“薄透鏡焦距的測定”微課教學設計及視頻制作*

呂鳳珍，吳海寧，鐘婷婷，劉富池，朱長明，孔文婕

(廣西師范大學物理科學與技術學院，廣西 桂林 541004)

1 引言

微課，這一理念起源于美國Northern Iowa大學教授LeRoy A.McGrew于九十年代初提出的“60秒有機化學課程”，后由美國新墨西哥州胡安學院David Penrose于2008年正式提出了“微課”的概念[1,2]。在我國，隨著教育信息化的蓬勃發展，傳統的課堂教學弊端也日漸凸顯，如教學手段單一、學習方式單一、學習效率低、時間成本高等。因此，在微課教學理念于2011年由胡鐵生老師首次提出后，便引發了國內教育界的廣泛關注，促進了教育教學在信息化新時代下的改革[3]。微課，顧名思義，指微型課堂，以主題鮮明、內容精悍、資源多樣為特點，突破了學習場地和時間的限制，突出了學習的碎片化、靈活性和隨時性，有助于提高學習的時效性[1,3,4]。相比于傳統課堂的45分鐘時長，微課一般控制在10-15分鐘，內容精煉、結構緊湊，利于抓住學習者的注意力，高效地完成知識的傳遞。另外，學習者能夠根據自己對知識的掌握程度隨時隨地的有針對性地反復觀看微課內容學習知識。由此可見，微課學習成本更低，效率更高，更符合當下工作學習的節奏，進而更易被人們所接受。在高校教學中，微課的多樣呈現方式，使其在實驗教學方面的應用優勢更為凸顯[5]。實驗教學對學生能力考察和培養涵蓋兩部分，一是對理論知識的理解和掌握，二是對實驗現象的操作和觀測。若能將課堂教學與微課相結合，一來能夠讓學生在課前和課后隨時對實驗相關理論知識加以預習和鞏固，二來通過微課視頻觀摩，亦可對實驗操作方法和技巧作以了解和熟練，進而提高了實驗課堂上的學習效率和動手能力，讓課堂教學更加直接、有效、順暢，也便于教學內容的擴展和延伸[5,6]。

大學物理實驗課程包含力、熱、電、光四大板塊，其中，光學知識尤為抽象，實驗操作更為繁瑣，涉及到的操作步驟和因素也偏多，在操作過程中稍有偏差，都會影響實驗現象的觀察，進而降低數據測量的準確性[7-9]。隨著光學科技的發展，在一線的光學實驗教學中，新的光學科技也不斷被應用于光學實驗教學中，例如，在衍射、干涉實驗中用激光代替單色光源，由于激光的單色性、方向性、亮度相較于傳統單色光源更好，實驗的現象能夠更加明顯，實驗的實際操作能夠更簡便。創新的實驗方法在一定程度上減小了光學實驗的難度，為光學實驗教學減輕了負擔[7,8]。盡管如此，在大學的光學實驗教學效果仍不十分理想，教與學存在“時差”，不少同學在課中自主思考及動手能力缺乏，課后依然不明白實驗內容，無法掌握實驗操作。因此，為改善光學實驗教學效果，提高教學效率，將“微課”引入課堂教學是有效的方式。本文以幾何光學的經典實驗，“薄透鏡焦距的測定”為例，基于該實驗的教學特點，從微課內容構建、微課設計、微課制作三個方面詳細講述了“薄透鏡焦距的測定”微課制作流程，探討了將微課引入實驗教學的具體實施過程，進而引導學生自主思考、探索、發現，從而培養學生自我解決問題的能力。

2 微課內容構建

“薄透鏡焦距的測定”實驗涉及三種測定方法，分別是物距-相距法、二次成像法和自準直法，相對內容較多，需將內容進行劃分，分為四個小節，第一小節為實驗背景和目的，第二到四小節分別是三種測量方法的實驗原理講解及視頻演示，每個小節時長控制在10分鐘左右。在四個環節的連接下，微課涵蓋了知識講授、實驗操作、內容總結、探究升華四個方面，保證了實驗內容的完整。為了及時掌握學生學習情況和完成情況，可在微課設計過程中安排適當的學習評估環節，方便實驗測評。

3 微課設計

3.1 腳本設計與制作

腳本設計是微課制作的核心，體現了設計者對微課內容的整體把控。一份完整的腳本可以為之后的微課視頻拍攝理清拍攝步驟和內容，讓拍攝過程條理清晰，保證拍攝工作有序順利的進行，進而提高拍攝效率和視頻展示的準確性[5,10]。腳本內容包含教學環節、教學內容、展示時長、畫面布局等方面，如圖1 所示。腳本的設計和撰寫需要注意以下方面：

圖1 腳本設計示意圖

將教學內容盡可能的細化。腳本內容包含微課中所講的全部話句，在視頻錄制過程中，拍攝者只需對照腳本，將話語連貫表述出來即可。由此避免了實際錄制過程中的措辭不嚴謹、話語不連貫、思路不清晰等問題。同時，腳本內容還需注明視頻拍攝中涉及到的畫面切換時間點、切換動作等，進而保證在錄制過程中語言和動作的配合無誤和連貫。

將視頻制作的時間合理安排。由于微課時長限制，使得微課內容無法做到面面俱到，因此在腳本設計中應合理安排每一個環節的時長，突出重點。在“薄透鏡焦距的測定”的微課教學中，每種測定方法的原理和操作為重點，應該將大部分的時長放在這兩方面，其次是實驗數據的處理，但由于三種方法的實驗數據處理大同小異，故只需在第一個測定方法中對數據處理方法作以詳細講解，其后無需花費過多時長講述。實驗背景和目的也無需花費太多時間。

3.2 PPT 的設計

除了實驗操作可用視頻展示外，實驗背景、目的、原理、儀器介紹、數據處理這幾部分都需要PPT 的展示。基于微課短小精悍、主題突出的特點，PPT 在制作中需要對文字和圖片進行合理的選擇和排版。用盡可能短的篇幅，在最短的時間內引發視覺沖擊，吸引學生注意力，方便學生掌握該實驗的重點和難點所在，進而輔助教師的課堂講解，提高教與學的效率，最終達到理想的教學效果。PPT 內容如圖2 所示。PPT 的設計和制作需注意以下幾點：

圖2 PPT 設計示意圖

（1）PPT 背景應簡潔明了。PPT 的內容是主角，背景不可喧賓奪主地搶了內容地位，分散學生注意力。

（2）PPT 文字需少而精。PPT 內的文字只列入關鍵內容，重點和難點內容用鮮艷顏色標注，引起學生特別注意。文字字號不易過大或過小，需配合圖片大小，保證學生看清楚。

（3）PPT 圖片配合文字展示。圖文結合有利于降低視覺疲勞。在圖片展示時可適當加入動畫，有助于思路的整理，調節學生注意力，提高學習效率。

4 視頻制作

4.1 視頻錄制

微課視頻制作的方法五花八門，對比文獻中提到的多種錄制軟件，本微課視頻采用利用PowerPoint 軟件結合實驗步驟實錄相結合呈現知識點，錄屏后進行講解[10,11]。所需要的教學設備有計算機、麥克風、攝像機，軟件有Geforce Experience、Arctime、Premiere。本次微課制作所選用的屏幕錄制工具為英偉達公司的Geforce Experience 軟件。在錄制屏幕時電腦資源的使用量相對于其他錄屏軟件要少很多，能夠有效的減少在錄制屏幕時的卡頓現象，同時也能隨意調整錄制的分辨率、幀率和視頻的比特率，其設置界面如圖3（a）所示。本軟件在錄制屏幕的同時也能夠錄制音頻，錄制音頻時能夠調整聲音的大小和麥克風增強，操作簡單方便的同時也能夠保證錄制音頻的清晰度和辨識度。音頻部分的調整如圖3（b）所示。其設置界面如圖3 所示。

圖3 (a) Geforce Experience 的錄屏設置界面；(b) Geforce Experience 的音頻設置界面

4.2 視頻剪輯與優化

微課教學至關重要的版塊就是視頻的呈現。視頻制作的優劣直接影響微課教學效果的好壞，因此視頻的剪輯和優化非常重要。本文選擇了Premiere pro 軟件進行微課視頻剪輯。該軟件具有處理大批量素材的能力、直觀的實時預覽功能、高效的剪輯能力。除了更夠剪輯微課主體部分以外，本軟件還能夠添加微課片頭、片尾；添加字幕；導出壓制視頻以減少視頻所占空間以便于傳播。

（1）對于視頻的剪輯，利用Premiere 的“剃須刀”選項，對錄制采集的視頻素材擇優剪輯，形成完整的視頻；

（2）選擇Premiere 軟件的“運動”選項，調整視頻畫面大小、分辨率等統一；

（3）選擇Premiere 中的“聲音增益”功能對視頻的聲音進行優化處理，減少音頻的音量、音頻差；

（4）選擇Premiere 軟件的“裁剪”功能鍵，對畫面大小進行處理后，選擇“超級鍵”選擇視頻錄制背景色，完成對人物的摳圖，最后將錄屏和人像軌道疊加形成畫中畫。

（5）視頻中的字幕可選擇Arctime 軟件進行編輯。相比于傳統字幕的制作方法，該軟件可以自動生成時間軸，只需要把字幕文本與時間對應即可，簡化了字幕制作的流程。借助軟件界面中可視的聲音的聲音波形圖可以快速準確的編輯時間軸，編輯字母文本。軟件界面如圖4 所示。在實踐軸中，可以調整字幕的時間；聲音波形圖可以根據波形圖來設置字幕，文本區中可以用來輸入字幕文本。

圖4 Arctime 軟件界面示意圖

完成視頻剪輯后，需將整個視頻從頭開始播放，仔細檢查畫面、動畫、文字和音頻等內容的配合，一遍遍優化視頻，最終達到視頻內容正確、畫面流暢、音頻清晰連貫、文字顯示及時合理等，并將整個視頻控制在10-15 分鐘左右，符合微課視頻的標準。

5 結論

隨著信息時代的發展，學習的途徑和方式也越來越多元和靈活。為了進一步優化課堂教學效果，教師們需要與時俱進，選擇合適的多媒體方式，取長補短，優化教學效果。本文以“薄透鏡焦距的測定”實驗項目為例，通過微課內容構建、微課設計、視頻制作三個方面的詳細講述了微課教學的流程。希望通過以上介紹能夠為教師提供一種新的教學方式，幫助其提升教學效果，滿足學生對知識的理解和探求，激發學生對物理實驗的學習興趣。