語

獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)面臨“教師難教，學(xué)生難學(xué)”的困境，面對以發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，傳統(tǒng)的教學(xué)模式難以適應(yīng)。在認(rèn)知負(fù)荷理論指導(dǎo)下設(shè)計的微課程，以其短小精悍、隨時隨地的特點，或許會成為當(dāng)前獨立學(xué)院大學(xué)物理教學(xué)困境的突破口之一。

[ 參 考 文 獻 ]

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