張琳 姜洪喜 李社 楊明珠 周波

(黑龍江科技大學(xué)理學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150022)

1 引言

微課是2008年由美國(guó)新墨西哥州圣湖安學(xué)院的高級(jí)教學(xué)設(shè)計(jì)師David Penrose率先提出的教學(xué)理念，作為一種新型的教育信息資源形式在世界范圍內(nèi)被迅速傳播并被廣泛認(rèn)可．與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，微課具有短小、精煉、明確、活潑有趣等優(yōu)點(diǎn)，可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的缺陷．同時(shí)，微課以視頻作為載體，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳播，智能手機(jī)、平板電腦都可以作為播放終端，學(xué)生可以不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地開展學(xué)習(xí)，方便快捷，有利于優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享[1～4]．

2 大學(xué)物理課程進(jìn)行微課教學(xué)的必要性

大學(xué)物理屬于本科教育中一門必修的基礎(chǔ)課程，它的重要性源自于大學(xué)物理對(duì)科學(xué)進(jìn)步的基礎(chǔ)作用[5]．目前，我校大學(xué)物理教學(xué)面臨以下兩個(gè)問題.

(1)學(xué)時(shí)少，教學(xué)內(nèi)容多

我校理工科大學(xué)物理標(biāo)準(zhǔn)學(xué)時(shí)為108學(xué)時(shí)．教師既要保證教學(xué)進(jìn)度，又要保證教學(xué)內(nèi)容(覆蓋力、熱、振動(dòng)與波、光、電磁、近代物理)完整，還要講解習(xí)題，必然存在對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容講解廣度和深度不足，缺少與學(xué)生課堂互動(dòng)的時(shí)間等問題，影響教學(xué)質(zhì)量．

(2)大班教學(xué)，學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊

我校大學(xué)物理課堂為大班授課，按每班30人，一名教師同時(shí)面對(duì)的學(xué)生數(shù)在120人左右．這些學(xué)生來(lái)自全國(guó)各地，由于各地高中選課內(nèi)容不同，導(dǎo)致學(xué)生物理基礎(chǔ)參差不齊．教師根本無(wú)法兼顧所有學(xué)生，只能盡量按照中等程度學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度授課．

為了改善以上兩個(gè)問題，可以借助微課．我們將微課定位為教育信息化背景下滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)的輔助教學(xué)資源[6]．作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的重要補(bǔ)充和拓展，微課可以通過(guò)暫停、回放等功能來(lái)輔助學(xué)生自行掌控學(xué)習(xí)節(jié)奏，有效復(fù)習(xí)．借助微課，用功的學(xué)生可以將書本內(nèi)容學(xué)得更精細(xì)，也可以有針對(duì)性地進(jìn)行課外自學(xué)及知識(shí)拓展；而基礎(chǔ)稍差的學(xué)生也有機(jī)會(huì)趕上教學(xué)進(jìn)度[7]．

3 大學(xué)物理微課教學(xué)實(shí)踐

實(shí)現(xiàn)微課輔助教學(xué)首先需要制作足夠的微視頻，之后才能借助網(wǎng)絡(luò)在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候向?qū)W生發(fā)布微視頻并建立師生討論渠道．大體需要以下步驟.

3.1 確定主題

每一個(gè)微視頻都需要有自己的主題，不能太大，一個(gè)小知識(shí)點(diǎn)就足夠了，最好在10 min內(nèi)將內(nèi)容說(shuō)清楚．絕對(duì)不能把微視頻弄成課堂45 min教學(xué)錄像，節(jié)奏緩慢、反復(fù)強(qiáng)調(diào)、環(huán)節(jié)周全．比如“電磁感應(yīng)”這個(gè)標(biāo)題就太大了，而“電磁感應(yīng)”里包含的內(nèi)容，如“法拉第電磁感應(yīng)定律”“動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)”“感生電動(dòng)勢(shì)”等知識(shí)點(diǎn)則都很適合作為一個(gè)微視頻的主題．下面以“法拉第電磁感應(yīng)定律”為例來(lái)說(shuō)明微視頻的制作過(guò)程．

3.2 教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)心理學(xué)研究，一般人的注意力集中的有效時(shí)間在10 min左右．因此微視頻的最佳時(shí)間一般控制在10 min之內(nèi)．在有限的時(shí)間內(nèi)需要有教學(xué)引入、重點(diǎn)講解、應(yīng)用舉例等必要環(huán)節(jié)，同時(shí)要盡量做到教學(xué)引入有趣、重點(diǎn)內(nèi)容講解清晰、應(yīng)用舉例恰當(dāng)、結(jié)尾精練．要做到這些并不容易，需要周密的教學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)支撐．

(1)教學(xué)內(nèi)容引入(2 min)

播放一段有趣的實(shí)驗(yàn)視頻提示學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并提出3個(gè)相關(guān)問題,如圖1所示，當(dāng)線圈通有高頻交流電后，導(dǎo)體板立刻彈跳起來(lái)并且懸浮在線圈的上方．導(dǎo)體板懸浮，需要一個(gè)豎直向上的力來(lái)克服重力，豎直向上的力是怎樣產(chǎn)生的？無(wú)源的燈架放在導(dǎo)體板上，燈泡亮了，電流又來(lái)自于哪里？將液態(tài)的水噴灑在導(dǎo)體板上，立刻汽化．水汽化所需的熱量又是來(lái)自何處？這3個(gè)問題所代表的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象究其根本都涉及物理學(xué)中一條基本定律，從而引出微課主題——法拉第電磁感應(yīng)定律．

圖1 教學(xué)內(nèi)容引入

(2)教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)講解(5～6 min)

教學(xué)內(nèi)容講解部分是微課的核心，要求內(nèi)容準(zhǔn)確、精練，結(jié)構(gòu)完整、清晰，重點(diǎn)、難點(diǎn)講解到位．法拉第電磁感應(yīng)定律是電磁學(xué)的基本定律，是大綱要求的教學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容，需要講清楚定律的基本內(nèi)容及相關(guān)公式，特別強(qiáng)調(diào)磁通量的變化才是引發(fā)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的必要條件．對(duì)于法拉第電磁感應(yīng)定律公式中“負(fù)號(hào)”代表的物理意義，多數(shù)學(xué)生理解浮于表面，不夠深刻．可以采取反證法，假設(shè)沒有“負(fù)號(hào)”，得出的結(jié)論明顯違背了能量守恒定律．“負(fù)號(hào)”的意義是表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向總是使感應(yīng)電流激發(fā)的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化，“負(fù)號(hào)”的物理實(shí)質(zhì)是能量守恒的必然結(jié)果，如圖2所示．

圖2 法拉第電磁感應(yīng)定律中的負(fù)號(hào)是能量守恒的必然結(jié)果

講清楚法拉第電磁感應(yīng)定律的內(nèi)容之后，需要與教學(xué)引入環(huán)節(jié)演示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相呼應(yīng)，簡(jiǎn)略解釋導(dǎo)體板懸浮的問題．線圈中通有交流電，激發(fā)出交變的磁場(chǎng)，假設(shè)在某一瞬間，磁場(chǎng)的方向是向上的，并且逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)體板自成閉合回路，產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流激發(fā)的磁場(chǎng)要反抗磁通量的增加，可以判斷磁場(chǎng)的方向是向下的，與原磁場(chǎng)方向相反，就像兩個(gè)條形磁鐵N極相向放置，產(chǎn)生排斥力．這個(gè)力與重力相平衡，導(dǎo)體板呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)．無(wú)源的燈泡亮了，也是因?yàn)閷?dǎo)體回路在交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生了感應(yīng)電流．導(dǎo)體板上有很大感應(yīng)電流，導(dǎo)體板又具有相對(duì)較小的電阻，因此產(chǎn)生大量焦耳熱．導(dǎo)體中產(chǎn)生焦耳熱的大小與線圈中輸入的交流電最大電流和圓頻率有關(guān)，最大電流越大，頻率越高，處于交變磁場(chǎng)中的金屬產(chǎn)生的焦耳熱越多．實(shí)驗(yàn)中通入的電流是800 A，900 Hz，液態(tài)水汽化吸收的熱量就來(lái)源于金屬板產(chǎn)生的焦耳熱．

(3)電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用(1～2 min)

電磁感應(yīng)現(xiàn)象應(yīng)用廣泛，結(jié)合學(xué)生的材料專業(yè)特點(diǎn)，主要介紹電磁感應(yīng)的熱效應(yīng)在材料加工方面的應(yīng)用．采用兩段演示實(shí)驗(yàn)視頻分別展示熔煉金屬過(guò)程和金屬工件表面淬火過(guò)程,如圖3所示．

圖3 金屬熔煉和金屬表面淬火視頻截圖

(4)結(jié)尾(0.5 min)

對(duì)微課教學(xué)內(nèi)容做出總結(jié)，并提出電磁感應(yīng)在力、熱、電等方面的應(yīng)用已經(jīng)滲透到現(xiàn)代生活的方方面面．比如自動(dòng)提款機(jī)、機(jī)場(chǎng)的安檢門、磁懸浮列車，等等，如圖4所示．提出，“同學(xué)們能夠用我們今天學(xué)到的知識(shí)來(lái)解釋電磁感應(yīng)在這些裝置中的應(yīng)用嗎？”學(xué)生可以以此為目標(biāo)進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)．

圖4 教學(xué)結(jié)尾視頻截圖

3.3 微視頻錄制編輯與優(yōu)化

現(xiàn)今，視頻錄制軟件種類豐富，基于電腦的Camtasia Studio及會(huì)聲會(huì)影等傳統(tǒng)軟件功能豐富，可以錄屏、剪輯、加字幕、加效果，等等，足夠制作微視頻．基于平板電腦的錄屏大師、錄屏精靈等軟件操作方便快捷，但是相應(yīng)的編輯功能更適用于趣味性的生活視頻，不適用于微課．因?yàn)槠桨咫娔X具有便攜的優(yōu)點(diǎn)，我們最終采用錄屏大師錄制視頻、采集聲音，而視頻的編輯與優(yōu)化還是使用功能更強(qiáng)大的Camtasia Studio來(lái)完成．

3.4 視頻共享

將已完成的微視頻共享到本校的“大學(xué)物理精品資源共享課”網(wǎng)站，網(wǎng)址提供給學(xué)生．在每次上課前一天通過(guò)微信群提示學(xué)生到網(wǎng)站上觀看課堂要講的內(nèi)容，做好預(yù)習(xí)．

4 效果分析

為了真實(shí)掌握學(xué)生對(duì)微視頻的使用情況，課題組對(duì)118名學(xué)生進(jìn)行不記名問卷調(diào)查．問卷內(nèi)容主要包括：(1)你是否觀看過(guò)微視頻？(若答案為“否”直接回答第5題)(2)你觀看微視頻主要用于平時(shí)預(yù)習(xí)、平時(shí)復(fù)習(xí)還是期末復(fù)習(xí)？(3)你認(rèn)為觀看微視頻對(duì)哪些方面有幫助？(4)有哪些希望改進(jìn)的地方？(5)不觀看或少觀看的原因是什么？

從問卷結(jié)果可以看出，微視頻的使用效果低于預(yù)期．首先，使用人數(shù)沒有覆蓋到全部118名學(xué)生，只有92人觀看過(guò)微視頻，約占總?cè)藬?shù)的78%．其次，在觀看過(guò)微視頻的92人里，保持課前預(yù)習(xí)習(xí)慣的學(xué)生數(shù)太少，僅有20人(約占總?cè)藬?shù)的17%)表示在平時(shí)預(yù)習(xí)、平時(shí)復(fù)習(xí)及期末復(fù)習(xí)階段都觀看過(guò)微視頻．而大部分學(xué)生只把微視頻當(dāng)做了復(fù)習(xí)的有效工具，有45人(約占總?cè)藬?shù)的38%)在平時(shí)復(fù)習(xí)和期末復(fù)習(xí)階段觀看過(guò)微視頻，其余27人(約占總?cè)藬?shù)的23%)甚至只在期末復(fù)習(xí)階段觀看過(guò)微視頻．大部分學(xué)生認(rèn)為微視頻的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)復(fù)習(xí)有幫助，對(duì)預(yù)習(xí)有幫助，對(duì)擴(kuò)展知識(shí)面有幫助；希望改進(jìn)的地方是增加習(xí)題講解；不觀看或很少觀看的原因是沒時(shí)間和基礎(chǔ)差．

5 結(jié)束語(yǔ)

大學(xué)物理微課教學(xué)可以對(duì)傳統(tǒng)課堂教學(xué)形成有效補(bǔ)充．我們開展微課教學(xué)實(shí)踐，在一定程度上緩解了課堂教學(xué)內(nèi)容多與學(xué)時(shí)少、大班授課與學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊之間的矛盾．通過(guò)微課視頻輔助預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，學(xué)生能夠更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，學(xué)習(xí)的自主性也有所提高．尤其在期末復(fù)習(xí)階段，微視頻對(duì)學(xué)生回顧一學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容、有效抓住學(xué)習(xí)重點(diǎn)有很大幫助．但在實(shí)踐過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題：第一，我們的初衷是希望學(xué)生平時(shí)能通過(guò)預(yù)習(xí)提高課堂教學(xué)效率，但做到這一點(diǎn)的學(xué)生很少，教師只能提醒、引導(dǎo)但無(wú)法保證學(xué)生觀看微視頻．第二，學(xué)生復(fù)習(xí)階段需要通過(guò)習(xí)題鞏固學(xué)習(xí)成果，但微視頻沒有包含習(xí)題講解部分．下一步工作考慮在課堂上通過(guò)提問的方式檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)情況；另外，擴(kuò)大視頻資源庫(kù)，增設(shè)習(xí)題講解模塊，滿足學(xué)生對(duì)微視頻的需求．