林寶卿，林志陽(yáng)，巫梅琴，翟 云

(華僑大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，福建 廈門 361021)

0 引言

隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及，視頻傳輸與壓縮技術(shù)已較為成熟，移動(dòng)智能終端發(fā)展迅速，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了微時(shí)代。微視頻已經(jīng)成為一種重要的媒體表達(dá)方式，將改變?nèi)藗兊纳罘绞胶蛯W(xué)習(xí)方式，并在教育領(lǐng)域不斷廣泛應(yīng)用，從而產(chǎn)生了微課在微時(shí)代環(huán)境下的教學(xué)模式。微課(Micro-lecture)又名微課程[1-3]，是相對(duì)傳統(tǒng)課程而言的一種微小課程，主要針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或某個(gè)教學(xué)問(wèn)題而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻課程，它通常由簡(jiǎn)短的微課視頻及配套資源組成。通過(guò)微課教學(xué)資源，學(xué)生可以根據(jù)自身需要自主挖掘所需資源，有針對(duì)性地展開學(xué)習(xí)。

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為我校面向全體理工科學(xué)生開設(shè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的開端，其教學(xué)目的之一就是要讓學(xué)生不僅能接受到嚴(yán)格、系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)訓(xùn)練，掌握進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)、方法和技巧，還要培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力，完成對(duì)知識(shí)的應(yīng)用。教師發(fā)現(xiàn)采用傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)的效果不理想，存在一些問(wèn)題：課前，學(xué)生預(yù)習(xí)過(guò)程僅靠實(shí)驗(yàn)教材的單一平面展示，預(yù)習(xí)過(guò)程缺乏主動(dòng)性，對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解不充分；課中，教師受上課條件限制，教學(xué)方式仍以單一灌輸式的講授為主，學(xué)生為了獲得學(xué)分而機(jī)械地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，無(wú)法深入理解教師的講解內(nèi)容，無(wú)法在有限的上課時(shí)間內(nèi)進(jìn)一步拓展學(xué)生的實(shí)驗(yàn)思維；課后，由于課上教學(xué)內(nèi)容較多且瑣碎，上課時(shí)無(wú)法及時(shí)理解和消化，學(xué)生復(fù)習(xí)和數(shù)據(jù)處理結(jié)果不理想，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)整體教學(xué)效果大打折扣。為提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，使學(xué)生不受學(xué)習(xí)時(shí)間和空間的限制，安排好課前、課中、課后的學(xué)習(xí)，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格按照2010版《理工科大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)基本要求》開展教學(xué)工作。結(jié)合我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以理工科學(xué)生為主的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了采用信息技術(shù)手段的方法，將微課作為載體引入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，進(jìn)行微課模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)線上線下課堂的結(jié)合，打破傳統(tǒng)單一的教學(xué)方式，提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。

1 建立微課網(wǎng)絡(luò)教學(xué)輔助平臺(tái)，提供技術(shù)保障

微課短小精悍，應(yīng)用范圍廣，允許學(xué)生隨時(shí)隨地進(jìn)行點(diǎn)擊和播放，比傳統(tǒng)教學(xué)模式更便捷，更有針對(duì)性[4]，能夠較好地滿足移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)生快速獲取信息和利用碎片化時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)的需求[5]。目前，網(wǎng)絡(luò)上有很多可供學(xué)生進(jìn)行在線學(xué)習(xí)的平臺(tái)，主要有超星學(xué)習(xí)通、雨課堂、騰訊課堂，等等。為拓寬學(xué)生的學(xué)習(xí)渠道，滿足學(xué)生多樣化的學(xué)習(xí)需求，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了仔細(xì)調(diào)研，最終在超星學(xué)習(xí)通[6-7]、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站的信息化教學(xué)平臺(tái)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)公眾號(hào)上創(chuàng)建了學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可以通過(guò)這些平臺(tái)在線觀看學(xué)習(xí)內(nèi)容。在教學(xué)中，教學(xué)平臺(tái)、教師和學(xué)生是教學(xué)過(guò)程的三要素，它們之間的關(guān)系如圖1所示。從圖1可以看出，在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的創(chuàng)建十分重要，它在整個(gè)微課模式教學(xué)中具有重要的技術(shù)保障作用，有了它大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)才能開展微課教學(xué)。在操作界面友好的平臺(tái)上，教師可以根據(jù)課程教學(xué)設(shè)計(jì)便捷的為學(xué)生創(chuàng)建相應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的微課視頻、教學(xué)內(nèi)容課件、知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)、課后作業(yè)等相關(guān)內(nèi)容，有利于學(xué)生隨時(shí)隨地了解學(xué)習(xí)內(nèi)容，有針對(duì)性地開展學(xué)習(xí)。

圖1 基于微課的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)三要素關(guān)系圖Fig.1 Relation schema of three key elements of college physical experiment teaching based on micro-lecture

2 以微課為載體的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)模式

為了更好的讓學(xué)生理解大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的思維方法和實(shí)驗(yàn)技能，使課前預(yù)習(xí)、課堂實(shí)驗(yàn)操作、課后復(fù)習(xí)三者緊密結(jié)合，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)將微課引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探索了以線上微課為輔助，以線下課堂為主體的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)模式，具體的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇驁D如圖2所示。從圖2可以看出，該教學(xué)模式將大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)與微課有機(jī)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)課前、課上、課后三個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的合理銜接，充分發(fā)揮了教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，實(shí)現(xiàn)了線上微課和線下實(shí)體課堂的優(yōu)勢(shì)融合，拓展了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間，有利于提高大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

圖2 以線上微課為輔助，以線下課堂為主體的 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合教學(xué)模式框圖Fig.2 Block diagram of college experimental hybrid teaching model through taking offline class as the main body and online micro class the supplementary

2.1 課前準(zhǔn)備與大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)線上微課教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)微課的特點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊性和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)要求，實(shí)驗(yàn)課程的微課教學(xué)設(shè)計(jì)采用了ADDIE模型[8-11]，其教學(xué)設(shè)計(jì)由分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、評(píng)價(jià)五個(gè)階段組成，具體的制作流程如圖3所示，其中開發(fā)階段是微課制作流程的核心階段，主要包括教學(xué)課件PPT制作、課程教學(xué)視頻拍攝、實(shí)驗(yàn)演示操作視頻拍攝、音頻錄制、微課視頻的混合剪輯合成。

圖3 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課制作流程Fig.3 Production process of college physical experimental micro class

目前，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了固體密度的測(cè)量、物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)定、音叉的受迫振動(dòng)與共振、聲速測(cè)定、示波器的使用、用非平衡電橋測(cè)量熱敏電阻的溫度特性、分光計(jì)的使用、用牛頓環(huán)測(cè)量球面曲率半徑等10個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)PPT和20個(gè)視頻點(diǎn)的拍攝和制作工作，涵蓋了理工科學(xué)生的必做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。現(xiàn)對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵階段進(jìn)行詳細(xì)闡述，具體步驟如下：

①分析階段。微課作為一種重要的教學(xué)資源，它的針對(duì)對(duì)象是學(xué)習(xí)者。我校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課主要針對(duì)大一下、大二上的本科生，其科學(xué)思維能力和創(chuàng)造性都比較強(qiáng)，微課設(shè)計(jì)的原則之一就是以學(xué)生需求為中心來(lái)展開知識(shí)點(diǎn)教學(xué)。針對(duì)這一原則，結(jié)合本校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)際開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目情況，教學(xué)團(tuán)隊(duì)編寫了集基本理論和實(shí)驗(yàn)操作于一體的大物物理實(shí)驗(yàn)教材，由清華大學(xué)出版社出版，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中具有較強(qiáng)的針對(duì)性。根據(jù)微課視頻短小精悍的特點(diǎn)，在課程設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)知識(shí)點(diǎn)授課部分的時(shí)長(zhǎng)一般不要超過(guò)10 min，要把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目制作成一個(gè)相應(yīng)的微課視頻，便于學(xué)生可以按實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，更容易吸收和消化知識(shí)點(diǎn)。

②設(shè)計(jì)階段。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多，涉及知識(shí)面廣，是以實(shí)驗(yàn)原理講授和學(xué)生具體實(shí)驗(yàn)操作為主要載體的課程，微課教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)主要圍繞大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點(diǎn)來(lái)展開[12-14]。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在完成實(shí)驗(yàn)的前期分析后就開始進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的微課設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)背景、目的、儀器、原理、操作步驟和注意事項(xiàng)等知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行切分、梳理、整合、提煉、講精，使學(xué)生能領(lǐng)悟到實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，真正做到了解實(shí)驗(yàn)、掌握實(shí)驗(yàn)和喜歡實(shí)驗(yàn)。表1為用牛頓環(huán)測(cè)量球面曲率半徑的實(shí)驗(yàn)微課教學(xué)設(shè)計(jì)。

表1 用牛頓環(huán)測(cè)量球面曲率半徑的實(shí)驗(yàn)微課教學(xué)設(shè)計(jì)Tab.1 Design of experimental micro class teaching based on the measurement of sphere radius of curvature by Newton’s rings

③開發(fā)階段。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的前期分析和教學(xué)設(shè)計(jì)，微課制作進(jìn)入了核心階段。在這個(gè)階段中，要完成以下任務(wù)：根據(jù)教學(xué)設(shè)計(jì)，用PowerPoint來(lái)制作精良的PPT課件，用高清攝像機(jī)來(lái)分段、分鏡頭錄制實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻和實(shí)驗(yàn)操作演示視頻，用專業(yè)錄音筆來(lái)錄制視頻配音。用Adobe Premiere軟件來(lái)對(duì)視頻和音頻進(jìn)行合成剪輯，并配上字幕。

④實(shí)施階段。圖4為微課學(xué)習(xí)平臺(tái)資源創(chuàng)建結(jié)構(gòu)圖，根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將制作好的微課視頻通過(guò)超星學(xué)習(xí)通、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的公眾號(hào)和大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中心的信息化教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行多渠道發(fā)布，學(xué)生可以通過(guò)電腦客戶端和移動(dòng)通信終端實(shí)現(xiàn)對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課內(nèi)容的訪問(wèn)和觀看，并完成相應(yīng)的在線知識(shí)點(diǎn)檢測(cè)和作業(yè)提交等任務(wù)。

圖4 微課學(xué)習(xí)平臺(tái)的資源創(chuàng)建結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure chart of resource establishment based on micro class platform

⑤評(píng)價(jià)階段。在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課制作好后，可邀請(qǐng)同行和部分本科專業(yè)的學(xué)生來(lái)進(jìn)行小范圍的試用，并根據(jù)同行評(píng)議和學(xué)生反饋的問(wèn)題進(jìn)行修改和完善。在正式上線后，也可以進(jìn)一步采集學(xué)生的反饋信息和教師的使用體會(huì)，對(duì)后續(xù)內(nèi)容進(jìn)行增補(bǔ)，使大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課更完善、更合理、更實(shí)用。

2.2 線下實(shí)體課堂與學(xué)生面對(duì)面教學(xué)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課是一門進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察、測(cè)量和分析的課程，學(xué)生必然要走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)室作為線下課堂的主要陣地，學(xué)生在已通過(guò)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課線上學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上與教師進(jìn)行線下課堂的面對(duì)面主題式探索與交流，實(shí)現(xiàn)課堂的翻轉(zhuǎn)教學(xué)[15-16]。在這個(gè)階段，學(xué)生是學(xué)習(xí)主體，教師的課堂主導(dǎo)作用非常關(guān)鍵，教師可通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生一步步探究問(wèn)題，解決疑惑，在接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中更有的放矢，提高實(shí)驗(yàn)成效。學(xué)生通過(guò)線下課堂學(xué)習(xí)得到了良好的啟發(fā)性、互動(dòng)性學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的能力。

2.3 課后學(xué)生作業(yè)反饋與實(shí)踐評(píng)價(jià)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課混合式教學(xué)模式下，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)采用百分制進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要由線上微課學(xué)習(xí)成績(jī)和線下實(shí)驗(yàn)操作兩部分組成，各部分成績(jī)權(quán)重設(shè)置占比為：觀看視頻占30%，知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)占20%，作業(yè)得分占20%，操作得分占20%，討論得分占10%。表2為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課混合式教學(xué)改革的實(shí)際授課班級(jí)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)成績(jī)統(tǒng)計(jì)表，從表中可以看出，大多數(shù)學(xué)生都比較積極參與課前的網(wǎng)上任務(wù)點(diǎn)學(xué)習(xí)，實(shí)體課堂上的實(shí)驗(yàn)操作得分率和討論得分率也比較高，課后的知識(shí)點(diǎn)測(cè)驗(yàn)結(jié)果和作業(yè)提交情況較為理想。

表2 大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)成績(jī)統(tǒng)計(jì)表Tab.2 Statistical table of college physical experimental school records

表3為大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課混合式教學(xué)的實(shí)驗(yàn)綜合成績(jī)進(jìn)行十分制換算后的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。從表格中可以看出，實(shí)驗(yàn)的平均值集中在7.5～8，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)谶@個(gè)分?jǐn)?shù)段附近比較集中，標(biāo)準(zhǔn)偏差在1左右，成績(jī)的最大值為9～9.5，最小值為6。成績(jī)范圍在3～3.5的離散程度比較小，成績(jī)分布范圍較集中，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)完成率和得分率較高，實(shí)驗(yàn)難度適中。kurtosis值為負(fù)，說(shuō)明學(xué)生成績(jī)分布曲線與正態(tài)分布曲線相比較為平坦。Lower 95% CI of mean和Upper 95% CI of mean為平均值95%的置信下限和上限，其值在7～8.5，說(shuō)明學(xué)生之間成績(jī)相差較小，大多數(shù)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和掌握程度較好。

表3 學(xué)生實(shí)驗(yàn)綜合成績(jī)的統(tǒng)計(jì)分析Tab.3 Statistical analysis of students experimental comprehensive results

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將微課引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)混合式教學(xué)中，把線上微課與線下課堂實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，對(duì)課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理教學(xué)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生可以不受時(shí)間和空間限制，利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，給學(xué)生帶來(lái)了很大的便利。經(jīng)過(guò)課前的有效預(yù)習(xí)，學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)帶著明確的目的性，能在課堂上就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和現(xiàn)象與教師展開積極探討和互動(dòng)，大大提高了實(shí)驗(yàn)操作的趣味性和探索性。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程分析和學(xué)習(xí)成績(jī)統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為以線上微課為輔助，以線下課堂為主體的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)微課混合教學(xué)模式取得了良好的教學(xué)效果，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性起到了很好的促進(jìn)作用，有利于打造大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)優(yōu)質(zhì)課堂教學(xué)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和創(chuàng)新能力。