浅谈微课在大学物理教学中的应用

2018-07-12张多

科技视界 2018年3期

张多

（武汉轻工大学电气与电子工程学院，湖北武汉 430023）

0　引言

物理学是研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本的最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科，它的基本原理和方法渗透到了自然科学的一切领域，应用于生产技术的各个部门，是自然科学的许多领域和工程技术的基础。其内容和思想对后继课程的学习和科学素质的培养都具有深远而持久的影响。但是，由于物理学的知识跨度大，涉及领域和范围广，既需要学生具有高中阶段的物理知识，又要求学生有高等数学的基础，因而长期以来，理工科院校的学生普遍感到大学物理难学；另外，在大学物理教学模式上，基本上以传统的板书和多媒体授课相结合为主，教师作为传播知识的主体，而学生总是处于被动接受的状态。因此，学生学习大学物理的积极性不高，兴趣不浓；而且，近年来一些理工科院校在教育教学改革过程中不断压缩大学物理的课时，大学物理教学日益被边缘化，在一定程度上也影响了大学物理的教学效果。因此，如何对大学物理的教学方法和教学模式进行改革，使学生作为教学的主体主动参与到教学活动中，在有限的教学学时中提高大学物理的教学效果是我们需要迫切解决的问题。针对这些问题，我们可以把最近流行的 “微课”引入到大学物理的教学实践活动中，使得同学们能够进行自主学习，真正地和老师一起走进课堂，参与到教学活动中。

1　微课的内涵及特点

微课是微课程（Microlecture）的简称，最早由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）于 2008年秋提出[1]。这一概念引入到国内之后，国内的一些专家学者将这一概念进行了改造与完善，它是指以视频为主要载体，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、考点)或教学环节而设计开发的一种情景化、支持多种学习方式的视频课程[2]。微课的核心组成内容是课堂教学视频，同时还包含与该教学主题相关的教学设计、素材课件、练习测试及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组成了一个半结构化[3]、主题式的资源单元应用有机整体。因此，微课既有别于传统单一资源类型的教学课例、教学课件、教学设计、教学反思等教学资源，又是在其基础上继承和发展起来的一种新型教学资源。微课以教学时间短、教学内容精炼、针对性强、便于携带、学习和观摩而受到教育工作者和学生的肯定和热捧。有研究表明，学生专心学习一个知识，真正专心的只有5～10分钟思想最集中。而微课的时长就限制在这个范围之内，使得学生可以集中最大的注意力来学习微课中的内容，提高学习效率。并且微课的教学内容明确，一般为一个知识点或课程中的一个难点等，这就降低了学生在知识接受能力上的要求，符合微课平等学习的思想。不论基础好坏，学生都可以根据自己的情况有针对性的学习，比如可以把课题上没有听懂的部分在微课视频中回放，进行巩固和消化，也可以在课堂学习的基础上提前观看微课视频进行预习。这样有的放矢的学习便于学生抓住重点、理解难点。另一方面，随着通信技术的飞速发展、手持移动数码产品的普及，以及教育资源的开放和共享理念的普及，人们的阅读和学习方式也随之改变。传统的精品课程视频或者是其他类型的教学视频，由于时间长，视频容量大，下载和在线播放不是十分方便和流畅，除了上课教学以外，很少会有学生课后会去浏览观看这些视频进行学习和课后复习，其利用率并不是很高。而微课，具备明确的主题、简短的时长，方便的链接、丰富的资源等特征，可以通过网络渠道在电脑、手机、平板电脑等智能终端上进行自主学习，且时间地点不受限制。方便学生利用碎片化时间来学习，能够实现随时随地学习，对网上、课前、课后学习都有帮助。为人们改善教育方式，提升教育质量和教学效率提供了新的思路。

2　微课在大学物理教学中的应用

2.1　进行难点讲解和知识拓展

大学物理课程的教材内容丰富涉及知识点范围较广、逻辑性较强，其中包含了丰富的科学思想和物理方法。而课堂教学学时有限，教师只能参考学生平均水平选取教材中较重要的章节和知识点进行课堂教学，这样可能会出现有些同学对重点难点理解和掌握不透彻，很难跟进老师课堂教学的步伐，进而失去学习兴趣。针对这种情况，教师可以针对大学物理的教学知识点，特别是重点难点制作简单、高效，使用方便灵活的微课视频。每个微课视频可以从一个知识板块或知识点出发，将其中物理现象、原理进行详细阐述引导学生探究物理规律。在这些微课视频的辅助下，学生可以通过反复观看视频进行课前预习和课后复习，加深对物理原理或物理规律的理解，这样不仅培养学生自主学习能力，同时也大大提高课堂教学的效率。另一方面，大学物理课程教学除了要传授经典物理理论，培养学生解决问题的能力外，还肩负着拓展学生的科学视野、培养学生科学素养的责任。但是在实际课堂教学中，教师完成教学大纲规定的授课后很难有多余的时间讲授考点以外的内容，而微课视频可以有效的弥补这一缺憾。比如，讲超重失重时，可以微课视频介绍太空中失重现象，或者剪辑播放航天员在太空中授课视频，这样能够激发学生探究浩瀚宇宙的好奇心，培养学生学习物理的兴趣；讲刚体角动量守恒定律时，可以播放花样滑冰或者跳水运动员跳水的视频，让学生对物理现象有直观了解；讲光的偏振，可以播放一段3D或4D电影；讲近代物理部分，可以介绍诺贝尔物理学奖以及物理学史。这样既能调动课堂授课气氛，吸引学生注意力，激发学生求知欲，又能拓展学生知识面和科学思维，提高学生科学素养。

2.2　满足学生个性化学习要求

物理微课的设计一般可以围绕着一个知识点或一个问题进行，这样教学目标指向性非常明确。教师可以根据教学内容利用真人授课、录屏软件录制或者直接在网络上下载剪辑适合学生学习的微课视频，并把这个微课视频发布在师生共享的平台上。这些短小精悍、主题鲜明微课视频的时长控制在5-10分钟内，学生可以根据个人需求选择视频，在注意力非常集中的情况下高效地完成学习任务。而且微课视频容量较小，这就突破了以往传统的教学视频因关注一节完整课堂而带来的容量大、占用资源和空间大的瓶颈，可以快速地下载到智能手机、平板电脑等各种移动终端设备上，这样可以根据自己的情况随时随地来自行安排学习，这样的学习方式也充分体现了以学习者为核心的教学理念。这些微课视频可以嵌入我们的课堂，将课堂化整为零，将知识的重难点进行深度剖析，学生在课前通过反复观看微课视频进行课前预习，课后可以根据自己对知识点的掌握情况进行复习揣摩。观看的过程中，满足学生对不同知识点的个性化学习、按需选择学习，既可查缺补漏、强化巩固知识，又可以培养学生的自主学习能力，是传统课堂学习的一种重要补充和拓展资源。

2.3　以微课为支撑实现翻转课堂

翻转课堂其实是颠倒的教室[4,5]，是指教育者赋予学生更多的自由，把知识传授的过程放在教室外，让学生选择适合自己的方式来接受新知识；而把知识消化吸收的过程放在教室内，以便师生间或同学之间有更多的沟通和交流。实现翻转课堂必要条件是微课视频的支撑，教师根据对课程内容的理解选取一定的章节或知识点，制作难易程度适中，适合学生学习的微课视频，并把这种微课视频利用网络平台提前发给学生。在课堂外，学生借助老师制作的微课视频和教材自主完成知识的建构，实现知识传递过程；在课堂上，师生一起完成作业答疑、协作研究、交流互动或者得到教师的个性化指导。笔者根据大学物理的内容特点和客观条件，选择用超级录屏这一录屏软件录制了“圆周运动”、“角动量守恒定律”、“多普勒效应”、“波粒二象性”、“狭义相对论的时空观”等15个微课教学视频供学生课前学习、课后复习。并根据学生事先学习的情况、个性特定和基础知识水平，将学生进行分组讨论，进行及时的指导，引导学生完成对知识的总结和提升，推动学生完成知识的消化吸收和巩固复习。通过这样的尝试发现，在微课支撑的翻转课堂中，学生摆脱了被动接受知识的角色，能够积极参与课堂，成为教学过程的主体。这样的教学模式不仅有利于提高学生自主学习和研究型学习的能力，而且有利于教学模式的改革和创新型人才的培养。