“大學物理”微課程設計研究

路俊哲， 馬曉棟

（新疆師范大學物理與電子工程學院，新疆烏魯木齊830054）

“大學物理”微課程設計研究

路俊哲， 馬曉棟＊

（新疆師范大學物理與電子工程學院，新疆烏魯木齊830054）

“移動學習”與“微課程”的出現對當前高等教育的教育模式和學習方式產生了巨大影響。文章以大學物理的“剛體力學”內容為例，通過對相關知識點的微課程剖析給出了基于教學型和基于活動性的兩種微課詳細設計。該案例設計可為大學物理的教學方式上提供一些啟示。

微課程；大學物理；剛體力學；教學設計

飛速發展的現代化信息技術為人們的生產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域。而伴隨著移動終端的普及，不同職業、不同年齡段的人們對于學習的時間、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模式——“微課程”應運而生。它的出現標志著一種新型的學習方式和生活方式的產生。微課程可以滿足移動學習、分層學習、碎片化學習等多種個性化學習方式，為新時代下教育的發展翻開了嶄新的篇章。

微課程最初是由美國北愛荷華大學的LeRoy A.McGrew教授［1］在上世紀60年代提出的。在國內關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”為中心的新型教學資源“微課”。主要是指按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的有機組合。梁樂明等［3］通過對國內外有代表性的微課程網絡學習資源的設計進行比較分析，構建了有效促進學習的微課程設計模式，包括前端分析、微課程要素與設計、評價與反饋等環節。這一設計模式的提出為設計制作微課程提供了重要的參考依據，也為我們后續的研究提供了重要的基礎。但微課程在高校教育教學中多數還停留在理論層次和比賽層面上，真正把微課程教學模式嵌入到傳統教學模式中還處于探索階段［5］，尤其在高校物理教育教學。

1 大學物理教學中存在的問題

“大學物理”課程作為理工科專業的一門重要基礎課，在培養和提高學生科學素質、科學思維方法和科學研究能力，增強學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，該課程的教學還存在以下一些問題：

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

二是教學形式單一。雖然引入了先進的教學多媒體設備，但是現階段的大學課堂教學多數仍采用老師講解和灌輸的方式，學生缺乏主動性和獨立思考的能力，因此教學形式需要多樣化。

三是學時壓縮與學習內容膨脹的矛盾日益突出。學時減少，而現代科技內容不斷拓展，教師為完成教學大綱而對要求的知識點進行描述性講解，不夠深入，學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余年來的現實狀況是，每當教學改革的呼聲高漲時，其他專業就要求砍殺物理課程的學時。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、消沉的復雜心態之中”［6］。因此，教與學需要課時補充。

綜上，大學物理課程的教學需要借助微課程的優勢輔助教師教學，使學生的學習方式由被動接受型向主動鉆研型轉變，它將不僅解決部分課程的教學與學習問題，更像是“授人以漁”，“微課程”的教學思路可以進行拓展。如此一來，這種學習模式方法也可以擴大到更多適合“微課程”的課程當中，乃至成為全民學習的一種優質方式與手段。

2 剛體力學微課程的教學案例設計

剛體是在外力的作用下，體積和形狀都不發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，剛體動力學是力學的一部分，是研究高科技的機器部件的運動和各種高等科技應用器械以及天體運動的力學基礎。

大學階段學習的《大學物理》、《力學》和《理論力學教程》中都有剛體力學相關內容，其內容都是基于對力學、質點運動學、動量守恒定律、動能、勢能、角動量等基礎知識的學習。主要知識點有：力矩、轉動定律、轉動慣量、角動量、角動量守恒定律、力矩作功、剛體繞定軸轉動的動能定理、經典力學的成就和局限性等。內容中的重難點是剛體的定軸轉動定律、角動量定理和角動量守恒定律。以剛體的定軸轉動定律為代表的一系列難點，出現原因之一是學生在中學階段完全沒有接觸過剛體力學的內容同時是大學忽然出現的新知識、新內容，從而讓學生無法快速適應并且容易感到生疏和難以接受。因此，本文以剛體力學的相關知識點為例進行微課設計。

2.1 剛體的定軸轉動

2.1.1 前期分析

課程名稱：剛體的定軸轉動

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

課程內容分析：這是學生接觸剛體力學的第一堂課，也就是能夠培養學生學習興趣最關鍵的一節課。這塊內容是整個剛體力學的基礎知識，但并不是重點與難點，所以在設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，在此應該最大程度的利用動畫效果、三維展示效果來強調不同種類剛體運動的區別和聯系。其次，在視頻中可以將所學知識與生活盡量緊密的聯系起來，也留給學生思考的空間。

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，以適合學生進行基礎性學習。

學習者一般特征：基礎較為薄弱，不容易接受新知識。

前期學習基礎：學生已經學習了質點的概念以及質點運動。

2.1.2 微課程設計

表1 剛體的定軸轉動微課程設計

2.2 角動量守恒定律及其應用

2.2.1 前期分析

課程名稱：角動量守恒定律及其應用

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

課程內容分析：角動量及其規律是從牛頓定律基礎上派生出來的又一重要結果。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現象。

知識點描述：角動量守恒的條件及角動量守恒定律的應用。

學習者一般特征：欠缺利用所學理論知識解釋生活現象的能力。前期學習基礎：理解并掌握剛體繞定軸轉動情況下的角動量定理。

2.2.2 微課程設計

表2 角動量守恒定律及其應用微課程設計

3 “大學物理”微課程設計反思

一節微課程并不能夠代替課堂教學，而是對傳統教學的有益補充，因此“大學物理”微課程并不是傳統課堂教學的片段或者壓縮。不是要把一學時的課程內容強行壓縮到10分鐘以內，或者把上課的某個片段當做一節微課程，而是要把微課程的設計集中于單個知識點上。因此微課程不等于縮短教學時間，不能輕易甩掉一些教學步驟以達到“微”的效果。

在“大學物理”課程中，并不是所有的知識點和內容都適合設計成微課程。例如，對于一些簡單易懂的定義和初高中就已經接觸過的定理、原理，學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，也會讓學生失去觀看微視頻的興趣，這就得不償失了。最適合進行微課程設計的內容應該是學生不容易理解、掌握并且融會貫通的重難點，或者是可以拓展學生思維、易激發學生創造力的興趣點的知識點等［7］。

一節微課程的設計應包括課程名稱、知識點、適用對象、教學目標、教學重難點、微課程設計思路及過程等方面。而“大學物理”素有“辨天地之美，析萬物之理的美譽”，因此在“大學物理”微課程設計中應注意從實際生活出發，能瞬間吸引學生的注意力，對具體現象進行分析和梳理，導入新的概念、理念和方法，并加以總結，讓學生在短時間內能學有所獲并能學以致用，真正實現“微”課程的“大”設計。

4 結束語

在“微”時代的來臨之際，微課程正日益獲得教育領域的諸多關注，微學習也不斷走近人們的生活。為了使學生能有一種清晰的思路和成熟的學習方法，文章依據大學物理課程中剛體力學的教學要求，針對基礎和提優兩種類型學生分別采用講授型和活動型兩種微課程設計對剛體力學部分知識點進行微課程設計舉例，在“剛體的定軸轉動”微課程設計中如何將該知識點與生活實踐相結合，如何設計使它能培養學生的創新意識，使學生的學習不再局限于課本知識。在角動量守恒定律及其應用微課程設計中主要以學生為活動主題，以課外拓展為手段，引導學生自行實踐獲得真知。這樣把教學內容和微課程這種教學方法協調的聯系起來，用微課程的“微”來對繁瑣的傳統教學過程進行一次沖擊。微課程在大學物理中的應用有助于學生對知識的理解，有助于教師開展分層教學，實現學生學習和教師教學雙豐收，也為大學物理課程的其它知識點的微課程設計提供參考。預期這種全新的授課方式不但可以改變學生的學習興趣及教師的教學成果，而且能夠鼓勵更多適合微課程的教學內容大膽創新。

［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.中小學優質“微課”資源開發的區域實踐與啟示［J］.中國教育信息化：基礎，2012，（11）：65-69.

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

［4］黎加厚.微課的含義與發展［J］.中小學信息技術教育，2013，（4）：10-12.

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

［6］陳佳洱，趙凱華，等.面向21世紀，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”教學方法探索［J］.大學教育，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

新疆師范大學本科教學質量工程建設教學研究與改革項目（SDJGY2014-10）；自治區高等學校重點實驗室招標課題（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，主要從事統計與凝聚態理論方面的研究。