“大學(xué)物理”微課程設(shè)計研究

路俊哲， 馬曉棟

（新疆師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

“大學(xué)物理”微課程設(shè)計研究

路俊哲， 馬曉棟＊

（新疆師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

“移動學(xué)習(xí)”與“微課程”的出現(xiàn)對當(dāng)前高等教育的教育模式和學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生了巨大影響。文章以大學(xué)物理的“剛體力學(xué)”內(nèi)容為例，通過對相關(guān)知識點的微課程剖析給出了基于教學(xué)型和基于活動性的兩種微課詳細(xì)設(shè)計。該案例設(shè)計可為大學(xué)物理的教學(xué)方式上提供一些啟示。

微課程；大學(xué)物理；剛體力學(xué)；教學(xué)設(shè)計

飛速發(fā)展的現(xiàn)代化信息技術(shù)為人們的生產(chǎn)生活帶來了日新月異的巨大變化，信息化的浪潮波及到各個領(lǐng)域。而伴隨著移動終端的普及，不同職業(yè)、不同年齡段的人們對于學(xué)習(xí)的時間、地點、方式、手段等多種多樣的需求開始增多，于是一種新型的教學(xué)模式——“微課程”應(yīng)運而生。它的出現(xiàn)標(biāo)志著一種新型的學(xué)習(xí)方式和生活方式的產(chǎn)生。微課程可以滿足移動學(xué)習(xí)、分層學(xué)習(xí)、碎片化學(xué)習(xí)等多種個性化學(xué)習(xí)方式，為新時代下教育的發(fā)展翻開了嶄新的篇章。

微課程最初是由美國北愛荷華大學(xué)的LeRoy A.McGrew教授［1］在上世紀(jì)60年代提出的。在國內(nèi)關(guān)于微課程的研究也已有很多［2-4］，其中胡鐵生老師［2］率先提出了以“微視頻”為中心的新型教學(xué)資源“微課”。主要是指按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過程中針對某個知識點或教學(xué)環(huán)節(jié)而開展教與學(xué)活動的各種教學(xué)資源的有機(jī)組合。梁樂明等［3］通過對國內(nèi)外有代表性的微課程網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的設(shè)計進(jìn)行比較分析，構(gòu)建了有效促進(jìn)學(xué)習(xí)的微課程設(shè)計模式，包括前端分析、微課程要素與設(shè)計、評價與反饋等環(huán)節(jié)。這一設(shè)計模式的提出為設(shè)計制作微課程提供了重要的參考依據(jù)，也為我們后續(xù)的研究提供了重要的基礎(chǔ)。但微課程在高校教育教學(xué)中多數(shù)還停留在理論層次和比賽層面上，真正把微課程教學(xué)模式嵌入到傳統(tǒng)教學(xué)模式中還處于探索階段［5］，尤其在高校物理教育教學(xué)。

1 大學(xué)物理教學(xué)中存在的問題

“大學(xué)物理”課程作為理工科專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課，在培養(yǎng)和提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)、科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力，增強(qiáng)學(xué)生分析和解決問題能力等方面，具有其他課程不可替代的作用。但目前，該課程的教學(xué)還存在以下一些問題：

一是大學(xué)物理內(nèi)容雜，知識點多，理論性強(qiáng)。大學(xué)物理每一學(xué)時所包含的知識點、信息量的廣度和深度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中學(xué)課堂，特別是中學(xué)沒有涉及到的剛體力學(xué)，對于大一學(xué)生來說難度尤其大，因此學(xué)生急需課后輔導(dǎo)。

二是教學(xué)形式單一。雖然引入了先進(jìn)的教學(xué)多媒體設(shè)備，但是現(xiàn)階段的大學(xué)課堂教學(xué)多數(shù)仍采用老師講解和灌輸?shù)姆绞?，學(xué)生缺乏主動性和獨立思考的能力，因此教學(xué)形式需要多樣化。

三是學(xué)時壓縮與學(xué)習(xí)內(nèi)容膨脹的矛盾日益突出。學(xué)時減少，而現(xiàn)代科技內(nèi)容不斷拓展，教師為完成教學(xué)大綱而對要求的知識點進(jìn)行描述性講解，不夠深入，學(xué)生的疑難問題越積越多，教師反映越來越難教，正如陳佳洱、趙凱華、王殖東三位教授撰文指出的那樣，“我國40余年來的現(xiàn)實狀況是，每當(dāng)教學(xué)改革的呼聲高漲時，其他專業(yè)就要求砍殺物理課程的學(xué)時。這個問題長期以來困擾著廣大的物理教育工作者，常使他們處在迷惘、焦急、掙扎、無奈、消沉的復(fù)雜心態(tài)之中”［6］。因此，教與學(xué)需要課時補(bǔ)充。

綜上，大學(xué)物理課程的教學(xué)需要借助微課程的優(yōu)勢輔助教師教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式由被動接受型向主動鉆研型轉(zhuǎn)變，它將不僅解決部分課程的教學(xué)與學(xué)習(xí)問題，更像是“授人以漁”，“微課程”的教學(xué)思路可以進(jìn)行拓展。如此一來，這種學(xué)習(xí)模式方法也可以擴(kuò)大到更多適合“微課程”的課程當(dāng)中，乃至成為全民學(xué)習(xí)的一種優(yōu)質(zhì)方式與手段。

2 剛體力學(xué)微課程的教學(xué)案例設(shè)計

剛體是在外力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生變化或者變化并不顯著的物體。對剛體運動的描述研究叫作剛體動力學(xué)，剛體動力學(xué)是力學(xué)的一部分，是研究高科技的機(jī)器部件的運動和各種高等科技應(yīng)用器械以及天體運動的力學(xué)基礎(chǔ)。

大學(xué)階段學(xué)習(xí)的《大學(xué)物理》、《力學(xué)》和《理論力學(xué)教程》中都有剛體力學(xué)相關(guān)內(nèi)容，其內(nèi)容都是基于對力學(xué)、質(zhì)點運動學(xué)、動量守恒定律、動能、勢能、角動量等基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。主要知識點有：力矩、轉(zhuǎn)動定律、轉(zhuǎn)動慣量、角動量、角動量守恒定律、力矩作功、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理、經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性等。內(nèi)容中的重難點是剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律、角動量定理和角動量守恒定律。以剛體的定軸轉(zhuǎn)動定律為代表的一系列難點，出現(xiàn)原因之一是學(xué)生在中學(xué)階段完全沒有接觸過剛體力學(xué)的內(nèi)容同時是大學(xué)忽然出現(xiàn)的新知識、新內(nèi)容，從而讓學(xué)生無法快速適應(yīng)并且容易感到生疏和難以接受。因此，本文以剛體力學(xué)的相關(guān)知識點為例進(jìn)行微課設(shè)計。

2.1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動

2.1.1 前期分析

課程名稱：剛體的定軸轉(zhuǎn)動

知識點來源：高等教育出版社；馬文蔚改編；《物理學(xué)》（第五版），普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材；第四章第一節(jié)。

課程內(nèi)容分析：這是學(xué)生接觸剛體力學(xué)的第一堂課，也就是能夠培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣最關(guān)鍵的一節(jié)課。這塊內(nèi)容是整個剛體力學(xué)的基礎(chǔ)知識，但并不是重點與難點，所以在設(shè)計中要注意的是不能古板的陳列剛體運動的分類及其特點，在此應(yīng)該最大程度的利用動畫效果、三維展示效果來強(qiáng)調(diào)不同種類剛體運動的區(qū)別和聯(lián)系。其次，在視頻中可以將所學(xué)知識與生活盡量緊密的聯(lián)系起來，也留給學(xué)生思考的空間。

知識點描述：建立剛體模型的概念，研究剛體運動的分類、特點及其角量描述，以適合學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)性學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)者一般特征：基礎(chǔ)較為薄弱，不容易接受新知識。

前期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)：學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了質(zhì)點的概念以及質(zhì)點運動。

2.1.2 微課程設(shè)計

表1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動微課程設(shè)計

2.2 角動量守恒定律及其應(yīng)用

2.2.1 前期分析

課程名稱：角動量守恒定律及其應(yīng)用

知識點來源：高等教育出版社；馬文蔚改編；《物理學(xué)》（第五版），普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材；第四章第三節(jié)。

課程內(nèi)容分析：角動量及其規(guī)律是從牛頓定律基礎(chǔ)上派生出來的又一重要結(jié)果。在一些體育運動及貓的下落問題中都會用到角動量守恒來解釋相關(guān)現(xiàn)象。

知識點描述：角動量守恒的條件及角動量守恒定律的應(yīng)用。

學(xué)習(xí)者一般特征：欠缺利用所學(xué)理論知識解釋生活現(xiàn)象的能力。前期學(xué)習(xí)基礎(chǔ)：理解并掌握剛體繞定軸轉(zhuǎn)動情況下的角動量定理。

2.2.2 微課程設(shè)計

表2 角動量守恒定律及其應(yīng)用微課程設(shè)計

3 “大學(xué)物理”微課程設(shè)計反思

一節(jié)微課程并不能夠代替課堂教學(xué)，而是對傳統(tǒng)教學(xué)的有益補(bǔ)充，因此“大學(xué)物理”微課程并不是傳統(tǒng)課堂教學(xué)的片段或者壓縮。不是要把一學(xué)時的課程內(nèi)容強(qiáng)行壓縮到10分鐘以內(nèi)，或者把上課的某個片段當(dāng)做一節(jié)微課程，而是要把微課程的設(shè)計集中于單個知識點上。因此微課程不等于縮短教學(xué)時間，不能輕易甩掉一些教學(xué)步驟以達(dá)到“微”的效果。

在“大學(xué)物理”課程中，并不是所有的知識點和內(nèi)容都適合設(shè)計成微課程。例如，對于一些簡單易懂的定義和初高中就已經(jīng)接觸過的定理、原理，學(xué)生完全可以通過看教科書就能理解并掌握，完全不必借助于微視頻了。錄制這樣的微視頻反而會造成資源浪費，也會讓學(xué)生失去觀看微視頻的興趣，這就得不償失了。最適合進(jìn)行微課程設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)該是學(xué)生不容易理解、掌握并且融會貫通的重難點，或者是可以拓展學(xué)生思維、易激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的興趣點的知識點等［7］。

一節(jié)微課程的設(shè)計應(yīng)包括課程名稱、知識點、適用對象、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重難點、微課程設(shè)計思路及過程等方面。而“大學(xué)物理”素有“辨天地之美，析萬物之理的美譽(yù)”，因此在“大學(xué)物理”微課程設(shè)計中應(yīng)注意從實際生活出發(fā)，能瞬間吸引學(xué)生的注意力，對具體現(xiàn)象進(jìn)行分析和梳理，導(dǎo)入新的概念、理念和方法，并加以總結(jié)，讓學(xué)生在短時間內(nèi)能學(xué)有所獲并能學(xué)以致用，真正實現(xiàn)“微”課程的“大”設(shè)計。

4 結(jié)束語

在“微”時代的來臨之際，微課程正日益獲得教育領(lǐng)域的諸多關(guān)注，微學(xué)習(xí)也不斷走近人們的生活。為了使學(xué)生能有一種清晰的思路和成熟的學(xué)習(xí)方法，文章依據(jù)大學(xué)物理課程中剛體力學(xué)的教學(xué)要求，針對基礎(chǔ)和提優(yōu)兩種類型學(xué)生分別采用講授型和活動型兩種微課程設(shè)計對剛體力學(xué)部分知識點進(jìn)行微課程設(shè)計舉例，在“剛體的定軸轉(zhuǎn)動”微課程設(shè)計中如何將該知識點與生活實踐相結(jié)合，如何設(shè)計使它能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于課本知識。在角動量守恒定律及其應(yīng)用微課程設(shè)計中主要以學(xué)生為活動主題，以課外拓展為手段，引導(dǎo)學(xué)生自行實踐獲得真知。這樣把教學(xué)內(nèi)容和微課程這種教學(xué)方法協(xié)調(diào)的聯(lián)系起來，用微課程的“微”來對繁瑣的傳統(tǒng)教學(xué)過程進(jìn)行一次沖擊。微課程在大學(xué)物理中的應(yīng)用有助于學(xué)生對知識的理解，有助于教師開展分層教學(xué)，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)雙豐收，也為大學(xué)物理課程的其它知識點的微課程設(shè)計提供參考。預(yù)期這種全新的授課方式不但可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教師的教學(xué)成果，而且能夠鼓勵更多適合微課程的教學(xué)內(nèi)容大膽創(chuàng)新。

［1］McGrew L A.A 60 second course in organic chemistry［J］.Journal of Chemistry Education.1993，70（7）：543-544.

［2］胡鐵生.中小學(xué)優(yōu)質(zhì)“微課”資源開發(fā)的區(qū)域?qū)嵺`與啟示［J］.中國教育信息化：基礎(chǔ)，2012，（11）：65-69.

［3］梁樂明，曹俏俏，等.微課程設(shè)計模式研究：基于國內(nèi)外微課程的對比分析［J］.開放教育研究，2013，（1）：65-73.

［4］黎加厚.微課的含義與發(fā)展［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013，（4）：10-12.

［5］廖國建，謝建平.哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院研究生微課程項目及其啟示［J］.學(xué)位研究生教育，2014，（1）：70-72.

［6］陳佳洱，趙凱華，等.面向21世紀(jì)，急待重建我國的工科物理教育［J］.工科物理，1999，（9）：1-2.

［7］尚慧琳.基于微課程的“理論物理”教學(xué)方法探索［J］.大學(xué)教育，2015，（3）：93-94.

Research on the Micro-lecture Design in College Physics

LU Jun-zhe， MA Xiao-dong?
（College of Physics and Electronic Engineering，Xinjiang Normal University，Urumqi，Xinjiang，830054，China）

The emergence of“Mobile Learning”and“Micro-lecture”has a major influence on the teaching model of higher education.This paper takes the“mechanics of rigid body”in college physics as an example to re?search the teaching design of micro-lecture.Two types of micro lecture design based on taught and activity describe in detail.It can provide with some enlightenment of the college physics teaching.

Micro-lecture；College Physics；Mechanics of rigid body；Teaching design

O41

A

1008?9659（2015）03?060?06

2015-08-15

新疆師范大學(xué)本科教學(xué)質(zhì)量工程建設(shè)教學(xué)研究與改革項目（SDJGY2014-10）；自治區(qū)高等學(xué)校重點實驗室招標(biāo)課題（WDXY1506）。

路俊哲（1979-），女，甘肅天水人，副教授，碩士，主要從事理論物理方面的研究。

?［通訊作者］馬曉棟（1964-），男，山東菏澤人，教授，博士，主要從事統(tǒng)計與凝聚態(tài)理論方面的研究。