基于知识表征与数字化手段相结合的微课程系统设计

俞叶

● 概念

表征是指某（些）事物和事物属性能确切地表示另一（些）事物和事物属性。这里的事物和事物属性可以包括思维在内。知识表征是记载或表达知识的方式。知识表征包括外部表征和内部表征两种形式的区分，本文中指的是知识的外部表征，即将抽象的知识/信息（如概念、原理、关系等）通过带有语义规则的语言、图形、图像、动画等可视化元素予以表征，以帮助学生更快、更好地形成心理上内化的知识表征。

数字化学习是指学习者在数字化的学习环境中，利用数字化学习资源，以数字化方式进行学习的过程，它包含数字化学习环境、数字化学习资源和数字化学习方式三个基本要素。数字化学习环境，经过数字化信息处理具有信息显示多媒体化、信息传输网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化的特征；数字化学习资源指经过数字化处理，可以在多媒体计算机上或网络环境下运行的多媒体材料，它能够激发学生通过自主、合作、创造的方式来寻找和处理信息，从而使数字化学习成为可能；数字化学习方式是利用数字化平台和数字化资源，教师、学生之间开展协商讨论、合作学习，并通过对资源的收集利用、探究知识、发现知识、创造知识、展示知识的方式进行学习。

微课程系统设计是微课程教学法独创的学习设计方法。微课程教学法是翻转课堂本土创新的理论和方法，是以“学习知识主要在课外，内化知识、拓展能力主要在课堂”为基本结构的学习方式（或教学方式、教学模式、教学形态），其目的在于发展应对未来挑战必备的核心素养，提升教学质量。

对于微课程的定义，微课程教学法是从研究课程理论出发，使微课程回归自己的逻辑，而不是把微课程混同或降格为微课等课程资源。从微课程教学法来看，微课程是云计算、移动互联环境下，有关单位课时教学活动的目标、任务、方法、资源、作业、互动、评价与反思等要素优化组合为一体的教学系统。微课程系统设计观照下的学习设计，可以落实到教学活动的最基本单位，是非常接地气的翻转课堂本土创新的好方法。

● 案例

笔者以人教版高二《选修4》化学第二章第三节第1课时《化学平衡状态》微课程系统设计来阐述如何将化学学科知识表征与数字化手段相结合。

1.学科领域知识

《化学平衡状态》的学理知识包括：什么是可逆反应的限度，化学平衡状态基本概念，化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征是什么，判断反应是否达到平衡状态的依据有哪些；认知过程知识包括：先理解可逆反应的定义，然后根据可逆反应所达到的最大限度，即化学平衡状态理解化学平衡状态的条件、适用范围、特征，从而能应用化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到化学平衡状态，学会化学平衡三步法的简单计算；问题条件知识为：判断反应是否达到平衡状态的依据有哪些。

2.达成目标发掘

达成目标是学生通过学习应该达到的认知程度、认知水平或认知标准，是学习过程目标管理的灵魂。微课程教学法把单位课时教学活动划分为课前自主学习和课堂学习（内化知识、拓展能力）等两个循序渐进的阶段：

第一阶段，课前自主学习阶段。由学生在家通过在线观看微视频和完成自主学习任务单给出的学习任务，理解化学平衡状态基本概念，理解化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征；能应用化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到化学平衡状态，学会化学平衡三步法的简单计算。

第二阶段，课堂学习（内化知识、拓展能力）阶段。学生先协作探究完成实验“三氯化铁和碘化钾反应”，探讨反应后溶液中还存在哪些离子，如何检验，存在这些离子的原因是什么。然后通过辅助的习题训练游戏，潜移默化地提高学生独立思考、动手实践、语言表达、自我判断、相互沟通、团队合作等综合能力。

3.课前准备

（1）设计自主学习任务单

设计自主学习任务单有四个步骤：首先，设计达成目标；其次，根据达成目标设计学习任务；再次，根据学习任务给出学习方法建议（并根据需要决定是否开发配套教学视频）；最后，设计课前学习形式预告。

当达成目標、学习任务、学习方法建议（以及视频开发）的设计完成后，教师已经能够预估学生自主学习的成效，这为教师设计课堂教学组织形式创造了条件。此外，由于学生对微视频的关注，教师在微视频中一般也会预告课堂组织形式以及课堂学习环节和步骤，让学生有预期有准备，从而在课堂上达到事半功倍的效果。

（2）录制微视频

①任务分析与技术类型选择。

微视频的设计要以达成目标和学习任务为依据，为学生课前自主学习提供支架。

此外，需要考虑录制微视频采用什么样的技术类型。本节课微视频的制作采用了视频多段合成形式，即利用Camtasia Studio软件录制图文并茂的PPT讲解，然后将一段手机录像的解题过程视频与Camtasia Studio软件录制的PPT两个部分合成为一个10多分钟的微视频。在微视频录制中，多次用到了BIYING图片搜索、美图秀秀APP、视频编辑器等多项信息技术手段。在微视频制作完成后，教师将其挂在优酷终端生成，并发送Flash地址至学生的QQ或微信群上，提供学生自主学习。

②微视频逻辑线索（如下图）。

（3）设计课堂学习形式

①课堂学习形式设计的依据。

课堂学习形式设计以对学生自主学习成效的预估为依据，设计自主学习反馈、课堂检测、协作探究、展示和评价四项教学活动，小组合作学习贯穿于每一项教学活动中。

②组建合作学习小组。

合作学习小组的分组，可以依据教师个人喜好以及同学生共同商榷来决定，这样更有利于课堂合作学习的形成。

本校班级人数一般在48人左右，把学生分成12组，每组有4位同学。以学生座位自然分组。组长、记录员、发言员、实验员各1名，自由搭配。分工由学生自己确定，角色定时轮换，目的是确保每位学生能在课堂上有事做，他们的各项能力（包括表达能力、动手能力、沟通和协调能力等）都能得到发展。endprint

（4）设计课堂检测和课堂协作探究作业

①设计课堂检测。

学生在课前自主学习，到课堂上接受检测，是顺理成章的。课堂检测的难度与自主学习任务单和微视频相当。

本校课程依托智慧云学习平台，学生每人都配备了智慧云一卡通，一卡通上安装了数字答题器，答题器和智慧云教师终端相结合进行客观题答题正确率数据统计。鉴于本内容的实际情况，课堂检测设计为客观题。课始5分钟，学生每人分发纸质习题一份，独立完成，然后通过答题器将正确答案上传到教师端，教师通过正确率数据统计，检测学习效果。

②设计课堂协作探究作业——基于实验的微项目学习。

微课程教学法认为，翻转课堂没有课堂作业就没有“翻转”。但是，作业的深度和广度不应只停留在“检测”的水平，而是要根据“最近发展区”原则，循序渐进地提升难度，培养学生观察、分析、解决实际问题的能力。因此，基于实验的微项目学习为绝佳的选择。

（5）课堂教学媒体准备

课堂教学常用的教学媒体有电脑、无线同屏器、答题器、学生PAD等。本节课根据课堂教学设计需要，将答题器、无线同屏器综合于课堂应用。

①智慧云学生端数字答题器。

作为智慧校园一卡通功能之一的答题器功能，是学生与教师进行交互学习最方便的手段。课始检测中客观题正确率数据分析，能使学生对自己的学习情况一目了然，方便教师及时掌握学生的学习情况，并及时调整学生的学习进度。现场二次备课，在考验教师灵活应变能力的同时，也提升了学生的自主学习能力。

②无线同屏器。

学生分组实验时，教师先将学生的实验过程，实验现象进行录制，然后在學生演讲时，用无线同屏器边同步播放，这一方面增强了学生讲解时的真实情境感，另一方面从讲解的效果来说，也非常显著。同时，无线同屏器在学生分组实验过程中的录播，也督促学生养成了良好的实验习惯，有助于提升他们的实验技能。

● 反思

1.微课程教学设计是化学学科领域知识表征的有效手段

《化学平衡状态》属于化学学科中理论性、抽象性较强的一个概念，同时还存在着辩证思维理念。为了帮助学生更快、更好地形成心理上内化的知识表征，则需要通过带有语义规则的语言、图形、图像、动画等可视化元素予以表征，这些知识表征在微视频中得以实现，而且微视频可以快进，也可以倒退，这就赋予了学生可以自定进度的自主学习。最后教师再辅助与微视频相配套的自主学习任务单，让学生在观看微视频后完成自主学习任务单，以保证他们对这一学理知识的掌握程度。

微课程系统设计中的“课前自主学习任务单+微视频”，往往以知识分类为基础，将原来学科教学中只考虑知识本身内在关系的知识系统转变为将知识和认知相结合的领域知识，从而恰当地分析化学知识的内在表征，有效地实现将媒体技术、视觉媒介技术和知识与内在心理信息加工之间的衔接与融合，从而为解决信息超载和认知负荷提供有效的表征策略，促进学习者学习与主体发展。

2.微课程教学法促进数字化学习手段与教育教学的深度融合

微课程教学法促成了数字化学习，推进信息技术与教育教学的深度融合。学生可以不再依赖教师的讲授与课本的学习，而是在互联网终端上利用数字化资源，依赖自主发现、探索性地学习。同时，学习资源共享在平台上，也促成学生能协商合作地学习，并利用网络通讯形成网上社群，进行合作式、讨论式的学习；学生还可以通过互联网、信息化工具等进行创新性、实践性的问题解决学习。

相比传统教学法来说，微课程教学法实践中的课前学习和课堂学习被赋予了能更灵活运用各种APP，平台及其文字处理、图形、图像处理、信息集成等工具的权利，能对课程学习内容进行重组，创作更加灵活多变，不仅能帮助学生获得知识，还能帮助其建构知识。微课程教学法是真正以学生学习为中心的教学法，学习个性化且能满足个体需要；是以问题导向或主题为中心的；是进行通讯交流的，学习者之间是协商的、合作的；是具有创造性和再生性的；是可以随时随地、终身的学习方法。

因此，微课程系统设计能将数字化内容有效地与课程进行整合，创造数字化学习环境，把数字化资源和数字化学习方式纳入学生的学科课程学习过程中，有效运用信息技术的各种不同形式，实现对信息技术的优化选择，使学生能够用合作、富有创意和生动的方式进行学习，从而达到培养创造精神和创造能力的教育目标。endprint