嵌入微课程的翻转实验教学模式构建与应用

叶爱敏　王佑镁

摘 要：作为一种新型碎片化学习资源，微课程在翻转课堂教学模式中得到极大应用，而在实验教学领域关注却不多。文章基于大学实验教学因材施教的改革需求，通过嵌入模块化技能微课程资源，构建翻转实验教学模式。研究表明，通过线上线下结合、虚拟与现实结合的混合学习方式，翻转实验教学强化了学习交流和互动协作，促进了学习者能力发展。同时，在教学实施中应重视学生的“最近发展区”，以适应不同知识水平的学生，确保每一个学生都能达到教学目标。

关键词：微课程；实验教学；翻转课堂

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2016）04-0028-04

随着数字技术与移动网络技术的发展，一系列以“微”为标志的信息传播媒体：如微博、微信等开启了一个全新的时代——“微时代”，微媒体与教育结合产生了微课程这一新型数字化学习资源。从目前的应用与研究来看，微课程在理论课堂教学中得到较多关注。

本文以微课程在实验教学改革的应用为突破口，以国家精品资源共享课建设项目《现代教育技术》实验教学为例，通过建立模块化技能微课程资源，构建基于微课程的翻转实验教学模式，以此变革大学实验教学流程，调动学生的学习自主性和积极性，提升学生知识迁移与能力应用水平。

一、微课程的内涵与特征

微课程是适应数字时代学习方式转变而出现的一种新型资源。美国新墨西哥州圣胡安学院的高级教学设计师戴维·彭罗斯（David Penrose）指出，微课程（Micro lecture）这个术语并不是指为微型教学而开发的微内容，而是运用建构主义方法化成的，以在线学习或移动学习为目的的实际教学内容，其核心理念是要求教师把教学内容与教学目标紧密地联系起来，以产生一种更加聚焦的学习体验。[1]

国内关于微课程还有“微型课程”、“微课”等不同提法。比如，微课程是指按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合；[2] 微课程是以阐释某一知识点为目标，以短小精悍的在线视频为表现形式，以学习或教学应用为目的的在线教学视频。[3]

还有学者认为，微课程是指以视频为主要载体，记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点（重点、难点、疑点）或教学环节而开展的精彩教与学活动全过程。[4]

微课程的核心组成内容是课堂教学视频（课例片段），同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等辅助性教学资源，它们以一定的组织关系和呈现方式共同“营造”了一个半结构化、主题式的资源单元应用“小环境”。[5]

综合起来，微课程的特征可归纳为以下三点[6]：一是主题明确，短小精悍。学习内容持续时间短（5-15分钟为宜），将宏大内容解构为相对完整的特定微主题，提高学习效率，使其迅速掌握知识点和技能点。二是依托网络、使用方便。以信息技术为载体，在多种移动终端上呈现，学习便利，灵活自由。三是满足多样化学习。可灵活运用于多种学习情境，如在线学习、面对面教学或混合学习；学习形态可以是正式学习，也可以是非正式学习。

二、《现代教育技术》模块化技能微课程开发

《现代教育技术》是高校师范生必修的一门公共基础课程，旨在培养师范生从事未来教师工作必须具备的现代教育观念、基于信息技术的现代教育手段和方法、具有将信息技术与课程整合能力的课程。在传统教学的影响下，该课程存在如下问题：一是学习者的知识和技能基础差异大，学习需求多样化，教师难以做到因材施教。二是设备资源不足、学习课时有限，学生无法有效掌握实验技能。三是网上学习资源纷杂，视频冗长，在线学习缺少互动和评价过程。

从当前数字化学习的发展与实践来看，构建以微课程为核心的《现代教育技术》翻转实验教学模式具有可行性。采用微课程形式更能符合学习者实验内容的学习需求及因材施教原则。

以《现代教育技术》实验教学为例，实际设计中考虑从微课程出发，以短小精悍的视频片段为单位，选取适合进行讲解和操作演示的内容或知识点作为微课程的主要内容进行微课程的设计与开发，把实验涉及到的内容按具体知识点进行分解和归类，最终归并六大模块，分别为图像资源模块、视音频资源模块、媒体使用模块、多媒体软件模块、多媒体系统模块、教学设计模块。然后，根据不同的资源，选取适当的开发工具，进行微课程的资源开发。对软件操作的给以录屏，对需要实物操作的实验环节进行拍摄，拟好微视频分镜头脚本，根据计划内容摄制优质微视频。

与普通的“现代教育技术”实验内容相比，微课程形式在学习内容上分类更细微、更有针对性，而且内容开放共享。资源的开放共享应用与循环再生，方便来自不同地方的学习群体互动交流，充分体现了教育技术给教学应用和资源整合带来的实用价值。相对传统的精品课程录像（每节课45分钟）而言，微课程更加体现了“因材施教”的原则，使学生按需选择需要学习的内容，知识点或技能操作展示更清晰明了，使学生能够有目的地、高效率地学习和探索未知的内容，而不会浪费大量时间于已知内容上。

在实验类微课程的设计与开发过程中需要注意：①对于设备的细微操作，需增加摄像机或摄像头，可以安排多机拍摄。②电子白板或手写板的操作，需将摄像机拍摄操作内容与自带软件操作过程灵活结合使用。③对于录制电脑的屏幕操作，使用抓屏捕获软件要比摄像机拍摄效果要好，建议采用微课录制软件Camtasia、微课大师或高清抓屏软件Screen2Avi。④保证声画质量。音频的拾取尽量不用手机，用高保真话筒。教师出镜讲解或实物摄像尽量采用卡片式高清摄像机，保证画面清晰。⑤重视资源的重整和再生。因为视频拍摄消耗人力、物力和资源，所以应充分利用已有的精品课程视频资源，挑选经典片段为微视频服务。主讲型的微视频中出现课程主讲者，那么必须要有主讲者身体语言的展现。除了讲解主要内容，还应根据内容本身为学习者设计相关提示性信息（如：利用线条、符号进行标注，视频中出现内容对应的关键词等）。

三、嵌入微课程的翻转实验教学模式构建

根据微课程的翻转教学应用原理，结合《现代教育技术》实验教学要求，本文构建了嵌入微课程的翻转实验教学模式，如图1所示。

翻转教学一般有“校内翻、课内翻、家校翻”三种典型运行模式，本文构建的模式是典型的“校内翻”。在该模式中，学生在实验课堂外自由选择微课程知识点学习，带着学习任务自主选择微视频、PPT、文档资料和各种网络资源，了解该实验项目需要掌握的内容，尝试完成实验预习任务。

实验课堂中，学生在真实的实验情境中，在任务驱动下尝试实验，由教师现场指导排惑解难，通过同伴的互助学习，以及在线的互动交流，完成实验任务，巩固知识点内容。之后展示学习成果，通过组间交流、互动评价和反思反馈教学效果。

这里需要说明的是，每个实验项目都可能用到若干微内容，这些内容是完全开放和共享的，可重复交叉使用。这样可降低教师的重复教学工作量，提高学生需要重新回忆或重温知识点的效率。如在“多媒体教室系统的使用”实验项目中，涉及到视频展示台、投影仪、集中控制系统等设备，如果学生在选修“信息化教学环境设计”实验时，想重温一下视频展示台或电子白板的结构特征和操作步骤，可以选择观看相关的微视频，而不需要教师重复教学。

在翻转实验教学模式中，为了促进学生课前的自主学习，教师应设计好“学习任务单”，使其明确自主学习的内容、目标和方法，并提供相应的学习资源，以表单为主要内容呈现给学生。任务单的设计应紧密联系知识点，并与现实生活中的具体问题密切相关，以实用性、全面性为主要设计原则；学习资源以多种方式呈现知识内容，如实验课件、微视频资源、实验指导书、设备说明书、交流平台等，把多种形态的学习资源提供给学习者，以满足不同认知风格、不同知识水平学习者的需求。

教学过程中，落实以学习者为中心的原则，教师是引导者、任务设计者和把关者，在教学中着眼于学生的最近发展区，提出的问题应该有阶段性、层次性，不同的学生可以有不同的学习任务，以此调动学生主动学习和互动学习的积极性，为学生构建良好的协作学习环境和合作对话的情境。[7]

四、《现代教育技术》翻转实验教学的实施

下面笔者将以《现代教育技术》课程中“数字图像资源的获取、处理与应用”的实验为例，具体分析翻转实验教学的运行及实施情况。

1. 翻转实验教学环境构建

本实验教学案例的翻转实验课堂环境为四人一组的小组协作学习环境。在教师区设有双屏触摸大屏，用于教师讲解知识点内容、范例分析演示以及资源共享等。

教师在讲解PPT时，用start multi-slide show即可使两个显示器同时放映两张PPT。同时，教师机投影画面通过对面的大屏幕显示，弥补了远处学生看不清教师机屏幕的不足。

在学生区设有4个协作学习小组，每小组4人，各设有一套平板电脑（或笔记本电脑），并配有Node移动课桌椅，便于调整学生与投影屏幕的距离。利用Wepresent四分屏功能，将学生电脑的信号实时地投影到屏幕上，便于组内作业展示与交流，教师可对学生操作过程进行疑难解答和监督，点评学生作业时可将优秀作品全屏放映以供大家参考。

2. 翻转实验教学过程

实验课堂外，教师给学生呈现一定的学习任务单，引导学生有目的地选择各种资源，包括微视频、文档、课件等资源进行学习，试图完成实验预习任务。学生根据自己的学习接受水平，自定进度完成实验预习。

通过登录《现代教育技术》精品课程平台，查找在线学习中相应的微视频资源和教学案例，体验该实验内容学习。发现问题，可以在网络平台上求助，教师或学伴进行异地答疑和经验交流。学有余力的同学，可以登录Coursera平台中西北大学《数字图像和视频处理的基础》，或MOOC平台中国外学校的相关课程进行知识点学习。

实验课堂中，教师应做好引导和启发作用，重视师生互动与交流，以及生生之间的互助协作，调动学生探究学习的积极性，鼓励他们勇于探索和实践。为此，配置了信息化教学设计学习环境，由触摸屏幕电脑、平板电脑（笔记本）和wePresent无线投影等设备组成。wePresent 是个无线投影设备，通过其先进的四分割投影、手机或平板电脑无线投影等技术，可达到传统投影机无法提供的功能。

Wepresent共有两种投影模式：一种是屏幕传输模式，另一种是影片播放模式。在屏幕传输模式下，用户在投影机画面上得到的信息和电脑屏幕上是完全相同的，可以流畅地投射文档、PPT和各种静态图像，投影画面基本与用户的操作是同步进行的。四屏幕分割模式下可以很好地支持4台电脑的同屏幕演示，而要投射流媒体文件视频则需要切换至影片播放模式。

3. 翻转实验教学活动

教师用思维导图引导学生区分数字图像资源的常用格式、图像资源获取的设备，以了解学生的预习情况。展示优秀的样本启发学生图片设计的灵感，并给学生提供实验设备，调动其动手实验的积极性。然后学生展示自己的预习情况，如预习过程中完成的图片，不论是手机拍的、相机拍的、扫描的，还是数字化处理过的，并提出疑惑之处。教师对难点内容进行启发和引导，对重点内容进行集体演示，对个别问题进行个别指导，以满足不同学习水平学生的需求。同时，学生小组间互助学习，探索新的实验知识。教师鼓励学生互动学习，引导学生在线协助和现场交流。通过四分屏投影，教师可以监督学生对图片加工处理的操作过程。最后，展示学生作业，通过自评和小组互评，总结交流经验，教师对其进行点评，课堂活动情况如表1所示。

事实上，“翻转课堂”并不是简单地打乱传统教学流程，其核心是以学生为主体，改变教师角色，引导学生学会学习。《现代教育技术》实验涉及不同模块的实验内容，体现不同专业或不同兴趣学生的不同层次需求，因而在实验环境、设备资源以及教学活动的安排方面是多样变化的，而不是一成不变的。如“多媒体教室系统的使用”实验，不能仅用以上介绍的信息化教学设计环境，还应同多媒体教室系统实验设备联系起来：在课堂外，观看关于多媒体设备使用的各个微视频；课堂内，需要动手体验视频展示台、投影机、集中控制系统、功放等设备的使用以及系统的连接等。如交互式电子白板的使用，必须深刻体会电子白板的线路连接、工作原理，以及动手操作电子白板的使用功能，通过实际动手探索微视频中所不能接触到的学习内容。

因此，在翻转实验教学中要用建构的思想去构建实验，在资源设计、环境设计以及活动的设计等方面都应有创新思路，这样才能启发学生的创作灵感和探索的动力。

五、翻转实验教学设计与实施的要点

本文以《现代教育技术》实验课程为例，构建了以自主学习和协作学习为主、以微课程为核心的翻转实验教学模式，强调任务驱动和教师在实验过程中的引导和启发作用，重视师生互动和生生协作，充分利用各种微视频资源及交流平台，为优化实验教学服务。在具体实施中极大地提升了实验教学的效率和效果，尤其是学习者的学习自主性和积极性得到极大提高。从实施情况来看，要顺利地开展翻转实验教学，需要重点关注如下五个方面：

1.实验教学内容需要视频化和模块化

教学内容模块化是实施课堂翻转的一个重要步骤，模块化后的微视频，学生能够根据自己的认知水平选择学习内容，完成相应的学习任务，这是翻转实验教学能够顺利开展的前提。创建的微视频内容必须符合学习者的心理特征和学习需要，应考虑不同班级不同学习对象的差异有层次之分，以适应不同的学习需要。优秀的微视频能够吸引学生的学习注意力，将微视频知识内化为自己的知识，并引导学生去思考和探索新的知识内容，启发学生的创新思维。

2.实验教学过程安排需要线上线下混合

采用混合学习的理念，线上与线下相结合，虚拟与现实并重。如课堂外，需要利用各种在线资源和交流平台自主学习。而课堂内，需要在真实的情境和设备环境条件下，同学伴和老师共同交流和学习，只有这样，才能构建真正意义上的翻转课堂。

3.重视多向的学习互动和多样化的学习评估

翻转课堂成功与否的一个重要因素取决于师生、生生之间的互动程度，要重视学生在论坛、博客或其他交流平台中的活跃程度，尤其不能忽略MOOC平台的参与学习情况，应对参与MOOC课程学习的学生给以鼓励。考核形式应该将线上与线下结合，在注重课堂实验过程性评价的同时，还应注重学生的自主预习、在线交流情况以及课堂中实际操作情况，对其进行现场考核，最后再结合互评情况进行评分。

4.把握“最近发展区”落实学生学习为中心的理念

“翻转课堂”翻转了传统学习流程，体现了一种以学生为中心的教学。通过学生自主学习，教师实施有针对性的个别指导，增加了学生和教师之间的互动和个性化的接触时间。在个别化指导过程中，教师应着眼于学生的“最近发展区”，督促学生发挥自己的潜能，努力超越“最近发展区”达到其困难发展到的水平，在潜移默化中培养独立思考、去伪存真、去粗取精的主动学习能力和探索真知能力。

参考文献：

[1]郭绍青，杨滨.高校微课“趋同进化”教学设计促进翻转课堂教学策略研究[J].中国电化教育，2014（4）：98-103.

[2]刘名卓，祝智庭.微课程的设计分析与模型构建[J].中国电化教育，2013（12）：127-131.

[3]余胜泉，陈敏.基于学习元平台的微课设计[J].开放教育研究，2014（1）：100-110.

[4]赵国辉.校本微课的价值取向研究[J].电化教育研究，2014（7）：103-107.

[5]胡铁生，黄明燕，李民.我国微课发展的三个阶段及其启示[J].远程教育杂志，2013（4）：36-42.

[6]梁乐明，梁锦明.从资源建设到应用：微课程的现状与趋势[J].中国电化教育，2013（8）：71-76.

[7]盛群力.教学设计[M].北京：高等教育出版社，2005：326. （编辑：李晓萍）