光栅衍射的微课视频设计与制作*
时间：2023-06-27 12:05:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
姚盈茜，刘富池，吕凤珍，朱长明，周厚兵，孔文婕，秦丽清，王丽光
(广西师范大学物理科学与技术学院，广西 桂林 541004)
大学物理实验是大部分理工科专业的必修课程，具有较强的可操作性，对培养学生运用实验手段分析、解决问题以及提高学生科学素养起着很大的作用[1]。光栅衍射实验是光学的基本实验之一，通过实验研究光栅衍射现象可以更好地了解光的波动性，同时学生可以通过光栅衍射实验学会测量光的波长和光栅常数的方法。传统的物理实验课堂因上课时间有限，教师不能重复讲授教学内容，使得学生可能对实验内容与步骤不够了解，过后也不易复习实验知识及操作。微课具有时间短、容量小、情景化等特点，只需一台可联网的移动设备就能随时随地学习[2]。若将微课运用到物理实验的教学中，学生可利用微课视频进行课前预习，也可以课后强化巩固，还能反复观看不理解的实验知识或者实验步骤。可见，微课能很好地满足不同学生的学习需求，使他们在学习过程中获得了更多的主动权[3]。此外，运用微课来辅助物理实验教学还能极大地增强学生学习的主动性与积极性，有效地提高教学效率，达到课堂效果最大化的目标。
在进行微课设计前教师应先对微课视频的学习者的知识技能水平以及学习需求进行分析。其次，对教学目标和教学内容进行分析。光栅衍射的微课视频的学习者通常是理工科专业的大学生，他们已具有较好的实验基础和逻辑思维能力，对光的干涉和衍射有一定的了解，但是对光栅衍射的原理以及一些陌生的实验仪器的使用还不清楚。因此，微课授课过程应重点讲授实验原理和实验操作部分，进行微课制作时也要重视该部分的设计。本实验微课的教学目标有：通过学习实验内容，了解光栅的主要特征，理解光栅衍射的原理；
能够分析实验现象并对实验结果进行数据处理；
进行实验探索，学习如何使用透射光栅测量光的波长；
通过实验，培养实事求是的科学态度，体验科学实验过程的艰辛与成功的喜悦，激发对于物理实验的兴趣。
2.1 教学设计
微课具有“短小精悍”的特点，如何在10-15分钟内把实验内容讲透彻，使得学习者在短时间内能掌握所学内容，就有必要精心设计整个微课的教学[2]。微课的教学设计应始终遵循一个原则——“以学生为中心”，从学生的视角出发，使学生获得良好的学习体验，从而提高学习效果。
教学方法是教师为达成教学目标、实现教学内容所使用的教学手段。本微课用到的教学方法主要有讲授法和直观演示法。在讲授时，要让学生充分了解光栅衍射的实验原理，熟悉实验仪器的调节以及实验的设计思路。实验步骤环节，教师演示完整的实验操作过程，并对要点和需要注意的细节重点说明，使学生在直观的视觉、听觉刺激中获得生动具体的学习体验。本微课的教学流程如图1所示。
图1 教学流程
2.2 课件设计
微课教学使得教师与学生有着时空上的分隔，几乎所有的教学信息都靠课件和教师的语言来传达。可见，课件对于微课的好坏是多么重要。一个好的课件必须主题鲜明、结构完整、重点突出。制作PPT课件时只需展示核心内容，零碎的、不重要的知识点可通过后期教师口述出来。此外，PPT的画面布局要合理，视觉效果要美观。否则，学生在观看微课过程中产生视觉疲劳或觉得无趣从而注意力不能集中，就会导致最后的教学效果下降。
（1）PPT版面设计：把版面设计好了首先就能在外貌上吸引学生，然后在文字、图片等元素的编排上给予学生舒适的视觉体验。从而，学生对微课视频的注意就能更加持久。首页的版面信息应包含学校名称、实验名称等，排版采用图形+动画+文字的形式，既简约大方，又具有设计感，如图2所示。尾页则在颜色、字体、布局方面与首页的形式一样。中间页的设计使用统一的浅色背景，左上角放置本校的校徽和该页的标题，标题下面则放置对应的内容，如图3所示。
图2 课件首页
图3 课件中间页
（2）PPT文字设计：文字内容应尽量简洁，只需将重点内容呈现在课件上即可。文字格式方面，正文文本应选择笔画差不多一致的字体，比如微软雅黑；
文字的字号应足够大，最好不要小于24号字；
字体颜色与背景颜色应有明显的对比且与PPT的主题颜色相协调。对于需要强调的文字内容，可设置加粗或使用较亮眼的字体颜色。
（3）PPT图片设计：有统计结果表明，对读者而言，图文并茂信息的阅读接收效果比单纯的文字信息要好六倍，可谓“一图胜千言”。在微课的课件设计中适当运用图片可以弥补文字信息在表达上的不足，能够直观、生动地表达教学信息，帮助学习者理解教学内容。
（4）PPT动画设计：当幻灯片有多个层次时，可以通过设计动画配合教师的授课节奏让内容依次呈现，这为学生观看微课视频提供了很好的引导。动画的设计应做到数量要合理、形式要简单，动画添加得太多，难免会让观众觉得繁琐。太复杂的动画虽然看起来炫酷，但是会让观看者产生视觉疲劳，这反而是画蛇添足。
2.3 脚本设计
微课脚本就是把微课教学的流程用文字、图像、表格等元素表达出来，为微课的录制打基础[2]。在录制微课前，需要根据教学内容、教学设计、画面布局、时长安排来构思微课的流程，再结合实际情况和微课视频的拍摄需求逐步细化录制过程，最终形成完整的脚本。一个好的微课脚本能减少录制中出错的次数，从而使微课视频制作的效率得到提高。本微课视频的脚本从画面内容、解说词、录制方法、时长四个方面进行了设计，如图4所示。
图4 光栅衍射的微课脚本设计
画面内容设计：本微课视频的画面内容由两部分组成，即PPT课件和实验操作过程。其中，实验操作过程由教师进行现场演示，所以在拍摄前需要对画面内容进行精心设计，每个操作步骤应该如何呈现都要认真的考量。
解说词设计：解说词是教师在微课讲授中的“演讲稿”，是配合画面进行的解说。微课不像传统课堂有四十分钟的时间让教师对知识点“缓缓道来”，要在短短几分钟内讲清楚知识点，解说词就应该足够简洁易懂。同时，还需注意不能加入教师的口头禅和语气词等，应快速并准确地将知识点讲解明白。
录制方法设计：本微课的录制方法有两种：课件录屏和摄像机拍摄。前者可使用录屏软件来完成录制，后者就需要对拍摄的角度进行设计。在物理实验操作中，通常需要移动、调节多个实验仪器，为了让学生观看实验视频更加清楚，同时给予学生不同角度的观感体验，可采用多机位拍摄。
时长设计：微课视频的时长通常在15分钟以内，因此编写脚本时要对各部分的时长进行合理的安排。比如实验目的、实验仪器这部分的教学时长可以安排得短一些，而实验原理、实验内容与步骤、数据处理是教学的重点，讲授所花的时间就应多一些。
微课最终以视频的形式呈现，视频的制作效果如何将直接影响微课的质量。若将微课视频的制作过程比作一道菜的烹饪过程，则视频的录制就是备菜，剪辑就是进行食材的加工组合。这两个步骤做好了，呈现在大家面前的就是一道“美味佳肴”。
3.1 录制视频
视频的录制分为两部分，一部分是用摄像机录像的方法拍摄实验操作过程，另一部分是用录屏的方法对PPT课件进行制。
拍摄实验操作过程之前，需调节录像设备到合适的位置，确保拍摄出来的视频画面协调。本微课视频的录像设备有三台，分别负责全景、近景、特写这三个机位的拍摄。全景机位可拍摄光学平台全景，如图5所示；
近景机位拍摄教师调节实验仪器的过程，如图6所示；
特写机位可拍摄清楚实验现象，如图7所示。
图5 全景机位
图6 近景机位
图7 特写机位
除去教师演示实验部分，剩余的教学内容都是通过录屏的方式录制。录屏的方法有多种，可以采用PowerPoint中提供的屏幕录制功能，也可以使用专门的录屏软件进行录制。在进行PPT课件录制的同时教师可做相应的讲解，提高了微课视频中的音画同步率。对于配音讲解需注意：配音的环境要足够安静，没有杂音；
教师的吐字要清晰，语速要合理，停顿要得当；
录音时嘴巴与麦克风的距离不能太近，避免把爆破声和杂音录进去，影响教学效果。
3.2 剪辑视频
视频录制完成后，将视频素材导入到剪辑软件中，按照教学顺序剪辑并优化视频，剪辑页面如图6所示。首先，将视频素材里多余的、不必要的部分裁剪掉。再按照微课教学流程把视频拼接起来，在合适的地方运用转场效果保证视频的流畅性。其次，加入片头、片尾和字幕。片头应展示课程类型、实验名称和设计单位等信息；
片尾则为致谢篇；
为帮助学生理解实验操作步骤，可在实验操作环节添加字幕，用来进行实验仪器的介绍以及实验步骤的说明，如图7所示。此外，在片头、片尾和实验操作部分可加入背景音乐，合适的背景音乐可以衬托乃至提升整个微课的品质，同时还能营造较轻快的学习氛围。
图6 剪辑页面
图7 添加字幕
整个视频剪辑完成后，必须观看多遍微课视频，检查是否有遗漏或多余的地方；
声音与画面是否同步；
视频各部分的衔接是否自然。最后将微课视频导出为mp4的格式。由于微课视频最终将上传到网络平台供学生在线或下载观看，因此导出的视频容量越小越好，降低码率就能达到使视频容量减小的效果。
本文主要从微课的教学、课件、脚本设计以及微课视频的制作讲述了光栅衍射微课的设计与制作过程。将微课引入高校物理实验教学，可以帮助学生做好课前预习和课后复习工作，提高学生的学习效率，激发学生对物理实验的学习热情。
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