应用型本科实践类课程微课的教学设计

○杨 莉 胡国兵 姜志鹏

一、存在的问题

“微课”，又称“微课程”“知识脉冲”，最早是由美国新墨西哥州的戴维彭罗斯教授于1993年提出。他曾选取《有机化学》课程教学内容的精华部分向非专业人士介绍该专业领域，所以被人们冠以“一分钟教授”的称呼[1]。2011 年，我国学者胡铁生将“微课”概念引入国内[2]，并对“微课”下了定义，即以短小教学视频为载体，通过讲解某个知识点而开展教学活动的各种教学资源的有机组合。此后，有关微课的实施与推广得到教育界的广泛关注。《关于实施卓越教师培养计划2.0的意见》文件中指出：深化信息技术助推教育教学改革，建立短小实用的微视频，形成线上教学与线下教学有机结合的学习模式。有关微课的相关研究也成为课程教学研究的热点[3]。目前对微课设计的研究主要可归为以下三点。

微课的教学设计。卜彩丽[4]从学习资源、微课开发的系统性、微课的自身特性三个方面阐述了微课设计的必要性，并从分析、设计、开发、实施和评价四个阶段构建了基于ADDIE模型的微课教学模式；王永花等[5]分析了基于“理解学习过程框架”的微课学习特征，构建了基于ARCS动机激发模型的支持“学”的微课设计思路，并分别从认知情景化、知识视觉化、知识结构化三个方面探讨了动机激发策略的微课设计原则。

微课的应用。张栋科等[6]根据初中数学情景化特点将数学知识划分为故事情景、生活情景、问题情景三种类型，并由此构建了初中数学情景化微课设计框架和应用路径；梁文福等[7]在对基于问题式教学的内涵、其与新课标问题式教学关系等论述的基础上，对基于问题式教学的高中地理微课设计的基本原则和实施策略进行了探索；康凤娥等[8]结合“计算几何算法与实现”课程教学现状，从确定选题、辅助资源、视频制作对该课程进行了微课设计，并采用“微课+翻转课堂”模式进行了教学实施。

微课的教学效果评价。高琳琳等[9]采用元分析方法对国内外微课相关论文进行数据统计和分析，论证了微课的教学效果，并归纳出影响微课学习效果的若干因素；杨晓娟等[10]采用数据分析、访谈调查等方法，对问题解决类微课的教学有效性及其影响因素进行了研究和分析。

虽然有关微课的研究与应用也较为充分，但存在缺乏理论指标，设计注重内容的呈现形式，错将传递信息当成教学[11]；忽略了从学生角度来进行微课教学设计；未充分考虑到课程思政元素的融入等问题。首要教学原理是美国教育专家梅里尔教授于2002年首次提出[12]，其核心观点是，将待讲授的知识点置于真实情景中，以“聚焦问题”为中心，通过“激活旧知——示证新知——尝试练习——融会贯通”四个阶段完成有效教学，具体如图1所示。将首要教学原理应用于微课设计也引起了相关学者的关注。刘小晶等[13]以“数据结构”中的“队列的应用”为案例进行了教学设计实践；陆一琳[14]以“图层蒙版的概念及应用”微课为例，对首要教学原理中的五项环节进行了阐述；陈晓姣等[15]基于首要教学原理，设计了化学实验课“碘量法测定维生素C含量”微课并进行了教学评价。但现有的相关研究鲜有针对应用型本科院校实践类微课，实践类课程着重培养学生实践动手能力，需要教师将相关的理论知识与实践环节相结合，通过制作成微课，以便学生反复观看，为混合式教学模式、翻转课程等教学模式的实践提供资源支撑。

图1 首要教学原理要素

本文依托2021年金陵科技学院校级微课立项项目，基于首要教学原理对应用型本科微课设计模式进行构建，并以电子信息类实践课程单片机课程设计中“单总线通信”为例进行教学实践，以期为此类应用型本科院校实践类课程的微课的设计路径提供参考。

二、基于首要教学原理的应用型本科实践类课程微课教学设计模式

（一）需要考虑的主要问题

应用型本科院校以“知识传授、实践能力培养”为导向，以培养学生解决复杂工程问题能力，更好服务于区域地方经济发展人才为目标。人才培养方案中，实践类课程及实践环节的学时占比一般要求在50%以上，但实践类课程与理论性课程的教学目标、内容的呈现方式及考核方式均存在差别。因此在利用首要教学原理进行微课教学设计时需要重点考虑如下问题。

1.确定什么主题。在微课选题上，应根据专业、课程、学习者的特点选择合适的、结构相对完整的讲解内容。微课可以是用于学生课前自主预习，也可以是学生课上或者课后在老师的指导下完成观看或者复习，其内容应该是传统课堂的补充，可反复学习体会。所以，在微课主题的选取上，教学内容不可难度过大，也不能过于简单。如果内容难度过大，5—15分钟时长的微课不能够讲解清楚，学习者不一定能听懂；过于简单，一定程度上又会造成微课资源的浪费。而且，要避免选择专业术语过多的内容。如果对众多专业术语进行解释，势必会降低微课讲解的有效时间；如果不做解释，会增加学习者理解的难度[16]。例如，单片机课设采取项目驱动式教学，学习者根据自身学情和兴趣，选择一个题目进行仿真设计、实物验证。但如果设计该微课时选择如何编程，一则讲解时间不够，二则该内容更适合于在实验室由教师讲、学生练，实时互动，方能提高学生操作的兴趣和学习的效率。

2.聚焦什么问题。当前，包括首要教学原理在内的多数教学理论都强调以聚焦问题为原则可产生最有效的学习效果[17]。具体的教学任务应被置于循序渐进的实际问题情境中来完成[12]。在微课教学设计中，聚焦什么样的问题是贯穿于微课讲授始终的脉络。问题要与微课主题紧密结合，要通过此节微课把聚焦的问题顺利解决，问题不可过大或者过小。例如，在单片机课设“单总线通信”微课的教学设计中，如果问题聚焦在“单总线通信的工作原理是什么”就太小了。该微课要覆盖的知识点不仅包括讲解单总线通信的工作原理，还要讲解单片机如何与单总线器件之间进行通信等。该问题并不能够完全把微课的所有内容串起来，违背了首要教学原理中“聚焦解决问题”的教学宗旨。

（二）基于首要教学原理的应用型本科微课设计模式

基于首要教学原理的应用型本科微课设计模式如图2所示，由三个阶段构成：前期分析阶段、教学设计阶段、微课制作阶段。下面作具体说明。

图2 基于首要教学原理的应用型本科实践课程微课教学设计模式

1.前期分析。确定的微课主题应充分体现主题突出、目标明确、资源丰富、短小精悍等特点[18]。根据微课主题，要对学习者进行分析，包括学习者的学情、先修课程等。对教学目标进行分析，微课的讲授应始终围绕教学目标展开。确定好教学目标，要对教学重难点进行分析，微课中要有意识地突出讲解重点，化解难点。

2.教学设计。首要教学原理是首先呈现问题，然后针对各项具体问题组织教学，再引导学习者将学到的知识运用到解决问题中去[12]。以“聚焦问题”为中心，依次按照四个教学阶段，即“激活旧知——示证新知——尝试应用——融会贯通”，对微课教学过程进行设计。

首要教学原理的基本要素及相关表述如表1所示[19]，详细阐述如下：（1）聚焦问题。明确告知学习者学习完成后要解决的任务或者问题，聚焦的是完整任务，可分解成一系列由简单到复杂的任务序列，并将任务置于实际解决问题场景中。同时，在为学生设立任务时，也是遵循任务序列原则，由简单到复杂，由易到难。（2）激活旧知。将旧知作为新知的基础，根据已有知识提供新知，同时根据旧知架构新知。教师通过“先行设问”或者“知识图示”激活学生原有知识结构，旧知越具体越直观，越有利于学生建立旧知与新知之间的“桥梁”，对于旧知掌握薄弱的学生，教师应提供相应补救措施。（3）示证新知。新知应紧扣学习目标（概念应展示正例和反例；程序应展示递进逻辑；过程应做说明；行为样式应做规范[12]），教师应提供新知的学习指导（引导学生关注内容；展示论证时采用多样化呈现方法；充分联系旧知），根据新知的呈现内容和形式合理运用媒体，应考虑合适的媒体以免适得其反，干扰学生。（4）尝试应用。教师紧扣教学目标布置相应练习并给予指导，根据学生练习的反馈适当缩减指导和辅导，同时提供系列变式问题，举一反三，培养学生的主动思考能力。（5）融会贯通。给学生展示学习成果的机会，并引导学生反思、提高，给学生创新技能提供途径，培养学生创新能力，激发学生探索新技能的兴趣。

表1 首要教学原理实施要素

教学设计是微课设计的核心，微课的教学设计过程设计好以后，可以准备素材，设计课件和脚本。具体步骤如下：（1）素材准备。素材可以是图片、文字、音频、视频、动画等，图片和视频等素材应做到较高的清晰度，文字尽可能少而精，可用不同的字体和颜色对重点内容进行标识，将不同素材连接时应该自然流畅，不要给人以突兀的感觉[20]。（2）课件设计。制作课件时应尽量画面简洁、文字清晰、主题突出，要尊重学生的视听规律和视听感受，课件应体现知识的连贯性和逻辑性，有助于学生对知识进行提取和加工[21]。（3）脚本设计。微课脚本是指录制微课时所用的文稿，设计好脚本后，微课主持人完全按照脚本语言来录制。脚本语言应尽可能简练，并且注意不同教学内容之间的自然衔接，一般可按照“题目——导入——过程——总结——片尾”来编写[22]。

3.微课制作。微课制作主要有两种方式：录屏型和拍摄型。录屏型微课最常见的方式就是用录屏软件（比如CamtasiaStudio），后期可以剪辑或者配置背景音频，具有简单、容易上手、成本低，可编辑性强等优点。拍摄型微课需与专业公司合作录制，一般是用于微课立项项目或者用于参加微课竞赛，成本较高，制作出来的微课也更加专业。（1）完善及发布微课。制作好的微课可用于课程组授课时通过超星学习通、雨课堂等平台发布，供学生学习使用，也可发布在面对公众的学习网站。微课的完善是一个长期的过程，需要不断积累学生和教师评价，进而对微课内容进行完善。（2）微课评价。ARCS模型是由美国佛罗里达州立大学Keller教授提出一种教学设计模型，该模型关注的是如何调用学生学习动机并持续激发学习动机[5，23]。基于ARCS动机模型理论，采用Keller动机测量量表对学生观看学习微课前后的动机变化进行测量与数据分析，根据得到的评价数据，对实践类微课教学效果的影响因素进行分析，并提出改进策略。

三、基于首要教学原理的微课教学设计案例实施

依托2021年金陵科技学院校级微课立项项目，对电子信息类课程单片机课设“单总线通信”知识点进行微课的设计。结合前述框架及文献[13，21]，给出基于首要教学原理的应用型本科微课的教学设计模板并进行教学实践，具体如表2所示。在对学习者进行学情分析的基础上，明确教学目标和教学重点、难点。依据首要教学原理，在“聚焦解决问题”的目标下，通过“激活旧知——示证新知——尝试应用——融会贯通”等四个环节进行微课教学设计。（1）通过“月老一线缘牵”的传说设置情境，并结合数字温度传感器在智能化检测中的应用背景，引出单总线通信机制的建立这一问题，培养学生的工程意识；（2）通过与已学的I2C总线机制的对比，总结单总线的优点及不同之处，作为铺垫；（3）将单总线通信机制的建立分解成三个子任务，综合运用视频、动画等信息化手段，通过讲授、演示法等对新知进行讲解；（4）通过一个完整的案例，对实现流程及其代码进行演示与讲解。最后对本课内容进行小结，并布置不同难度的课后作业，鼓励学生利用口袋实验选做高阶练习，激发其专业志趣。

表2 基于首要教学原理的微课教学设计

四、总结

对应用型本科院校而言，微课的发展是一个长期、循序渐进的过程，需要二级学院方面通力合作，使其有序化、常态化。需要教师和课程组方面投入较多的人力、物力，使其成为系统化教学模式，更好地为传统课堂服务，切实提高教学有效性。本文以首要教学原理作为微课教学设计理论，以“聚焦问题”为原则，通过“激活旧知——示证新知——尝试应用——融会贯通”四个教学阶段构建了应用型本科微课教学模式，并进行了教学实践，取得了较好的效果。后续拟在以下三个方面做进一步研究。

如何将微课与整体课程进行有机结合？微课本身既是一种教学资源，也是一种教学模式。从教学模式的角度看，微课只是针对某一个知识点进行教学设计，需要配合具体的整体性教学进行设计而存在，为课程教学的整体服务。目前，微课教学设计与翻转课程、混合教学等新型教学模式的融合尚需进一步研究。

如何实现个性化微课资源的设计？理想的教学应该是因材施教，进行个体化的资源推送。当然，在实际中这不仅需要加大成本的投入，还需要对个性化的变量进行选择。比如，可以通过对学生的学习风格进行调查，并将其作为个性化教学呈现的参考因素，从资源的呈现方式入手作必要的调整与设计。

如何针对实践课程教学特点，更有效地融入思政元素？课程目标的达成应该体现知识、能力与素养的三位一体。实践性课程存在自身的特点，其中思政元素的挖掘角度较多，但如何根据当前大学生的思想特点，利用一些科学模型，如ARCS动机模型，将其应用到微课的资源设计中？这需要我们进一步从学生的角度来进行教学设计，以提供精准教学。