工科類課程的微課教學設計制作與實踐

潘義勇+馬健霄

[摘 要]針對工科類課程偏重實際工程實踐的教學特點和理論聯系實際的教學要求，需要建立一套工科類課程的微課教學設計制作方案。工科類課程的微課教學設計制作，要結合微課教學的特點，秉持“問題驅動興趣，理論聯系實際”的教學理念，從教學對象的界定、知識點的選擇、教學方法的選擇三個方面，提出工科類課程微課設計方案?？梢砸越煌ㄏ到y分析工科課程中“M / M / 1排隊系統分析”知識點為例，詳細闡述微課設計和制作的過程，總結微課在工科類課程教學中的優勢。

[關鍵詞]工科課程;教學設計;微課制作

[中圖分類號] G64 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0097-03

一、前言

隨著信息技術的高速發展，微課成為高校教學的重要手段之一，越來越受到高校師生的重視和歡迎。[1]自2012年教育部舉辦全國首屆高校教師微課教學比賽以來，其不僅提升了高校教師專業發展和教學能力，高校教師的信息化應用水平和技能，而且為提升本科教學質量，開發學生的創造性潛力，促進高校的教育教學改革提供了新的本科教學方法與模式。[2] [3]微課是以單一知識點為教學內容，通過融合多媒體課件和信息技術并結合一定的學習任務而形成的一種教學資源，這種以10～15分鐘視頻為載體的課程，主要特點就是主題突出、短小精悍，教師要充分合理運用各種設備及手段，短時間內給學生講清楚、講透徹一個知識點。[4]

二、工科類課程的微課教學設計和制作

（一）微課設計

在微課制作之前，要進行前期的準備工作，梳理一下思路和方法，其目的是達到更好的教學效果，總之在微課制作之前要多思多想。微課的前期準備分為教學對象的界定、知識點的選擇和教學方法的選擇三個部分。

1.教學對象。教學對象的界定對于微課教學具有指導作用，不同的教學對象決定了我們采用的教學方法、教學速度、講解的知識點以及講解的難易程度。高等教育的教學對象主要分為研究生、本科生、?？粕?、高職生等，不同的教學對象的教學目標是不一樣的，當然其教學內容也是不同的。[5]例如，交通系統分析是交通工程本科的核心專業基礎課。該課程主要講授系統分析方法的基本原理、原則和基本方法以及在道路交通工程中的應用。主要內容包括系統工程理論、線性規劃理論、圖與網絡理論、排隊論、預測方法、決策論和工程經濟分析。通過該課程的學習，學生了解并初步掌握利用數學方法對交通系統進行描述、分析、優化、評價的能力，為后續專業課程的學習打下良好的基礎。

2.知識點。知識點的選擇是錄制好一門微課的基礎，因為微課要求短小精煉，在10～15分鐘內講解一個完整的知識點，所以選擇的知識點要難易適中，不能太復雜。對于比較繁復的知識點要分解為幾個小的知識點，這樣有利于微課的制作，也符合微課教學的有利于學生學習的初衷。[6]例如，微課程“M / M / 1排隊系統分析”，屬于交通系統分析課程中第六章“隨機服務系統理論-排隊論及其應用”章節的核心內容之一?！癕 / M / 1排隊系統分析”是該章節中最基本、最本質、最能反映思想方法的部分，因此，本節課在內容安排上采用精簡結合、注重思想的方法，充分調動學生學習興趣，使知識掌握更有針對性。

3.教學方法。教學方法的選擇是獲得預期教學效果的保證，不同的教學方法適用于不同的知識點，教學方法一定要結合知識點進行選擇，不能一蹴而就，合適的教學方法有利于教師的教學、學生的理解以及教學目標的實現。例如，針對工科學生的特點以及工科教學的基本要求，微課程“M / M / 1排隊系統分析”在教學方式上，采用問題驅動式教學法，以實際交通問題為出發點，引導學生積極參與、積極思考，發揮學生的主觀能動性，體現學生的教學主體作用;教學思想上，精講分析過程，不注重死記硬背，強調運用方法解決實際問題的思想;教學手段上，采用多元化的教學手段，將PPT課件及動畫相結合，直觀體現排隊系統的過程，提高學生的興趣和參與熱情。

（二）微課制作

微課制作分為兩個部分：微課PPT的制作和微課視頻的制作，其中前者是獲得好的微課教學效果的基礎，后者是實現好的微課教學效果的手段。

1.微課PPT的制作

微課幻燈片的制作過程中一直要貫徹精益求精的精神。針對微課主題突出、短小精悍的特點，微課PPT的制作不同于一般上課課程的PPT的制作，如果PPT太長或者太復雜，教師不能在10～15分鐘內講解完或者學生不能充分理解PPT展示的內容。[7]微課PPT的制作一定要遵循以下幾個要點：

（1）精煉。PPT展示的知識點要精煉，一方面，對教材內容作減法，教材上的內容不需要面面俱到，教材上學生能自學的不講，這樣有利于微課教學資源的有效充分利用;另一方面，主要思路一定要清晰，這樣有利于老師的講解并且更有利于學生的理解和專注度的提高。

（2）完整。微課要求短小精悍，但是更要求知識點的完整性，這樣有利于學生在完整的理解一個知識點，不用重新復習前期的工作，導致學習效率低，產生厭學的情緒。針對工科學生的特點，一般所采用的過程為：①問題引入，通過對實際工程的舉例來引入實際問題;②理論講解，為了求解上述實際問題，需要學生掌握新的理論知識;③回歸問題，最后運用理論知識求解實際問題，培養工科學生運用理論知識解決實際工程問題的能力，這是工科教學中最重要的能力之一。

（3）豐富。微課PPT內容要豐富，有吸引力，這樣才能更好地激發學生的學習積極性，集中學生的注意力，有利于課堂教學效率的提高。例如在實際工程問題引入中一般采用動畫的方式，適當穿插實際工程現場的照片，這樣有利于學生對實際問題的了解，提高學生學習興趣。在理論講解時，為了避免枯燥無味，學生注意力不集中的情形，可以采用自問自答的方式吸引學生的注意力。在總結中運用大綱圖的方式，有利于學生對整個知識體系的理解和掌握。

（4）清晰。PPT的模板要清晰，并且有利于拍攝時文字清楚明了，動畫和圖片的顏色要和底圖匹配，保證視頻拍攝時不能出現花點，不利于與學生的辨識。文字大小要適中，不能太小，看不清楚，學生會把注意力放在辯詞認字上面，不利于學生對知識點的集中思考。

2.微課視頻的制作

微課視頻的拍攝過程中一直要貫徹一個“適度”的概念。主要注意以下幾個方面：

（1）著裝。微課視頻拍攝時著裝要正式，但是也不能過于鮮艷，一定要保證學生的注意力在教學幻燈片上，教師應該站在視頻中的三分之一的位置，高度應該和教學幻燈片平行。

（2）節奏。微課視頻拍攝時說話要不緊不慢，在保證清楚表達知識點的情形下，保持適當的語速，這樣有利于在10～15分鐘內能完成視頻的拍攝，另外，適當的停頓也有利于學生的思考和回應，同時也有利于教師在拍攝時對講課思路的思考。

（3）激情。微課視頻拍攝時講課要有激情，不能循規蹈矩，枯燥無味，這樣不利于提高學生的學習興趣，也背離了微課制作的初衷。講課聲音要響亮清晰，方便視頻設備對聲音的采集，有利于學生學習過程中注意力的集中。講課過程中可以有一定的肢體語言，豐富講課內容，有利于學生的專注度。特別注意的是在拍攝過程中老師不免緊張，講課時停頓太多，口頭禪太多，這些只能通過不斷的練習加以改正。

（4）專業。微課視頻拍攝要找專業的教師或者公司制作，拍攝過程中專業的拍攝設備和硬件設施是獲得好的拍攝效果的保證，專業人士對微課視頻的后期處理非常重要，包括視頻的剪輯、視頻的優化、字幕的添加以及片頭片尾的處理等。

三、實例分析

本微課“M / M / 1排隊系統分析”，屬于交通系統分析課程中第六章“隨機服務系統理論—排隊論及其應用”章節的核心內容之一，獲得了2015年江蘇省高校微課教學比賽本科組一等獎。

（一）教學內容

M / M / 1排隊系統分析，四個運行指標的求解過程。

1.M / M / 1排隊系統運行指標的提出和描述;

2.M / M / 1排隊系統運行指標求解思路;

3.M / M / 1排隊系統運行指標求解過程;

4.實例分析。

（二）教學目的

1.了解M / M / 1排隊系統運行指標的定義;

2.掌握M / M / 1排隊系統狀態概率的推導過程;

3.掌握M / M / 1排隊系統運行指標的求解方法;

4.培養學生運用分析方法解決實際問題的能力;

5.培養學生獨立思考、掌握思想、思維擴展的能力。

（三）教學重點

1.M / M / 1排隊系統運行指標的求解過程;

2.運用排隊系統分析方法解決實際問題。

（四）教學方法

針對工科學生的特點，采用啟發式及問題驅動式教學法，通過實例引入、提出問題、求解問題、回歸問題、問題拓展、總結等形式開展問題驅動式教學，提高工科學生的學習興趣，充分調動工科學生的學習積極性，充分發揮學生的主體作用，讓他們在自己感興趣的氛圍中接受新的知識和技能。[8]

本次課的教學過程分為問題提出、問題求解思路、問題求解過程、實例講解、內容總結五個環節，既實現了課程自身的完整性，又實現了問題驅動式教學方法。

1.問題提出

通過實例回顧了上節課的重點內容：什么是M / M / 1排隊系統？在此基礎上提出問題：該排隊系統的運行狀況怎么樣？進一步分解該問題：M / M / 1排隊系統運行指標有哪些，怎么定義？這些運行指標怎么求解？啟發學生積極思考問題，從一開始就驅動學生的學習興趣。

2.問題求解思路

首先定義了四個運行指標：隊長、排隊長、逗留時間、排隊時間。下面主要求解該四個運行指標，分解求解過程為：根據M / M / 1排隊系統畫出其狀態轉移圖，在狀態轉移圖基礎上求解狀態概率，根據狀態概率求解四個運行指標，這就是整個求解思路，幫助學生理順思路。

3.問題求解過程

逐一講解狀態轉移圖和狀態概率的定義和講解，狀態轉移圖是在M / M / 1排隊系統基礎上提出的，狀態概率是在狀態轉移圖基礎上提出的，一環套一環，深入淺出，提高學生的專注度和興趣，有利于學生對知識點的理解。

4.實例講解

回歸到課程開始時的實例，采用以上講解的思路和方法求解該實際問題，注重兩個方面的講解，一方面培養學生求解該問題的思路，不是照搬公式，只有這樣才能舉一反三，把該思路方法推廣到其他排隊系統;另一方面培養學生運用所學知識解決實際問題的能力和興趣，避免課程的理論性過重，枯燥乏味。

5.課堂內容總結

采用啟發提問的方式，與學生一起回顧本節課的主要內容，強調思路，總結M / M / 1排隊系統分析的做法和步驟。

四、總結

交通系統分析是一門系統性較強，但各章節又具有一定獨立性的專業基礎課，它注重培養工科學生的理論分析能力和實際應用能力。本次課主要討論“M / M / 1排隊系統分析”，是課程中最基本、最本質、最能反映思想方法的部分，因此，堅持“問題驅動興趣，理論聯系實際”的教學原則，采用精簡結合的方法，讓學生積極思考，使他們在思考中掌握方法、培養思維、解決問題、并反過來積極主動的提出新問題。

首先，課堂設計完整合理。從實例引出問題，定義概念，理論分析，最后回歸該問題并求解，體現了較強的教學系統性和獨立性。通過實例由淺入深、循序漸進，重難點突出，精講和略講相結合，引導學生積極地進行思考，提高學生學習興趣。

其次，針對工科學生的特點，采用問題驅動式教學法。始終以實際問題為中心展開討論和求解，在這個過程中進行理論推導和分析，理論聯系實際，提高學生的學習興趣，培養學生主動思考的能力。

再次，結合專業背景，注重培養學生運用數學方法解決實際交通問題的能力。不僅僅停留在理論知識點的講解上，在問題求解中逐步講解知識點，這樣更有利于學生對知識點的理解和消化，而且培養了學生解決實際交通問題的能力。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 楊坤，趙同彬，程國強.工程類課程的微課教學模式創新與實踐——參加全國首屆高校教師微課教學比賽的思考[J].中國地質教育，2014（2）：017.

[2] 韓迎春，肖雪山.微課在《教育心理學》課程教學中的應用[J].廣東第二師范學院學報，2015（2）：32-36.

[3] 馮軍，康紅娜，黃志偉.微課在高校課程教學中的合理運用[J].科技資訊，2014（35）：159-159.

[4] 胡鐵生.微課”：區域教育信息資源發展的新趨勢[J].電化教育研究，2011（6）.

[5] 胡鐵生，周曉清.高校微課建設的現狀分析與發展對策研究[J].現代教育技術，2014（2）：5-13.

[6] 吳嬋.關于微課對優化高校教學效果的思考[J].科教導刊，2013（29）：17-18.

[7] 張志宏.微課：一種新型的學習資源[J].中國教育技術裝備，2013（20）：50-51.

[8] 張一川，錢揚義.國內外“微課”資源建設與應用進展[J].遠程教育雜志，2013（6）：2627-2627.

[8] 胡強，舒劍.基于行動學習的教育技術公共課教學模式與實踐[J].大學教育，2013（9）：114.

[責任編輯：劉鳳華]