工科类课程的微课教学设计制作与实践

潘义勇+马健霄

[摘 要]针对工科类课程偏重实际工程实践的教学特点和理论联系实际的教学要求，需要建立一套工科类课程的微课教学设计制作方案。工科类课程的微课教学设计制作，要结合微课教学的特点，秉持“问题驱动兴趣，理论联系实际”的教学理念，从教学对象的界定、知识点的选择、教学方法的选择三个方面，提出工科类课程微课设计方案。可以以交通系统分析工科课程中“M / M / 1排队系统分析”知识点为例，详细阐述微课设计和制作的过程，总结微课在工科类课程教学中的优势。

[关键词]工科课程;教学设计;微课制作

[中图分类号] G64 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0097-03

一、前言

随着信息技术的高速发展，微课成为高校教学的重要手段之一，越来越受到高校师生的重视和欢迎。[1]自2012年教育部举办全国首届高校教师微课教学比赛以来，其不仅提升了高校教师专业发展和教学能力，高校教师的信息化应用水平和技能，而且为提升本科教学质量，开发学生的创造性潜力，促进高校的教育教学改革提供了新的本科教学方法与模式。[2] [3]微课是以单一知识点为教学内容，通过融合多媒体课件和信息技术并结合一定的学习任务而形成的一种教学资源，这种以10～15分钟视频为载体的课程，主要特点就是主题突出、短小精悍，教师要充分合理运用各种设备及手段，短时间内给学生讲清楚、讲透彻一个知识点。[4]

二、工科类课程的微课教学设计和制作

（一）微课设计

在微课制作之前，要进行前期的准备工作，梳理一下思路和方法，其目的是达到更好的教学效果，总之在微课制作之前要多思多想。微课的前期准备分为教学对象的界定、知识点的选择和教学方法的选择三个部分。

1.教学对象。教学对象的界定对于微课教学具有指导作用，不同的教学对象决定了我们采用的教学方法、教学速度、讲解的知识点以及讲解的难易程度。高等教育的教学对象主要分为研究生、本科生、专科生、高职生等，不同的教学对象的教学目标是不一样的，当然其教学内容也是不同的。[5]例如，交通系统分析是交通工程本科的核心专业基础课。该课程主要讲授系统分析方法的基本原理、原则和基本方法以及在道路交通工程中的应用。主要内容包括系统工程理论、线性规划理论、图与网络理论、排队论、预测方法、决策论和工程经济分析。通过该课程的学习，学生了解并初步掌握利用数学方法对交通系统进行描述、分析、优化、评价的能力，为后续专业课程的学习打下良好的基础。

2.知识点。知识点的选择是录制好一门微课的基础，因为微课要求短小精炼，在10～15分钟内讲解一个完整的知识点，所以选择的知识点要难易适中，不能太复杂。对于比较繁复的知识点要分解为几个小的知识点，这样有利于微课的制作，也符合微课教学的有利于学生学习的初衷。[6]例如，微课程“M / M / 1排队系统分析”，属于交通系统分析课程中第六章“随机服务系统理论-排队论及其应用”章节的核心内容之一。“M / M / 1排队系统分析”是该章节中最基本、最本质、最能反映思想方法的部分，因此，本节课在内容安排上采用精简结合、注重思想的方法，充分调动学生学习兴趣，使知识掌握更有针对性。

3.教学方法。教学方法的选择是获得预期教学效果的保证，不同的教学方法适用于不同的知识点，教学方法一定要结合知识点进行选择，不能一蹴而就，合适的教学方法有利于教师的教学、学生的理解以及教学目标的实现。例如，针对工科学生的特点以及工科教学的基本要求，微课程“M / M / 1排队系统分析”在教学方式上，采用问题驱动式教学法，以实际交通问题为出发点，引导学生积极参与、积极思考，发挥学生的主观能动性，体现学生的教学主体作用;教学思想上，精讲分析过程，不注重死记硬背，强调运用方法解决实际问题的思想;教学手段上，采用多元化的教学手段，将PPT课件及动画相结合，直观体现排队系统的过程，提高学生的兴趣和参与热情。

（二）微课制作

微课制作分为两个部分：微课PPT的制作和微课视频的制作，其中前者是获得好的微课教学效果的基础，后者是实现好的微课教学效果的手段。

1.微课PPT的制作

微课幻灯片的制作过程中一直要贯彻精益求精的精神。针对微课主题突出、短小精悍的特点，微课PPT的制作不同于一般上课课程的PPT的制作，如果PPT太长或者太复杂，教师不能在10～15分钟内讲解完或者学生不能充分理解PPT展示的内容。[7]微课PPT的制作一定要遵循以下几个要点：

（1）精炼。PPT展示的知识点要精炼，一方面，对教材内容作减法，教材上的内容不需要面面俱到，教材上学生能自学的不讲，这样有利于微课教学资源的有效充分利用;另一方面，主要思路一定要清晰，这样有利于老师的讲解并且更有利于学生的理解和专注度的提高。

（2）完整。微课要求短小精悍，但是更要求知识点的完整性，这样有利于学生在完整的理解一个知识点，不用重新复习前期的工作，导致学习效率低，产生厌学的情绪。针对工科学生的特点，一般所采用的过程为：①问题引入，通过对实际工程的举例来引入实际问题;②理论讲解，为了求解上述实际问题，需要学生掌握新的理论知识;③回归问题，最后运用理论知识求解实际问题，培养工科学生运用理论知识解决实际工程问题的能力，这是工科教学中最重要的能力之一。

（3）丰富。微课PPT内容要丰富，有吸引力，这样才能更好地激发学生的学习积极性，集中学生的注意力，有利于课堂教学效率的提高。例如在实际工程问题引入中一般采用动画的方式，适当穿插实际工程现场的照片，这样有利于学生对实际问题的了解，提高学生学习兴趣。在理论讲解时，为了避免枯燥无味，学生注意力不集中的情形，可以采用自问自答的方式吸引学生的注意力。在总结中运用大纲图的方式，有利于学生对整个知识体系的理解和掌握。

（4）清晰。PPT的模板要清晰，并且有利于拍摄时文字清楚明了，动画和图片的颜色要和底图匹配，保证视频拍摄时不能出现花点，不利于与学生的辨识。文字大小要适中，不能太小，看不清楚，学生会把注意力放在辩词认字上面，不利于学生对知识点的集中思考。

2.微课视频的制作

微课视频的拍摄过程中一直要贯彻一个“适度”的概念。主要注意以下几个方面：

（1）着装。微课视频拍摄时着装要正式，但是也不能过于鲜艳，一定要保证学生的注意力在教学幻灯片上，教师应该站在视频中的三分之一的位置，高度应该和教学幻灯片平行。

（2）节奏。微课视频拍摄时说话要不紧不慢，在保证清楚表达知识点的情形下，保持适当的语速，这样有利于在10～15分钟内能完成视频的拍摄，另外，适当的停顿也有利于学生的思考和回应，同时也有利于教师在拍摄时对讲课思路的思考。

（3）激情。微课视频拍摄时讲课要有激情，不能循规蹈矩，枯燥无味，这样不利于提高学生的学习兴趣，也背离了微课制作的初衷。讲课声音要响亮清晰，方便视频设备对声音的采集，有利于学生学习过程中注意力的集中。讲课过程中可以有一定的肢体语言，丰富讲课内容，有利于学生的专注度。特别注意的是在拍摄过程中老师不免紧张，讲课时停顿太多，口头禅太多，这些只能通过不断的练习加以改正。

（4）专业。微课视频拍摄要找专业的教师或者公司制作，拍摄过程中专业的拍摄设备和硬件设施是获得好的拍摄效果的保证，专业人士对微课视频的后期处理非常重要，包括视频的剪辑、视频的优化、字幕的添加以及片头片尾的处理等。

三、实例分析

本微课“M / M / 1排队系统分析”，属于交通系统分析课程中第六章“随机服务系统理论—排队论及其应用”章节的核心内容之一，获得了2015年江苏省高校微课教学比赛本科组一等奖。

（一）教学内容

M / M / 1排队系统分析，四个运行指标的求解过程。

1.M / M / 1排队系统运行指标的提出和描述;

2.M / M / 1排队系统运行指标求解思路;

3.M / M / 1排队系统运行指标求解过程;

4.实例分析。

（二）教学目的

1.了解M / M / 1排队系统运行指标的定义;

2.掌握M / M / 1排队系统状态概率的推导过程;

3.掌握M / M / 1排队系统运行指标的求解方法;

4.培养学生运用分析方法解决实际问题的能力;

5.培养学生独立思考、掌握思想、思维扩展的能力。

（三）教学重点

1.M / M / 1排队系统运行指标的求解过程;

2.运用排队系统分析方法解决实际问题。

（四）教学方法

针对工科学生的特点，采用启发式及问题驱动式教学法，通过实例引入、提出问题、求解问题、回归问题、问题拓展、总结等形式开展问题驱动式教学，提高工科学生的学习兴趣，充分调动工科学生的学习积极性，充分发挥学生的主体作用，让他们在自己感兴趣的氛围中接受新的知识和技能。[8]

本次课的教学过程分为问题提出、问题求解思路、问题求解过程、实例讲解、内容总结五个环节，既实现了课程自身的完整性，又实现了问题驱动式教学方法。

1.问题提出

通过实例回顾了上节课的重点内容：什么是M / M / 1排队系统？在此基础上提出问题：该排队系统的运行状况怎么样？进一步分解该问题：M / M / 1排队系统运行指标有哪些，怎么定义？这些运行指标怎么求解？启发学生积极思考问题，从一开始就驱动学生的学习兴趣。

2.问题求解思路

首先定义了四个运行指标：队长、排队长、逗留时间、排队时间。下面主要求解该四个运行指标，分解求解过程为：根据M / M / 1排队系统画出其状态转移图，在状态转移图基础上求解状态概率，根据状态概率求解四个运行指标，这就是整个求解思路，帮助学生理顺思路。

3.问题求解过程

逐一讲解状态转移图和状态概率的定义和讲解，状态转移图是在M / M / 1排队系统基础上提出的，状态概率是在状态转移图基础上提出的，一环套一环，深入浅出，提高学生的专注度和兴趣，有利于学生对知识点的理解。

4.实例讲解

回归到课程开始时的实例，采用以上讲解的思路和方法求解该实际问题，注重两个方面的讲解，一方面培养学生求解该问题的思路，不是照搬公式，只有这样才能举一反三，把该思路方法推广到其他排队系统;另一方面培养学生运用所学知识解决实际问题的能力和兴趣，避免课程的理论性过重，枯燥乏味。

5.课堂内容总结

采用启发提问的方式，与学生一起回顾本节课的主要内容，强调思路，总结M / M / 1排队系统分析的做法和步骤。

四、总结

交通系统分析是一门系统性较强，但各章节又具有一定独立性的专业基础课，它注重培养工科学生的理论分析能力和实际应用能力。本次课主要讨论“M / M / 1排队系统分析”，是课程中最基本、最本质、最能反映思想方法的部分，因此，坚持“问题驱动兴趣，理论联系实际”的教学原则，采用精简结合的方法，让学生积极思考，使他们在思考中掌握方法、培养思维、解决问题、并反过来积极主动的提出新问题。

首先，课堂设计完整合理。从实例引出问题，定义概念，理论分析，最后回归该问题并求解，体现了较强的教学系统性和独立性。通过实例由浅入深、循序渐进，重难点突出，精讲和略讲相结合，引导学生积极地进行思考，提高学生学习兴趣。

其次，针对工科学生的特点，采用问题驱动式教学法。始终以实际问题为中心展开讨论和求解，在这个过程中进行理论推导和分析，理论联系实际，提高学生的学习兴趣，培养学生主动思考的能力。

再次，结合专业背景，注重培养学生运用数学方法解决实际交通问题的能力。不仅仅停留在理论知识点的讲解上，在问题求解中逐步讲解知识点，这样更有利于学生对知识点的理解和消化，而且培养了学生解决实际交通问题的能力。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 杨坤，赵同彬，程国强.工程类课程的微课教学模式创新与实践——参加全国首届高校教师微课教学比赛的思考[J].中国地质教育，2014（2）：017.

[2] 韩迎春，肖雪山.微课在《教育心理学》课程教学中的应用[J].广东第二师范学院学报，2015（2）：32-36.

[3] 冯军，康红娜，黄志伟.微课在高校课程教学中的合理运用[J].科技资讯，2014（35）：159-159.

[4] 胡铁生.微课”：区域教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（6）.

[5] 胡铁生，周晓清.高校微课建设的现状分析与发展对策研究[J].现代教育技术，2014（2）：5-13.

[6] 吴婵.关于微课对优化高校教学效果的思考[J].科教导刊，2013（29）：17-18.

[7] 张志宏.微课：一种新型的学习资源[J].中国教育技术装备，2013（20）：50-51.

[8] 张一川，钱扬义.国内外“微课”资源建设与应用进展[J].远程教育杂志，2013（6）：2627-2627.

[8] 胡强，舒剑.基于行动学习的教育技术公共课教学模式与实践[J].大学教育，2013（9）：114.

[责任编辑：刘凤华]