高空气象观测网络微课程的设计与开发

王永锋 李慧欣 罗雪玲

1.中国气象局气象干部培训学院 北京 100081

2.中国气象局气象干部培训学院湖南分院 湖南长沙 410126

随着计算机信息技术的飞速发展，网络精品课程建设在气象教育培训教学中占据越来越重要的地位，它将极大地优化教学资源，打破传统教育模式时间、空间的束缚，对解决面授教学方式有限、扩大受教育面、工学矛盾和培训经费短缺等问题具有明显的优势。

高空气象观测课堂教学知识内容繁多，且许多实操性内容无法在有限的课堂上传授，通过构建高空气象观测网络精品课程，以网络教学的形式将高空观测理论知识与实操技术呈现给学生，不仅可丰富课堂教学资源，还可促进学生个性化自主学习，对提高学生的学习积极性、教学质量进而促进教学改革也具有十分重要的意义。

1 课程设计思路

随着视频公开课、资源共享课、MOOC等新形式课程资源的出现，微课已经成为教学改革和资源建设的新焦点，微课是以视频为主要载体，记录教师围绕某个知识点或教学环节开展的简短、完整的教学活动[1]。微课的应用能够更好地满足学生对不同学科知识点的个性化学习、按需选择学习需求。而高空气象观测侧重其业务应用，知识点相对比较独立完整，通过将原本冗长的课程内容进行整体框架的合理组织和梳理形成一个完整的知识体系，再将章节内容策划成若干个相对完整的微学习单元，学员可以根据自己的学习兴趣、学习程度和学习需求，有选择性或针对性地重点学习自己感兴趣的内容, 既可查缺补漏又能强化巩固知识，使得每个碎片的学习时间变得更加可控。高空气象观测课程的微课程设计使得教学内容针对性更强，教学活动灵活度更高、学习成效也更为明显。通过对课程内容的精心策划设计，使学员更快地熟悉高空气象观测系统、设备、仪器等工作原理，掌握基础知识、数据处理方法和实际操作技能。

高空气象观测网络课程采用“各章引导、每节导学、知识点视频讲解为教学内容”的教学设计思路。其中“章”包括每章知识结构、考试要求、自测；“节”指将每章知识梳理成节，每节包括了导学、自学教材；“点”指将每节知识进行了知识点划分，每个知识点进行视频讲解、知识拓展。在具体使用中，学员可按照“五步学习法”进行学习，即：“导学→自学→讲解→自测→拓展”5个学习流程。

2 课程设计开发

高空气象观测是气象综合观测系统的重要组成部分，是气象预报、气候预测、气象服务、科学实验的基础性技术支撑，是高空气象观测人员培训学习的主要课程。按照课程设计思路及设计开发流程(如图1所示)对高空气象观测这门课程进行了微课程开发，在内容选择、组织设计等方面进行了精心的信息化教学设计。

图1 课程开发流程

2.1 内容设计

内容设计是课程的根本，一切设计制作都要围绕教学内容展开[2]。在网络课程设计中，首先要对学习内容进行分析，将学习内容分解为若干个独立的版块和知识点，针对内容和知识点的特征，采用不同的多媒体手段进行表现。运用可视化分析工具思维导图对高空气象观测的知识进行有效管理，对每一章的教学内容进行梳理和划分成节，每节以知识点的形式组成，知识点间的逻辑关系更加清晰。在教学内容的选择上注重内容的基础性、体系的完整性、知识应用的工程性及操作技能的实用性。采用讲授法(教师讲授视频并配课件)、讲解法(Flash课件并配音讲解)、演示法(拍摄实际操作视频并配音讲解)、示例展示法(举例说明课件并配音讲解)、模拟操作实训法(对操作步骤进行软件抓屏并配音讲解)等多种教学方式，适当运用文本、图表、图片、音频、视频、动画、模拟图像等媒体形式来表达呈现课程内容。表1是第三章部分内容的教学设计。

表1 教学内容设计

2.2 教学设计

“教学设计是一个系统化规划教学系统的过程”[3]，属于方法学范畴。“对教学过程中的各种要素包括教学目标、教学内容、教学资源、学习活动及学习评价等做出系统化安排，运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，建立解决问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程。”[4]随着信息技术的发展，教育教学的环境发生了变化，计算机、网络、移动技术等进入了教学领域，教学设计对教师的教学设计能力提出了更高的要求，特别是微课程的教学设计。

第一，教学目标的设计。教学目标决定着教学内容的选择，准确的教学目标能够使教学活动有明确的方向性和针对性[5]。高空气象观测侧重业务应用，涉及观测系统、设备、仪器等工作原理的讲解、数据处理方法和实际操作技能。在微课的教学目标设计时除了知识的讲授，还要充分考虑能力的培养，在学员提高观测技术水平、规范观测技术操作流程、保障观测业务质量等方面提供帮助。

第二，教学环节的设计。在教学设计中教学环节设计显得尤为重要，它直接决定了微课质量的高低。通过导入方法迅速与教学内容关联，让学习者的注意力快速集中到学习上，激发学习者的学习兴趣，引导学习者积极思考；通过对授课教师语音、语调、节奏、响度等的设计增强教学语言的生动性和感染力；通过板书或PPT设计教学内容，将教学内容呈现出来，起到对内容要点的提示作用；在教学内容结束时对教学内容的归纳总结和重点重复强调，使得学员加深记忆。

第三，媒体资源选择。教学媒体资源的使用使整个教学更加生动有趣，提高了学生对知识的感知、理解和记忆，增强了学习效果。高空气象观测课程内容根据具体的知识要求采用了文字说明、背景资料支持、配音阐述、重点过程动画表现以及小画面教师讲授与录像播放相结合等多种表现手段，使得表现方式更加生动活泼、色彩和谐、页面布局美观、重点内容突出。充分发挥多媒体的优势展示教学难点和重点，拍摄了实时雷达开关机、放球、操作软件使用等操作，增加了软件虚拟操作，加深学员体会，实现了从感性认识到理性认识的飞跃，使学员更好地掌握教学内容，实现教学目的。

第四，教学过程设计。教学过程设计是根据教学目标、教学内容和学生的特征对教学中师生的活动过程、形式、媒体的使用等多种要素进行整体化的安排，形成特定教学结构流程的过程。教学有法，教无定法，贵在得法。高空气象观测采用了讲授法、示范演示法、情境教学法、虚拟操作法等教学方法达到教学目标。激发了学员的兴趣、提高了学习效率。

第五，撰写设计方案。教学设计方案是制作方案的蓝本，通过前期对教学目标、教学环节、教学过程的分析设计与媒体资源的精心选择完成了整体的高空气象观测教学方案设计，具体内容包括了单元主题、教学内容、教学过程、教学资源等(见表2)。

表2 教学设计方案

2.3 制作设计

制作设计要完成3个步骤：确定微课制作模式→设计制作流程→撰写制作脚本。

2.3.1 确定微课制作模式

高空气象观测采用了拍摄、录屏以及PPT播放录制3种模式。拍摄指利用摄像设备拍摄放球过程、雷达使用、GTC2型探空数据接收机的使用与操作等完整的教学活动过程，后期编辑制作完成。与现实中的教学过程最为相似，学习效果突出。录屏主要是用录屏软件抓取高空气象观测软件的计算机操作使用、音频等内容，教师不出镜，只记录屏幕上的操作，对实验类、软件操作类的课程有很好的展示效果。教师讲授法采用了PPT录制的方式，图文混排突出了教学重点。

2.3.2 设计制作流程

微课制作流程的设计是制作的依据，用流程图来表示，以方便制作(如图2所示)。

图2 制作流程

2.3.3 撰写制作脚本

脚本就像是电影拍摄时的剧本，将镜头号、景别、镜头运用、画面内容、时间、声音等记录下来形成分镜头脚本。脚本设计是微课制作的核心内容，体现了每个教师的个性化课程设计，好的脚本设计是制作好微课的基础。然而脚本不是教案，是具体的拍摄或制作要求，是从抽象化到具象化的体现，需要把每一个教学内容采用的镜头表现、画面内容、长度、镜头运用、配音与否等提前设计确定好，确保制作时有据可依，有完整的调度场景和合理的构图安排，制作脚本样式见表3。

表3 制作脚本案例

2.4 拍摄制作编辑

拍摄、录屏和PPT录制是高空气象观测主要采用的方法。拍摄利用摄像设备记录雷达的开关机、经纬仪的架设、探空气球的气球充灌放球等教学活动的完整过程，并通过后期非线性编辑制作成微课。拍摄时多采用近景拍摄(教师、黑板、投影屏幕)，从而避免学习者注意力的分散。言简意赅的字幕也是必不可少的，起到了强调和提示的作用。镜头调度准确，能做到有所指，而不是毫无意义的推拉变化等。高空气象观测实验的规范及操作流程等内容采用智能手机、iPad等一些新型的视频录制工具进行视频录制，再将声音和字幕进行简单的编辑处理，制作方法灵活、简单，呈现效果良好。

录屏是微课制作中一种较为简单、方便的方法[6]，使用录屏软件对高空气象观测软件的参数设置、放球软件的使用等教学过程进行录制，并同时录下音频和旁白。使用录屏软件可将复杂的技能操作演示过程直接录制下来进行直观地展示。

教师讲解PPT的录制是指通过干部学院录播教室高清云录播系统录制成720P的MP4文件，录播教室里的录播系统应用了现代多媒体网络技术，协同控制录播终端、摄像机、调音台、拾音器、灯光等现代视听设备，保证了拍摄质量及效果。在后期制作时，可以通过Premiere，Edius，Camtasia Studio或会声会影等编辑软件对前期录制时画面和音频方面存在的缺陷做更加精细的编辑处理，并配上合适的字幕以及片头片尾等信息，构成符合一定逻辑、时空和叙述内容的视频微课。

编辑是视频微课制作的重要环节，编辑的好坏直接影响微课的质量。在编辑过程中会遇到各种问题，要不断总结经验，提高编辑的技术和艺术。

3 微课教学活动中的注意点

微课的教学过程虽然简短，但要录制一节高质量的微课，需要加强教学内容的创新设计以及教学过程的合理组织。第一，引入课题要快速，内容能快速激发学生的兴趣，吸引学生。设计时，可以开门见山进入课题，也可以设置一个疑问或悬念等引入课题。第二，内容讲授的线索要清晰，突出重点内容，讲授语言要准确精简，生动且富有感染力。第三，教学过程应有停顿，便于学生更好地进行思考，构建知识体系。第四，每个知识点的结束要有简短的小结，精练的总结可以对讲授的内容起到提纲挈领的作用，加深学生对所学内容的印象，帮助学生梳理知识重难点，给课程起到画龙点睛的作用。第五，视频中若出现人像，要注意肢体语言，眼睛与摄像机要有交流。

4 结语

微课程不是微视频的简单呈现，而是有一套完整的教学设计的一门课程。高空气象网络课程内容的开发是一个较为复杂的系统工程，在教学中融入了微课程，以知识点为特色，能够满足学员对不同知识点的学习需求，提高学员的主动参与感和内在学习动力。制作完成在线发布实施中，及时了解学生的评价反馈，调整资源和改善补充新的知识，才能确保最终的教学质量。