以新形態教材為載體的系統化微課設計與制作

趙蘭 劉瀅 芮文歡 吳海容

摘? 要? 在信息技術融入課堂教學背景下，微課在高校課程教學中發揮著越來越重要的作用。分析微課視域下工程熱力學教育教學改革面臨的挑戰和創新契機，提出以新形態教材為載體，從微課選題、PPT課件制作、腳本撰寫等維度構建完整的系統化微課體系。根據工程熱力學教學內容，對微課設計制作與展現形式進行研究與初探。

關鍵詞? 微課；工程熱力學；新形態教材；教學改革

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）21-0063-04

0? 引言

在“互聯網+”、短視頻、云課堂等信息技術與教育教學不斷融合的背景下，微課以其短小精悍、方便高效的表現形式越來越受到教育工作者的歡迎。以微課為依托的教育教學改革中，將微課引入高校傳統理工科課程，能夠將抽象、復雜的工科問題轉換為可視化、具體化、可重復觀摩的小視頻。選題直指教學重、難點問題，不僅可以減少學生的畏難情緒，提高自發學習、自主思考的積極性，而且學生可以通過“預習—授課—復習—提高”的閉環學習，對重點、難點進行強化、突破和鞏固，顯著提升學習質量。隨著信息技術的高速發展，微課應用不再局限于遠程網絡課堂，可以通過教材與傳統的課堂教學相結合，打破傳統教學資源單一的現狀，更好地發揮課堂教學完整連續、親切生動、融合互動的教學優勢。

1? 微課的發展與應用現狀

微課的發展始于國外，微課的雛形起源于美國北愛荷華大學所提出的60秒課程以及1995年英國納皮爾大學提出的1分鐘演講。目前熱議的微課概念是由美國的戴維·彭羅斯于2008年首次提出的。到2012年左右，微視頻和微課程成為利用信息技術進行網絡學習的核心手段。

在我國，微課的發展經歷了2011年的早期探索，2012年的醞釀準備，2013年起步發展，2014年快速發展，2015年加速發展，2016年內涵挖掘的歷程[1]。2011—2013年，胡鐵生老師[2]在不同時期給出微課的定義，提出微課是“以視頻為載體，針對某個教學環節開展的各種教學資源的有機結合體。微課是基于網絡運行的，不受時空限制的網絡課程資源”。2013年，焦建利老師將微課定義為“以短小精悍的在線視頻為表現形式，以學習或應用為目的的在線教學視頻”。

微課的概念表述差異主要是由于隨著微課的發展，人們對其認識越來越深刻。無論哪種概念，其核心元素均體現為：1）以視頻為載體；2）圍繞知識點展開；3）具備完整的教學設計；4）以網絡平臺和信息技術為支撐；5）支持移動終端學習。

我國微課的應用涉及高校到中小學的各個學科領域，教育部在微課推廣應用方面給予大力支持，通過各種比賽提高人們對微課的認識，推廣普及微課制作技術。目前，國內微課的主要存在形式是各類比賽，如“全國中小學優秀微課征集”“全國高校微課教學比賽”和各省級高校、中小學微課比賽等，以網絡形式推動和展現微課成果的有鳳凰微課、五分鐘課程網等。比賽主旨主要在于普及信息技術、提高師生在課堂教學中對微課的制作和應用技術，從而推動教學資源和媒體資源的整合、優化。

因此，在發展前期，微課的制作初衷源于比賽，大多數成果也僅止步于比賽，應用于課堂教學的微課總體占比并不高，且是零星、零散、孤立的微課視頻，在高校教學中的優勢還沒有得到充分發揮。

2020年初，新冠肺炎疫情暴發，教學也由傳統模式轉變為網絡教學與課堂教學相結合，在形勢嚴峻時期，“倒逼”出一系列涵蓋微課的網絡課程，使網絡教學步入常態化。因此，如何提高微課設計與制作能力，建設豐富、優質的多元化課程資源，成為教學工作者面臨的重大課題。

2? 微課視域下的工程熱力學教學改革

工程熱力學是能源與動力工程、機電工程、建筑環境與能源應用工程等多門學科的專業基礎課程。該課程內容龐雜，概念多、原理多、公式多、應用多，且涉及的理論知識抽象、晦澀。傳統的課堂教育方式，教學模式單一，僅通過課堂講解難以達到預期學習目標，且容易引發學生的畏難心理。將微課教學與傳統的課堂教學相結合，可以較好地改善上述問題。微課教學模式的應用，為工程熱力學課程教學改革帶來全新發展契機。

1）以微課為主要形式，建立新穎活潑、形象生動、內容豐富多樣的教學資源，同時將微課納入預習、課堂學習和復習環節，強化學生主動學習，改變課堂的沉悶氣氛，提高學生的參與意識和學習興趣。

2）微課視頻資源的獲取采用更簡便的形式，與《工程熱力學》教材結合，出版以紙質教材為載體、信息化資源為輔助平臺的新形態教材，借助手機、平板等移動終端掃描教材二維碼即可展開學習。微課資源陪伴整個學習過程，學生可反復復習鞏固，減少畏難情緒，開展自主學習與深度思考。

3）基于移動智能終端的開放式自主學習，線上與線下教學相結合，信息化教學與傳統教學優勢互補，大幅提升教學質量。

目前，工程熱力學課程微課建設進程中也面臨亟待解決的問題。

1）在市場驅動下，網絡教學平臺建設百花齊放，教學過程的重現度和完善度不斷提高。但筆者認為：微課應用于課堂教學的網絡平臺應區別于遠程網絡課堂，其適用性不應以“齊、全、多”為評價標準，而應綜合考慮與課堂教學結合的可行性、便捷性、服務性，最大化體現微課進課堂的價值。

2）工程熱力學課程的微課內容需進一步系統化。對于一門重點、難點頗多的課程，可開發的微課資源非常豐富，但目前該課程微課資源數量相對較少，難以滿足翻轉課堂等創新教學方式的需求，且不利于學生養成良好的學習習慣。

3）將微課融入課堂教學，對教師在微課制作技術和教學設計方面提出更高要求。微課的優勢不言而喻，但簡單的錄屏、課堂實錄等傳統的微課技術比較簡單，不足以吸引學生的眼球，而制作精良、優質的微課所需的時間成本、經濟成本往往令一線教師望而卻步。通過調查發現，目前高校教師對于信息化技術的掌握，比如動畫制作、視頻剪輯、視頻錄制等，多處于初步學習階段，高階的更有震撼力、感染力的視頻制作往往需要專業人才、專業團隊操作實現。

3? 新形態教材為載體的微課平臺

教材是知識傳播、組織課堂教學的重要載體，也是學科建設的組成部分。傳統的紙質教材雖然凝結了專家學者的智慧和心血，但其在形式上無法滿足慕課、微課、移動學習、線上教學等新型的多元化教學模式的需要。因此，以紙質教材為核心，融入數字化資源、數字課程開發應用的新形態教材應運而生[3-4]。新形態教材最大的創新點在于結合先進的多媒體手段和互聯網技術，以傳統紙質教材為載體，在內容建設中增加線上教學資源，將動畫、視頻、微課、習題講解、視頻授課和課程評估嵌入教材。新形態教材因其豐富的內涵、生動形象的表現形式和立體直觀、可視化的愉悅學習體驗，受到教育界的認可和推崇。

在高校，紙質傳統教材仍占主導地位，很多出版社數字資源平臺尚未投入使用，新型教材銷售和使用模式還在探索階段。教材建設的新常態構建剛剛發軔，任重道遠，需要教育教學工作者共同努力創新。

微課以豐富、生動、高質量的應用特點成為新形態教材中最基礎、最高效便捷的教學資源。以“新形態一體化教材2.0”的出版發展為契機，構建以新形態教材為載體的微課平臺成為高校教育教學改革的創新之路。

4? 系統化工程熱力學微課設計與制作

高校工程熱力學微課建設整體處于起步階段，并未在教學中大規模采用，且通常制作的微課數量較少，內容孤立無銜接，知識點關聯性弱，尚未形成內容完整的可以貫穿教學總體進程的系統化資源，亟待構建完備的微課體系。在系統化微課設計中，采取“課程內容優化—微課程內容遴選—視頻制作—教學應用與反饋—持續改進—嵌入教材—應用推廣”的技術路徑對微課的內容建設、形式展現進行持續優化。

4.1? 微課內容建設

內容建設的基本要求是設計合理，突出教學重點、難點，促進教學目標實現。

4.1.1? 選題? 微課的選題是制作微課的第一步，科學選題是微課成功的前提和基礎[5]?；谛滦螒B教材框架（圖1），對各章節的知識點進行整合、比較，綜合考量教與學的需求，在大量分析調研基礎上，遴選出最具價值的重點、難點內容作為微課選題。

1）氣體的熱力性質：理想氣體與實際氣體；理想氣體狀態方程；比熱容的定義及計算。

2）熱力學第一定律：閉口系統能量方程及應用；開口系統穩態穩流能量方程及應用。

3）熱力學第二定律：熱力過程的方向性；卡諾定理與卡諾循環；逆卡諾循環及工程應用；熵和熵方程。

4）水蒸氣：水蒸氣的定壓發生過程；水蒸氣的p-v、T-s圖；水蒸氣表和焓—熵（h-s）圖。

5）混合氣體與濕空氣：濕空氣參數；濕空氣的焓濕圖；濕空氣熱力過程及工程應用。

6）動力循環：朗肯循環。

7）制冷循環：空氣壓縮制冷循環原理；蒸氣壓縮制冷循環；吸收式制冷循環。

4.1.2? 課件制作與優化? 制作高質量的課件是微課的基礎[6]。PPT課件作為教學中最常使用的基礎輔助工具，能夠充分運用圖、形、聲、像、動畫等多媒體元素清晰完整地呈現教學內容，優化教學組織設計，還可以制作、演示一部分動畫，作為電腦錄屏、視頻錄制的原始素材。在微課制作初期，PPT制作與動畫設計為微課提供了制作思路。

4.1.3? 腳本撰寫? 微課的精髓在于“微”，時長一般控制在5～10 min。因此，對于微課的內容應精密計劃、合理設計，知識點講解應言簡意賅、深入淺出，不宜長篇大論。在正式錄制微課前生成文字形式的腳本，并通過反復演練達到預期錄制時長內的最佳效果。

4.2? 微課展現形式與制作方法

微課作品最終的展現形式應力求形式多樣、個性鮮明、新穎活潑、美觀時尚，符合當代大學生的審美和喜好，能夠生動、直觀、形象地演示重要內容[7]。

4.2.1? 電腦錄屏? 采用oCam、錄屏大師、KK錄像機等軟件進行電腦錄屏生成視頻，該方式最突出的優點是簡單易操作，對環境、設備要求不高。錄屏有兩種操作方式。

一是電腦播放課件同步采集教師的旁白講解，直接生成教學視頻。該方法可由教師獨立完成微課制作。

二是電腦錄屏播放課件和動畫，然后后期合成主講教師或他人的講解配音，必要時可在視頻中嵌入動畫、實錄視頻等素材，通過剪輯導出微課作品。該制作方式適合含有公式推導、圖形繪制等較多教學內容的理論講解，比如閉口系統能量方程、開口系統穩態穩流能量的推導、理想氣體狀態方程的應用等。

4.2.2? 高清教學視頻錄制? 該方法對設備和環境要求較高，可借助高清屏幕視頻錄制工作室的設備和資源完成。高清錄制最典型的優點是可以同步呈現教師的生動講解和清晰的課件播放，達到可視性好、清晰度高、流暢度高的觀看體驗。

4.2.3? 課堂實錄? 攝像機實時錄制真實的課堂教學過程，剪輯生成小視頻。其優點是能將PPT播放，教師語言、手勢、表情、課堂板書以及教學互動完整地拍攝下來，師、生出鏡參與實拍，教學場景真實，具有更強的代入感和親切感；缺點是表現形式仍然局限于課堂教學，PPT內容清晰度不高，不易實現與其他多媒體技術的結合?？梢酝ㄟ^后期剪輯，將重要的PPT內容錄屏后嵌入實錄的視頻中。此類微課適用于難點講解、習題解析等選題，復習過程中可以完整地復盤教學過程。

4.2.4? PPT課件與動畫制作結合? 采用Adobe Flash、Adobe After Effects、Adobe Premiere等軟件制作微課所需的動畫素材，達到動靜結合、新穎時尚、可視性強的效果。該方式主要用于動態內容的直觀展示，如水蒸氣的定壓發生過程，工質的混合，微觀粒子的碰撞，動力循環、制冷循環的原理，水蒸氣的p-v、T-s圖的繪制等。

4.2.5? 工程應用視頻錄制? 在日常工作中，挖掘與課程相關的設備生產、部件安裝、系統運行、工程設計、現場施工等素材，制作成微課作品。工程熱力學是一門與后續專業課聯系非常緊密的基礎課。以建筑環境與能源應用工程為例，熱能與機械能的轉移和轉化規律，熱力學第一定律，熱力學第二定律，水蒸氣、濕空氣的熱物性等重點教學內容，均是制冷技術、空氣調節等專業課程的理論基礎。將基礎課與專業課內容銜接，完成理論向實踐的過渡與轉化，可以幫助學生理解抽象、晦澀的熱力學理論，提高理論課程的教學質量。同時在專業課學習中幫助學生理解和掌握工程設計的原理和本質，消除新知識、新設備、新技術的突兀感，對其不再產生陌生感。

5? 結束語

基于課程重、難點的系統化微課制作，線上線下相結合的教學方式，是將來教學的發展方向。微課作品內容合理，形式豐富多樣，易激發學生學習熱情，使學生自主地從微課中接受知識的傳遞。本文以工程熱力學課程為例，探索以新形態教材為載體和平臺，實現系統化微課進課堂，貫穿教學過程，增強教學效果，為高校教學模式改革開辟一條創新之路。

參考文獻

[1] 羅天蘭，王忠華.微課的研究現狀及其發展趨勢綜述[J].軟件導刊（教育技術），2014（7）：90-93.

[2] 胡鐵生，黃明燕，李民.我國微課發展的三個階段及其啟示[J].遠程教育雜志，2013（4）：36-42.

[3] 韓嬌.“互聯網+ ”視域下高職新形態教材建設探索[J].中國多媒體與網絡教學學報，2019（7）：196-197.

[4] 王嬌嬌，杜慧起.產教融合背景下職業教育新形態教材開發研究[J].教育與職業，2022（6）：109-112.

[5] 孟祥增，劉瑞梅，王廣新.微課設計與制作的理論與實踐[J].遠程教育雜志，2014，32（6）：24-32.

[6] 王國菊，孫曉勇，劉立悅，等.探析微課的設計制作與應用：以工科院?！恫牧狭W》課程為例[J].創新創業理論研究與實踐，2021（23）：50-52.

[7] 蘭洋洋.基于微課的翻轉課堂教學模式研究[J].電子元器件與信息技術，2021（8）：245-246.

*項目來源：南京工業大學浦江學院2020年校級重點教改課題“《工程熱力學》課程‘微課建設研究與實踐”（編號：2020JG007Z）。

作者：趙蘭，南京工業大學浦江學院，講師，工程師，主要研究方向為空調制冷技術及建筑節能研究；劉瀅、芮文歡、吳海容，南京工業大學浦江學院（210000）。