从知识联通性视角探究微课资源包的应然结构及学习成效*

马秀麟，李小文，梁 静，苏幼园

（1.北京师范大学 教育技术学院，北京 100875；2.“移动学习”教育部-中国移动联合实验室，北京 100088）

随着教育信息化的普及，以微视频为核心的微课在教学中发挥着越来越重要的作用，受到教育研究者的重视。微课以短小精悍、面向知识点、针对性强等优势服务于学生，对人才培养具有重要价值。然而，在针对微课的研究过程中，大多数研究都非常关注微课的教学设计或微课资源支持下的MOOC教学、翻转课堂教学模式等教学活动，对微课资源自身固有属性（微课资源的内部结构及外在组织方式）的探索较少，对微课资源包的应然构件、内部结构及组织方式也较少涉及，对不同类别的资源与各类学生的适应性较少实证研究，这些必然会影响着微课作用的发挥。

一、研究问题及背景

1.研究背景

（1）微课给传统教学带来新机遇，在人才培养中发挥了重要价值

微课是指短小、精悍、面向一个具体问题（知识点）的小型课程，通常以微视频为核心，时长不超过10分钟。微课能把复杂的教学内容制作成可融合于课堂、可移动地服务于开放教育和终身教育的视频单元，既可支持常规课堂应用，如课堂导入、课堂演练、问题解决等，又可支持学生的自主学习、个性化学习等。

由于微课能把教材内容碎片化、情景化，具有明确的指向性，因此对于多数学生来讲，面向知识点的微课针对性更强、更加高效。在人才培养中，微课教学受到很多学者的重视，基于微课的各类教学模式也深受学生和一线教师的欢迎[1]。

（2）微课教学应用如火如荼，资源建设犹如雨后春笋

微课被广泛应用于各个阶段的学科教学、教师培训、校本教研、职业培训中，并作为学习资源与翻转课堂、协作学习、问题解决式学习、混合学习等教学方式相结合。目前，微课已经成为在线学习支持的主要形式，基于微课的翻转课堂、协作学习、独立自学等模式越来越广泛地被应用于中小学教育和课外培训活动中，且均取得了显著成效[2]。可汗学院、清华大学和北京师范大学等高校的MOOC课程中均大量地借助了微课的建设理念。微课资源数量逐渐庞大，微课资源库日益丰富，基于微课理论开展的教学活动日益普及。

（3）微课应用及研究中的不足与局限性

首先，微课对课程内容的碎片化处理影响了学生对知识的系统化、整体性建构。微课因其主题明确、短小精悍、使用方便等特点而受到学生喜爱，并在提升学习成效、增强问题解决等方面带来了极大优势。但也因其专注于某一知识点、主题单一，再加上微课资源建设随意、系统性较弱等不足，使知识之间的逻辑性被割裂，整体状态呈现碎片化。这一状况严重地影响了学生整体知识结构的形成，不利于学生系统化地实现知识建构[3]。

其次，微课资源的构成要素模糊不清，教学效果呈现过于简单化。分析现有的文献可以看出，多数学者对“微课资源由微型视频与其他配套教学资源组成”这一论点均持赞同意见，但对“其他配套教学资源”的具体成分却较少探究，或者说一直没有形成较为统一和成熟的资源构成模型。有的学者认为应该包括微课件、微反思、微练习等，也有学者则认为应该包括微任务、微案例等，这就导致了微课资源构成的随意性。部分学习平台中的微课资源类型单一（仅有微视频）、组织结构随意，极不利于微课资源的进阶与提升，势必会阻碍微课的良性发展。

2.研究问题

本研究将对微资源的应然结构展开研究，从单个资源包的内部构件、结构形态和资源包之间的外部组织方式等视角组织探究活动，分析微资源的内部构成形态和外部组织方式对学习效果所产生的影响及其作用形式，从而提升微资源建设的质量和微课教学水平。

本研究关注的问题主要包括以下三点：

（1）单个微资源包的内部构件到底应该包含什么？构件间的组织结构应满足什么要求？

（2）面向同一教学模块的若干微资源包应该如何组织？资源包之间的逻辑关系应如何体现？

（3）基于教学实践活动，探索微资源的内部结构及其外在组织形式对学习行为的影响，分析不同类型资源对自主学习中的学习者所产生的作用，从而为微资源包的建设与优化提供理论指导。

二、研究设计

1.研究思路

基于文献分析形成微资源包内部结构及外在组织方式的初步模型，然后借助北京师范大学计算机基础课教学平台（简称为cen.bnu）的内部监控和资源服务体系开展多轮教学实践。在这个过程中，基于不同结构的学习支持系统，采集第一手客观数据，并结合问卷调查与访谈，获取学生使用体验数据，形成准实验研究。经过多轮准实验研究的优化与迭代，最终形成较科学和有效的微资源结构模型。

首先，在cen.bnu平台中内置完备的在线监控与反馈机制，能够自动记录每一个学生在平台中的每一次学习行为（包括开始学习的时间点、时长等行为信息），为获取客观有效的学习行为数据做好准备。

其次，除了从学习平台获取海量学习行为客观数据外，还需配以问卷调查和访谈，获取学生们使用不同类型微资源的体验，以便能更全面地反应不同结构的微资源包所产生的不同成效。

最后，以教学平台的实际反馈数据为主，结合问卷调查和访谈资料，分析微资源的应然内部结构形式，并分析微资源包之间的外部组织方式，形成有效的结构模型，以促进微资源质量的提升。

2.相关概念及理论基础

（1）微课与微课程

从字面意思看，微课就是指简短、精炼的微型课程[4]。但在微课的发展过程中，对微课的理解，曾有两种不同的说法：其一，微课是指为开展微型课程教学和微型课程学习而开发的学习资源，主要指面向知识点的微视频；其二，微课就是微型课程，既包括为微型课程教学而开发的学习资源，也包括教学活动、教学策略以及相关的评价、管理机制。

事实上，这两个定义没有本质的区别：不论是“定义1”还是“定义2”都必须以教学目标为导向，以课程内容为基准，都离不开教师的精心教学设计，都必须符合学习和教学的理论和规律。

（2）知识联通性与知识结构可视化

所谓知识联通性，是指知识之间广泛存在着的或强或弱的内在逻辑关系。关联主义者把人类社会中的全体知识看成巨大的网状结构，认为任意知识都是这个知识网络中的局部结点，学习者的学习就是在这个知识网络中遨游并攫取其有效信息的过程。因此，知识的联通性是广泛存在的。

从建构主义的学习观来看，“学习”就是学生以自己原有的知识结构同化新知识的过程，是一个已有知识结构向新知识点迁移并逐步融合知识点的过程。在这个过程中，已有知识与新知识之间的内在逻辑关系非常重要。因此，知识的联通性对于学习者的主动建构过程具有显著作用。

知识结构可视化是在科学计算可视化、数据可视化、信息可视化基础上发展起来的，它运用视觉表征手段表现知识，使知识结构、知识之间的内在逻辑更清晰，以促进群体知识的传播和创新[5]，其主要思路是借助于各种工具，以图式、动画等形式表现出知识结构或知识点之间的关联关系，从而促进学习者在已有知识结构的基础上，快速地厘清知识点之间的逻辑关系，并实现有意义建构。目前，知识结构可视化的常见策略是“以任务分解策略进行教学目标分解”和“以概念图或思维导图表达知识及其结构”[6]。

3.研究方案及关键流程

本研究为持续多年的行动研究，经历过多轮探索与反思，才逐渐形成了有效结论：①基于文献分析和一线教师访谈，形成了初步的资源构成模型；②利用已有的教学平台组织微资源包，为教学实践活动做好准备；③开展教学实践活动，搜集第一手数据；④依据反馈信息，进一步优化结构模型；⑤重组与重构线上微课学习资源，为下一轮研究做好准备。经过多轮迭代与优化，以保证研究结论能够达到较为科学和客观的水准。

（1）研究流程图

本研究所涉及的关键环节及研究控制如图1所示。

图1 研究的关键内容及其过程

（2）研究对象及实施

笔者带领教学团队以cen.bnu平台为依托，以《多媒体技术与网页设计》《数据分析方法及应用》等课程的教学实践为研究对象，基于近10年的教学实践数据开展归纳与分析，以保证实证研究的客观、有效。

三、教学实践及数据分析

2008年初，笔者开始面向知识点录制《多媒体技术与网页设计》课程的微视频并以线上微视频资源支持学生的课后自主学习，这是笔者教学团队以微课支持教学活动的开端。反思近10年的教学实践及微课教学思想的形成过程，逐步形成了关注知识结构、强调知识体系的微课学习支持系统。

1.微课资源包及其内部要素的构成

自2010年以来，微课教学、MOOC、SPOC及翻转课堂教学模式等新教学理念出现并日益普及与发展，人们对微课的理解已经不再局限于微视频，而是向强化其课程属性的微课程方向发展，微课资源以及微课程支持的MOOC线上学习、SPOC学习和翻转课堂教学模式得到了快速发展，并反过来促进了微课自身的成长。

（1）微资源包的结构化组建及其教学实践——微课的结构化

基于微课的课程属性，并结合初探期学生提出的微视频应 “配套图文材料”“配套素材”“配套自诊断习题”等需求，在现代化教学设计理论的指导下，笔者重点对微课资源的内部构成要件及其结构进行了探索，提出了微课资源的构成要件及内部结构关系图，如图2所示。

图2 微课资源的构成要件及内部结构关系图

在整个微课的资源构成中，微视频仍然是微课的核心[7]。为了实现较好的学习效果，首先，在微资源包中为每个微视频配套操作素材。配套的素材为学生依照微视频内容模仿和模拟实操提供了物质基础；其次，配套图文材料。图文材料能帮助学生更快地查找学习内容中的关键指标和细节，便于学生复习和把控细节；第三，配套与微课案例高度相似的自诊断习题。自诊断习题能协助学生验证自己是否真正掌握了该知识点，并发现学习中的不足之处。最后，配套少量思考题，以便从较高的层次引导学生反思整个案例内容，起到总结的作用。

基于图2所示的微资源包内部结构图，笔者在cen.bnu平台中为每个微课（教学案例）补充了配套图文材料、原始操作素材、自诊断测试题。另外，为了更好地定位学习内容、激发学习动机，还为每个微课配备了以问题为核心、强调启发性的思考题，形成了能够引导学生主动思考、支持学生自主学习、自主诊断的结构化微资源包，很好地支持了2010年至2013年《多媒体技术与课件开发》课程的教学，取得了良好的教学效果。

（2）微资源的使用情况及成效

基于图2所示的微资源包，笔者开展了长达3年的教学实践，主要为学生的课后自主学习和部分章节的翻转课堂教学模式推广提供支持。与此同时，借助cen.bnu平台收集了学生对各类学习资源使用状况的统计数据，并借助调查问卷和重点访谈获取了学生们以结构化微资源包开展自主学习的体验。

表1 2013年学生在学习“图像色彩调整”模块时段线上使用微课资源的统计数据

2013年两个前测无显著差异的教学班同时借助cen.bnu平台学习“图像色彩调整”模块，学生们线上使用各类微资源的统计数据如表1所示。

基于表1的数据，笔者主要获得了以下结论：

①微视频对学生的自主学习作用明显，但在不同类型的学习模式中，其作用形式明显不同。在翻转课堂教学模式下，微视频主要在学习初期发生作用，而在课后自主学习支持模式下，基于微视频的学习可发生于整个学习周期。

②在基于微课开展的自主学习中，尽管微视频深受学生喜爱，但图文材料也有较高的使用率。不论是翻转课堂模式的教学还是学生的课后自主学习，图文材料的总访问次数均超过了微视频，而且对图文材料的访问多数处于该学段的中期和末期，这说明在新知学习初期，多数学生还是偏好观看微视频的，而到了中期或末期，学生已经对学习内容有了基本的掌握，需要更准确地掌握细节或者解决自诊断时出现的疑惑，这时候参考图文材料会更便捷、更精确。这一结论与针对学生的访谈结果是完全一致的。

③学生对图文材料的访问与自诊断题目的使用有着相辅相成的关系。也就是说，自诊断题目的难度、使用量直接影响着图文材料的使用量，但不会影响微视频的使用量。这一结论也从侧面论证了图文材料在解惑和追求案例细节方面的重要性。

④图文材料对于解决疑惑、掌控细节具有更高的效率。从表1可以看出，尽管学生访问图文材料的时长远小于访问微视频的时长，但对图文材料的访问次数却高于微视频的访问次数。针对学生的访谈数据证实：在做题（自诊断题目）过程中，如果学生们碰到了疑惑或者把握不准的参数，多数学生都会直接查看图文材料，而不是重新看一遍微视频。因为通过图文材料查找信息更快捷，找到的信息也更准确。因此，尽管对图文材料的访问时长远小于微视频的观看时长，但学生依托图文材料所获得的知识量并不少。

（3）教研活动反馈出的问题

在微资源包被结构化之后，素材为学生的模仿操作提供了实践材料，而图文材料很好地支持了学生把握细节和搜索解惑的需求，提高了学习效率，自诊断题目则帮助学生查漏补缺。上述三者的结合，很好地支持了学生针对知识点和案例的学习，学习效果较佳。

然而，经过若干学期的教学实践，这一结构模型的局限性也逐渐呈现出来：①学生的知识体系不完整。在完全基于微课资源开展的自主学习模式下，容易在学生头脑中形成若干由微资源包支持的孤立知识点，这些知识点之间的联系比较薄弱，导致学生的知识体系不完整，不利于完整知识结构的建构。②由于缺乏跨微课的综合训练，学生对每个知识点的掌握仍不够深入，仅仅停留在模仿微视频和自诊断题目的阶段，其综合应用能力、面向实际问题的解决能力明显不足。③部分知识需跨章节学习，可能在多个章节中存在，而分散于多处的微资源包因未能体现出这种内在衔接关系而导致学生们的知识体系出现断裂。

2.以知识结构可视化理论组织微资源包，体现资源包之间的逻辑关系

针对探索期发现的微课导致学生知识碎片化、知识结构不完整的问题，笔者自2014年开始了对微资源包之间关联关系的探索，在微资源建设中引入知识结构可视化理论，以解决微课教学过程中出现的知识点之间关系断裂、不利于学生实现知识点之间正迁移等严重问题。

（1）以知识结构可视化理论重组微资源及其教学实践——微资源间关系的探索

2014年初，笔者对cen.bnu平台中的微资源包进行了全面重构和重组。本轮改革的核心目标是：关注微资源包之间的衔接性，特别是要解决跨章节的各个关联资源包之间内在逻辑关系的呈现。

为此，重点解决了三个问题：①以知识可视化、思维导图等理论为指导，借助思维导图工具绘制整个章节的概念图，以知识点作为概念图中的结点，把微资源包作为知识点的附件挂接到概念图的相关结点上。借助概念图，向学生呈现微资源包之间的内在逻辑关系，促使学生了解微资源包的前驱与后继，避免了学生因先修知识不足而导致的学习困难，帮助学生顺畅地从一个知识点迁移到下一个知识点。

②改革思考题的内容。在每个微资源包的思考题中，仅保留一道面向当前知识点的反思总结类题目，同时新增一道面向本知识点后继内容的题目。资源包中的原思考题主要面向本节知识点的微视频，是对本节知识点的精炼和总结；新思考题则增加了对后继知识点的引导和启发功能，新题目应具有启发性、引导性。

③新增“导学案”模块，用于学习内容的导入。作为微课的导学案，应该精而小，能精准地覆盖知识点，且具有趣味性和启发性，同时应符合大多数学生的年龄特点、已有知识水平和心理特征。另外，导学案的内容与前驱知识点的思考题要有机地结合起来。

④开发跨知识点、跨章节的综合性习题，以考察学生的综合应用能力，促使学生形成全局性、整体性的知识结构，帮助学生建构起符合他们认知习惯的知识体系，促使学生形成整体观、体系化的知识结构[8]。面向知识联通性的微资源包的结构关系如图3所示。

图3 强化知识联通性的微资源包组织方式示意图

基于上述指导思想，笔者在cen.bnu平台中完成了以知识结构可视化理论为指导的微资源包组织体系和结构模式。在cen.bnu平台中，笔者首先以概念图呈现出整个章节的知识结构，作为整个模块的导航地图。在概念图上，每个知识点都是概念图中的一个结点，是以知识点名称为标记的超链接（即图3中的“微课包”标记）。当学生的鼠标在微课包标记上悬停时，就会自动弹出如“微课包7”所示的悬浮窗，其中包含了与该知识点相关资源的全部超链接[9]。正如图3所呈现的效果，cen.bnu平台中的每个微课均对应一个知识点，并由一个微资源包提供学习支持，每个微资源包内部都是高度结构化的，微资源包之间的箭头线表达出了微课之间的前驱或后继关系，并由相邻资源包内部的思考题和导学案建构起内在的逻辑关系，从而使它们紧密地关联起来。另外，建构在多个微课包基础上的“跨知识点综合题”巩固了微资源包之间的内在逻辑关系，其题目通常具有较高的难度，需要以小组协作方式组织教学活动来达成学习目标。

（2）微资源的使用情况及成效

在知识可视化理论指导下，笔者完成了多门课程的微资源重组与重构，并以新的微资源体系支持了2015-2016年大学计算机基础课教学，获得了很好的教学效果。

综合分析从cen.bnu平台获取的学习资源使用状况的原始数据，笔者发现在相同知识点模块中，学生访问微视频的总量与2012-2014年没有显著性差异，但访问配套图文材料的次数和时长有显著提升。跟踪这些图文材料的访问时间，可以看出各微课的配套图文材料在其正常教学时段内被访问的次数和时长与探索期并没有显著性差异，但在该知识点完课之后的某个时间内，却又出现了次数可观的访问量。也就是说，在2012年前后的教学中，很少有学生会关注已经学过的各个微资源包，但随着概念图及导学案、思考题的出现，很多学生都会在学习新知的时候主动查看当前知识点的前驱微资源。

为了全面了解以知识可视化理论为指导的微资源体系的应用效果，笔者利用调查问卷和访谈采集了学生们的使用体验。学生们普遍认为：①以概念图作为导航地图组织的微资源管理体系，能够帮助学生了解每个微资源包的先修知识和后继知识，有利于学生从一个知识点迁移到另一个知识点，也有利于学生在学习过程中产生联想和正向迁移，避免了因先修知识不足而导致的学习障碍。②微资源包中的导学案和思考题在微资源包之间起到了过渡和桥梁作用，对于启发思考、引导学习、了解每个知识点的前因后果是非常重要的。③以概念图呈现知识结构，使知识结构可视化，有利于学生从整体上把握整个章节的全部内容，便于学生及时发现自己知识体系的不足，查漏补缺。

从课堂提问情况来看，在2015年以后，大部分学生回答课堂问题时更有条理，对问题的考虑更周到；2013年及以前的学生在回答课堂提问时，多数为就事论事，通常不会考虑到以前章节的相关内容，但在2015年以后，学生们回答问题的条理性和整体性均有明显提升。与此同时，小组协作模式下的学生作品在近两年也有较大幅度的质量提升。

另外，从期末学生们的评教数据来看，2015年学生对《信息处理基础》《多媒体技术与网页设计》《数据分析方法及应用》3门课程的满意度均达到了4.93分以上（满分5分），也从另一方面论证了这一学习支持系统的价值。

3.嵌入精华帖、构造包含交互成果的微资源包

通过多年的线上教学实践，笔者发现不同年度的学生针对同一学习内容所发布的讨论帖具有很大的相似性，而且其难点和解题思路也很相似。因此，能否利用之前的精华帖引领当前学生思考，促进当前学生实现深层次的学习？基于这一想法，笔者于2016年开始思考如何在微资源包中把之前的精华帖利用起来，并力图构造出包含之前学习者优秀思考过程和成果的优质微资源包。

（1）嵌入精华帖并包含交互成果的微资源包的内部结构

包含了之前学习者讨论、协作成果的微资源包的内部结构，如图4所示。

图4 包含之前学习者讨论、协作成果的微资源包内部结构图

（2）微资源的使用情况及成效

从教学平台自动记录的学生点击情况看，“精华帖”区块是学生点击量比较高的模块，仅次于微视频和图文材料，这证明了精华帖在自主学习支持方面的重要性。之前学习者们的精华帖对当前学生梳理思路、全面掌握当前知识点具有非常重要且无可替代的作用。另外，从部分学生的使用体验看，由于之前学习者们发帖时的年龄、知识水平和心理特征与当前学生很相似，因此他们的思维模式、解题策略很容易引起当前学生的共鸣，对于当前学生快速地理解学习内容、精准地把控知识都具有重要的引领、加速与提升作用。

四、研究结论及反思

从以微课支持开展的翻转课堂教学实践来看，前几年的教学效果并不理想，出现了 “学生两极分化严重”“知识体系碎片化”“部分学生在答题或做题时就事论事”“视野狭窄”等不良现象，分析导致这些现象发生的原因，微课对课程内容的碎片化是其重要原因。课程内容的碎片化导致了学生知识体系的碎片化，不利于整体性、系统化的知识建构。因此，在课程资源开发中，微课开发人员应配合一线教师，认真分析各知识点的内部信息，并梳理相关知识点之间的内部逻辑关系，在课程内容被碎片化的过程中认真思考知识点之间的联通性，把微资源包建设与学生的整体知识体系建构目标、知识联通性等问题有机地结合起来[10]，以符合学生认知风格、年龄特点、心理表征的资源及其组织方式提供学习支持，从而使学习资源能引起学生的共鸣，激发学生的内在动机，并促使学习过程中知识点之间正迁移现象的发生。