基于知識表征與數(shù)字化手段相結(jié)合的微課程系統(tǒng)設(shè)計

俞葉

● 概念

表征是指某（些）事物和事物屬性能確切地表示另一（些）事物和事物屬性。這里的事物和事物屬性可以包括思維在內(nèi)。知識表征是記載或表達(dá)知識的方式。知識表征包括外部表征和內(nèi)部表征兩種形式的區(qū)分，本文中指的是知識的外部表征，即將抽象的知識/信息（如概念、原理、關(guān)系等）通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動畫等可視化元素予以表征，以幫助學(xué)生更快、更好地形成心理上內(nèi)化的知識表征。

數(shù)字化學(xué)習(xí)是指學(xué)習(xí)者在數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，利用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，以數(shù)字化方式進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程，它包含數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境、數(shù)字化學(xué)習(xí)資源和數(shù)字化學(xué)習(xí)方式三個基本要素。數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，經(jīng)過數(shù)字化信息處理具有信息顯示多媒體化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息處理智能化和教學(xué)環(huán)境虛擬化的特征；數(shù)字化學(xué)習(xí)資源指經(jīng)過數(shù)字化處理，可以在多媒體計算機(jī)上或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行的多媒體材料，它能夠激發(fā)學(xué)生通過自主、合作、創(chuàng)造的方式來尋找和處理信息，從而使數(shù)字化學(xué)習(xí)成為可能；數(shù)字化學(xué)習(xí)方式是利用數(shù)字化平臺和數(shù)字化資源，教師、學(xué)生之間開展協(xié)商討論、合作學(xué)習(xí)，并通過對資源的收集利用、探究知識、發(fā)現(xiàn)知識、創(chuàng)造知識、展示知識的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

微課程系統(tǒng)設(shè)計是微課程教學(xué)法獨創(chuàng)的學(xué)習(xí)設(shè)計方法。微課程教學(xué)法是翻轉(zhuǎn)課堂本土創(chuàng)新的理論和方法，是以“學(xué)習(xí)知識主要在課外，內(nèi)化知識、拓展能力主要在課堂”為基本結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)方式（或教學(xué)方式、教學(xué)模式、教學(xué)形態(tài)），其目的在于發(fā)展應(yīng)對未來挑戰(zhàn)必備的核心素養(yǎng)，提升教學(xué)質(zhì)量。

對于微課程的定義，微課程教學(xué)法是從研究課程理論出發(fā)，使微課程回歸自己的邏輯，而不是把微課程混同或降格為微課等課程資源。從微課程教學(xué)法來看，微課程是云計算、移動互聯(lián)環(huán)境下，有關(guān)單位課時教學(xué)活動的目標(biāo)、任務(wù)、方法、資源、作業(yè)、互動、評價與反思等要素優(yōu)化組合為一體的教學(xué)系統(tǒng)。微課程系統(tǒng)設(shè)計觀照下的學(xué)習(xí)設(shè)計，可以落實到教學(xué)活動的最基本單位，是非常接地氣的翻轉(zhuǎn)課堂本土創(chuàng)新的好方法。

● 案例

筆者以人教版高二《選修4》化學(xué)第二章第三節(jié)第1課時《化學(xué)平衡狀態(tài)》微課程系統(tǒng)設(shè)計來闡述如何將化學(xué)學(xué)科知識表征與數(shù)字化手段相結(jié)合。

1.學(xué)科領(lǐng)域知識

《化學(xué)平衡狀態(tài)》的學(xué)理知識包括：什么是可逆反應(yīng)的限度，化學(xué)平衡狀態(tài)基本概念，化學(xué)平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征是什么，判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些；認(rèn)知過程知識包括：先理解可逆反應(yīng)的定義，然后根據(jù)可逆反應(yīng)所達(dá)到的最大限度，即化學(xué)平衡狀態(tài)理解化學(xué)平衡狀態(tài)的條件、適用范圍、特征，從而能應(yīng)用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，學(xué)會化學(xué)平衡三步法的簡單計算；問題條件知識為：判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)有哪些。

2.達(dá)成目標(biāo)發(fā)掘

達(dá)成目標(biāo)是學(xué)生通過學(xué)習(xí)應(yīng)該達(dá)到的認(rèn)知程度、認(rèn)知水平或認(rèn)知標(biāo)準(zhǔn)，是學(xué)習(xí)過程目標(biāo)管理的靈魂。微課程教學(xué)法把單位課時教學(xué)活動劃分為課前自主學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)（內(nèi)化知識、拓展能力）等兩個循序漸進(jìn)的階段：

第一階段，課前自主學(xué)習(xí)階段。由學(xué)生在家通過在線觀看微視頻和完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單給出的學(xué)習(xí)任務(wù)，理解化學(xué)平衡狀態(tài)基本概念，理解化學(xué)平衡狀態(tài)形成的條件、適用范圍、特征；能應(yīng)用化學(xué)平衡狀態(tài)的特征判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，學(xué)會化學(xué)平衡三步法的簡單計算。

第二階段，課堂學(xué)習(xí)（內(nèi)化知識、拓展能力）階段。學(xué)生先協(xié)作探究完成實驗“三氯化鐵和碘化鉀反應(yīng)”，探討反應(yīng)后溶液中還存在哪些離子，如何檢驗，存在這些離子的原因是什么。然后通過輔助的習(xí)題訓(xùn)練游戲，潛移默化地提高學(xué)生獨立思考、動手實踐、語言表達(dá)、自我判斷、相互溝通、團(tuán)隊合作等綜合能力。

3.課前準(zhǔn)備

（1）設(shè)計自主學(xué)習(xí)任務(wù)單

設(shè)計自主學(xué)習(xí)任務(wù)單有四個步驟：首先，設(shè)計達(dá)成目標(biāo)；其次，根據(jù)達(dá)成目標(biāo)設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)；再次，根據(jù)學(xué)習(xí)任務(wù)給出學(xué)習(xí)方法建議（并根據(jù)需要決定是否開發(fā)配套教學(xué)視頻）；最后，設(shè)計課前學(xué)習(xí)形式預(yù)告。

當(dāng)達(dá)成目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)方法建議（以及視頻開發(fā)）的設(shè)計完成后，教師已經(jīng)能夠預(yù)估學(xué)生自主學(xué)習(xí)的成效，這為教師設(shè)計課堂教學(xué)組織形式創(chuàng)造了條件。此外，由于學(xué)生對微視頻的關(guān)注，教師在微視頻中一般也會預(yù)告課堂組織形式以及課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和步驟，讓學(xué)生有預(yù)期有準(zhǔn)備，從而在課堂上達(dá)到事半功倍的效果。

（2）錄制微視頻

①任務(wù)分析與技術(shù)類型選擇。

微視頻的設(shè)計要以達(dá)成目標(biāo)和學(xué)習(xí)任務(wù)為依據(jù)，為學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)提供支架。

此外，需要考慮錄制微視頻采用什么樣的技術(shù)類型。本節(jié)課微視頻的制作采用了視頻多段合成形式，即利用Camtasia Studio軟件錄制圖文并茂的PPT講解，然后將一段手機(jī)錄像的解題過程視頻與Camtasia Studio軟件錄制的PPT兩個部分合成為一個10多分鐘的微視頻。在微視頻錄制中，多次用到了BIYING圖片搜索、美圖秀秀APP、視頻編輯器等多項信息技術(shù)手段。在微視頻制作完成后，教師將其掛在優(yōu)酷終端生成，并發(fā)送Flash地址至學(xué)生的QQ或微信群上，提供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

②微視頻邏輯線索（如下圖）。

（3）設(shè)計課堂學(xué)習(xí)形式

①課堂學(xué)習(xí)形式設(shè)計的依據(jù)。

課堂學(xué)習(xí)形式設(shè)計以對學(xué)生自主學(xué)習(xí)成效的預(yù)估為依據(jù)，設(shè)計自主學(xué)習(xí)反饋、課堂檢測、協(xié)作探究、展示和評價四項教學(xué)活動，小組合作學(xué)習(xí)貫穿于每一項教學(xué)活動中。

②組建合作學(xué)習(xí)小組。

合作學(xué)習(xí)小組的分組，可以依據(jù)教師個人喜好以及同學(xué)生共同商榷來決定，這樣更有利于課堂合作學(xué)習(xí)的形成。

本校班級人數(shù)一般在48人左右，把學(xué)生分成12組，每組有4位同學(xué)。以學(xué)生座位自然分組。組長、記錄員、發(fā)言員、實驗員各1名，自由搭配。分工由學(xué)生自己確定，角色定時輪換，目的是確保每位學(xué)生能在課堂上有事做，他們的各項能力（包括表達(dá)能力、動手能力、溝通和協(xié)調(diào)能力等）都能得到發(fā)展。endprint

（4）設(shè)計課堂檢測和課堂協(xié)作探究作業(yè)

①設(shè)計課堂檢測。

學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，到課堂上接受檢測，是順理成章的。課堂檢測的難度與自主學(xué)習(xí)任務(wù)單和微視頻相當(dāng)。

本校課程依托智慧云學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生每人都配備了智慧云一卡通，一卡通上安裝了數(shù)字答題器，答題器和智慧云教師終端相結(jié)合進(jìn)行客觀題答題正確率數(shù)據(jù)統(tǒng)計。鑒于本內(nèi)容的實際情況，課堂檢測設(shè)計為客觀題。課始5分鐘，學(xué)生每人分發(fā)紙質(zhì)習(xí)題一份，獨立完成，然后通過答題器將正確答案上傳到教師端，教師通過正確率數(shù)據(jù)統(tǒng)計，檢測學(xué)習(xí)效果。

②設(shè)計課堂協(xié)作探究作業(yè)——基于實驗的微項目學(xué)習(xí)。

微課程教學(xué)法認(rèn)為，翻轉(zhuǎn)課堂沒有課堂作業(yè)就沒有“翻轉(zhuǎn)”。但是，作業(yè)的深度和廣度不應(yīng)只停留在“檢測”的水平，而是要根據(jù)“最近發(fā)展區(qū)”原則，循序漸進(jìn)地提升難度，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、解決實際問題的能力。因此，基于實驗的微項目學(xué)習(xí)為絕佳的選擇。

（5）課堂教學(xué)媒體準(zhǔn)備

課堂教學(xué)常用的教學(xué)媒體有電腦、無線同屏器、答題器、學(xué)生PAD等。本節(jié)課根據(jù)課堂教學(xué)設(shè)計需要，將答題器、無線同屏器綜合于課堂應(yīng)用。

①智慧云學(xué)生端數(shù)字答題器。

作為智慧校園一卡通功能之一的答題器功能，是學(xué)生與教師進(jìn)行交互學(xué)習(xí)最方便的手段。課始檢測中客觀題正確率數(shù)據(jù)分析，能使學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)情況一目了然，方便教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并及時調(diào)整學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。現(xiàn)場二次備課，在考驗教師靈活應(yīng)變能力的同時，也提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

②無線同屏器。

學(xué)生分組實驗時，教師先將學(xué)生的實驗過程，實驗現(xiàn)象進(jìn)行錄制，然后在學(xué)生演講時，用無線同屏器邊同步播放，這一方面增強了學(xué)生講解時的真實情境感，另一方面從講解的效果來說，也非常顯著。同時，無線同屏器在學(xué)生分組實驗過程中的錄播，也督促學(xué)生養(yǎng)成了良好的實驗習(xí)慣，有助于提升他們的實驗技能。

● 反思

1.微課程教學(xué)設(shè)計是化學(xué)學(xué)科領(lǐng)域知識表征的有效手段

《化學(xué)平衡狀態(tài)》屬于化學(xué)學(xué)科中理論性、抽象性較強的一個概念，同時還存在著辯證思維理念。為了幫助學(xué)生更快、更好地形成心理上內(nèi)化的知識表征，則需要通過帶有語義規(guī)則的語言、圖形、圖像、動畫等可視化元素予以表征，這些知識表征在微視頻中得以實現(xiàn)，而且微視頻可以快進(jìn)，也可以倒退，這就賦予了學(xué)生可以自定進(jìn)度的自主學(xué)習(xí)。最后教師再輔助與微視頻相配套的自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，讓學(xué)生在觀看微視頻后完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)單，以保證他們對這一學(xué)理知識的掌握程度。

微課程系統(tǒng)設(shè)計中的“課前自主學(xué)習(xí)任務(wù)單+微視頻”，往往以知識分類為基礎(chǔ)，將原來學(xué)科教學(xué)中只考慮知識本身內(nèi)在關(guān)系的知識系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閷⒅R和認(rèn)知相結(jié)合的領(lǐng)域知識，從而恰當(dāng)?shù)胤治龌瘜W(xué)知識的內(nèi)在表征，有效地實現(xiàn)將媒體技術(shù)、視覺媒介技術(shù)和知識與內(nèi)在心理信息加工之間的銜接與融合，從而為解決信息超載和認(rèn)知負(fù)荷提供有效的表征策略，促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)與主體發(fā)展。

2.微課程教學(xué)法促進(jìn)數(shù)字化學(xué)習(xí)手段與教育教學(xué)的深度融合

微課程教學(xué)法促成了數(shù)字化學(xué)習(xí)，推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合。學(xué)生可以不再依賴教師的講授與課本的學(xué)習(xí)，而是在互聯(lián)網(wǎng)終端上利用數(shù)字化資源，依賴自主發(fā)現(xiàn)、探索性地學(xué)習(xí)。同時，學(xué)習(xí)資源共享在平臺上，也促成學(xué)生能協(xié)商合作地學(xué)習(xí)，并利用網(wǎng)絡(luò)通訊形成網(wǎng)上社群，進(jìn)行合作式、討論式的學(xué)習(xí)；學(xué)生還可以通過互聯(lián)網(wǎng)、信息化工具等進(jìn)行創(chuàng)新性、實踐性的問題解決學(xué)習(xí)。

相比傳統(tǒng)教學(xué)法來說，微課程教學(xué)法實踐中的課前學(xué)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)被賦予了能更靈活運用各種APP，平臺及其文字處理、圖形、圖像處理、信息集成等工具的權(quán)利，能對課程學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行重組，創(chuàng)作更加靈活多變，不僅能幫助學(xué)生獲得知識，還能幫助其建構(gòu)知識。微課程教學(xué)法是真正以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)法，學(xué)習(xí)個性化且能滿足個體需要；是以問題導(dǎo)向或主題為中心的；是進(jìn)行通訊交流的，學(xué)習(xí)者之間是協(xié)商的、合作的；是具有創(chuàng)造性和再生性的；是可以隨時隨地、終身的學(xué)習(xí)方法。

因此，微課程系統(tǒng)設(shè)計能將數(shù)字化內(nèi)容有效地與課程進(jìn)行整合，創(chuàng)造數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，把數(shù)字化資源和數(shù)字化學(xué)習(xí)方式納入學(xué)生的學(xué)科課程學(xué)習(xí)過程中，有效運用信息技術(shù)的各種不同形式，實現(xiàn)對信息技術(shù)的優(yōu)化選擇，使學(xué)生能夠用合作、富有創(chuàng)意和生動的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)造能力的教育目標(biāo)。endprint