從知識聯通性視角探究微課資源包的應然結構及學習成效*

馬秀麟，李小文，梁 靜，蘇幼園

（1.北京師范大學 教育技術學院，北京 100875；2.“移動學習”教育部-中國移動聯合實驗室，北京 100088）

隨著教育信息化的普及，以微視頻為核心的微課在教學中發揮著越來越重要的作用，受到教育研究者的重視。微課以短小精悍、面向知識點、針對性強等優勢服務于學生，對人才培養具有重要價值。然而，在針對微課的研究過程中，大多數研究都非常關注微課的教學設計或微課資源支持下的MOOC教學、翻轉課堂教學模式等教學活動，對微課資源自身固有屬性（微課資源的內部結構及外在組織方式）的探索較少，對微課資源包的應然構件、內部結構及組織方式也較少涉及，對不同類別的資源與各類學生的適應性較少實證研究，這些必然會影響著微課作用的發揮。

一、研究問題及背景

1.研究背景

（1）微課給傳統教學帶來新機遇，在人才培養中發揮了重要價值

微課是指短小、精悍、面向一個具體問題（知識點）的小型課程，通常以微視頻為核心，時長不超過10分鐘。微課能把復雜的教學內容制作成可融合于課堂、可移動地服務于開放教育和終身教育的視頻單元，既可支持常規課堂應用，如課堂導入、課堂演練、問題解決等，又可支持學生的自主學習、個性化學習等。

由于微課能把教材內容碎片化、情景化，具有明確的指向性，因此對于多數學生來講，面向知識點的微課針對性更強、更加高效。在人才培養中，微課教學受到很多學者的重視，基于微課的各類教學模式也深受學生和一線教師的歡迎[1]。

（2）微課教學應用如火如荼，資源建設猶如雨后春筍

微課被廣泛應用于各個階段的學科教學、教師培訓、校本教研、職業培訓中，并作為學習資源與翻轉課堂、協作學習、問題解決式學習、混合學習等教學方式相結合。目前，微課已經成為在線學習支持的主要形式，基于微課的翻轉課堂、協作學習、獨立自學等模式越來越廣泛地被應用于中小學教育和課外培訓活動中，且均取得了顯著成效[2]。可汗學院、清華大學和北京師范大學等高校的MOOC課程中均大量地借助了微課的建設理念。微課資源數量逐漸龐大，微課資源庫日益豐富，基于微課理論開展的教學活動日益普及。

（3）微課應用及研究中的不足與局限性

首先，微課對課程內容的碎片化處理影響了學生對知識的系統化、整體性建構。微課因其主題明確、短小精悍、使用方便等特點而受到學生喜愛，并在提升學習成效、增強問題解決等方面帶來了極大優勢。但也因其專注于某一知識點、主題單一，再加上微課資源建設隨意、系統性較弱等不足，使知識之間的邏輯性被割裂，整體狀態呈現碎片化。這一狀況嚴重地影響了學生整體知識結構的形成，不利于學生系統化地實現知識建構[3]。

其次，微課資源的構成要素模糊不清，教學效果呈現過于簡單化。分析現有的文獻可以看出，多數學者對“微課資源由微型視頻與其他配套教學資源組成”這一論點均持贊同意見，但對“其他配套教學資源”的具體成分卻較少探究，或者說一直沒有形成較為統一和成熟的資源構成模型。有的學者認為應該包括微課件、微反思、微練習等，也有學者則認為應該包括微任務、微案例等，這就導致了微課資源構成的隨意性。部分學習平臺中的微課資源類型單一（僅有微視頻）、組織結構隨意，極不利于微課資源的進階與提升，勢必會阻礙微課的良性發展。

2.研究問題

本研究將對微資源的應然結構展開研究，從單個資源包的內部構件、結構形態和資源包之間的外部組織方式等視角組織探究活動，分析微資源的內部構成形態和外部組織方式對學習效果所產生的影響及其作用形式，從而提升微資源建設的質量和微課教學水平。

本研究關注的問題主要包括以下三點：

（1）單個微資源包的內部構件到底應該包含什么？構件間的組織結構應滿足什么要求？

（2）面向同一教學模塊的若干微資源包應該如何組織？資源包之間的邏輯關系應如何體現？

（3）基于教學實踐活動，探索微資源的內部結構及其外在組織形式對學習行為的影響，分析不同類型資源對自主學習中的學習者所產生的作用，從而為微資源包的建設與優化提供理論指導。

二、研究設計

1.研究思路

基于文獻分析形成微資源包內部結構及外在組織方式的初步模型，然后借助北京師范大學計算機基礎課教學平臺（簡稱為cen.bnu）的內部監控和資源服務體系開展多輪教學實踐。在這個過程中，基于不同結構的學習支持系統，采集第一手客觀數據，并結合問卷調查與訪談，獲取學生使用體驗數據，形成準實驗研究。經過多輪準實驗研究的優化與迭代，最終形成較科學和有效的微資源結構模型。

首先，在cen.bnu平臺中內置完備的在線監控與反饋機制，能夠自動記錄每一個學生在平臺中的每一次學習行為（包括開始學習的時間點、時長等行為信息），為獲取客觀有效的學習行為數據做好準備。

其次，除了從學習平臺獲取海量學習行為客觀數據外，還需配以問卷調查和訪談，獲取學生們使用不同類型微資源的體驗，以便能更全面地反應不同結構的微資源包所產生的不同成效。

最后，以教學平臺的實際反饋數據為主，結合問卷調查和訪談資料，分析微資源的應然內部結構形式，并分析微資源包之間的外部組織方式，形成有效的結構模型，以促進微資源質量的提升。

2.相關概念及理論基礎

（1）微課與微課程

從字面意思看，微課就是指簡短、精煉的微型課程[4]。但在微課的發展過程中，對微課的理解，曾有兩種不同的說法：其一，微課是指為開展微型課程教學和微型課程學習而開發的學習資源，主要指面向知識點的微視頻；其二，微課就是微型課程，既包括為微型課程教學而開發的學習資源，也包括教學活動、教學策略以及相關的評價、管理機制。

事實上，這兩個定義沒有本質的區別：不論是“定義1”還是“定義2”都必須以教學目標為導向，以課程內容為基準，都離不開教師的精心教學設計，都必須符合學習和教學的理論和規律。

（2）知識聯通性與知識結構可視化

所謂知識聯通性，是指知識之間廣泛存在著的或強或弱的內在邏輯關系。關聯主義者把人類社會中的全體知識看成巨大的網狀結構，認為任意知識都是這個知識網絡中的局部結點，學習者的學習就是在這個知識網絡中遨游并攫取其有效信息的過程。因此，知識的聯通性是廣泛存在的。

從建構主義的學習觀來看，“學習”就是學生以自己原有的知識結構同化新知識的過程，是一個已有知識結構向新知識點遷移并逐步融合知識點的過程。在這個過程中，已有知識與新知識之間的內在邏輯關系非常重要。因此，知識的聯通性對于學習者的主動建構過程具有顯著作用。

知識結構可視化是在科學計算可視化、數據可視化、信息可視化基礎上發展起來的，它運用視覺表征手段表現知識，使知識結構、知識之間的內在邏輯更清晰，以促進群體知識的傳播和創新[5]，其主要思路是借助于各種工具，以圖式、動畫等形式表現出知識結構或知識點之間的關聯關系，從而促進學習者在已有知識結構的基礎上，快速地厘清知識點之間的邏輯關系，并實現有意義建構。目前，知識結構可視化的常見策略是“以任務分解策略進行教學目標分解”和“以概念圖或思維導圖表達知識及其結構”[6]。

3.研究方案及關鍵流程

本研究為持續多年的行動研究，經歷過多輪探索與反思，才逐漸形成了有效結論：①基于文獻分析和一線教師訪談，形成了初步的資源構成模型；②利用已有的教學平臺組織微資源包，為教學實踐活動做好準備；③開展教學實踐活動，搜集第一手數據；④依據反饋信息，進一步優化結構模型；⑤重組與重構線上微課學習資源，為下一輪研究做好準備。經過多輪迭代與優化，以保證研究結論能夠達到較為科學和客觀的水準。

（1）研究流程圖

本研究所涉及的關鍵環節及研究控制如圖1所示。

圖1 研究的關鍵內容及其過程

（2）研究對象及實施

筆者帶領教學團隊以cen.bnu平臺為依托，以《多媒體技術與網頁設計》《數據分析方法及應用》等課程的教學實踐為研究對象，基于近10年的教學實踐數據開展歸納與分析，以保證實證研究的客觀、有效。

三、教學實踐及數據分析

2008年初，筆者開始面向知識點錄制《多媒體技術與網頁設計》課程的微視頻并以線上微視頻資源支持學生的課后自主學習，這是筆者教學團隊以微課支持教學活動的開端。反思近10年的教學實踐及微課教學思想的形成過程，逐步形成了關注知識結構、強調知識體系的微課學習支持系統。

1.微課資源包及其內部要素的構成

自2010年以來，微課教學、MOOC、SPOC及翻轉課堂教學模式等新教學理念出現并日益普及與發展，人們對微課的理解已經不再局限于微視頻，而是向強化其課程屬性的微課程方向發展，微課資源以及微課程支持的MOOC線上學習、SPOC學習和翻轉課堂教學模式得到了快速發展，并反過來促進了微課自身的成長。

（1）微資源包的結構化組建及其教學實踐——微課的結構化

基于微課的課程屬性，并結合初探期學生提出的微視頻應 “配套圖文材料”“配套素材”“配套自診斷習題”等需求，在現代化教學設計理論的指導下，筆者重點對微課資源的內部構成要件及其結構進行了探索，提出了微課資源的構成要件及內部結構關系圖，如圖2所示。

圖2 微課資源的構成要件及內部結構關系圖

在整個微課的資源構成中，微視頻仍然是微課的核心[7]。為了實現較好的學習效果，首先，在微資源包中為每個微視頻配套操作素材。配套的素材為學生依照微視頻內容模仿和模擬實操提供了物質基礎；其次，配套圖文材料。圖文材料能幫助學生更快地查找學習內容中的關鍵指標和細節，便于學生復習和把控細節；第三，配套與微課案例高度相似的自診斷習題。自診斷習題能協助學生驗證自己是否真正掌握了該知識點，并發現學習中的不足之處。最后，配套少量思考題，以便從較高的層次引導學生反思整個案例內容，起到總結的作用。

基于圖2所示的微資源包內部結構圖，筆者在cen.bnu平臺中為每個微課（教學案例）補充了配套圖文材料、原始操作素材、自診斷測試題。另外，為了更好地定位學習內容、激發學習動機，還為每個微課配備了以問題為核心、強調啟發性的思考題，形成了能夠引導學生主動思考、支持學生自主學習、自主診斷的結構化微資源包，很好地支持了2010年至2013年《多媒體技術與課件開發》課程的教學，取得了良好的教學效果。

（2）微資源的使用情況及成效

基于圖2所示的微資源包，筆者開展了長達3年的教學實踐，主要為學生的課后自主學習和部分章節的翻轉課堂教學模式推廣提供支持。與此同時，借助cen.bnu平臺收集了學生對各類學習資源使用狀況的統計數據，并借助調查問卷和重點訪談獲取了學生們以結構化微資源包開展自主學習的體驗。

表1 2013年學生在學習“圖像色彩調整”模塊時段線上使用微課資源的統計數據

2013年兩個前測無顯著差異的教學班同時借助cen.bnu平臺學習“圖像色彩調整”模塊，學生們線上使用各類微資源的統計數據如表1所示。

基于表1的數據，筆者主要獲得了以下結論：

①微視頻對學生的自主學習作用明顯，但在不同類型的學習模式中，其作用形式明顯不同。在翻轉課堂教學模式下，微視頻主要在學習初期發生作用，而在課后自主學習支持模式下，基于微視頻的學習可發生于整個學習周期。

②在基于微課開展的自主學習中，盡管微視頻深受學生喜愛，但圖文材料也有較高的使用率。不論是翻轉課堂模式的教學還是學生的課后自主學習，圖文材料的總訪問次數均超過了微視頻，而且對圖文材料的訪問多數處于該學段的中期和末期，這說明在新知學習初期，多數學生還是偏好觀看微視頻的，而到了中期或末期，學生已經對學習內容有了基本的掌握，需要更準確地掌握細節或者解決自診斷時出現的疑惑，這時候參考圖文材料會更便捷、更精確。這一結論與針對學生的訪談結果是完全一致的。

③學生對圖文材料的訪問與自診斷題目的使用有著相輔相成的關系。也就是說，自診斷題目的難度、使用量直接影響著圖文材料的使用量，但不會影響微視頻的使用量。這一結論也從側面論證了圖文材料在解惑和追求案例細節方面的重要性。

④圖文材料對于解決疑惑、掌控細節具有更高的效率。從表1可以看出，盡管學生訪問圖文材料的時長遠小于訪問微視頻的時長，但對圖文材料的訪問次數卻高于微視頻的訪問次數。針對學生的訪談數據證實：在做題（自診斷題目）過程中，如果學生們碰到了疑惑或者把握不準的參數，多數學生都會直接查看圖文材料，而不是重新看一遍微視頻。因為通過圖文材料查找信息更快捷，找到的信息也更準確。因此，盡管對圖文材料的訪問時長遠小于微視頻的觀看時長，但學生依托圖文材料所獲得的知識量并不少。

（3）教研活動反饋出的問題

在微資源包被結構化之后，素材為學生的模仿操作提供了實踐材料，而圖文材料很好地支持了學生把握細節和搜索解惑的需求，提高了學習效率，自診斷題目則幫助學生查漏補缺。上述三者的結合，很好地支持了學生針對知識點和案例的學習，學習效果較佳。

然而，經過若干學期的教學實踐，這一結構模型的局限性也逐漸呈現出來：①學生的知識體系不完整。在完全基于微課資源開展的自主學習模式下，容易在學生頭腦中形成若干由微資源包支持的孤立知識點，這些知識點之間的聯系比較薄弱，導致學生的知識體系不完整，不利于完整知識結構的建構。②由于缺乏跨微課的綜合訓練，學生對每個知識點的掌握仍不夠深入，僅僅停留在模仿微視頻和自診斷題目的階段，其綜合應用能力、面向實際問題的解決能力明顯不足。③部分知識需跨章節學習，可能在多個章節中存在，而分散于多處的微資源包因未能體現出這種內在銜接關系而導致學生們的知識體系出現斷裂。

2.以知識結構可視化理論組織微資源包，體現資源包之間的邏輯關系

針對探索期發現的微課導致學生知識碎片化、知識結構不完整的問題，筆者自2014年開始了對微資源包之間關聯關系的探索，在微資源建設中引入知識結構可視化理論，以解決微課教學過程中出現的知識點之間關系斷裂、不利于學生實現知識點之間正遷移等嚴重問題。

（1）以知識結構可視化理論重組微資源及其教學實踐——微資源間關系的探索

2014年初，筆者對cen.bnu平臺中的微資源包進行了全面重構和重組。本輪改革的核心目標是：關注微資源包之間的銜接性，特別是要解決跨章節的各個關聯資源包之間內在邏輯關系的呈現。

為此，重點解決了三個問題：①以知識可視化、思維導圖等理論為指導，借助思維導圖工具繪制整個章節的概念圖，以知識點作為概念圖中的結點，把微資源包作為知識點的附件掛接到概念圖的相關結點上。借助概念圖，向學生呈現微資源包之間的內在邏輯關系，促使學生了解微資源包的前驅與后繼，避免了學生因先修知識不足而導致的學習困難，幫助學生順暢地從一個知識點遷移到下一個知識點。

②改革思考題的內容。在每個微資源包的思考題中，僅保留一道面向當前知識點的反思總結類題目，同時新增一道面向本知識點后繼內容的題目。資源包中的原思考題主要面向本節知識點的微視頻，是對本節知識點的精煉和總結；新思考題則增加了對后繼知識點的引導和啟發功能，新題目應具有啟發性、引導性。

③新增“導學案”模塊，用于學習內容的導入。作為微課的導學案，應該精而小，能精準地覆蓋知識點，且具有趣味性和啟發性，同時應符合大多數學生的年齡特點、已有知識水平和心理特征。另外，導學案的內容與前驅知識點的思考題要有機地結合起來。

④開發跨知識點、跨章節的綜合性習題，以考察學生的綜合應用能力，促使學生形成全局性、整體性的知識結構，幫助學生建構起符合他們認知習慣的知識體系，促使學生形成整體觀、體系化的知識結構[8]。面向知識聯通性的微資源包的結構關系如圖3所示。

圖3 強化知識聯通性的微資源包組織方式示意圖

基于上述指導思想，筆者在cen.bnu平臺中完成了以知識結構可視化理論為指導的微資源包組織體系和結構模式。在cen.bnu平臺中，筆者首先以概念圖呈現出整個章節的知識結構，作為整個模塊的導航地圖。在概念圖上，每個知識點都是概念圖中的一個結點，是以知識點名稱為標記的超鏈接（即圖3中的“微課包”標記）。當學生的鼠標在微課包標記上懸停時，就會自動彈出如“微課包7”所示的懸浮窗，其中包含了與該知識點相關資源的全部超鏈接[9]。正如圖3所呈現的效果，cen.bnu平臺中的每個微課均對應一個知識點，并由一個微資源包提供學習支持，每個微資源包內部都是高度結構化的，微資源包之間的箭頭線表達出了微課之間的前驅或后繼關系，并由相鄰資源包內部的思考題和導學案建構起內在的邏輯關系，從而使它們緊密地關聯起來。另外，建構在多個微課包基礎上的“跨知識點綜合題”鞏固了微資源包之間的內在邏輯關系，其題目通常具有較高的難度，需要以小組協作方式組織教學活動來達成學習目標。

（2）微資源的使用情況及成效

在知識可視化理論指導下，筆者完成了多門課程的微資源重組與重構，并以新的微資源體系支持了2015-2016年大學計算機基礎課教學，獲得了很好的教學效果。

綜合分析從cen.bnu平臺獲取的學習資源使用狀況的原始數據，筆者發現在相同知識點模塊中，學生訪問微視頻的總量與2012-2014年沒有顯著性差異，但訪問配套圖文材料的次數和時長有顯著提升。跟蹤這些圖文材料的訪問時間，可以看出各微課的配套圖文材料在其正常教學時段內被訪問的次數和時長與探索期并沒有顯著性差異，但在該知識點完課之后的某個時間內，卻又出現了次數可觀的訪問量。也就是說，在2012年前后的教學中，很少有學生會關注已經學過的各個微資源包，但隨著概念圖及導學案、思考題的出現，很多學生都會在學習新知的時候主動查看當前知識點的前驅微資源。

為了全面了解以知識可視化理論為指導的微資源體系的應用效果，筆者利用調查問卷和訪談采集了學生們的使用體驗。學生們普遍認為：①以概念圖作為導航地圖組織的微資源管理體系，能夠幫助學生了解每個微資源包的先修知識和后繼知識，有利于學生從一個知識點遷移到另一個知識點，也有利于學生在學習過程中產生聯想和正向遷移，避免了因先修知識不足而導致的學習障礙。②微資源包中的導學案和思考題在微資源包之間起到了過渡和橋梁作用，對于啟發思考、引導學習、了解每個知識點的前因后果是非常重要的。③以概念圖呈現知識結構，使知識結構可視化，有利于學生從整體上把握整個章節的全部內容，便于學生及時發現自己知識體系的不足，查漏補缺。

從課堂提問情況來看，在2015年以后，大部分學生回答課堂問題時更有條理，對問題的考慮更周到；2013年及以前的學生在回答課堂提問時，多數為就事論事，通常不會考慮到以前章節的相關內容，但在2015年以后，學生們回答問題的條理性和整體性均有明顯提升。與此同時，小組協作模式下的學生作品在近兩年也有較大幅度的質量提升。

另外，從期末學生們的評教數據來看，2015年學生對《信息處理基礎》《多媒體技術與網頁設計》《數據分析方法及應用》3門課程的滿意度均達到了4.93分以上（滿分5分），也從另一方面論證了這一學習支持系統的價值。

3.嵌入精華帖、構造包含交互成果的微資源包

通過多年的線上教學實踐，筆者發現不同年度的學生針對同一學習內容所發布的討論帖具有很大的相似性，而且其難點和解題思路也很相似。因此，能否利用之前的精華帖引領當前學生思考，促進當前學生實現深層次的學習？基于這一想法，筆者于2016年開始思考如何在微資源包中把之前的精華帖利用起來，并力圖構造出包含之前學習者優秀思考過程和成果的優質微資源包。

（1）嵌入精華帖并包含交互成果的微資源包的內部結構

包含了之前學習者討論、協作成果的微資源包的內部結構，如圖4所示。

圖4 包含之前學習者討論、協作成果的微資源包內部結構圖

（2）微資源的使用情況及成效

從教學平臺自動記錄的學生點擊情況看，“精華帖”區塊是學生點擊量比較高的模塊，僅次于微視頻和圖文材料，這證明了精華帖在自主學習支持方面的重要性。之前學習者們的精華帖對當前學生梳理思路、全面掌握當前知識點具有非常重要且無可替代的作用。另外，從部分學生的使用體驗看，由于之前學習者們發帖時的年齡、知識水平和心理特征與當前學生很相似，因此他們的思維模式、解題策略很容易引起當前學生的共鳴，對于當前學生快速地理解學習內容、精準地把控知識都具有重要的引領、加速與提升作用。

四、研究結論及反思

從以微課支持開展的翻轉課堂教學實踐來看，前幾年的教學效果并不理想，出現了 “學生兩極分化嚴重”“知識體系碎片化”“部分學生在答題或做題時就事論事”“視野狹窄”等不良現象，分析導致這些現象發生的原因，微課對課程內容的碎片化是其重要原因。課程內容的碎片化導致了學生知識體系的碎片化，不利于整體性、系統化的知識建構。因此，在課程資源開發中，微課開發人員應配合一線教師，認真分析各知識點的內部信息，并梳理相關知識點之間的內部邏輯關系，在課程內容被碎片化的過程中認真思考知識點之間的聯通性，把微資源包建設與學生的整體知識體系建構目標、知識聯通性等問題有機地結合起來[10]，以符合學生認知風格、年齡特點、心理表征的資源及其組織方式提供學習支持，從而使學習資源能引起學生的共鳴，激發學生的內在動機，并促使學習過程中知識點之間正遷移現象的發生。