基于“慕课”的物理类微课程设计探索

房 毅 张先梅 钟菊花 陆 慧 章登宏 陈建华

（华东理工大学理学院，上海 200237）

开放课程最早源于麻省理工学院（MIT）2002年启动的Open Courseware计划.2008年秋，美国圣胡安学院戴维·彭罗斯（David Penrose）提出了微课程（microlecture）概念.微课程作为一种新的教学模式，在课程设计理念、内容、实践方式上进行了创新性尝试，在冲击传统教育的“慕课”时代已经来临的今天，微课程必将唱响大规模在线课程（Massive Online Open Course，简称 MOOC，中文“慕课”）的序曲.然而，目前对微课程设计并无一规范模式，随意性大.因此，对微课程设计模式的探索具有必要性.本文尝试借鉴远程开放教育设计模式，在微课程设计原则指导下建立微课程设计模式，并将该模式用于物理类微课程设计.

1 微课程设计原则

微课程是精细设计的课业及进程，是一个设计方案、一项教学活动.微课程有其自身的特征.应用文献综述法［1－6］，我们可以归纳得出微课程的3大基本特征.（1）独立有机性特征：微课程看上去虽“小”，但其必须是一个完整的课程单元，具有完备的课程要素，能够被单独实施和应用，是一个独立的有机体.它能独立地满足知识学习、技能训练、过程经历、方法熏陶和情感达成的教学需要.（2）开放性特征：微课程如果设计成封闭的体系，就不能获取交互反馈的信息；不能与时俱进、推陈出新，必然变得僵化.所以微课程设计，无论从设计方案上还是课程产品的技术选择上，必须具有开放性特征：易共享、可交互、可扩展、易更新.（3）服务学习型个人的特征：21世纪是学习型社会，学习型社会必然要求人人成为学习型个人，即始终保持不断学习的状态，始终以学习促进创新，以学习促进个人发展，学习成为个人的自觉行为和生活方式.学习型个人对于提升个人生活质量和生命意义至关需要.建立学习型个人内涵除了学会学习，还包含终身学习、自主学习、个性化学习.

以上3大基本特征客观上要求微课程设计必须对应地遵循相应的3大原则.（1）基本单元原则：“慕课”环境下微课程中的“微”有微型、时间短、紧凑等含义，微课程中的每一节课是以知识点为单位，时间长度大约在10到30分钟左右（初等教育的时长一般要相应短一些）.在微课程设计过程中不能因为强调“微”字而将知识随便分割，从而造成微课程内容上的不连续和整体性的缺失.因此，在设计微课程的过程中要根据课程内容本身的性质、微课程的表现方式等诸多因素将课程内容进行适度分解，确保微课程为一个独立有机的整体.（2）开放交互原则：“慕课”环境下的微课程具有课程开放性、学习者交互性等特征.“慕课”环境中的学习者不再是一个单独个体，在“慕课”环境中除了学习微课程视频之外，还有一种更主要的学习形式就是通过提问、解答、话题讨论进行学习.因此，在设计课程时，要充分考虑多方位地引导学习者展开交流，高效地帮助学习者解答问题，提供多种网络工具让学习者进行交流和共享，让学习者在建立新连接和强化已有知识的基础上学会学习，同时获取交互反馈的信息，用于调适、修正微课程.（3）关注学习者原则：以学习者为关注的焦点是质量管理学八项基本原则的首条原则.“慕课”环境中学习者高度自主，由自己自由选择学习内容以及掌握学习进度.因此在设计过程中要突出学习者的主体地位，应在课程设计时充分挖掘课程可能潜在学习者的知识能力、实用需求，并运用多种教学策略提高学习者的内部学习动机，使学习者能够进行更加有效、深入的学习.此外，微课程提供的资源也应该是多元化的，学习者可以根据自己的需求进行选择.最后，在课程资源设计的过程中，应该以面向微课程视频、学习评价和学习互动的学习支持为基础进行资源设计.

2 微课程设计模式

目前，远程开放教育课程设计模式较为成熟，无质性之别，以文献［8］为例，如图1所示.以微课程设计应遵循的原则为指导，在远程开放教育课程设计模式的基础上我们不难得出图2所示的基于“慕课”的微课程设计模式.其中图2中黑体所示的内容为微课程所特有.

图1 远程开放教育课程设计模式

3 物理微课程设计

图2 基于“慕课”的微课程设计模式

物理学家庞加莱的一席话［9］向我们揭示了物理学不仅以其概念、原理、规律和理论的知识揭示了自然界基本运动形式的诸多真理，还以在建立这种知识体系的过程中所凝练和升华出的科学思想、方法来推动科学的持续进步.物理学上的每一新发现都不同程度地留下物理学家攀登科学巅峰的足迹，为后继者跃上新高峰提供了宝贵的教益和启迪.这些精神层面的东西是学习者应具有的内在素质.由于物理学所具备的特征，决定了物理学除传递知识外，还承载着更深刻的内容，物理学微课程设计必须加以体现.笔者在教学实践中，对热学、计算物理学、大学物理等课程均进行了微课程设计探索，在此，以热学课程为例.潜在学习者为物理及相关专业的本科生及热学相关课程的高校任课教师、中等学校的相关教师等，课程总体教学目标为使学习者掌握热学的宏观理论（热力学的基本定律）、微观理论（热现象的机理解释）；平衡态方程与非平衡态输运；特别是热学课程所体现出的演化物理学基本特征，所展示出的科学思想、科学方法和科学精神.教学内容分析以整体内容分析和分割教学内容为基础，因此“慕课”环境下热学微课程教学内容分析应按章、节、点逐层展开.以教材［10］4.3（第四章第三节）热力学第一定律知识点为例进行微课程设计.首先，是“慕课”环境的选择.鉴于Udemy课程平台具有让用户既作为学习者又作为课程发布者的双重功能及使用门槛低的特点，我们选择此平台，用于课程管理与课件制作（具有课程编辑页面）.Udemy中的课程编辑器模块化特色鲜明，含课程提纲、资源模块、测验模块、问答模块、笔记模块、聊天模块和通知模块，其课件制作功能简洁易行.其次，是教学视频设计.该节分为3个点：定律建立的背景、定律的内容及定律的应用，在基本单元原则的指导下将此分割成5个微课程：4.3.1定律建立的背景，4.3.2定律的内容，4.3.3对理气等温、等压、等容过程的应用，4.3.4对理气绝热、多方过程的应用，4.3.5对循环过程的应用（热机、制冷机原理）.其中4.3.1内容设计如表1所示.再次，过程性评价.基于上述微课程设计，我们设计出过程评价表如表2所示.再次，学习活动设计.基于上述微课程视频和过程性评价设计，立足于学习者视角，为记录所体验到的学习活动（包含个体学习活动、人机互动活动、社会化联通活动），设计出微课程活动表，如表3所示.最后，内嵌学习支持设计.为已经设计完成的微课程视频、过程性评价以及学习活动提供学习支持，应及时将学习支持资源中的内容传送给学习者.其支持资源应易于操作并被“慕课”环境所支持.对应的微课程学习支持表如表4所示.

表1 “热力学第一定律建立的背景”微课程教学内容设计表

表3 “热力学第一定律建立的背景”微课程活动表

表4 “热力学第一定律建立的背景”微课程学习支持表

总之，微课程建设者在精心设计微课程硬资源（图3中水平线以上所示的资源）的前提下，还应重视微课程软资源（图3中水平线以下所示的资源）建设，它是学习者、课程建设者学习心得与教学反思，通过交互，形成正反馈机制，促进微课程建设按PDCA（Plan、Do、Check、Action）循环健康发展.

4 结语

图3 微课程资源构成

在没有充分的理论基础支持如何设计微课程的今天，基于远程开放教育的设计模式，在微课程设计原则的指导下构建出微课程设计模式，切实可信，其可行性也在实践中得以检验.鉴于物理学的学科特点，只要我们倾心付出、精心设计，基于“慕课”的物理类微课程必定会使众多学习者大受裨益.

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