龍 蕓

（湖北第二師范學院 物理與機電工程學院，武漢 430205）

1 引言

湖北第二師范學院（以下簡稱我校）從2014年開始與美國佛羅里達理工學院合作，開展“電子信息科學與技術”專業(yè)“2+2”中外合作培養(yǎng)項目，同年9月招收了第一批本科生?！半娐贰彪p語課程開設于第一學年的第二學期，課時安排為56學時理論課和8學時實驗課。采用全英文教材和全英文課件教學，所以學生在雙語教學課堂中的學習效率較同一專業(yè)非合作辦學學生的全中文教學課堂低。由于中外合作辦學項目學生基礎弱，但學習壓力一般大于非合作辦學學生。長此以往，學生的學習熱情和效果將會受到負向影響。為了提高中外合作辦學的教學效率和教學質量，“電路”雙語課程必須尋求發(fā)展之路。

微課是指為使學生自主學習獲得最佳效果，經過精心的信息化教學設計，以流媒體形式展示的圍繞某個知識點或教學環(huán)節(jié)開展的簡短、完整的教學活動。[1]“微課”短小、靈活，將課堂延伸到課外，可以緩解課堂教學學時有限導致的知識點“消化不良”問題，也可以讓學習目的不同、學習余力不同的學生都能獲得適合自己學習的資源。微課打破了傳統(tǒng)教學的時空界限，推動了教學理念、教學手段以及教學模式的變革。筆者嘗試將“微課”應用于“電路”雙語課程的教學中，以提高“教”與“學”的質量。

本文首先闡述了構建“電路”雙語課程微課體系的基本思想，在此基礎上提出了微課體系的基本框架和實現的具體步驟，然后基于“電路”雙語課程的特點列舉了微課體系各部分的具體內容，最后分別以知識點“正弦量和相量”和“交流電路的功率”說明了微課內容的選擇和組織。

2 微課體系構建的思想

在翻轉課堂教學模式中信息傳遞由學生在課前進行，老師不僅提供了教學視頻，還可以提供在線的輔導；吸收內化是在課堂上通過互動來完成的，教師提前了解學生的學習困難，在課堂上給予有效的輔導，同學之間的相互交流更有助于促進學生知識的吸收內化過程。這種模式在一定程度上能夠激發(fā)學生的學習積極性，但是這種模式對學生的主動性要求很高，而當前有相當部分的學生不愿意主動自學；“翻轉”的比例也是需要考量，畢竟有些內容，預先錄制的視頻無法代替課堂上教師根據學生反應而作的靈活講授。效果不佳的預先學習會影響學生對整體教學內容的理解和應用。

“電路”微課體系建立在傳統(tǒng)課堂的基礎上，不影響主體課堂教學，只是課堂教學的課外延伸[2]。微課視頻講解的雖然也是課堂教學內容，但不是簡單的重復，而是提煉和融合。課堂教學因為有內容體系和前后知識點連貫性的限制，講課節(jié)奏較慢，重點不突出。而微課視頻以知識點為對象，可以將知識點提煉，著重強化學生難以理解的部分，幫助學生掌握相關知識點。

微課的具體內容和表現形式是決定微課質量的兩個主要方面。適合做微課的教學內容要求主題明確、重點突出，過程主線清晰，知識體系相對完整。教學內容不能過難，尤其是公式推導不能多。微課視頻教學設計要圍繞選題形成設計思想，科學、合理地應用視頻、仿真、動畫將靜態(tài)知識動態(tài)化、抽象知識形象化、復雜問題分解化。[3]不能一味強調微課視頻的趣味性和可視性，而影響實質內容的講解。微課的制作，需要投入大量的時間和心力，一蹴而就是不可能的，只能逐步完善。

3 微課體系構建的框架和步驟

依據上述微課體系構建的基本思想，“電路”微課體系構建的框架如下：（1）基礎。主要包括一些基本概念、基本計算方法。例如，功率的參考方向和計算、等效的概念等。這部分微課可以幫助基礎較差的學生學習。（2）重點和難點。提煉和融合教學重點和學生難以理解的知識點，形成獨立的知識點。例如，戴維寧定理、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析，等。關于重點、難點的微課視頻可以幫助學生課后復習。（3）工程實例。針對所學理論涉及的工程實際電路的系統(tǒng)講解。一個工程實例涉及電路理論的多個方面，針對工程實例的透徹講解，激發(fā)學生對工程的興趣，錄制相關微課視頻意義重大。（4）相關電路分析軟件。幫助學生利用計算機建立和求解電路方程，分析電路中的過渡過程，等。讓學生通過軟件自己動手分析可以很大程度提高學生對概念、現象和分析方法的理解，但是課堂上沒有課時進行軟件教學，而微課則可以成為第二課堂。

微課體系的構建工作量大，難度高，具體實現必須循序漸進。首先制作基礎內容，確保學生對基本概念、基本計算方法掌握到位。然后制作重點和難點內容，保證多數學生的課后復習，這是微課的首要功能。最后制作工程實例和相關電路軟件的教學視頻，拓展學生的知識面，提高學生的動手能力和課程參與度。

微課視頻錄制的方法通常有移動設備錄制、電腦錄制、專業(yè)拍攝、動畫虛擬創(chuàng)作等。為了提高微課構建的效率，“電路”雙語課程使用的微課件以精煉為主，能將知識點講述清楚即可。微課視頻采用錄屏方式，利用電腦和錄屏軟件“Corel ScreenCap X8”實現，操作簡單。授課教師不出鏡，這樣錄制過程中影響因素較少，效率高。后期使用“Corel VideoStudio Pro X8”軟件剪輯教學視頻。微課教學視頻文件格式為mp4，長度控制在10分鐘以內，在學生注意力能比較集中的時間范圍內，符合學生身心發(fā)展特征。在微課投入實際教學應用后，需要根據學生的反饋意見對微課件和微視頻反復改進。

4 “電路”微課體系

“電路”微課內容體系如表1。[4-5]“電路”課程理論嚴密，邏輯性強，知識點環(huán)環(huán)相扣，很多知識點的理解不到位直接導致基本計算上的困難，因此微課體系中重點和難點內容相對較多。工程實例目前僅列出5 個專題，后續(xù)將進一步完善。相關軟件主要是常用的幾種計算機輔助電路分析軟件。工程實例和相關電路分析軟件是教學大綱以外的內容，在微課體系中作為獨立單元，提供給學有余力的學生自主選擇學習。

表1 “電路”微課體系

“電路”微課以課程知識點“正弦量和相量（Sinusoid and phasor）”為例，要求學生理解正弦量v(t)=Vmcos(ωt+φ)和相量Vm=Vmejφ的對應關系。用FLASH軟件制作一個復平面上的旋轉相量Vmejωt，隨著時間t的增加，該相量在以原點為圓心、半徑為Vm的圓周上以角速度ω沿逆時針方向做圓周運動，如圖1（a）所示。將旋轉相量Vmejωt在實軸上的投影隨著時間的變化過程在坐標軸上動態(tài)地表現出來，如圖1（b）中所示。學生可以直觀地看到，旋轉相量Vmejωt就是一個復數，這個復數的實部Re(Vmejωt)就是正弦量v(t)。旋轉相量Vmejωt在t=0 時刻的值就是正弦量v(t)對應的相量Vm=Vmejφ。

圖1 正弦量和相量的對應關系

再以“交流電路的功率（AC power）”這一知識點為例，要求學生理解和掌握有功功率、無功功率和視在功率的概念和定量衡量正弦穩(wěn)態(tài)電路的功率。如果直接通過數學推導有功功率、無功功率和視在功率的表達式引出這三個概念，學生會感到枯燥，也無法理解這三個概念。微課教學設計通過汽車加油的生活實例來類比交流電路的功率，幫助學生理解相關概念。首先提出汽車在哪里加油的問題。通過一個動畫生動形象地演示了石油從開采到運輸，再到加油站的整個過程。給出汽車加油過程與電路概念的詳細對應關系：油田相當于電路中的電源，石油相當于功率，公路相當于導線，汽車（消耗石油）相當于電阻（消耗功率），加油站（加油站沒有消耗石油，它是石油的中轉站）相當于電路中的電感和電容（電感或電容在一個周期內的發(fā)出功率等于吸收功率，它們的作用是吞吐或中轉功率）。然后通過類比引出有功功率、無功功率和視在功率的概念。對于一輛汽車來說，一個月可能要加很多次油，為了體現汽車消耗石油的能力，也就是電阻消耗功率的能力，就需要引入有功功率的概念；對于加油站來說一般不可能只采購和銷售一桶石油，為了體現加油站中轉石油的能力，也就是電感、電容吞吐功率的能力，就需要引入無功功率的概念；對于油田來說，為了體現它給加油站供給石油的能力，也就是電源提供總功率的能力，還需要引入視在功率的概念。最后在得出的交流電路無源二端網絡瞬時功率表達式的基礎上，給出有功功率、無功功率和視在功率的定義、表達式、單位和物理意義，并說明這三者之間的關系，即功率三角形。

5 “電路”微課教學效果

從2021年3月開始，筆者分別在我?！半娮有畔⒖茖W與技術”專業(yè)2020級、2021級和2023級中外合作本科班（共計5個班，234名學生）引入了微課教學。通過超星“學習通”平臺發(fā)布“電路”微課視頻和同步練習。這些練習也可以是傳統(tǒng)的作業(yè)。學生在課后對課堂上沒有理解的知識點可以自主進行在線學習，反復觀看。學生遇到問題時可以通過“學習通”班級群和老師、同學討論，及時反饋，解決問題。教師對于共性問題可以在班級群組織探討，學生的個別問題可以私信答疑。通過“學習通”后臺系統(tǒng)的學習統(tǒng)計數據和學生的練習，教師可以了解學生的學習情況，為學生提供有針對性的指導和幫助，以保障微課的學習效果。從2021年5月到2023年6月，在3個年級該課程結束后，每年6月份以班級為單位進行問卷調查。5個班共發(fā)放問卷234份。從收回有效問卷228份中，得到了學生對基于“學習通”平臺的微課教學模式的問卷調查數據，如表2所示。

表2 微課教學效果調查

從表2中可以看出，“學習通”平臺支持的微課教學模式以學生為主體，教師為主導，在課后營造了數字化的學習環(huán)境，搭建了豐富的信息交互，有助于教學質量的提高，在“電路”課程教學中是可行的。當然教師的教學水平和學生個體的學習興趣、自控能力、學習習慣等諸多因素都會影響微課的學習效果。教好和學好一門課程，需要教師和學生的共同努力。

6 結語

隨著虛擬現實技術的發(fā)展以及在教育領域應用的推進，可以考慮在微課設計中加入虛擬現實或增強現實技術，創(chuàng)新微課的體驗模式。微課具有交互性強、方便擴充的特點，可以考慮將微課制作作為課程考核作業(yè)，不但能夠完善和擴充微課，還能夠激發(fā)學生的創(chuàng)造力。在具體實施時，可設定若干題目，每5人分為1組，2人負責腳本設定，2人負責具體制作，1人負責課堂展示，在課堂集中展示評比。還可以通過微信平臺定期發(fā)布微課教學內容，以實現信息共享和信息獲取的便捷化。

微課是課堂教學的輔助和延伸，它無法取代傳統(tǒng)的課堂教學。高校教師要立足于傳統(tǒng)課堂教學，不斷學習新知識、新技術，更新教學內容和教學方法，挖掘微課資源和網絡資源，汲取微課教學模式的優(yōu)勢，使線上、線下教學模式有機融合在一起?！半娐贰彪p語課程應以傳統(tǒng)課堂教學為基礎，根據課程特點構建相應的微課體系，具體實現應循序漸進，先簡潔，后精良，逐步完善發(fā)展。