“移动IP技术”系列微课设计

杨 旸， 罗屹洁， 崔 丽

(解放军陆军工程大学 通信工程学院 国家短波通信技术工程中心， 江苏 南京 210007)

0 引言

“移动IP技术”课程是我校通信大类各专业的一门重要的专业课程，已开设二十多年，主要讲解和探讨移动IP技术的基础知识、运行机制、安全策略和网络应用等核心内容。该课程涉及互联网和数字移动通信相结合的热点信息技术，其特点是内容驳杂、涉及面广、技术更新快[1]。

近来，我校本科层次人才培养方案实施调整。该课程的总课时由原先的40学时压缩为20学时，授课时间也由传统的每堂课50分钟缩短为40分钟。虽然为适应这一变化，我们通过内容精简、重难点提炼、知识重组等方式对该课程教学内容进行了多次筛选，但仍发现在十分有限的面授时间内很难将“移动IP技术”的精华部分讲解透彻，由于与学员的互动交流时间明显减少，对教学效果造成了一定的影响。为此，我们针对“移动IP技术”全课程提出了基于“知识元”的微课设计思路并建设了系列微课资源。同时依托我校自主开发的SPOC教学平台，将系列微课整合到常规课堂教学，贯穿预学、面授、复习、拓展、反馈的学习全过程，实现了翻转课堂、线上线下混合学习、碎片化学习等新型学习方式。最终不仅能够以较少的课时完成内容丰富的专业课教学，而且明显提高了课堂效率，增加了师生互动时间，有效培养了学员自主学习的兴趣和能力。“移动IP技术”SPOC教学平台主界面如图1所示。

图1 “移动IP技术”课程SPOC教学平台主界面

1 知识元微课的创新尝试

随着现代信息技术逐渐深入学校教育，微课作为一种新兴的教学资源表现形式，被越来越多的高校纳入教学改革的探索中。微课是以微型教学视频为核心，包含配套的教案、课件、练习等支持性和扩展性资源，以短小精悍的内容实现较强的知识表现力和灵活的教学运用效果，具备教育性、目的性、趣味性和共享性的特点[2]。不同于少数几节精品微课的设计与制作，针对“移动IP技术”整门课程的系列微课资源建设面临着以下三个新问题[3]：

(1)课程教学内容驳杂，如何有效切割以构成合理的微课体系？

(2)多个微课之间是有关联、成系统的，如何有效展示以使学员把握知识的整体结构？

(3)微课资源是课堂教学的辅助资源，如何有效嵌入以使其与线下面授教学互为补充、相辅相成[4]？

为了解决这些问题，我们提出了“知识元”微课的建设思路，主要包括以下两个方面的创新尝试：

(1)提出“知识元”和“知识构件”两个全新的概念。“知识元”指的是能够完整表述某一概念的最小组成部分，“知识构件”指的是教学内容中相对独立的知识集合。如同原子构成分子并进一步形成化学物质的过程一样，多个知识元组合链接形成知识构件，同一知识元可以形成不同的知识构件，多个知识构件可以组合形成更高层的知识构件或最终的知识目标。引入了“知识元”和“知识构件”的概念，我们对课程海量的教学内容实现了基于“知识元”的分解、分类、关联和组合，有效展示了知识的有机结构。

(2)设计了知识元微课主题图作为微课资源建设的核心。微课主题图直观展示了“知识元—知识构件—知识目标”的知识脉络，并以知识元为单位聚类分割教学内容，以确定需制作的微课主题、类型、数量、辅助资源以及线上线下教学的配合方式等。微课主题图在支撑微课资源建设的同时可以辅助学员进行学习导航，明了自我学习的节奏与进程，形成系统化的学习过程。

基于以上两点创新尝试，我们理清了“移动IP技术”课程微课资源的建设思路，通过精心的教学设计和规范化视频录制，形成了系列微课教学视频，配以丰富的辅助资源建设、论坛互动答疑、课堂教学模式改革等，保障学员在受限时间内完成有效的学习过程。

2 知识元微课的设计模型

知识元微课资源的设计和制作流程如图2所示，遵循一般网络课程的开发过程，但微课主题图的构建是其中的关键步骤。

图2 知识元微课资源的设计模型

2.1 教学目标确定

教学目标的确定是微课资源设计的起点和依据。我们在确定“移动IP技术”课程微课资源教学目标时，特别注重了以下三点：

(1)理清线上微课资源和线下面授课堂在教学目标上的区别和联系，使两者达到相辅相成的教学效果；

(2)在培养学员低层次认知能力的基础上，更要注意培养其高层次的认知技能；

(3)教学目标的设计要量化，达到可检验可考核的目的，以方便学员线下自我对照检验。

2.2 学员特征分析

具体包括学员的背景知识、学习环境和信息素养等方面的调研和分析，使微课设计更具针对性。背景知识指的是学员已掌握的下位知识和技能；学习环境包括学员是否具有方便的校园网接入环境、学习终端、充足的学习时间等；信息素养指的是学员能够在海量信息中辨别真伪和信息的有效性，为自我所用的能力。对于不具备相关背景知识、学习环境和信息素养的学员，在微课资源设计时要特别注意背景知识的补充、发布平台的选择以及信息意识和能力的培养。

2.3 知识元微课主题图构建

碎片化学习是微课设计的初衷之一，使学员能够利用碎片化的学习时间随时随地地获取知识。但是如果一味地强调碎片化，而忽略了对其进行系统性的构建，学员获取的便是零碎甚至无用的信息，所以系列微课资源建设应该是一种“零存整取”的模式。为了达到这种效果，我们在微课内容设计之前，加入了知识元微课主题图构建这一关键步骤，主要包括两个部分：①对教学内容进行知识元分解、分类、关联和组合，理清“知识元—知识构件—知识目标”之间的有机联系；②以知识元为单位聚类切割教学内容，确定需拍摄的微课主题、数量、类型和辅助资源。

我们将“移动IP技术”课程涉及到的知识和技能分解为127个“知识元”，通过基于“知识元”的聚类切割，拟定了56个需拍摄的微课主题。根据微课对面授内容的支撑作用，将微课主题分为基础类、预学类、面授类、答疑类、拓展类五大类。知识元微课主题图的具体设计案例将在下一节详细介绍。

2.4 单个微课分类设计

在教学内容安排、教学方法选择、与面授内容的配合上，不同类型的微课侧重点不同，学员可以根据自身知识缺陷实现个性化学习，提升学习的自由度和满意度[5]。

(1)基础类微课精选面授课堂必需的基础知识为内容，教员课堂上不再进行指导和讨论，所以在内容设计上要尽可能完整，特别注意点明所授内容对新知识的支撑作用。教学方法上主要采用接受学习模式，主旨是让学员以最直接的途径获取必要的背景知识，为课堂学习打好基础。

(2)预学类微课选择少量易理解的“知识元”作为预学内容，教员在课堂上进行要点提示而不作精讲，所以在内容设计上也要尽可能完整。预学类微课需要引导学员发现疑难，引出课堂讨论问题，因此在教学方法上多采用问题驱动式、启发式、探究式、发现式等，尽可能调动学员学习兴趣和探索新知的热情，为课堂学习做好铺垫。

(3)面授类微课精选课堂面授的重难点内容，但绝对不是面授过程的简单重现，而是对重难点内容的再梳理、再升华，对知识发现过程的高度提炼，以及对“知识元”关联关系的系统总结。由于有了课堂上的指导和讨论，面授类微课可以去除一些旁枝末节的教学活动，使教学目标更加明确，但是仍然要遵循快速切入、循序渐进、承前启后的设计原则。在教学方法上尽可能使用简洁而准确的文字、语言、图片、表格、关系图等去阐述知识结构，理清教学内容的思路和线索，便于学员回顾复习。

(4)答疑类微课对课后练习、常见疑难问题、学员提问等进行及时的梳理总结，前几类微课是静态的提前生成的，而答疑类微课是对学员学习效果的动态反馈。

(5)拓展类微课精选删减掉的部分知识元或其他课程相关知识作为授课内容，以拓展提高为目的。除了采取重新录制的方式，我们还将其他已经成熟的在线课程资源纳入到微课体系中。譬如，将爱课程网站中的视频公开课“数字移动通信”作为“移动IP技术”的拓展内容，对视频进行了后期编辑，删除了课程相关度较小的部分，同时加入了关于“移动IP如何应用于数字移动通信系统？”等问题的探讨，为翻转课堂、分组研讨等新型教学模式的实施奠定了良好的基础。

2.5 辅助资源建设

微课资源除了以微视频为核心之外，还要配以全套的辅助教学资源，是半结构化，真实情境化的“微型教学环境”[6]。我们在实际操作过程中，以文献[7，8]提出的“非常6+1”为基础，依托我校SPOC在线教学平台全面的交互功能，设计了丰富的微课辅助教学资源。微课辅助教学资源构成及其实现途径如图3所示，分为静态资源和动态资源两

图3 微课辅助资源构成及实现途径

大类。静态资源指的是开课前建设完毕且在实施过程中只做微调的资源，主要包括教学设计、素材课件、文档资料、虚拟试验、测评练习等；动态资源指的是教学实施过程中逐步积累建设的资源，主要包括学习反馈、教学反思、互动讨论等。

2.6 教学评价体系设计

根据在教学活动中发挥作用的不同，教学评价的方式主要包括三个方面：

(1)前诊性评价。在课程开始前对学员的知识储备、学习环境、信息素养等进行综合评价，用于教学内容的设计和教学过程的管理。

(2)形成性评价。在教学过程中对学员的视频学习时间、测试成绩、课堂表现、课后作业、学习反思、问答交流等活动进行实时评估，发现潜在的问题和预测未来表现，并及时进行个性化干预、指导，形成教和学的动态环路。

(3)总结性评价，在课程结束后以课终考试成绩、创新论文等形式对学员学习目标完成情况进行评价。

在“移动IP技术”课程总评成绩中，形成性评价占40%，总结性评价占60%，充分提高了学员对于学习过程的重视程度。

3 知识元微课主题图设计案例

图4为根据“移动IP技术”第二章教学内容“移动IP工作机制”设计的知识元微课主题图。该图由知识元(一般知识元和重难点知识元，自学知识元和面授知识元)、知识构件、思考问题、微课主题、知识目标五类模块构成。具体设计过程包括：

(1)对教学内容进行知识元分解，并区分课堂面授知识元、线下自学知识元以及重难点知识元；

(2)确定各知识元之间的关联关系，组合链接形成相对独立的知识构件，多个知识构件组合形成更高层次的知识构件最终达成本章节的知识目标；

(3)结合课堂面授内容和教学目标，以“知识元”为单位聚类切割教学内容，确定需拍摄的微课主题、数量和类型；

(4)确定并备注各微课需要建设的辅助支撑资源，以及和线下面授教学的配合方式等。

我们根据本章节教学内容共拆分了18个知识元，经过分类、关联和组合拟定了7节微课的拍摄计划。实际操作过程中，在课后获取了学员的学习反馈、总结教学反思后，增加了1节答疑类微课。

可以看出，知识元微课主题图无论是对课程微课体系建设，还是学员线上线下混合学习模式的实施都起到了核心的导航作用。一方面，教员利用知识元微课主题图可以遵循知识脉络合理切割教学内容，聚类组合微课主题，各知识元、知识构件、微课之间的有机联系一目了然，有效避免了微课资源存在的散乱状态。另一方面，知识元微课主题图可以帮助学员有序存贮和积累知识，从系统的角度把握知识的整体结构，明了各微课对面授课堂的支撑作用，掌握自主学习的节奏和进程。

4 结语

本文以我校专业课程“移动IP技术”微课资源建设为例，探讨了基于“知识元”的系列微课设计方法。其要点是：针对整门课程的系列微课资源建设更加注重微课之间整体性和关联性，创新地提出了“知识元”和“知识构件”的概念，为知识结构和脉络的展示提供了合理有效的途径。同时，提出了知识元微课主题图的概念和设计方法，对微课资源建设和学员系统化学习过程起到了核心的导航作用。

教学实践表明，知识元系列微课和面授课堂的互相配合能够帮助我们在“厚基础、宽口径”的人才培养要求下，以较少的课时完成了内容丰富的专业课教学，取得良好的教学成果。近年来的测评结果表明，学员对“移动IP技术”授课的满意度达94%以上。

图4 “移动IP技术”课程知识元微课主题图设计案例