張琳 姜洪喜 李社 楊明珠 周波

(黑龍江科技大學理學院 黑龍江 哈爾濱 150022)

1 引言

微課是2008年由美國新墨西哥州圣湖安學院的高級教學設計師David Penrose率先提出的教學理念，作為一種新型的教育信息資源形式在世界范圍內被迅速傳播并被廣泛認可．與傳統教學方式相比，微課具有短小、精煉、明確、活潑有趣等優(yōu)點，可以有效彌補傳統教學的缺陷．同時，微課以視頻作為載體，通過網絡平臺傳播，智能手機、平板電腦都可以作為播放終端，學生可以不受時間和空間的限制，隨時隨地開展學習，方便快捷，有利于優(yōu)質教學資源的共享[1～4]．

2 大學物理課程進行微課教學的必要性

大學物理屬于本科教育中一門必修的基礎課程，它的重要性源自于大學物理對科學進步的基礎作用[5]．目前，我校大學物理教學面臨以下兩個問題.

(1)學時少，教學內容多

我校理工科大學物理標準學時為108學時．教師既要保證教學進度，又要保證教學內容(覆蓋力、熱、振動與波、光、電磁、近代物理)完整，還要講解習題，必然存在對重點難點內容講解廣度和深度不足，缺少與學生課堂互動的時間等問題，影響教學質量．

(2)大班教學，學生基礎參差不齊

我校大學物理課堂為大班授課，按每班30人，一名教師同時面對的學生數在120人左右．這些學生來自全國各地，由于各地高中選課內容不同，導致學生物理基礎參差不齊．教師根本無法兼顧所有學生，只能盡量按照中等程度學生的學習進度授課．

為了改善以上兩個問題，可以借助微課．我們將微課定位為教育信息化背景下滿足個性化學習的輔助教學資源[6]．作為傳統課堂教學的重要補充和拓展，微課可以通過暫停、回放等功能來輔助學生自行掌控學習節(jié)奏，有效復習．借助微課，用功的學生可以將書本內容學得更精細，也可以有針對性地進行課外自學及知識拓展；而基礎稍差的學生也有機會趕上教學進度[7]．

3 大學物理微課教學實踐

實現微課輔助教學首先需要制作足夠的微視頻，之后才能借助網絡在適當的時候向學生發(fā)布微視頻并建立師生討論渠道．大體需要以下步驟.

3.1 確定主題

每一個微視頻都需要有自己的主題，不能太大，一個小知識點就足夠了，最好在10 min內將內容說清楚．絕對不能把微視頻弄成課堂45 min教學錄像，節(jié)奏緩慢、反復強調、環(huán)節(jié)周全．比如“電磁感應”這個標題就太大了，而“電磁感應”里包含的內容，如“法拉第電磁感應定律”“動生電動勢”“感生電動勢”等知識點則都很適合作為一個微視頻的主題．下面以“法拉第電磁感應定律”為例來說明微視頻的制作過程．

3.2 教學設計

根據心理學研究，一般人的注意力集中的有效時間在10 min左右．因此微視頻的最佳時間一般控制在10 min之內．在有限的時間內需要有教學引入、重點講解、應用舉例等必要環(huán)節(jié)，同時要盡量做到教學引入有趣、重點內容講解清晰、應用舉例恰當、結尾精練．要做到這些并不容易，需要周密的教學設計來支撐．

(1)教學內容引入(2 min)

播放一段有趣的實驗視頻提示學生觀察實驗現象并提出3個相關問題,如圖1所示，當線圈通有高頻交流電后，導體板立刻彈跳起來并且懸浮在線圈的上方．導體板懸浮，需要一個豎直向上的力來克服重力，豎直向上的力是怎樣產生的？無源的燈架放在導體板上，燈泡亮了，電流又來自于哪里？將液態(tài)的水噴灑在導體板上，立刻汽化．水汽化所需的熱量又是來自何處？這3個問題所代表的實驗現象究其根本都涉及物理學中一條基本定律，從而引出微課主題——法拉第電磁感應定律．

圖1 教學內容引入

(2)教學內容重點講解(5～6 min)

教學內容講解部分是微課的核心，要求內容準確、精練，結構完整、清晰，重點、難點講解到位．法拉第電磁感應定律是電磁學的基本定律，是大綱要求的教學重點內容，需要講清楚定律的基本內容及相關公式，特別強調磁通量的變化才是引發(fā)電磁感應現象的必要條件．對于法拉第電磁感應定律公式中“負號”代表的物理意義，多數學生理解浮于表面，不夠深刻．可以采取反證法，假設沒有“負號”，得出的結論明顯違背了能量守恒定律．“負號”的意義是表示感應電動勢的方向總是使感應電流激發(fā)的磁場阻礙磁通量的變化，“負號”的物理實質是能量守恒的必然結果，如圖2所示．

圖2 法拉第電磁感應定律中的負號是能量守恒的必然結果

講清楚法拉第電磁感應定律的內容之后，需要與教學引入環(huán)節(jié)演示的實驗現象相呼應，簡略解釋導體板懸浮的問題．線圈中通有交流電，激發(fā)出交變的磁場，假設在某一瞬間，磁場的方向是向上的，并且逐漸增強，導體板自成閉合回路，產生感應電流，感應電流激發(fā)的磁場要反抗磁通量的增加，可以判斷磁場的方向是向下的，與原磁場方向相反，就像兩個條形磁鐵N極相向放置，產生排斥力．這個力與重力相平衡，導體板呈現懸浮狀態(tài)．無源的燈泡亮了，也是因為導體回路在交變磁場中產生了感應電流．導體板上有很大感應電流，導體板又具有相對較小的電阻，因此產生大量焦耳熱．導體中產生焦耳熱的大小與線圈中輸入的交流電最大電流和圓頻率有關，最大電流越大，頻率越高，處于交變磁場中的金屬產生的焦耳熱越多．實驗中通入的電流是800 A，900 Hz，液態(tài)水汽化吸收的熱量就來源于金屬板產生的焦耳熱．

(3)電磁感應現象應用(1～2 min)

電磁感應現象應用廣泛，結合學生的材料專業(yè)特點，主要介紹電磁感應的熱效應在材料加工方面的應用．采用兩段演示實驗視頻分別展示熔煉金屬過程和金屬工件表面淬火過程,如圖3所示．

圖3 金屬熔煉和金屬表面淬火視頻截圖

(4)結尾(0.5 min)

對微課教學內容做出總結，并提出電磁感應在力、熱、電等方面的應用已經滲透到現代生活的方方面面．比如自動提款機、機場的安檢門、磁懸浮列車，等等，如圖4所示．提出，“同學們能夠用我們今天學到的知識來解釋電磁感應在這些裝置中的應用嗎？”學生可以以此為目標進行擴展學習．

圖4 教學結尾視頻截圖

3.3 微視頻錄制編輯與優(yōu)化

現今，視頻錄制軟件種類豐富，基于電腦的Camtasia Studio及會聲會影等傳統軟件功能豐富，可以錄屏、剪輯、加字幕、加效果，等等，足夠制作微視頻．基于平板電腦的錄屏大師、錄屏精靈等軟件操作方便快捷，但是相應的編輯功能更適用于趣味性的生活視頻，不適用于微課．因為平板電腦具有便攜的優(yōu)點，我們最終采用錄屏大師錄制視頻、采集聲音，而視頻的編輯與優(yōu)化還是使用功能更強大的Camtasia Studio來完成．

3.4 視頻共享

將已完成的微視頻共享到本校的“大學物理精品資源共享課”網站，網址提供給學生．在每次上課前一天通過微信群提示學生到網站上觀看課堂要講的內容，做好預習．

4 效果分析

為了真實掌握學生對微視頻的使用情況，課題組對118名學生進行不記名問卷調查．問卷內容主要包括：(1)你是否觀看過微視頻？(若答案為“否”直接回答第5題)(2)你觀看微視頻主要用于平時預習、平時復習還是期末復習？(3)你認為觀看微視頻對哪些方面有幫助？(4)有哪些希望改進的地方？(5)不觀看或少觀看的原因是什么？

從問卷結果可以看出，微視頻的使用效果低于預期．首先，使用人數沒有覆蓋到全部118名學生，只有92人觀看過微視頻，約占總人數的78%．其次，在觀看過微視頻的92人里，保持課前預習習慣的學生數太少，僅有20人(約占總人數的17%)表示在平時預習、平時復習及期末復習階段都觀看過微視頻．而大部分學生只把微視頻當做了復習的有效工具，有45人(約占總人數的38%)在平時復習和期末復習階段觀看過微視頻，其余27人(約占總人數的23%)甚至只在期末復習階段觀看過微視頻．大部分學生認為微視頻的優(yōu)點是：對復習有幫助，對預習有幫助，對擴展知識面有幫助；希望改進的地方是增加習題講解；不觀看或很少觀看的原因是沒時間和基礎差．

5 結束語

大學物理微課教學可以對傳統課堂教學形成有效補充．我們開展微課教學實踐，在一定程度上緩解了課堂教學內容多與學時少、大班授課與學生基礎參差不齊之間的矛盾．通過微課視頻輔助預習和復習，學生能夠更好地掌握教學內容，學習的自主性也有所提高．尤其在期末復習階段，微視頻對學生回顧一學期的教學內容、有效抓住學習重點有很大幫助．但在實踐過程中也發(fā)現了一些問題：第一，我們的初衷是希望學生平時能通過預習提高課堂教學效率，但做到這一點的學生很少，教師只能提醒、引導但無法保證學生觀看微視頻．第二，學生復習階段需要通過習題鞏固學習成果，但微視頻沒有包含習題講解部分．下一步工作考慮在課堂上通過提問的方式檢驗學生預習情況；另外，擴大視頻資源庫，增設習題講解模塊，滿足學生對微視頻的需求．