趙蘭 劉瀅 芮文歡 吳海容

摘? 要? 在信息技術(shù)融入課堂教學背景下，微課在高校課程教學中發(fā)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(zhàn)和創(chuàng)新契機，提出以新形態(tài)教材為載體，從微課選題、PPT課件制作、腳本撰寫等維度構(gòu)建完整的系統(tǒng)化微課體系。根據(jù)工程熱力學教學內(nèi)容，對微課設計制作與展現(xiàn)形式進行研究與初探。

關(guān)鍵詞? 微課；工程熱力學；新形態(tài)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(lián)網(wǎng)+”、短視頻、云課堂等信息技術(shù)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(xiàn)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(tǒng)理工科課程，能夠?qū)⒊橄蟆碗s的工科問題轉(zhuǎn)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(fā)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(huán)學習，對重點、難點進行強化、突破和鞏固，顯著提升學習質(zhì)量。隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，微課應用不再局限于遠程網(wǎng)絡課堂，可以通過教材與傳統(tǒng)的課堂教學相結(jié)合，打破傳統(tǒng)教學資源單一的現(xiàn)狀，更好地發(fā)揮課堂教學完整連續(xù)、親切生動、融合互動的教學優(yōu)勢。

1? 微課的發(fā)展與應用現(xiàn)狀

微課的發(fā)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(shù)進行網(wǎng)絡學習的核心手段。

在我國，微課的發(fā)展經(jīng)歷了2011年的早期探索，2012年的醞釀準備，2013年起步發(fā)展，2014年快速發(fā)展，2015年加速發(fā)展，2016年內(nèi)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(huán)節(jié)開展的各種教學資源的有機結(jié)合體。微課是基于網(wǎng)絡運行的，不受時空限制的網(wǎng)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(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(wǎng)絡平臺和信息技術(shù)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(shù)。目前，國內(nèi)微課的主要存在形式是各類比賽，如“全國中小學優(yōu)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(wǎng)絡形式推動和展現(xiàn)微課成果的有鳳凰微課、五分鐘課程網(wǎng)等。比賽主旨主要在于普及信息技術(shù)、提高師生在課堂教學中對微課的制作和應用技術(shù)，從而推動教學資源和媒體資源的整合、優(yōu)化。

因此，在發(fā)展前期，微課的制作初衷源于比賽，大多數(shù)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(yōu)勢還沒有得到充分發(fā)揮。

2020年初，新冠肺炎疫情暴發(fā)，教學也由傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡教學與課堂教學相結(jié)合，在形勢嚴峻時期，“倒逼”出一系列涵蓋微課的網(wǎng)絡課程，使網(wǎng)絡教學步入常態(tài)化。因此，如何提高微課設計與制作能力，建設豐富、優(yōu)質(zhì)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(huán)境與能源應用工程等多門學科的專業(yè)基礎課程。該課程內(nèi)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(tǒng)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(fā)學生的畏難心理。將微課教學與傳統(tǒng)的課堂教學相結(jié)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(fā)展契機。

1）以微課為主要形式，建立新穎活潑、形象生動、內(nèi)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(huán)節(jié)，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(jié)合，出版以紙質(zhì)教材為載體、信息化資源為輔助平臺的新形態(tài)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(jié)合，信息化教學與傳統(tǒng)教學優(yōu)勢互補，大幅提升教學質(zhì)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(qū)動下，網(wǎng)絡教學平臺建設百花齊放，教學過程的重現(xiàn)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(wǎng)絡平臺應區(qū)別于遠程網(wǎng)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(jié)合的可行性、便捷性、服務性，最大化體現(xiàn)微課進課堂的價值。

2）工程熱力學課程的微課內(nèi)容需進一步系統(tǒng)化。對于一門重點、難點頗多的課程，可開發(fā)的微課資源非常豐富，但目前該課程微課資源數(shù)量相對較少，難以滿足翻轉(zhuǎn)課堂等創(chuàng)新教學方式的需求，且不利于學生養(yǎng)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(shù)和教學設計方面提出更高要求。微課的優(yōu)勢不言而喻，但簡單的錄屏、課堂實錄等傳統(tǒng)的微課技術(shù)比較簡單，不足以吸引學生的眼球，而制作精良、優(yōu)質(zhì)的微課所需的時間成本、經(jīng)濟成本往往令一線教師望而卻步。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前高校教師對于信息化技術(shù)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(yè)人才、專業(yè)團隊操作實現(xiàn)。

3? 新形態(tài)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(tǒng)的紙質(zhì)教材雖然凝結(jié)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(zhì)教材為核心，融入數(shù)字化資源、數(shù)字課程開發(fā)應用的新形態(tài)教材應運而生[3-4]。新形態(tài)教材最大的創(chuàng)新點在于結(jié)合先進的多媒體手段和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以傳統(tǒng)紙質(zhì)教材為載體，在內(nèi)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(tài)教材因其豐富的內(nèi)涵、生動形象的表現(xiàn)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(zhì)傳統(tǒng)教材仍占主導地位，很多出版社數(shù)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(tài)構(gòu)建剛剛發(fā)軔，任重道遠，需要教育教學工作者共同努力創(chuàng)新。

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

4? 系統(tǒng)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(guī)模采用，且通常制作的微課數(shù)量較少，內(nèi)容孤立無銜接，知識點關(guān)聯(lián)性弱，尚未形成內(nèi)容完整的可以貫穿教學總體進程的系統(tǒng)化資源，亟待構(gòu)建完備的微課體系。在系統(tǒng)化微課設計中，采取“課程內(nèi)容優(yōu)化—微課程內(nèi)容遴選—視頻制作—教學應用與反饋—持續(xù)改進—嵌入教材—應用推廣”的技術(shù)路徑對微課的內(nèi)容建設、形式展現(xiàn)進行持續(xù)優(yōu)化。

4.1? 微課內(nèi)容建設

內(nèi)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(xiàn)。

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(tài)教材框架（圖1），對各章節(jié)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(diào)研基礎上，遴選出最具價值的重點、難點內(nèi)容作為微課選題。

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

2）熱力學第一定律：閉口系統(tǒng)能量方程及應用；開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)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(huán)；逆卡諾循環(huán)及工程應用；熵和熵方程。

4）水蒸氣：水蒸氣的定壓發(fā)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(shù)；濕空氣的焓濕圖；濕空氣熱力過程及工程應用。

6）動力循環(huán)：朗肯循環(huán)。

7）制冷循環(huán)：空氣壓縮制冷循環(huán)原理；蒸氣壓縮制冷循環(huán)；吸收式制冷循環(huán)。

4.1.2? 課件制作與優(yōu)化? 制作高質(zhì)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(xiàn)教學內(nèi)容，優(yōu)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(nèi)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(nèi)的最佳效果。

4.2? 微課展現(xiàn)形式與制作方法

微課作品最終的展現(xiàn)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(nèi)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(yōu)點是簡單易操作，對環(huán)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(nèi)容的理論講解，比如閉口系統(tǒng)能量方程、開口系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流能量的推導、理想氣體狀態(tài)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(huán)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(yōu)點是可以同步呈現(xiàn)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(yōu)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(xiàn)形式仍然局限于課堂教學，PPT內(nèi)容清晰度不高，不易實現(xiàn)與其他多媒體技術(shù)的結(jié)合?？梢酝ㄟ^后期剪輯，將重要的PPT內(nèi)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(jié)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(jié)合、新穎時尚、可視性強的效果。該方式主要用于動態(tài)內(nèi)容的直觀展示，如水蒸氣的定壓發(fā)生過程，工質(zhì)的混合，微觀粒子的碰撞，動力循環(huán)、制冷循環(huán)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(guān)的設備生產(chǎn)、部件安裝、系統(tǒng)運行、工程設計、現(xiàn)場施工等素材，制作成微課作品。工程熱力學是一門與后續(xù)專業(yè)課聯(lián)系非常緊密的基礎課。以建筑環(huán)境與能源應用工程為例，熱能與機械能的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化規(guī)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(nèi)容，均是制冷技術(shù)、空氣調(diào)節(jié)等專業(yè)課程的理論基礎。將基礎課與專業(yè)課內(nèi)容銜接，完成理論向?qū)嵺`的過渡與轉(zhuǎn)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(zhì)量。同時在專業(yè)課學習中幫助學生理解和掌握工程設計的原理和本質(zhì)，消除新知識、新設備、新技術(shù)的突兀感，對其不再產(chǎn)生陌生感。

5? 結(jié)束語

基于課程重、難點的系統(tǒng)化微課制作，線上線下相結(jié)合的教學方式，是將來教學的發(fā)展方向。微課作品內(nèi)容合理，形式豐富多樣，易激發(fā)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(tài)教材為載體和平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)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(chuàng)新之路。

參考文獻

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

*項目來源：南京工業(yè)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(yè)大學浦江學院，講師，工程師，主要研究方向為空調(diào)制冷技術(shù)及建筑節(jié)能研究；劉瀅、芮文歡、吳海容，南京工業(yè)大學浦江學院（210000）。