普通物理实验微课程开发——以“钢丝杨氏模量的测量”为例

林佩珠



普通物理实验微课程开发
——以“钢丝杨氏模量的测量”为例

林佩珠

(广东第二师范学院 物理与信息工程系，广东 广州 510303)

为帮助学生做好课前实验预习、课中规范实验操作和课后复习巩固，以ADDIE模型为指导，从教材分析、内容设计、呈现设计等方面，设计制作了杨氏模量实验系列微课程，包括微视频、微课件、微讨论、微练习和拓展资源等类型. 实践证明，用系列微课程辅助大学普通物理实验教学，为学生提供随时随地的实验指导，是可行有效的教学方式.

微课程；杨氏模量；ADDIE模型；教学设计；微课程制作

大学普通物理实验教学面临着一系列问题：如学生预习不自觉、由于没有实物而导致的预习效果不佳、原有教学资源的可用性较差、教师负担重、等等，如何在有限的课堂时间内充分理解实验理论知识，掌握实验操作技能，无论是教师的“教”还是学生的“学”，都存在着挑战. 笔者借助系列微课程辅助大学普通物理实验的教学，为学生提供随时随地的实验指导，是有效可行的教学方式，既满足对学习方式多样化(如自主学习、个性化学习、移动学习)的需求，也为创新教学模式(如翻转课堂、个性差异学习、自定步调学习)提供资源支持. 微课程的价值不仅仅体现在促进教师的专业化发展，还体现在促进教育体系的改革、促进教育机会的公平等方面. 因此，设计开发系列实验微课程将是实验教师在移动时代下开展创新教学必备的技能.

1　微课的含义、特点及其在教育中的应用

“微课程”是以微型教学视频为主要载体，针对某个学科知识点(如重点、难点、疑点、考点)或教学环节(如学习活动、主题、实验、任务等)而设计开发的情景化、支持多种学习方式的新型在线网络视频课程[1]. 微课程具有时间短、内容精、容量小、模块化、情景化、半结构化的典型特征，能满足学生通过微型移动终端设备随时随地学习的愿望.

微课程在国内外被广泛应用于正规与非正规教育中. 在国外，以英美两国为代表对微课程进行了卓有成效的探索与实践，微课程视频资源的开发和应用由政府投入到学术机构和专家团队的自主创新应用，形成大规模覆盖面广的微课程网络体系[1]. 在国内，微课程视频资源的开发和应用由各类比赛驱动. 自2010年11月佛山教育局启动首届中小学新课程优秀“微课”征集评审活动，并由此策划组织佛山市中小学优秀微课展播平台(简称“佛山微课”)之后，以在线视频为主要表现形式的微课迅速在全国各大院校展开[1]. 如2012年中国教师报发起“全国首届微课程大赛”，教育部全国高校教师网络培训中心举办的“全国高校微课教学比赛”，华南师范大学与凤凰卫视联合推出“凤凰微课”，以及不断涌现的各类与微课相关的网站，如微课网、网易公开课、央视的中国公开课等.

2　杨氏模量实验(拉伸法)的微课程开发

拉伸法测量金属丝杨氏模量的实验(简称“杨氏模量实验”)是大学普通物理实验中的综合性实验[2-4]，主要学习内容是应用光杠杆放大原理测量微小长度变化量，学会逐差法进行数据处理. 对学生而言，基于几何光学的光杠杆放大原理并不难理解，但由于课前预习时学生没有接触实验装置，课中教师无法提供一对一的指导，学生难以快速准确调好实验装置，从而影响实验进度，并产生较大的测量误差.

2.1微课程设计的ADDIE模型

ADDIE模型是美国佛罗里达州立大学教育技术中心于1975年提出的基于系统科学的教学设计模型. 该模型主要包括分析(Analysis)、设计(Design)、开发(Development)、实施(Implementation)、评价(Evaluation)5个阶段. 它的基础是对知识和学习者所做的分析；最终目标是提高教学效率，确保学者获得所需的知识与技能，满足教与学的需求. 使用该模型可以避免课程教学的片面性和盲目性，针对教学需求设计和开发课程教学；而对各个环节进行及时有效地评估是为了保障教学的质量[5].

2.2杨氏模量实验微课程的设计

微课程开发将采用ADDIE模型，从教学分析、教学内容、教学策略设计、呈现设计、微课程的制作等方面对杨氏模量实验微课程进行设计.

2.2.1杨氏模量实验微课程教学分析

教学分析是教师为了达到更好的教学效果，在教学开始之前对知识、学情等进行的分析. 教学分析主要包括教材分析、学情分析、教学目标以及教学重难点等，如表1所示.

表1　杨氏模量实验微课程教学分析

2.2.2杨氏模量实验微课程内容设计

基于以上教学分析和微课程的基本特征，本实验微课程的基本内容由6个知识点构成，即光杠杆测量微小长度变化量原理、逐差法、杨氏模量实验装置、实验内容与步骤，实验装置的快速调节及光杠杆法测长度的应用. 具体内容设计如表2.

表2　杨氏模量实验微课程内容设计

2.2.3杨氏模量实验微课程呈现设计

本实验微课程设计以微视频和微课件为主，结合微讨论、微练习以及相对应的拓展资源组成，如表3所示.

表3　杨氏模量实验微课程呈现设计

2.3杨氏模量实验微课程的制作

微课程的制作一般方法有实录剪辑式、软件合成式、录屏式等. 考虑制作成本、器材和技术等因素，我们主要采用手机录制和PPT屏幕录制方式进行系列微课程的制作，部分效果图如图1～6所示.

图1　杨氏模量实验原理1

图2　杨氏模量实验原理2

图3　杨氏模量实验装置

图4　实验仪器调节1

图5　实验仪器调节2

图6　实验仪器调节3

3　结束语

实践和研究表明：微课程能有效辅助大学普通物理实验的教学，为学生提供随时随地的实验指导. 以ADDIE为设计模型，根据杨氏模量实验的特点，分别从内容设计、内容呈现设计、微课录制设计3方面，设计制作了杨氏模量实验系列微课程，包含微视频、微课件、微讨论、微练习、拓展资源等类型，以期为高校物理实验微课教学提供实例参考.

[1]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，(5):36-42.

[2]杨述武. 普通物理实验[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[3]吴泳华,霍剑青. 大学物理实验[M]. 北京:高等教育出版社，2001.

[4]李静,励志明. 普通物理实验[M]. 广州：华南理工大学出版社，1996.

[5]周新悦. 基于ADDIE的小学Scratch微课程设计与开发[J]. 软件导刊：教育技术,2015,(8)：65-67.

[6]王玉清,任新成. 利用光杠杆测量薄片的厚度[J]. 延安大学学报(自然科学版),2001,20(4)：29.

[7]殷鹏飞,薛健,王杨. 多级光杠杆放大原理及探讨[J]. 大学物理实验,2012，25(1):20-22.

[8]苏宝玺,车沛强,陈小君. 用伸长法和电热法测微小长度及光杠杆的扩展应用[J]. 科技创新导报,2011,(10):120-121.

[责任编辑：郭伟]

Micro-lectures development of general physical experiment——illustrated by the case of Young modulus of metal wire

LIN Pei-zhu

(Department of Physics and Information Engineering,Guangdong University of Education, Guangzhou 510303, China)

To help students preview and do experiments, and guided by the ADDIE model, a series of micro-lectures had been developed, including micro video, micro courseware, micro discussion and micro exercise. In fact, the practice showed that micro-lecture was a feasible and effective method with effective auxiliary in the teaching of general physical experiment, and provided experimental guidance anywhere at any time. So the design and development of experimental micro-lecture had certain significance.

micro-lecture; Young modulus; ADDIE mode; teaching design; micro-lecture development

2016-05-30；修改日期：2016-07-12

广东省高等学校物理专业综合改革试点项目(No.XM060012物理学)

林佩珠(1968-)，女，广东揭阳人，广东第二师范学院物理与信息工程系实验师，学士，主要从事大学物理实验教学与研究.

G642.423;O4-39

B

1005-4642(2016)10-0030-04

“第9届全国高等学校物理实验教学研讨会”论文