鄭　義， 張宇飛， 華　琳

(南京郵電大學 電子科學與工程學院， 江蘇 南京 210036)

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“電路分析基礎”課程的微課程設計

鄭義， 張宇飛， 華琳

(南京郵電大學 電子科學與工程學院， 江蘇 南京 210036)

摘要：微課程作為一種適應移動平臺的教學手段，不受時空限制，為師生之間提供靈活的基于無線的教學交互活動。本文對“電路分析基礎”課程的微課程設計進行研究，探討了在當今移動終端設備日益普及的情況下，如何激發(fā)學生的主動學習興趣，提升知識傳播效率，提高微課程的使用效率。實踐發(fā)現，“電路分析基礎”課程的微課程設計應在感知共鳴性和知識點跨學科融合等方面有所側重。

關鍵詞：移動環(huán)境；電路分析基礎；微課程設計

0引言

微課程作為適應移動平臺的一種靈活的數字化知識傳播手段，日益受到了高校師生群體的接納與青睞，并被設計用于滿足各種各樣的教學需求[1]。

“電路分析基礎”課程作為高校電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，課程知識點對初學者往往較為陌生，其原理抽象，知識體系復雜。教師在有限的課堂時間里，只能將部分深入或拓展的內容留給學生自己課下探索?？梢哉f，這種仍然需要學生課外通過大量閱讀或做題才能探索出每一個知識點的細致之處的傳統教學方法，在當今大學校園知識與技能傳播大爆炸的形勢下，已經不能充分滿足知識傳播的需要。微課程已經成為電路分析課程課堂教學不可或缺的補充手段。

但是，微課程也有其局限性。微課程所處的移動環(huán)境，在帶來便利性的同時，也導致其對學生不具有約束性以及師生即時互動性弱等缺點。基于以上，本文從增強微課程對學生的吸引力出發(fā)，通過調查分析學生的使用體驗，研究影響學生對“電路分析基礎”微課程資源的使用意愿的諸要素，發(fā)現感知共鳴性和跨學科融合等因素具有重要的作用，這一發(fā)現也可供相關課程進行微課程設計時參考。

1微課程的基本模式和特征

作為微課程的定義，文獻[1] 認為：微課程是指為使學習者自主學習獲得最佳效果，經過精心的信息化教學設計，以流媒體形式展示的圍繞某個知識點或教學環(huán)節(jié)開展的簡短、完整的教學活動。

微課程的核心是通過在線或移動方式學習來促進實踐性教學，其主要特點是注重簡單靈活的解決問題。無論是在課堂上還是在課下，學生可以很方便地通過手機、電腦和其他移動設備復習和學習。它的形式是自主學習，目的是獲得最佳效果，設計是精心的信息化教學設計，形式是流媒體，內容是某個知識點或教學環(huán)節(jié)，時間是簡短的，一個微課程一般需花15-30分鐘[2]。

在“電路分析基礎”的教學中，我們首先嘗試用微課程的方式來分擔教學難點，將微課程與傳統教學相結合提高教學效果。根據對微課程教學與傳統課堂教學對比分析，我們認為微課程的特點如下：

(1)傳統課堂模式固定，微課程靈活簡短。傳統課堂教學的時間安排受大綱約束，較為固定，留給教師靈活發(fā)揮的空間偏小。盡管近年來翻轉課堂，適時教學等方法得到了廣泛關注，但學生層次多樣，學校教學規(guī)定等諸方面決定了現有的教學改革只能是對傳統課堂教學模式的修改縫補，教師不可能做出較大的教學模式改動[3]。微課程則不受時空限制，可以做到小而精，一般是通過多媒體終端表現出來，不需占用實體教室，不需要申請實體教學資源的使用，資源調配上也有“微”的特點[4]。

(2)傳統課堂抽象，微課程更易營造情景化環(huán)境和語境。微課程以教學視頻片段為主脈絡，但不應簡單認為微課程就只是微視頻。微課程設計應在構建教學視頻的基礎上，充分整合現有的教學課件、多媒體資源和其它參考資源、教師個人的領悟和反思以及學生的反饋和使用體驗，并充分展現課程專家的精華點評等，這使得微課程資源具有視頻教學案例的特征[4]。

為了達到上述目的，微課程可以根據教學內容選取合適的軟件平臺進行錄制，比如簡單的電路題圖動態(tài)變化可以使用Power Point軟件，復雜的視頻字幕等過場動畫使用Camtasia Studio等軟件。

(3)傳統的課堂教學豐富完整，微課程則主題突出、重點單一。盡管傳統課堂的理想境界是一節(jié)課堂抓住一個重點，但實際教學中，知識點的連貫性、教學大綱的完整性都決定了這很難實現，微課程則很容易實現一個視頻圍繞一個主題，闡述的問題來源于教學過程中出現的具體問題：知識點與生活實際的類比思考、教與學中易犯錯誤的反思、難點的案例化釋疑、重要知識點的學習策略甚至具體器件的教學等。

2微課程設計成功的要素

上節(jié)對微課程特征的分析，突出了微課程與傳統課堂的區(qū)別。但僅僅抓住微課程設計的特征，并不足以設計出優(yōu)秀的微課。我們在我校2013級通信專業(yè)“電路分析基礎”課程的微課程問卷中，設計了諸如親和性與共鳴性、感知有用性、知識易學性與挑戰(zhàn)性、移動性和可達性、動畫相對優(yōu)勢性和互動性增強等多種選項來分析影響學生對微課程接納態(tài)度的因素，并分析這些因素如何影響學生對微課程資源的持續(xù)使用意愿。

我們通過對調查結果分析，并使用可釋方差分析方法，得到上述選項的歸一化重要度排序。在總權重為1的情況下，感知共鳴性以0.364的比重排在重要度的第一位上，動畫相對優(yōu)勢和跨學科融合都得到了0.2左右的比重，排在第二和第三重要度上。視頻清晰度和數據包大小均得到了0.1以下的權值，反映出在當前網絡和流量條件下，可達性和移動性已經不是障礙。學生對于視頻的感知共鳴和有用性最為看重，如何把理論推導過程形象演示，與學生已有的知識點類比，決定了一個微課程視頻在短短的時間里能否抓住學生的思維。如果能夠與生活中的例子聯系起來，揭示一個電路定理的本質和核心，將基本概念簡單清晰的描述出來，則能夠大大降低學生在學習時遇到的困難。教師通過生動的案例化的視頻情景易于將自己的領會和感悟傳遞給學生。同時，在講述基本知識點之后，如果能夠將其和其他學科知識類比，尤其是與學生已接觸到的其它學科相關知識點類比，則能引起學生深入的思索。這種在微課程結尾進行的跨學科融合得到了學生的廣泛歡迎，顯然也是評價一個微課程視頻成功與否的重要衡量指標。

我們發(fā)現，即時互動性也是微課程設計需要關注的問題。以微課程的主要資源之一的微視頻為例，盡管教師可以在教學錄像中通過以往經驗有意識地分析講解學生可能遇到的思維障礙，但視頻教學的錄制與觀看的分離決定了微課程的即時互動性弱于傳統課堂教學。傳統課堂教學師生可以通過提問、質疑甚至可用表情和肢體動作來進行互動，微課程的教與學事實上是被移動終端所隔離。這也就要求我們在設計微課程時，予先要針對每個知識點進行詳細調查，了解學生在理解上容易有障礙之處，從而在講解時盡可能多的進行分析解答，讓學生觀看視頻時達到思維上的默會效果；在視頻中應涉及課程資源網站上的參考資源、例題和思考題等，調動學生參與思維互動；學習后也可借助移動終端在教學網站上進行反饋，包括課程的易理解性、可接受性、評價和建議等,從而產生良好的師生互動。

由于微課程的學習不受時間和空間的限制，學生可以自主選擇視頻觀看，這事實上也產生了約束性弱和依賴學生主動性問題。除了從學生感知體驗出發(fā)，增強視頻共鳴性與有用性之外，下述方法，如在視頻中提及課程網站資源、布置思考題目也是一種間接的增強約束性的手段。

3案例分析

在我們目前的微課程設計中，結合“電路分析基礎”課程，選取了基爾霍夫定律、受控源電路及其等效變換、網孔分析法、節(jié)點電壓法、割集分析法、特勒根定理、非線性電路圖解法、一階電路三要素法和非正弦周期電路分析共9個知識點設計了微課程視頻，還有其它多個知識點尚在制作中。此處以節(jié)點電壓法為例分析設計中的一些考慮因素。

節(jié)點分析法的基本思路是從基爾霍夫電流定律出發(fā)，列寫有N個節(jié)點的電路網絡其N-1個節(jié)點的KCL方程，在將支路電流表示為節(jié)點電位差與支路電導乘積的表述下，可以將方程組歸納整理為使用自電導和互電導表示的直接列寫規(guī)則。該規(guī)則在形象理解的基礎上，簡潔易記，也可以方便推廣到含有電壓源以及受控源的特殊電路上。但如果不能形象理解，則該直接列寫規(guī)則容易導致學生解題出錯，甚至有少數學生在解題中從KCL出發(fā)，復述了其整個推導過程。我們在微視頻中，從節(jié)點電壓分析法在Zachary建立的美國空手道協會網絡的成功應用開始，引導學生從點和線的圖論分析角度思考一般電路網絡，理解節(jié)點電壓變量的獨立完備性。首先引導學生理解節(jié)點分析法作為一種一般性分析方法的可行性，回憶教材[5]之前講述的支路分析法和網孔分析法的過程。將節(jié)點KCL方程整理成為節(jié)點電壓變量描述的形式，從而得到節(jié)點分析法的直接列寫規(guī)則。通過在視頻上演示推導過程的動態(tài)效果，減少了學生解題時常犯的錯誤，比如電流方向、非相鄰節(jié)點和電流源支路串聯電阻等常見錯誤。如圖1所示，用疊加思路分析，尖箭頭表示節(jié)點1電壓單獨施加影響的支路電流分量，其值為un1(G1+G2),空心封閉箭頭為相鄰節(jié)點2透過中間電阻單獨作用的與節(jié)點1有關的電流，其值為un2G2，可得方程為un1(G1+G2)-un2G2=is1-is2

(1)

圖1　節(jié)點分析法例圖

由上述的節(jié)點分析法的KCL本質，聯想到教材[5]在第一章基爾霍夫定律小節(jié)對KCL的拓展，即應用范圍從節(jié)點到閉合區(qū)域的推廣。使用相同的拓展方法，可以發(fā)現割集分析法是對節(jié)點分析法的拓展。在視頻結束前，我們對節(jié)點分析法中用到的克萊姆法則和零行和矩陣進行了簡單介紹，鼓勵學生通過課程網站的鏈接資源了解矩陣的零行和特性在網絡拓撲研究中的應用。零行和特征如式(2)中鄰接矩陣所示。

(2)

4結語

對微課程設計而言，學生的使用體驗和其持續(xù)使用意愿是很重要的。本文利用“電路分析基礎”微課程設計研究了影響微課程設計成功與否的因素。結果表明：體驗共鳴性、知識易懂與挑戰(zhàn)性的良好折中，跨學科知識的融會貫通等要素影響著學生對微課程的使用意愿。目前我們的研究還具有一定的局限性。首先，問卷調查的學生范圍仍然需要進一步擴大，研究結果對不同層次學生群體的推廣仍需進行。此外，除了感知共鳴性、跨學科融合等因素，可能還存在著其他的重要因素未被我們仔細研究。

(鄭義等文)學生學習是一個動態(tài)的過程。隨著學生對微課程的廣泛和深入使用，必然會對微課程設計提出更多的需求，微課程設計仍需持續(xù)地跟蹤研究。

參考文獻：

[1]張一春. 微課建設研究與思考[J]. 北京: 中國教育網絡, 2013, (10):28-31

[2]張一川, 錢揚義. 國內外“微課”資源建設與應用進展[J]. 杭州: 遠程教育雜志, 2013, (10):26-33

[3]鄭義, 張宇飛. 結合仿真軟件的適時教學方法在電路分析教學中的探索[J].北京:中國電力教育,2014,(17):62-63

[4]胡鐵生. “微課”:區(qū)域教育信息資源發(fā)展的新趨勢[J]. 蘭州:電化教育研究, 2011, (10):61-65

[5]劉陳, 周井泉, 沈元隆, 于舒娟. 電力分析基礎(第四版)[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2015年2月

Design of Microlectures in Teaching Circuit Analysis Course

ZHENG Yi， ZHANG Yu-fei， HUA Lin

(CollegeofElectronicScienceandEngineering,NanjingUniversityofPostsandTelecommunications,Nanjing210036,China)

Abstract:Microlecture demonstrates vividly the knowledge without restriction of space or time. It is an adaptive teaching method on mobile terminals which offers wireless interactive teaching activities. Research on the microlecture designing in teaching Circuit Analysis stimulates the active learning interest of the learners and promote the efficiency of knowledge dissemination, which is of benefit to learners in improving utilization of teaching video. We find that resonance of perception and interdisciplinary fusion play important roles on the microlecture designing of the Circuit Analysis.

Keywords:mobile environment; basis of circuit analysis; microlecture designing

文獻標識碼：A

文章編號：1008-0686(2016)01-0026-04

中圖分類號：G426

收稿日期:2015-04-01;修回日期:2015-04- 28

第一作者：鄭義(1977-)，男，碩士，講師，主要從事電工基礎理論教學和電網同步控制研究工作， E-mail：zhengyi@njupt.edu.cn