基于知识元组织模型的《汽车构造》课程微课设计与教学研究
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作者:李洲稷 陈智勇 李妙玲
摘 要：为了合理地展示知识结构，避免微课资源分散无序、聚合度低等问题，文章利用知识元组织模型的概念，对《汽车构造》微课的课程体系进行了重构，从教学目标、微课分类、知识元主题构建、评价体系重构和辅助资源库建设等部分入手对微课进行了设计，实现了微课资源的深度聚合。学生通过微课的学习，提高了获取知识的效率，取得良好的学习效果。
关键词：微课;知识元;混合式教学方法改革
中图分类号：G642 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2020）10-0046-04
一、引言
随着我国高等教育教学方式和手段的更新，课堂教学不再是传统的在固定的空间与时间内进行的形式，利用现代化的教学设备和现代媒体使课堂得以延伸，学生可以选择在合适的时间和地点随时进行学习，教学形式更加灵活和自由。其中，微课作为移动学习的重要形式，具有灵活性、微型性和易学性等特点，对知识的讲述直接且深刻，能够帮助学生提取知识的精华，对重点、难点内容可以进行反复学习，从而获得良好的学习效果。
洛阳理工学院作为应用型本科院校，近年来对教学培养方案进行了调整，课程的总学时压缩，更加注重实践教学。以《汽车构造》课程为例，理论学时从56学时减少到48学时，而本课程的教学内容丰富、知识点多，即使经过重难点提炼、知识重组也很难利用传统的单一课堂教学模式满足教学需求，这对教学效果产生了一定的影响。
为了提高教学质量，本文对《汽车构造》课程进行改革，将信息化微课资源整合到传统课堂教学过程中，对整个课程体系进行重构，从教学目标、微课分类、主题构建、评价体系、辅助资源等部分入手对课程资源进行设计，利用线上线下的混合教学模式和随时随地的碎片化学习方式，使学生能够利用更多元化的学习手段，有效地激发了学生的学习兴趣，在较短的课时中完成内容丰富的课程学习，提升了学生的学习效率和效果，并培养了自主学习的能力。
二、微课设计探索
微课是以微型教学视频为核心，包含配套的教案、课件、练习等支持性和扩展性资源，以短小精悍的内容实现较强的知识表现力和灵活的教学运用效果，具备教育性、目的性、趣味性和共享性的特点[1]。在现代化的媒体上涌现了越来越多的微课资源，但有些资源缺乏良好的组织结构和系统的知识体系，使学生在学习过程中需要花费大量的时间对知识进行筛选，学习聚合度低分散无序的知识体系。
因此在微课设计初期，主要面临以下几个方面的问题：①面对知识内容丰富、体系庞大的《汽车构造》课程，如何建立有效的知识组织结构？②微课是整个课程教学的一部分，与课堂教学相辅相成，如何整合线上线下的教学使其能够相互补充？③微课是以微视频为核心，并配套教学目标、素材课件、练习测评、学习反馈、教学评价等辅助教学资源，如何设计完整且合理的辅助教学资源库？
为了解决上述问题，本文提出了利用知识元组织模型进行微课建设的思路，形成完整的微课知识组织结构，并配以丰富的辅助资源建设，在联合超星建立的洛阳理工学院慕课平台上建设《汽车构造》微課课程，将线下课堂教学和线上微课教学相互融合，完成了对《汽车构造》课程的混合式教学模式改革。
三、知识元组织模型
知识元的概念被广泛地应用于情报学、图书馆学、突发事件等领域，近年来也被不断地应用在教学研究中。知识元是能够完整描述并准确表达知识内涵与外延的相对独立的知识单元[2]，可以表达一个完整的概念、公式、事实、结论等，人们可以根据对知识的独立描述进行检索和利用。同时，知识元是知识组织管理的最小单位，可以实现知识的处理、加工、提取、分类、检索等操作，建立基于逻辑关系之上的以适应不同类别、不同需求的知识元库。知识元之间存在相互联系，通过导向信息，对知识进行链接，形成完整的知识元组织结构[3]。
本研究针对《汽车构造》课程中丰富的教学内容，基于知识元的概念对知识进行有效的分解、分类、链接、组合，形成了“知识元—知识节点—学习目标”的知识元组织模型，以新的学习目标为基础，以知识元为单位将教学内容进行分割，明确线上线下教学的主题，确定了微课的数量、类型和配套的辅助资源，形成《汽车构造》完整的知识元组织结构，使学生能够进行系统化的学习过程。
四、基于知识元的微课建设思路
传统的课程设计是从教师的角度出发，依赖于经典教材，以教学大纲和授课计划为主体，但这样的设计方式仍然是以课程内容为中心，教学过程的关注点是教学内容而不是学习者。现代教学设计要求构建以学习者为中心的教学过程，就需要进行反向设计，即从学习目标出发，通过学情分析、课程分类、教学过程设计、教学评价体系设计、辅助资源建设等几个关键步骤进行设计，同时还要考虑知识元的组织模型和微课开发的特点。
知识元微课的建设思路如图1所示：
1.确定以学习者为中心的学习目标
学习目标的确定是整个课程设计的出发点。在确定学习目标时需要通过对社会和行业的调研，明确企业对人才的需求和岗位对人才职业能力的需求。首先，在培养学生基础能力的同时，更要培养其决策能力、批判性思维、创造性解决问题的能力、学习能力、合作和团队精神、自我管理等职业能力;其次，教学目标要与学习活动和评估体系相关联，这样才能使教学目标真正具有可实现性和可评价性;最后，还要考虑线上和线下教学过程在学习目标设计上的区别。
下面，我们将从四个层次制定《汽车构造》课程的学习目标：首先要理解和记忆基础知识的概念、术语、关系等;其次对学到的理论知识的实际应用能力的培养;第三对学生综合能力的培养，将本学科融会贯通在整个专业课程的学习中，体现学生对不同领域思想、不同观点、不同专业的联系与判断的能力;最后对学生人文社会能力和学习能力的培养，使学生树立正确的社会观、人生观和价值观，能够建立良好的人际关系，培养学生成为一个自主的学习者，提高自我管理的能力。 2.微课分类设计
对于每一节微课设计的侧重点，需要根据学生自身的学习情况、教学内容的不同、教学方法的选择、与课堂教学的配合情况进行调整，实现微课学习的个性化、自由度和满意度[4]。
微课可分为以下四类：
（1）基础知识类微课
此类微课以课程必须的基础类知识为讲授内容，主要采用讲授的教学方式，教师在讲授的过程中要做到表达简洁、准确，让学生以最直接的方式接受此类知识。基础知识类微课是所有学生都必须掌握的，对学生自身学习特征的要求并不是很高，在对应的课堂教学上，教师主要对所学基础知识进行梳理，以及在此基础上的扩展与拔高。
（2）启发类微课
此类课程是以培养学生学习能力为目标，教师需要在讲授的过程中多采用提问、启发、探索、发现等方法，引导学生去发现问题，通过自主学习寻找解决问题的方法，通过解决实际问题充分调动学生学习的积极性和探索新知的热情。因此，需要学生具备一定的知识检索、信息判断以及自学的能力。在对应的课堂教学上，教师需要给出关于微课上提出问题的解决方法，同时要对学生的学习结果进行指导。
（3）总结类微课
此类课程是对所学知识结构的强化，要明确课程的重点难点以及对“知识元”关系的系统总结。通过多年的教学实践我们发现，学生在学习过程中，仅仅掌握了单个的知识点，而对课程整体结构把握能力较差，这就导致了对课程知识掌握的片面性，重点难点不明确，学习思路不清晰。
教师在此类微课中主要讲授对已授知识的梳理和升华，应采用文字、图片、表格、关系图等多种方式，理清教学内容的结构和知识发现的过程。学生在学习这类微课时需要具有一定的总结和分析的能力，在对应的课堂教学中，教师主要完成对学生学习效果的检验，可利用小组讨论、学生讲授等方法，加深学生对在微课中所学知识的理解和掌握。
（4）扩展类微课
此类课程主要讲授与课程相关的内容，是课程的扩展和提高，能够扩大学生的知识面，建立专业之间相关课程的联系，使学生掌握更多的技能。教师可以通过案例分析法、现场教学法、参观教学法等，将理论知识与生产实际紧密联系，使整个微课教学具有一定的广度和深度。
3.微课知识元主题结构
碎片化学习是微课设计的初衷之一，使学生能够利用碎片化的学习时间随时随地地获取知识[5]。但是在进行课程教学的过程中，还需要建立知识点之间的相互联系，形成完整的知识体系，因此，要对微课的组织结构进行系统分析。
本研究根据“知识元—知识节点—学习目标”的知识元组织模型，对相关教学内容进行知识元的分析、提取、关联，建立微课知识元主题结构，为微课的设计者提供总的设计大纲，为教师提供课程计划，确定需要拍摄微视频的数量、主题和类型，以及辅助教学资源库的建立，为学生提供学习大纲，明确学习的进度，方便搜索相关内容进行预习和复习。
例如，《汽车构造》第三章“配气机构”中，建立了11个知识元，其中可变配气相位和气门间隙的调整方法为面授内容，其余知识元为微课教学，如图2所示。根据知识元之间的相互联系，组合成相对独立的基本知识节点，多个基本知识节点组成更高层次的知识节点，最终完成整章的教学目标。根据建立好的知识元组织模型将教学内容进行切割，确定需要录制5节微课以及微课的类型、学生的学习方法、辅助教学资源等。同时要注意微课教学与课堂教学的相互配合，必要时穿插实践教学环节提高学生的工程实践能力。
4.教学评价体系重构
教学评价是为了服务教学目标，同时对教学过程作出准确的评估，有了教学评价才能使整个教学过程实现闭环控制，能够充分激发学生的学习动力，提升教学效果[6]。对于混合式教学模式的评价体系要从学习者本身出发，根据学习目标来设计教学评价体系，評价方式要从总结性评价转变为过程性评价，可以在课程开始前作课前评价，对学生的学习能力、信息素养等作出评价，能够使学生发现自己的不足，做好课前准备;在学习过程中的评价，可以通过学生学习视频的时间、完成作业情况、课外阅读情况、课堂表现情况、问答交流情况等方面作出综合性评价;在知识节点或者课程结束后，以期末考试、课程总结、论文、小组汇报等方法对整个学习情况对照学习目标作总结性评价。整个评价体系的建立要能激发学习者的学习热情，引导学习者能形成教学反思，展开自我评价，使整个评价体系能够真正服务于学习过程，促进学生完成学习目标。
根据学习目标和学习活动，设计各种具有前瞻性的过程评价。评价体系的权重设计为线上教学评价占50%，线下教学评价占30%，期末考试成绩占20%，如图3所示。在教学过程中，通过在线互动、小组作业、学生互评、随堂测验、课程学习档案夹、学习小结等方法，充分调动学生学习的积极性，提高学生对学习过程的重视程度。
5.辅助教学资源
应用在混合式教学模式下的微课资源是以微视频为核心，建立包括学习目标、学习计划、配套的课件、文档资料、练习测验、讨论小组、学习反馈、教学评价等的辅助教学资源。在辅助教学资源的设计过程中要注意实用性，保证每一种教学资源都能被充分利用，而且在教学的过程中能够逐步累积和不断完善。
《汽车构造》微课的辅助教学资源由学习目标、学习计划、课件资料、练习测试、讨论小组和教学评价组成，如图4所示，能够满足学生线上学习的需求，同时部分动态资源在学习的过程中逐步累积，使学生也成为辅助教学资源库的建设者，能够从使用者的角度对教学资源进行更新和增减，提高资源的利用率和针对性。
五、总结
本文利用知识元组织模型的概念，以《汽车构造》微课设计为例，探讨了应用型本科院校在混合式教学模式下如何开发设计课程微课。为避免微课资源的无序性和低聚合度，我们以新的学习目标为基础，引入知识元的概念对知识进行有效的分解、分类、链接和组合，形成“知识元—知识节点—学习目标”的知识元组织模型，设计微课知识元主题结构图，确定微课的数量、类型和配套的辅助资源，并进行合理的过程评价体系改革，以满足《汽车构造》完整的线上线下混合教学的需求。教学实践表明，学生通过对《汽车构造》微课的学习，激发了学习兴趣，完成了学习目标，取得良好的教学成果。
参考文献：
[1]孟祥增，刘瑞梅，王广新.微课设计与制作的理论与实践[J].远程教育杂志，2014（6）：24-32.
[2]刘新，王泰森.学习型知识元数据库链接理论研究[J].图书馆学研究，2009（11）：25-28.
[3]杜棋东.职业教育微视频课程知识元的深度聚合与实践应用[J].中国教育信息化，2018（4）：32-35.
[4]刘红霞，赵蔚，陈雷.基于“微课”本体特征的教学行为设计与实践反思[J].现代教育技术，2014，24（2）：14-19.
[5]杨旸，罗屹洁，崔丽.“移动IP技术”系列微课设计[J].电气电子教学学报，2018（4）：76-80.
[6]李蒙.以学习者为中心课程教学设计的探索与实践[J].大学教育，2018（11）：32-34.
（编辑：李晓萍）
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