翻转课堂教学中的微课设计与应用

丁淑芳，彭德强，李明明

2012年出台的《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》提出，教育信息化要“充分发挥现代信息技术优势，注重信息技术与教育的全面深度融合”［1］。2015年，首届国际教育信息化大会在青岛召开，信息环境下的“教”与“学”方式及教学设计等内容成为广大学者深入研究和探讨的热点［2］。随着“互联网+”时代的到来，微课资源和平台逐渐增多，开发与应用的相关技术日趋成熟，软件的可操作性和可适用性逐步增强，教学效果优势明显。在这个背景下，微课逐步走进了大学课堂，成为了在线教学、混合式教学和翻转课堂教学的新选择［3］。顺应信息化教学改革的大潮，同时作为对“选矿学Ⅲ”课程教学改革的一种努力和探索，笔者将微课引入翻转课堂，其目的在于以学生为中心，建构“翻转课堂+微课”的创新教学模式，实践“先学再教”的翻转课堂教学理念。因此，本文着重探讨翻转课堂教学中微课的设计和实践，重新界定教师与学生在翻转课堂过程中的角色，重构学生在课前、课中、课后学习过程中知识的内化吸收和逻辑生成［4-5］，进而培养学生的自学能力和创新思维，促进学生的全面发展。

一、“微课”的定义、特征及设计原则

1.微课的定义

微课全称“微型视频课程”。微课属于“课程”范畴，具备传统课程所具有的一切要素，只是在形式和内容上“具体而微”，形态呈现短小，内容挖掘精微，在知识安排上符合教学规律并契合学生的认知顺序［6］。按照这个定义，微课是利用信息化教学设计，以流媒体形式表现某个知识点或教学环节，具有完整的教学活动。因此，微课的设计和实施也必然要符合课程设计规律，具备课程所应具备的主要特征和基本要素［7］。

2.微课的特征

（1）时间维度上的“微”。相对于传统课程而言，微课的典型性特征就是“微”。“微”，一方面体现在课程的时长上，即形态上的小。通常而言，每节微课的时长要控制在5～10分钟。另一方面体现在课程的内容上，每节课程通常是聚焦一个知识点或课程的重点、难点。从每节微课的知识量上看，给学生带来的学习压力不大，便于学生合理支配学习时间，保持高度的注意力。

（2）学习维度上的“易”。通常情况下，微课是通过网络以视频方式呈现给学生的。对于知识的学习，既可以随时“暂停”，对知识点进行思考和消化理解，甚至是查阅相关资料，又可以对内容进行循环播放学习，以增进对课程内容的理解和对知识点整体的把握。对于学习的工具，可以选用常规的计算机，更可选用手机、平板电脑等实现移动在线学习。总之，微课不但能让学生易于自主掌控学习进度，而且还能创设一个相对较为轻松自由的学习氛围。

（3）知识维度上的“精”。对于一个知识点，授课教师可以充分地聚焦，使讲授的主题更突出，内容更紧凑，逻辑性更强。每一个知识点的讲授都自成体系，具有较好的整体性和独立性，与知识点相关联的内容几乎都能够得以呈现，对知识点的理解和拓展能够起到全面的支撑作用，便于学生的理解和掌握。

（4）信息维度上的“广”。就单节微课而言，尽管在内容和时长上有所限制，但是作为对于一个知识点的充分聚焦和全面讲授还是足够的，所传递的信息量和涉及的知识点还是十分系统的。换言之，尽管每节课程在内容和时间上受限，但是每节微课所共同支撑起的全部课程体系却是具有很好的整体性，且其整体所构建出的内容和时长又因不受任何限制，而使整门课程所涵盖的知识面具有很好的广度。

（5）讲授维度上的“活”。通过精心设计，主讲教师可以利用微课十分生动地解读每个知识点。教师可以灵活地将课程的教学内容、教学资源、拓展知识等都以视频的形式很好地全面呈现，教学形式多样，表现形式灵活，即视感强，再辅以历经多次修改而几近完美的讲授，可以形成一个较好的“教育场”，将知识点有效地传递给学生，并得到较好地内化和巩固。

3.微课设计的原则

（1）微课设计对教师的要求。微课的设计要求教师要深化对联通主义理论、混合学习理论、建构主义学习理论和多元智能理论等经典理论的理解和感悟；要加强对网络资源、网络工具、绘图软件、视频录制软件、网络测试软件等资源的学习和使用；要提升作为“学生”角色学习的情境模拟、知识点的选取和知识整体性的把握能力。

（2）课程属性分析。课程的属性分析是设计者进行微课设计的基础。微课制作前，既要深度分析课程的定位、课程的应用范围、课程重点讲授内容的形式及特点，还要深度把握课程的培养目标及学生的特征。最终，要形成每一次微课教学组织所需的的课前、课后讲授教案，形成每一次微课的讲义，确保微课教学的整体性、关联性和独立性。

（3）微课设计的基本原则。首先，要保证微课内容的完整性。微课虽短小精炼，一般时长控制在5～10分钟，简洁直观，但也要将表达的内容呈现完整。因此，需要教师合理确定微课内容的深度和广度，聚焦一个知识点或一个重点问题，有完整教学设计，有引入、讲解和结论，层次分明，表达清晰。其次，要保证微课的实用性。微课的设计要体现本学科特色，并以课程的教学要求为目标，遵循教育教学规律和学生的认知规律，充分体现“以学生为中心”的设计理念，围绕学生的自主学习内容来设计。微课在教学过程中起到辅助教学的作用，尤其在翻转课堂中作为学生课前学习的重要资料，能起到教授新知识的作用。第三，要保证微课的生动性。微课的优势恰恰就是通过可视化的搭建将知识点所需的实验、原理、动态演示和现场应用等呈现给学生，并通过有效的设计吸引学生的注意力，保持学生的学习兴趣，进而帮助学生建构问题、消解问题、形成认知或是更深层次的思考。最后，要保证微课的整体性。微课设计时要配套教案、测试题、复习题、思考题，要引导学生跟着问题去查找辅助性的学习资源、资料和素材，进而形成完整的学习过程

二、翻转课堂教学中的微课设计

根据认知心理学理论，人类通过信息加工的观点来表现认知的过程，已掌握的知识会对个人行为和认识活动起着决定性作用［8］。从教学过程看，课下教学又分为课前教学和课后教学。课前教学是前提和关键，是学生问题生成、知识导入、对知识点的理解和吸收的重要环节；课后教学则是知识巩固提升的关键。因此，微课作为课前教学使用，其教学效果很大程度上决定着翻转课堂的教学组织和教学效果；微课作为课后教学使用，其教学效果很大程度上决定着学生对课堂上知识的理解和巩固。翻转课堂是对先学后教的学生学习主体性的深度观照，微课的引入重在解决学生“先学”和“巩固”的环节。这种翻转课堂和微课的有机结合，从而形成了“课前+课中+课后”完整的翻转课堂教学，也具备了促进学生知识生成和能力培养的典型性特征。翻转课堂教学中的微课设计应从以下几方面考虑：

1.明确微课的设计目标和思路

微课在翻转课堂教学中的应用，能激发学生对课程的兴趣，提高学生的自主学习能力，有效帮助学生理解和深化课程知识。微课设计就具体某一门课程而言，需要从课前、课中、课后及考核评价四个方面来设计，并依据翻转课堂教学特点将其应用到翻转课堂教学中，充分发挥微课的优势和作用。翻转课堂的微课设计应根据微课的特征和设计原则、设计思路，梳理课程教学内容，收集学习资料和素材，明确课程目标，以学生为中心，构建培养学生创新能力、协作能力、思维能力和沟通能力的知识体系。

2.准确选取体现微课的内容

微课内容是翻转课堂实现线下教学的重要资源，选取能体现课程主要信息的“微”内容，是设计微课的关键，也是保证翻转课堂教学质量的重要环节之一。同时，对内容的选取过程也是确定教学问题、分析学习内容等的过程。由于教师对所授课程较为熟悉，掌握透彻，因而在这个过程很容易辨析哪些知识点学生是容易掌握的，哪些知识点对学生是难点，哪些又是学习的重点。教师会根据自己的经验来确定学生的学习需求，确定课程内容的深度和广度以及各部分内容之间的关系，通过录屏软件和录音设备以及辅助资源PPT课件，对相关知识点或习题等进行讲解录制。总之，教师要在较短的时间内将一个知识点讲清楚，讲透彻，让学生听懂、学会，达到预期的教学目标。

3.精心设计微课教学过程

在实施翻转课堂教学过程中，微课的制作是保证翻转课堂教学实施的前提和基础，因而对微课教学过程的设计是至关重要的。微课教学设计基于ADDIE模型，经过分析、设计、开发、实施和评价五个阶段进行设计［9］。（1）分析阶段首先对重点、难点内容、学习拓展内容、测试学习、学习需求、学习对象特征等进行分析，确定微课展示方式。（2）设计阶段主要确定教学目标和制作微课工具，根据选取的具体内容选择适当的录制工具，如录屏软件、录音录像设备及PPT课件等，采用讲授、互动、探究等方式进行展示，根据不同的微课形式选择不同的微课制作工具，如用“PPT+录屏软件”录制视频并剪辑。（3）开发阶段是微课制作的核心阶段，主要是多媒体课件制作和开发，要将文字、图片、动画、视频等素材加入课件，并体现教学设计理念。课件制作质量要保证，课件要具有美感，内容具有较好的逻辑结构，能进行交互和动画演示内容的具体过程。（4）实施阶段主要将微课相关内容进行上传公共服务平台或者学校的公共学习资源平台，要对教师和学习者培训开发具体的教学和学习步骤，同时保证教学管理平台和网络学习平台正常运行。（5）每个阶段都结合课程应用实际、学习理论和教学理论进行设计，通过评估和反馈不断地修改和调整相关内容，并通过自我评价和专家评价及网络评价，吸收学习者的建议，并不断改进提高。这样就形成了动态的环形循环结构，确保微课的教学效果。

4.精选适合微课的教学手段

微课要将“微”内容通过生动的例子、动画及视频等形式表现出来，以碎片化的微视频讲解突破重点、难点，实现翻转课堂的课前学习，保证教学效果。现代教学手段多种多样，精选适合微课的教学手段是必需的，如PPT的展示、动画、电子白板等等。教师要善于用不同教学手段表现不同的微课教学形式，要利用网络教学终端平台实现相关教学资源的发布，如微视频、课件、动画、相关资料、素材等，还附有微作业、在线答疑、在线测验及在线自主学习情况的反馈等，为微课在翻转课堂中的实施应用做好前期准备［10-12］。

三、“选矿学Ⅲ”微课在翻转课堂教学中的应用

“选矿学Ⅲ”是矿物加工工程专业的核心课程之一，主要研究固液、固气分离技术，广泛应用于矿业、化工、环保、发电、制药等行业，课程与选矿（选煤）厂生产实际联系紧密，理论性和实践应用性强，属于理论讲授和实践操作相结合的课程。根据“选矿学Ⅲ”的课程属性和内容特点，我们将主要的知识点作成微课，利用移动学习平台发布给学生，为翻转课堂课前学习提供资料。学生在移动终端完成课前微课学习，教师引导学生自主学习和自主分析解决问题；课上针对问题展开讨论，促进知识理解和内化；课后根据学习反馈情况，进行教学反思和优化教学资源，实现知识巩固和拓展。

1.课前前置学习与诊断评价

在《教育大辞典》中，知识被解释为事物的属性与联系的认识，即个体通过与其环境相互作用后获得的信息及其组织［13］。从生成学习理论角度分析，学习发生于学习者对新信息进行适当认知加工的过程。在课前，教师将视频、案例、课件、素材等学习资源利用网络推送至学生端，学生利用资源可开展自主学习，完成课前学习任务，并积极参与线上讨论。教师根据学生完成情况与存在问题进行学情诊断，了解学生的学习难点，动态调整课中的教学设计。如学习“重力场中的分级设备”这一内容时，在课前环节先将“重力场中的分级设备”进行分类，重点把倾斜板分级设备这一主要知识点制作成微课，将其发布到智慧树、QQ群、微信群等平台。然后，布置课前学习任务，让学生自主学习有关倾斜板分级设备的工作原理、入料方式、入料特点、如何设计倾斜板及应用等相关内容的微视频，初步对倾斜板的相关内容进行学习了解。进而，在教学平台、QQ群或微信群进行互动，了解学生在自主学习中遇到的问题并进行有针对性地解决，协助学生完成课前学习任务。最后，针对其中的知识点布置课前作业、设置小测验等检查学生的预习情况和掌握内容的程度。

2.课中的内化学习与答疑解难

课中的学习活动是知识内化的过程，所要讲授的内容要尽量避免微课展现的知识点。教师根据学生课前对微课知识点的学习情况，对知识点进行总结分析，并针对有代表性的问题进行详细讲解，以问题为导向，采用案例分析、小组合作探究等教学方式突出重点难点及疑点问题的解决，最后进行交流讨论。教师再根据实际情况进行总结评价，以达到知识内化的目的。同时在智慧树平台进行随堂测验，检查学生的学习效果，以督促学生认真学习。仍以“重力场中的分级设备”为例，针对倾斜板分级设备这一知识点，为让学生理解倾斜板的设计和应用，特举例说明：在选煤厂扩建或增产时，要求在不改变原工艺流程也不增加任何分级设备的情况下，如何保证原分级设备的分级效果？或如何提高原分级设备的处理能力以满足生产的需求呢？将这一系列的问题链抛出后，牵引着学生积极思考，激发学生学习的好奇心和积极性，引导学生利用所学内容分析并找出解决该问题的方案，进而促进学生对知识点的理解掌握和内化。接着，分小组进行探讨，答疑解难。在小组合作探究过程中，引导学生充分考虑“池深的优势”，利用分级原理的理论知识进行分析，得出“通过增加分级设备的面积来满足生产，保证分级效果”的结论。进而，结合微课所讲解的内容，根据倾斜板的工作原理及工作特点，引导学生理解“在原分级设备中加设一组或几组倾斜板装置来增加原设备的沉淀面积，提高原分级设备的处理能力以保证分级效果”。通过查阅资料、分析文献、讨论问题等环节，学生完成了在课中的学习，很好地解决了重点和难点问题。通过以上环节的学习，学生的独立分析能力、合作能力和思辨能力得到训练和提高。

3.课后的拓展学习与评价反馈

课后的拓展学习与评价反馈是翻转课堂必不可少的环节。根据知识点，一方面教师可根据课程学习需求与学生的课堂掌握情况，在课后为学生提供拓展型微课，帮助学生拓宽知识面，进一步巩固与强化学习内容，优化教学资源，促进知识迁移。另一方面教师根据微课内容，结合学生学习情况设置相应的评价反思活动，包括课后拓展练习、课后平台讨论等，帮助学生进行评价反馈，总结升华知识点。在“倾斜板分级设备”教学的课后环节，为进一步使学生巩固所学知识，教师根据微课内容设置了拓展作业，布置了“如何设计倾斜板？”及“设计时应考虑的问题是什么？”这样的作业。通过学生对设计过程的计算分析和讨论，得出“设计倾斜板”的主要步骤和应注意的问题，解决了“分级设备分级面积不足”的问题以及“如何设计倾斜板和如何放置”的问题。同时，在平台布置主题讨论，便于师生、生生之间进行讨论和互动，真正打破时空受限的传统课堂，使课堂效率和教学质量显著提升。特别是今年突如其来的疫情，采用线上教学，更凸显出翻转课堂教学模式的优势，也在一定程度上实现了知识点的内化及延伸。

4.翻转课堂考核评价系统构建

基于微课的“选矿学Ⅲ”翻转课堂采用多元评价体系，我们采用包括问答、讨论、观察和评价等多种形式进行测评，通过上交学习笔记、协作报告、小测验等多种途径监督学生对知识点进行主动建构的情况并积极反馈。我们从评价内容、评价方式和评价指标等方面进行监督和管理，形成翻转课堂多元化评价体系。考核由过程考核（60%）和期末考核（40%）两部分组成，改变了以往重期末考核的做法。其中过程考核主要包括课前学习情况和课中考核。课前考核主要对微视频的学习情况进行考核，占20%。课中考核主要针对课堂实际学习情况（包括出勤、课堂提问及表现、实验操作等）进行考核，占20%；对作业完成情况、分组讨论情况、小测验进行考核，占20%。期末考核是指将课程的期末考试成绩作为评价依据。这样构建的评价体系加大了对学生学习过程的考核。从最终考核的情况来看，近几年学生的课程成绩分布更接近于学生的实际学习情况。

四、结束语

教育现代信息化技术的快速发展，使得信息技术引入到课堂教学是必然趋势，探讨基于微课的翻转课堂教学模式构建及在具体课堂教学中的应用效果，对提升教学质量和教学效果有显著作用。基于微课的翻转课堂充分利用网络资源优势和教师构建的微课资源，改变了传统的课堂教学模式，实现了教与学的过程翻转和形式翻转，实现了以学生为中心的信息化教学模式。将目标明确、内容短小精悍的微课呈碎片化的形式应用于翻转课堂教学中，不仅能提高学生的学习积极性，也能提高学生的自主学习能力和学生的学习效率。近几年的教学反馈表明，学生的学习效果和教学质量显著提升，综合素质得到全面发展。