微课在“电路”双语教学中的应用

龙 芸

（湖北第二师范学院 物理与机电工程学院，武汉 430205）

1 引言

湖北第二师范学院（以下简称我校）从2014年开始与美国佛罗里达理工学院合作，开展“电子信息科学与技术”专业“2+2”中外合作培养项目，同年9月招收了第一批本科生。“电路”双语课程开设于第一学年的第二学期，课时安排为56学时理论课和8学时实验课。采用全英文教材和全英文课件教学，所以学生在双语教学课堂中的学习效率较同一专业非合作办学学生的全中文教学课堂低。由于中外合作办学项目学生基础弱，但学习压力一般大于非合作办学学生。长此以往，学生的学习热情和效果将会受到负向影响。为了提高中外合作办学的教学效率和教学质量，“电路”双语课程必须寻求发展之路。

微课是指为使学生自主学习获得最佳效果，经过精心的信息化教学设计，以流媒体形式展示的围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动。[1]“微课”短小、灵活，将课堂延伸到课外，可以缓解课堂教学学时有限导致的知识点“消化不良”问题，也可以让学习目的不同、学习余力不同的学生都能获得适合自己学习的资源。微课打破了传统教学的时空界限，推动了教学理念、教学手段以及教学模式的变革。笔者尝试将“微课”应用于“电路”双语课程的教学中，以提高“教”与“学”的质量。

本文首先阐述了构建“电路”双语课程微课体系的基本思想，在此基础上提出了微课体系的基本框架和实现的具体步骤，然后基于“电路”双语课程的特点列举了微课体系各部分的具体内容，最后分别以知识点“正弦量和相量”和“交流电路的功率”说明了微课内容的选择和组织。

2 微课体系构建的思想

在翻转课堂教学模式中信息传递由学生在课前进行，老师不仅提供了教学视频，还可以提供在线的辅导；吸收内化是在课堂上通过互动来完成的，教师提前了解学生的学习困难，在课堂上给予有效的辅导，同学之间的相互交流更有助于促进学生知识的吸收内化过程。这种模式在一定程度上能够激发学生的学习积极性，但是这种模式对学生的主动性要求很高，而当前有相当部分的学生不愿意主动自学；“翻转”的比例也是需要考量，毕竟有些内容，预先录制的视频无法代替课堂上教师根据学生反应而作的灵活讲授。效果不佳的预先学习会影响学生对整体教学内容的理解和应用。

“电路”微课体系建立在传统课堂的基础上，不影响主体课堂教学，只是课堂教学的课外延伸[2]。微课视频讲解的虽然也是课堂教学内容，但不是简单的重复，而是提炼和融合。课堂教学因为有内容体系和前后知识点连贯性的限制，讲课节奏较慢，重点不突出。而微课视频以知识点为对象，可以将知识点提炼，着重强化学生难以理解的部分，帮助学生掌握相关知识点。

微课的具体内容和表现形式是决定微课质量的两个主要方面。适合做微课的教学内容要求主题明确、重点突出，过程主线清晰，知识体系相对完整。教学内容不能过难，尤其是公式推导不能多。微课视频教学设计要围绕选题形成设计思想，科学、合理地应用视频、仿真、动画将静态知识动态化、抽象知识形象化、复杂问题分解化。[3]不能一味强调微课视频的趣味性和可视性，而影响实质内容的讲解。微课的制作，需要投入大量的时间和心力，一蹴而就是不可能的，只能逐步完善。

3 微课体系构建的框架和步骤

依据上述微课体系构建的基本思想，“电路”微课体系构建的框架如下：（1）基础。主要包括一些基本概念、基本计算方法。例如，功率的参考方向和计算、等效的概念等。这部分微课可以帮助基础较差的学生学习。（2）重点和难点。提炼和融合教学重点和学生难以理解的知识点，形成独立的知识点。例如，戴维宁定理、正弦稳态电路分析，等。关于重点、难点的微课视频可以帮助学生课后复习。（3）工程实例。针对所学理论涉及的工程实际电路的系统讲解。一个工程实例涉及电路理论的多个方面，针对工程实例的透彻讲解，激发学生对工程的兴趣，录制相关微课视频意义重大。（4）相关电路分析软件。帮助学生利用计算机建立和求解电路方程，分析电路中的过渡过程，等。让学生通过软件自己动手分析可以很大程度提高学生对概念、现象和分析方法的理解，但是课堂上没有课时进行软件教学，而微课则可以成为第二课堂。

微课体系的构建工作量大，难度高，具体实现必须循序渐进。首先制作基础内容，确保学生对基本概念、基本计算方法掌握到位。然后制作重点和难点内容，保证多数学生的课后复习，这是微课的首要功能。最后制作工程实例和相关电路软件的教学视频，拓展学生的知识面，提高学生的动手能力和课程参与度。

微课视频录制的方法通常有移动设备录制、电脑录制、专业拍摄、动画虚拟创作等。为了提高微课构建的效率，“电路”双语课程使用的微课件以精炼为主，能将知识点讲述清楚即可。微课视频采用录屏方式，利用电脑和录屏软件“Corel ScreenCap X8”实现，操作简单。授课教师不出镜，这样录制过程中影响因素较少，效率高。后期使用“Corel VideoStudio Pro X8”软件剪辑教学视频。微课教学视频文件格式为mp4，长度控制在10分钟以内，在学生注意力能比较集中的时间范围内，符合学生身心发展特征。在微课投入实际教学应用后，需要根据学生的反馈意见对微课件和微视频反复改进。

4 “电路”微课体系

“电路”微课内容体系如表1。[4-5]“电路”课程理论严密，逻辑性强，知识点环环相扣，很多知识点的理解不到位直接导致基本计算上的困难，因此微课体系中重点和难点内容相对较多。工程实例目前仅列出5 个专题，后续将进一步完善。相关软件主要是常用的几种计算机辅助电路分析软件。工程实例和相关电路分析软件是教学大纲以外的内容，在微课体系中作为独立单元，提供给学有余力的学生自主选择学习。

表1 “电路”微课体系

“电路”微课以课程知识点“正弦量和相量（Sinusoid and phasor）”为例，要求学生理解正弦量v(t)=Vmcos(ωt+φ)和相量Vm=Vmejφ的对应关系。用FLASH软件制作一个复平面上的旋转相量Vmejωt，随着时间t的增加，该相量在以原点为圆心、半径为Vm的圆周上以角速度ω沿逆时针方向做圆周运动，如图1（a）所示。将旋转相量Vmejωt在实轴上的投影随着时间的变化过程在坐标轴上动态地表现出来，如图1（b）中所示。学生可以直观地看到，旋转相量Vmejωt就是一个复数，这个复数的实部Re(Vmejωt)就是正弦量v(t)。旋转相量Vmejωt在t=0 时刻的值就是正弦量v(t)对应的相量Vm=Vmejφ。

图1 正弦量和相量的对应关系

再以“交流电路的功率（AC power）”这一知识点为例，要求学生理解和掌握有功功率、无功功率和视在功率的概念和定量衡量正弦稳态电路的功率。如果直接通过数学推导有功功率、无功功率和视在功率的表达式引出这三个概念，学生会感到枯燥，也无法理解这三个概念。微课教学设计通过汽车加油的生活实例来类比交流电路的功率，帮助学生理解相关概念。首先提出汽车在哪里加油的问题。通过一个动画生动形象地演示了石油从开采到运输，再到加油站的整个过程。给出汽车加油过程与电路概念的详细对应关系：油田相当于电路中的电源，石油相当于功率，公路相当于导线，汽车（消耗石油）相当于电阻（消耗功率），加油站（加油站没有消耗石油，它是石油的中转站）相当于电路中的电感和电容（电感或电容在一个周期内的发出功率等于吸收功率，它们的作用是吞吐或中转功率）。然后通过类比引出有功功率、无功功率和视在功率的概念。对于一辆汽车来说，一个月可能要加很多次油，为了体现汽车消耗石油的能力，也就是电阻消耗功率的能力，就需要引入有功功率的概念；对于加油站来说一般不可能只采购和销售一桶石油，为了体现加油站中转石油的能力，也就是电感、电容吞吐功率的能力，就需要引入无功功率的概念；对于油田来说，为了体现它给加油站供给石油的能力，也就是电源提供总功率的能力，还需要引入视在功率的概念。最后在得出的交流电路无源二端网络瞬时功率表达式的基础上，给出有功功率、无功功率和视在功率的定义、表达式、单位和物理意义，并说明这三者之间的关系，即功率三角形。

5 “电路”微课教学效果

从2021年3月开始，笔者分别在我校“电子信息科学与技术”专业2020级、2021级和2023级中外合作本科班（共计5个班，234名学生）引入了微课教学。通过超星“学习通”平台发布“电路”微课视频和同步练习。这些练习也可以是传统的作业。学生在课后对课堂上没有理解的知识点可以自主进行在线学习，反复观看。学生遇到问题时可以通过“学习通”班级群和老师、同学讨论，及时反馈，解决问题。教师对于共性问题可以在班级群组织探讨，学生的个别问题可以私信答疑。通过“学习通”后台系统的学习统计数据和学生的练习，教师可以了解学生的学习情况，为学生提供有针对性的指导和帮助，以保障微课的学习效果。从2021年5月到2023年6月，在3个年级该课程结束后，每年6月份以班级为单位进行问卷调查。5个班共发放问卷234份。从收回有效问卷228份中，得到了学生对基于“学习通”平台的微课教学模式的问卷调查数据，如表2所示。

表2 微课教学效果调查

从表2中可以看出，“学习通”平台支持的微课教学模式以学生为主体，教师为主导，在课后营造了数字化的学习环境，搭建了丰富的信息交互，有助于教学质量的提高，在“电路”课程教学中是可行的。当然教师的教学水平和学生个体的学习兴趣、自控能力、学习习惯等诸多因素都会影响微课的学习效果。教好和学好一门课程，需要教师和学生的共同努力。

6 结语

随着虚拟现实技术的发展以及在教育领域应用的推进，可以考虑在微课设计中加入虚拟现实或增强现实技术，创新微课的体验模式。微课具有交互性强、方便扩充的特点，可以考虑将微课制作作为课程考核作业，不但能够完善和扩充微课，还能够激发学生的创造力。在具体实施时，可设定若干题目，每5人分为1组，2人负责脚本设定，2人负责具体制作，1人负责课堂展示，在课堂集中展示评比。还可以通过微信平台定期发布微课教学内容，以实现信息共享和信息获取的便捷化。

微课是课堂教学的辅助和延伸，它无法取代传统的课堂教学。高校教师要立足于传统课堂教学，不断学习新知识、新技术，更新教学内容和教学方法，挖掘微课资源和网络资源，汲取微课教学模式的优势，使线上、线下教学模式有机融合在一起。“电路”双语课程应以传统课堂教学为基础，根据课程特点构建相应的微课体系，具体实现应循序渐进，先简洁，后精良，逐步完善发展。