基于“慕課”的物理類微課程設計探索

房 毅 張先梅 鐘菊花 陸 慧 章登宏 陳建華

（華東理工大學理學院，上海 200237）

開放課程最早源于麻省理工學院（MIT）2002年啟動的Open Courseware計劃.2008年秋，美國圣胡安學院戴維·彭羅斯（David Penrose）提出了微課程（microlecture）概念.微課程作為一種新的教學模式，在課程設計理念、內容、實踐方式上進行了創新性嘗試，在沖擊傳統教育的“慕課”時代已經來臨的今天，微課程必將唱響大規模在線課程（Massive Online Open Course，簡稱 MOOC，中文“慕課”）的序曲.然而，目前對微課程設計并無一規范模式，隨意性大.因此，對微課程設計模式的探索具有必要性.本文嘗試借鑒遠程開放教育設計模式，在微課程設計原則指導下建立微課程設計模式，并將該模式用于物理類微課程設計.

1 微課程設計原則

微課程是精細設計的課業及進程，是一個設計方案、一項教學活動.微課程有其自身的特征.應用文獻綜述法［1－6］，我們可以歸納得出微課程的3大基本特征.（1）獨立有機性特征：微課程看上去雖“小”，但其必須是一個完整的課程單元，具有完備的課程要素，能夠被單獨實施和應用，是一個獨立的有機體.它能獨立地滿足知識學習、技能訓練、過程經歷、方法熏陶和情感達成的教學需要.（2）開放性特征：微課程如果設計成封閉的體系，就不能獲取交互反饋的信息；不能與時俱進、推陳出新，必然變得僵化.所以微課程設計，無論從設計方案上還是課程產品的技術選擇上，必須具有開放性特征：易共享、可交互、可擴展、易更新.（3）服務學習型個人的特征：21世紀是學習型社會，學習型社會必然要求人人成為學習型個人，即始終保持不斷學習的狀態，始終以學習促進創新，以學習促進個人發展，學習成為個人的自覺行為和生活方式.學習型個人對于提升個人生活質量和生命意義至關需要.建立學習型個人內涵除了學會學習，還包含終身學習、自主學習、個性化學習.

以上3大基本特征客觀上要求微課程設計必須對應地遵循相應的3大原則.（1）基本單元原則：“慕課”環境下微課程中的“微”有微型、時間短、緊湊等含義，微課程中的每一節課是以知識點為單位，時間長度大約在10到30分鐘左右（初等教育的時長一般要相應短一些）.在微課程設計過程中不能因為強調“微”字而將知識隨便分割，從而造成微課程內容上的不連續和整體性的缺失.因此，在設計微課程的過程中要根據課程內容本身的性質、微課程的表現方式等諸多因素將課程內容進行適度分解，確保微課程為一個獨立有機的整體.（2）開放交互原則：“慕課”環境下的微課程具有課程開放性、學習者交互性等特征.“慕課”環境中的學習者不再是一個單獨個體，在“慕課”環境中除了學習微課程視頻之外，還有一種更主要的學習形式就是通過提問、解答、話題討論進行學習.因此，在設計課程時，要充分考慮多方位地引導學習者展開交流，高效地幫助學習者解答問題，提供多種網絡工具讓學習者進行交流和共享，讓學習者在建立新連接和強化已有知識的基礎上學會學習，同時獲取交互反饋的信息，用于調適、修正微課程.（3）關注學習者原則：以學習者為關注的焦點是質量管理學八項基本原則的首條原則.“慕課”環境中學習者高度自主，由自己自由選擇學習內容以及掌握學習進度.因此在設計過程中要突出學習者的主體地位，應在課程設計時充分挖掘課程可能潛在學習者的知識能力、實用需求，并運用多種教學策略提高學習者的內部學習動機，使學習者能夠進行更加有效、深入的學習.此外，微課程提供的資源也應該是多元化的，學習者可以根據自己的需求進行選擇.最后，在課程資源設計的過程中，應該以面向微課程視頻、學習評價和學習互動的學習支持為基礎進行資源設計.

2 微課程設計模式

目前，遠程開放教育課程設計模式較為成熟，無質性之別，以文獻［8］為例，如圖1所示.以微課程設計應遵循的原則為指導，在遠程開放教育課程設計模式的基礎上我們不難得出圖2所示的基于“慕課”的微課程設計模式.其中圖2中黑體所示的內容為微課程所特有.

圖1 遠程開放教育課程設計模式

3 物理微課程設計

圖2 基于“慕課”的微課程設計模式

物理學家龐加萊的一席話［9］向我們揭示了物理學不僅以其概念、原理、規律和理論的知識揭示了自然界基本運動形式的諸多真理，還以在建立這種知識體系的過程中所凝練和升華出的科學思想、方法來推動科學的持續進步.物理學上的每一新發現都不同程度地留下物理學家攀登科學巔峰的足跡，為后繼者躍上新高峰提供了寶貴的教益和啟迪.這些精神層面的東西是學習者應具有的內在素質.由于物理學所具備的特征，決定了物理學除傳遞知識外，還承載著更深刻的內容，物理學微課程設計必須加以體現.筆者在教學實踐中，對熱學、計算物理學、大學物理等課程均進行了微課程設計探索，在此，以熱學課程為例.潛在學習者為物理及相關專業的本科生及熱學相關課程的高校任課教師、中等學校的相關教師等，課程總體教學目標為使學習者掌握熱學的宏觀理論（熱力學的基本定律）、微觀理論（熱現象的機理解釋）；平衡態方程與非平衡態輸運；特別是熱學課程所體現出的演化物理學基本特征，所展示出的科學思想、科學方法和科學精神.教學內容分析以整體內容分析和分割教學內容為基礎，因此“慕課”環境下熱學微課程教學內容分析應按章、節、點逐層展開.以教材［10］4.3（第四章第三節）熱力學第一定律知識點為例進行微課程設計.首先，是“慕課”環境的選擇.鑒于Udemy課程平臺具有讓用戶既作為學習者又作為課程發布者的雙重功能及使用門檻低的特點，我們選擇此平臺，用于課程管理與課件制作（具有課程編輯頁面）.Udemy中的課程編輯器模塊化特色鮮明，含課程提綱、資源模塊、測驗模塊、問答模塊、筆記模塊、聊天模塊和通知模塊，其課件制作功能簡潔易行.其次，是教學視頻設計.該節分為3個點：定律建立的背景、定律的內容及定律的應用，在基本單元原則的指導下將此分割成5個微課程：4.3.1定律建立的背景，4.3.2定律的內容，4.3.3對理氣等溫、等壓、等容過程的應用，4.3.4對理氣絕熱、多方過程的應用，4.3.5對循環過程的應用（熱機、制冷機原理）.其中4.3.1內容設計如表1所示.再次，過程性評價.基于上述微課程設計，我們設計出過程評價表如表2所示.再次，學習活動設計.基于上述微課程視頻和過程性評價設計，立足于學習者視角，為記錄所體驗到的學習活動（包含個體學習活動、人機互動活動、社會化聯通活動），設計出微課程活動表，如表3所示.最后，內嵌學習支持設計.為已經設計完成的微課程視頻、過程性評價以及學習活動提供學習支持，應及時將學習支持資源中的內容傳送給學習者.其支持資源應易于操作并被“慕課”環境所支持.對應的微課程學習支持表如表4所示.

表1 “熱力學第一定律建立的背景”微課程教學內容設計表

表3 “熱力學第一定律建立的背景”微課程活動表

表4 “熱力學第一定律建立的背景”微課程學習支持表

總之，微課程建設者在精心設計微課程硬資源（圖3中水平線以上所示的資源）的前提下，還應重視微課程軟資源（圖3中水平線以下所示的資源）建設，它是學習者、課程建設者學習心得與教學反思，通過交互，形成正反饋機制，促進微課程建設按PDCA（Plan、Do、Check、Action）循環健康發展.

4 結語

圖3 微課程資源構成

在沒有充分的理論基礎支持如何設計微課程的今天，基于遠程開放教育的設計模式，在微課程設計原則的指導下構建出微課程設計模式，切實可信，其可行性也在實踐中得以檢驗.鑒于物理學的學科特點，只要我們傾心付出、精心設計，基于“慕課”的物理類微課程必定會使眾多學習者大受裨益.

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