高中信息技术中数字化与编码教学的微课设计与实现

高中信息技术中数字化与编码教学的微课设计与实现——以贵阳市某中学为例施丽平摘要：随着互联网技术的快速发展以及新媒体的兴起，促使微课的需求越来越大。微课以短小精悍的特点，深受众多教育研究者与学习者的喜爱。微课在被大量教育研究者开发的同时，随之也出现了微课的碎片化问题，缺乏结构化设计的观念，忽视了学生系统化知识的建构。于是，微课在设计的过程中，不但要考虑微课之间的联系，而且还要考虑学生碎片化学习的需求。因而，该研究利用了结构化思维指导微课的设计，解决了微课的碎片化问题。通过知识点串联，给学生提供了清晰的学习路径，同时也帮助了学生的自主学习；应用微课进行教学，通过对比实验班与普通班的数据分析得出，微课教学取得了一定的教学效果，使学生的学习效果有所提高。所以，该研究是行之有效的。关键字：结构化思维；微课；设计；实现；教学绪论在当今信息化时代，信息科技快速发展。随着科技的飞速发展，学者的学习方式变得更加多元。微课具有短小精悍等特征，符合了学者碎片化学习的需求，但是，目前学者对于微课的需求趋向结构化，所以，需要实现碎片化学习与结构化学习两者的相互结合。研究背景和意义近年来，随着教育信息化的迅速发展，促使了学者对微课的需求越来越大，也使得微课的碎片化问题越来越明显，并且目前学者对于微课的需求趋向结构化，所以，本研究引用了结构化的思维指导微课的设计。研究背景目前，学习者的学习方式越来越多，由单一的传统课堂学习转变为现在的多样化学习，例如微课就是多样化学习之一，微课以短小精悍等特征获得了广大教育研究者的青睐。微课具有短小精悍等特征，符合了学者碎片化学习的需求；微课使知识点聚集，满足学者精准的学习需求，以快速掌握知识的重难点；微课还可以被反复观看，满足学者个性化学习的需求。所以，微课对当代学者有很重要的意义。虽然，微课以其自身优点，满足了学习者的需求，且对教育者的教学方式也有所丰富，但微课也存在许多问题，通过查阅文献，总结出如下几点：1.微课太过于满足学习者碎片化需求，进而忽视了知识的系统建构；2.微课的组织结构太过于零散，进而形成知识点孤立。通过以上的分析得出，微课设计缺乏结构化思维的指导，从而才导致了知识点的孤立和碎片化。1.1.2.研究意义1.1.2.1.理论意义随着网络与智能终端等工具的飞速发展，微课的发展也逐渐成熟，应用较广泛。将微课应用在教学中，它以短小精悍等特征解决了学者碎片化学习需求。所以，作为一名信息技术教师，根据不同的学习需求，设计精美的微课是有必要的。1.1.2.2.实际意义本文开展《高中信息技术中数字化与编码教学的微课设计与实现》的研究，针对数字化与编码中碎片化知识进行微课设计与实现，为了解决微课的碎片化问题以及知识点碎片化问题，本研究引入了结构化思维，指导数据化与编码的微课设计与实现，使学生结构清晰，提高了流畅的思路。运用微课进行教学，分析出教学效果有怎样的影响，是否有效的提升了学习者的学习兴趣以及学习效果。1.2.国内外研究现状1.2.1.国外研究现状在国外，微课最早被研究，可以追溯到1960年。以下是笔者在相关研究的基础上进行整理得出的国外“微课”的发展历程，如表1-1所示。

表1-1国外“微课”研究的发展历程根据上表得知，随着时间的飞逝，微课的发展逐渐成熟。1.2.2.国内研究现状在国内，胡铁生老师于2010年首先定义了微课概念，并总结了微课理论发展的几个阶段。一、强调微课是课堂教学的视频片段和辅助教材的集合。二、微课被引入“翻转课堂”，它作为教学的一个环节。三、微课以微视频为载体，以网课为主要形式。笔者以“微课”为主题关键词在中国知网上进行搜索（搜索时间为：2021年12月12日），发表文章共81674篇。微课的发表年度趋势如下图1-1所示：图1-1微课的发表年度趋势图图1-1中，从2010年到2021年，一直有学者发表相关文章，2010年1篇，2021年3篇，2019年15628篇，从2010年到2019年，一直呈上升趋势，2020年相比上一年有所下降，但是2021年16042篇（预测值），是目前的峰值，说明我国关于微课的发表量仍再上升，也说明我国的微课仍深受我国学者的高度关注。图1-2是关于微课的研究领域分布图如下：图1-2微课的研究领域分布图图1-2中，关于微课的研究领域，最受欢迎的是学科教育教学。微课的定义自从被提出之后，微课不仅变得人尽皆知，还为微课的设计提供理论基础。笔者以“微课设计与实现”为主题关键词在中国知网上进行搜索（2021年12月12日），发表文章40篇，微课设计与实现的发表年度趋势如下图1-3所示：图1-3微课设计与实现的发表年度趋势图图1-3中，从2013年到2021年，关于微课的设计与实现的发文量较少，2017年的发文量最多，但是也仅有11篇，我国微课的概念在2010年就被提出，但是在2013才研究微课设计与实现，所以，我认为对微课的设计与实现的研究是很有必要的，特别是在各个学科领域。图1-4是关于微课设计与实现的各学科的分布图如下：图1-4微课设计与实现的各学科的分布图图1-4中，最受欢迎的是教育理论与教育管理。微课的设计与实现在信息技术教学领域的研究情况，笔者以“信息技术微课设计与实现”为主题关键词在中国知网上进行搜索（搜索时间为：2021年12月12日），发表文章7篇，发表年度趋势如下图1-5所示：图1-5信息技术微课设计与实现发表年度趋势图在图1-5中，从2015年到2021年，除了2014年没有学者研究，其余每年都有人研究，发文量在1至2篇之间。说明微课是设计与实现在信息技术教学方面研究很少，所以笔者觉得还有待研究。综上所述，我国关于微课的关注度仍在上升，在微课的研究领域，最受欢迎的是学科教育教学。自从微课的定义被提出后，不仅使微课众所周知，还为微课的设计与实现提供了坚实的基础。但是，我国关于微课的设计与实现的研究较少，尤其是在信息技术学科领域方面。所以，笔者认为对《高中信息技术中数字化与编码教学的微课设计与实现》的研究是很有必要的。1.3.研究内容和目标1.3.1.研究内容研究内容如下：微课概念界定与相关研究理论笔者在“中国知网”上进行相关的文献研究，在借鉴的基础上，对微课的内涵和微课设计要素进行整理，明确微课的内涵，了解结构化思维，研究依托的理论基础，为后续的相关研究奠定扎实的基础。高中信息技术数字化与编码的微课设计与实现引用结构化思维，设计基于结构化思维的高中信息技术数字化与编码的微课，数据化与编码内容依托于《信息技术》教材必修一的内容，制做出基于结构化思维的高中信息技术数字化与编码的微课。微课的应用为了验证微课设计的效果，应将其应用到实践中，也就是将微课应用于教学。然后再进行分析。1.3.2.研究目标研究目的是利用微课进行教学，针对数字化与编码中碎片化知识进行微课设计与实现，分析出利用微课在高中信息技术中数字化与编码教学效果有怎样的影响。1.4.研究方法和思路1.4.1.研究方法该研究的研究方法主要有以下两种：文献研究法文献研究法主要是指对文献进行研究。笔者通过文献研究，对微课的研究现状有所了解，还整理出微课的界定及相关研究的基础。（2）问卷调查法问卷调查法主要是指通过设计相关问题，检测调查对象的真实想法。在该研究中，笔者先是通过问卷星设置了相关问题，然后让学生回答问题，最后统计出相关数据。1.4.2.研究思路本研究的研究思路，首先，通过文献研究，发现问题，发现问题之后，对问题进行分析，其次，进行问题解决。最后落脚到高中信息技术中，以数据化与编码中的图像编码为例，最后进行微课设计与实现，再检测效果，得出结论。具体的研究路线如下图1-6所示：图1-6研究路线图2.概念界定与相关研究理论2.1.微课2.1.1微课的内涵在国外，美国DavidPenrose首次提出了微课的定义，微课是以建构主义学习理论为基础，以线上学习和移动学习为主要形式，从而制作的视频有明确的教学内容，录制时长在60s左右[1]。国内研究者们也对微课的定义进行了界定，笔者通过文献研究，整理了一些有代表性的定义，具体如下表2-1所示：表2-1国内学者关于“微课”的定义通过整理，笔者发现国内研究者们对于微课的定义侧重点不同。笔者在参考其他学者研究成果的基础上，对微课的概念进行了界定，笔者认为，微课是指是以媒体为载体，阐述单一的知识点，用于教学，把内容通过精心的设计，使目标明确，以及短小精悍的具有结构化思维的资源。2.1.2.微课的特征虽然研究者对微课的界定侧重点不同，但是微课的特征却十分相似。主要有以下4个特征：短小精悍微课的教学时间短，符合高中生的认知特点。微课内容单一、精悍，具有针对性，有利于提高学生兴趣。微课要经过精心的设计，提高学生学习效果。目的性微课的教学目的明确，教学内容是碎片化的，主题明确，问题聚焦，针对性较强，可以在短时间内高效地解决教学目标。相对于传统教学来说，微课更简洁明了，更能有效的突破重难点。便捷性微课时长短、内容精，所以微课的内存也较小，这使得微课既方便携带又方便共享。可以通过移动终端，实现自由地学习，十分方便，锻炼学生的主动学习能力。多样性微课的应用方式是多样的，可以用于课前、课中、课后。课前用于预习资料和导入的知识科普，课中可以做重难点讲解，课后还可以用于复习、知识点的延伸拓展。教师根据需求在课程中任何一个部分灵活地应用微课，学生也可以任意地选择学习内容，随意观看。2.1.3微课的设计要素通过上述对微课的概念进行整理，看出微课的界定侧重点有所不同，所以微课的设计要素也有所不同，谢云[2]认为是“问题、情境、资源、评价、互动”五个要素；刘爽[3]认为是“目标、界面、内容”三个要素；尹合栋[4]认为是“评价、资源、内容、目标”四个要素。笔者在参考其他学者研究成果的基础上，笔者认为是“内容、目标、界面”三个要素；目标是导向，内容是重点，界面是关键。2.2结构化思维2.2.1结构化思维内涵在了解结构化思维的含义之前，首先得知道“结构”的含义，“结构”是各个组成部分的搭配和排列。搭配是有安排的分配，也就是说是有思想的分配，而排列就是从a个不同元素里，每次取出b个元素，按照某种顺序排列。“结构化”是通过归纳和整理零散的知识，最终得出知识与知识间联系，有组织、有系统的知识点按层次排列的关联结构。莫雷在《教育心理学》一书里说到，结构化对学习有重要作用，当知识以一种层次结构进行存储时，可以提高知识应用时的检索效率。“思维”是人脑对客观现实的概括的、间接的反映。“结构化思维”指人脑对不同事物之间的联系作探究，需要经历拆分，归纳，厘清结构，明晰规律，以组块的形式纳入认知的思维过程，从系统和整体的角度认识事物的联系，以寻求最佳的思维方式[5]。学习者在学习知识的时候，遵循了两个认知规律：一是学生对于已经具备结构化的知识记忆更好，二是学生在短时间内学习精力有限。这可由认知负荷理论得以解释。因此，依据以上两个规律，笔者引用结构化思维设计微课，将碎片化的知识进行组织，使学习者更容易掌握知识具体结构，从而提高学习效率。2.2.2结构化思维原则结构化思维的三个原则[6-8]，1.以始为终，目标先行；2.分类原则；3.目标分解原则；。以上原则为后文的微课设计提供参照。具体如下图所示2-1所示：图2-1结构化思维的三原则2.3研究依托的理论基础孟祥增等人认为，学习理论和微课研究理论是有联系的，有些学习理论是微课理论的基础[9]。2.3.1认知主义学习理论布鲁纳等人认为，学习是面对问题的时候，在内心经过组织，形成认知的过程[10]。具体而言，自己主动地学习，将知识进行内化，内化后形成自己的认知结构的过程。学生根据自己的需要，自主选择学习资料，然后通过内化形成自己需要的认知结构。因此，把微课进行结构化设计，有利于学习者认知结构的形成。2.3.2认知负荷理论约翰·斯威勒教授，他在1988年首次提出认知负荷理论，该理论是指同时施加在大脑中的智力活动的总量[11-13]。该理论有三种类型，具体如下图2-2所示：图2-2认知负荷理论的类型零散的微课，增加了外部认知负荷，换言之，学习者需要耗费很长时间查找微课，耗费一定的精力，影响学习效率，那么相关认知负荷也随之降低。因此，运用结构化思维指导设计的微课，解决微课碎片化的问题，降低学习者内部认知负荷。2.3.3联通主义理论联通主义理论指的是一种学习模式，该理论能适应当前社会的结构变化[14-15]。乔治·西蒙斯指出，“学习是创建知识联系与学习路径的过程，而学习的结果是构建一个完善的知识结构。”因此，基于联通主义理念，微课的设计需要相关联的节点，有利于学习者根据学习路径，整理知识之间的联系，自主建构知识结构，再激发学习者对相关知识的思考。该理论为微课设计提供了结构化的指导，也为结构化思维指导微课的设计提供了理论支撑。3.高中信息技术数字化与编码的微课设计与实现3.1基于机构化思维的微课设计3.1.1设计原则本研究在借鉴结构化思维原则的基础上，提出了微课设计主要有三个原则：1、以学生需求和教学目标为起点。需求和目标两者都缺一不可，若只考虑其中一者，都会使微课设计不完整。结构化思维强调解决问题需要从整体的角度出发，首先我们应该了解目标是什么，然后我们可以根据目标不断的寻找解决问题的办法。因此，从需求和目标出发，为微课设计指引方向。2、以微课资源的结构化实现为样式。首先要有总体的结构，然后再进行分支，从而把微课形成一个结构样式。于是，以微课资源的结构化的方式，让学生沿着结构以及设计的思路去理解内容。3、以学生系统化学习为目的。学习过程是先掌握知识点的内涵，然后逐渐形成自己的认知结构，然后在需要时能够有效进行提取的过程，那么学生学习知识点时，就需要把知识进行解构以及掌握知识点之间的联系，目的是为了使学生主动思考，构建自己的知识体系。3.1.2设计模型通过理论研究和已有经验，构建了微课设计模型。具体如下图3-1所示：图3-1基于结构化思维设计微课的模型详细描述如下：3.1.2.1.结构化分析1.前期分析。它是结构化分析的基础。它包括学习者分析、需求分析和环境分析。学习者分析是了解学生的情况，就是学生学习微课之前已具备的有关知识和对微课的认知程度。需求分析是了解学生对微课的实际需求。环境分析为微课应用提供技术支持。2.目标分析。课程目标和学习目标。当然，目标的制定要根据课程目标。制定好目标后，就要对目标进行分解，分解成为学习目标。3.内容分析。内容分析包括内容选择、内容分解和知识点筛选。内容的选择要基于课程目标，然后进行内容分解，具体3-2如下图所示：图3-2微课内容分解内容分解涉及知识分类，知识分类有两种，陈述性知识和程序性知识。陈述性型的微课可以帮助学生对概念等有直观的认知，而程序性型的微课可以将实践流程或操作进行记录，学生可以反复观看，减轻认知成本。内容分解好后，形成一个个孤立的知识点。因此，要从零散的知识点中筛选出微课知识点，具体如图3-3所示：图3-3微课知识点的筛选筛选时要满足以下三个原则，一是抓住中重点，难度适中，内容在10分钟内讲解清楚，二是选择适合可视化、图形化特征的知识点，三是考虑微课与微课之间的联系。3.1.2.2.结构化设计依据认知结构学习理论，提出微课设计策略，如下图3-4所示：图3-4微课设计策略根据微课设计策略，进行结构化设计分析。微课组织结构设计明确微课组织结构要素要素主要有两种，一种是节点要素，组成知识架构。另一种是知识关联要素，就是各节点之间的联系。知识点间的关联明确要素之后，需要对要素进行关联。换句话说，就是学生在学习该微课内容之前，首先要学会哪些内容，或者是在学习完当前微课之后，接下来学习哪些内容。结构设计策略以联通主义理论为指导，进行组织结构的设计，将零散的知识点进行整合。微课组织结构的策略如图3-5所示:图3-5微课结构设计策略微课要素设计。目标设计目标设计就是细化目标，把目标问题化，通过问题来描述目标。把目标问题化的优势有两点，1.对于一系列微课，问题化促进了微课与微课之间的逻辑结构，为学生提供学习路径。2.对于单个微课，问题化吸引了学生的注意力，激发了学生的学习兴趣。内容设计内容设计就是让内容图文并茂，一个画面传达一个知识点，合理布局，突出重点，可以标记重点，让学生快速抓住重点。界面设计界面设计，要保证界面的美观性和实用性，使学生快速掌握重点内容。微课资源包构成设计。微课资源包就是对节点的内容。具体构成如下图3-4所示，把微视频当作核心，其余是辅助材料。图3-6微课资源包构成3.1.2.3.结构化实现结构化实现是将结构化设计进行具体化。主要就是微课的制作。3.2基于机构化思维的数据化与编码的微课实现微课设计完成之后，落脚到高中信息技术数据化与编码中，微课设计与实现之前需要进行前期分析，以前期分析为基础，再引用了结构化思维指导微课的设计，最终进行微课的实现。3.2.1前期分析一、高中信息技术微课需求调查分析调查目的是了解具体情况，为微课的设计提供依据。该调查，笔者用问卷星软件，该软件可以制作问卷和统计分析问卷，制作好问卷之后，利用该小程序生成二维码，然后发送给学生端，让学生回答问卷，学生回答完毕后，导出高中信息技术课程微课应用需求调查表，表3-1所示。本次调查的对象是贵阳某中学的高一学生，分别是高一年级的8、13、14三个班,总共是132人，问卷回收132份，问卷回收率100%。表3-1高中信息技术课程微课应用需求调查表第1题你对该课程感兴趣吗？[单选题]选项小计比例A、非常感兴趣9571.97%B、感兴趣3526.52%C、不感兴趣21.52%D、非常不感兴趣00%本题有效填写人次132第2题该课堂教学方式你喜欢吗？[单选题]选项小计比例A、非常喜欢8765.91%B、喜欢4433.33%C、不喜欢10.76%D、非常不喜欢00%本题有效填写人次132第3题平时上课的时候，你是否会注意力分散？[单选题]选项小计比例A、经常75.3%B、一般129.09%C、偶尔6347.73%D、从不5037.88%本题有效填写人次132第4题老师授课之后你还有疑问的情况？[单选题]选项小计比例A、经常43.03%B、一般6246.97%C、偶尔5541.67%D、从不118.33%本题有效填写人次132第5题你了解微课吗？[单选题]选项小计比例A、非常了解53.79%B、了解2921.97%C、一般5541.67%D、不了解4332.58%本题有效填写人次132第6题你之前有使用过微课进行学习吗？[单选题]选项小计比例A、经常使用53.79%B、偶尔使用6347.73%C、基本不使用3627.27%D、从不使用2821.21%本题有效填写人次132第7题上课时你的思路：[单选题]选项小计比例A、非常清晰3022.73%B、清晰9370.45%C、混乱75.3%D、非常混乱21.52%本题有效填写人次132第8题你对于复杂的问题，能逐步拆解，梳理思路：[单选题]选项小计比例A、非常符合1813.64%B、符合9370.45%C、不符合1914.39%D、非常不符合21.52%本题有效填写人次132第9题你对微课引入课堂感兴趣吗？[单选题]选项小计比例A、非常感兴趣9068.18%B、感兴趣3929.55%C、不感兴趣21.52%D、非常不感兴趣10.76%本题有效填写人次132第10题你是否愿意尝试利用微课进行学习？[单选题]选项小计比例A、非常愿意9068.18%B、愿意3929.55%C、不愿意32.27%D、非常不愿意00%本题有效填写人次132对上表进行具体的分析如下：（1）从第1题到第4题得知，71.97%的学生对该课程感兴趣，65.91%的学生喜欢传统教学，但是62.12%的学生在课堂上注意力有所分散，以及课后仍会存有疑问的学生有91.67%的学生。综上所述，根据高一学生目前情况，将微课引入信息技术课堂教学是有一定依据的，符合本研究开展需要。（2）从第5题和第6题得知，学生对微课的了解还不够，而且对于微课的使用情况也很少。调查数据显示，74.25%的学生对微课不是很了解，有32.58%的学生对微课一概不知；再进一步对微课的使用情况进行了，调查结果显示，高一学生使用微课的次数也很低，有48.48%的学生没有使用过微课，由此可见大部分学生对于微课的了解以及认知还不够。（3）从第7题和第8题得知，93.18%的学生在课中思路清晰，但对于困难的问题，仅13.64%的学生保持非常清晰的思路。据数据分析，说明了只要问题难了，学生解决问题的思路就不是那么清晰了。所以，学生学习思路有待加强。（4）从第9题和第10题得知，利用微课来进行教学，有97.74%的学生感兴趣，且有97.74%的学生想要用微课进行学习。综上分析，高一学生对信息技术课很感兴趣，但是在上课过程中注意力会分散，并且在课后还会有疑问，学习思路也不够清晰，导致问题无法得到即及时又有效的解决。从高一学生的学习情况来看，由于学生注意力集中时间有限，所以需要引入微课，使用微课来解决学生注意力情况以及课后还存有疑问的情况。二、高中学生特征分析对学生的特征进行分析，可以了解学生的学习认知情况，为微课设计提供帮助。从一般特征来看，高中生具备了解决问题能力和自主学习的能力。选择高一学生作调查对象，那是因为高一是新生，对信息技术有较强的学习兴趣、热情，从微课需求调查表中也可以得到证明，只要高一的学生奠定好基础，之后的学习就更主动。从学习者的起点水来看，有些学校的学生在初中时候已经掌握了一定的基础知识，但有些学校的学生，基础还是较差的，所以，对于高一学生来说，他们的起点参差不齐。但是不管以前的基础如何，老师在设计结构化微课时，只要有关联的知识点，老师都会提供适当的引领和帮助。最后，学生需要通过高中信息技术学业水平测试，等级评定。所以，对学生有一定的硬性要求。三、学习环境分析分析学习环境是为了能保证在丰富的学习资源和优良的硬件条件的基础上来准备教学活动，根据学习环境设计教学活动。实习学校的硬件设施要齐全，网络畅通，由于信息技术课是在机房进行教学，为微课的设计与实现提供保障。四、高中信息技术教学情况分析信息技术课是一门应用性的学科，与其他学科相辅相成。学好信息技术对每个人来说是很帮助的，但是，随着信息化时代的快速发展，信息技术课需要进行不断的更新换代，才能适应社会的需求。此外，课时安排少，只有高中一、二年级有信息技术课，一般就是每周一节，所以，由于时间间隔长，学生会忘记以前学习的内容，导致学习的知识不成体系。还有就是在课上进行理论讲解和操作的教学需要花费大部分时间，明显时间是不够的，那么如何在课时较少的情况下，使学生更有效地掌握教学内容是关键。基于此分析，引用结构化思维设计微课，能促进学生对于零散化知识的把握。3.2.2微课实现3.2.2.1.高中信息技术微课案例目标和内容分析本研究依托于高中《信息技术》人教版必修一教材，针对其中数据化与编码内容，笔者引用了结构化思维指导微课设计与实现，选择高中《信息技术》必修一教材中数据化与编码为案例设计微课的原因如下：1.教材方面。该教材是高中信息技术的基础，而且还是高中信息技术的必修课程。2.内容方面。内容比较细碎而且也比较多，而且还是学业测试的必考内容。将该内容作为微课设计的来源，可以将碎片化和零散化的知识建立联系，以结构化的形式呈现，使学生可以把握知识整体。高中《信息技术》必修一中数据化与编码的具体内容结构如下图3-7所示：图3-7《数据化与编码》内容结构图在人教版高中信息技术必修一中，数据化与编码的主要内容包括：1.数字化及其作用；2.二进制与数制的转换；3.数据编码；4、数据压缩；从中选取重难点，并对其进行分类，如下表3-2所示：表3-2《数据化与编码》内容分解与分类知识类型内容模块陈述性知识程序性知识数据化及其应用模拟信号的概念，数字信号的概念，数字化的概念，数字化的作用。二进制与数制的转换二进制的概念，常见的数制有哪些。二进制与十进制的转换，其它数值转换。数据编码声音编码，图像编码，视频编码。数据压缩有损压缩、无损压缩的概念。有损压缩、无损压缩的方法内容分解好后，需要经过筛选，筛选出适合微课设计的知识点，那么基于筛选三原则，一是抓住中重点，难度适中，内容在10分钟内讲解清楚，二是选择适合可视化、图形化特征的知识点，三是考虑微课与微课之间的联系。筛选结果如下表3-3所示：表3-3“数据化与编码”微课知识点筛选知识块知识点知识类型目标数据化及其应用数字化的概念陈述性知识说明数字化的概念数字化的作用陈述性知识说明数字化的作用数字化的方法陈述性知识说明数字化的方法二进制与数制的转换二进制的概念陈述性知识说明二进制的概念二进制与十进制的转换程序性知识进行二进制与十进制转换数据编码声音编码程序性知识声音编码的过程图像编码程序性知识图像编码的过程数据压缩有损压缩陈述性知识说明有损压缩的概念无损压缩陈述性知识说明无损压缩的概念知识点筛选之后，将目标进行问题化，引导学生主动思考。对于陈述性知识，目标化后就是“什么”是“什么”问题，而对于程序性知识，目标化后就是“什么”怎么做（如何做）的问题。例如知识点“数字化的概念”的目标是“说明数字化的概念”，问题化后为“数据化的概念是什么？”。那么各知识点问题化后如下表3-4所示：表3-4目标问题化表达知识块知识点知识类型目标问题化数据化及其应用数字化的概念陈述性知识数字化的概念是什么？数字化的作用陈述性知识数字化的作用是什么？数字化的方法陈述性知识数字化的方法是什么？二进制与数制的转换二进制的概念陈述性知识二进制的概念是什么？二进制与十进制的转换程序性知识如何进行二进制与十进制的转换？数据编码声音编码程序性知识如何进行声音编码？图像编码程序性知识如何进行图像编码？数据压缩有损压缩陈述性知识有损压缩是什么？无损压缩陈述性知识无损压缩是什么？3.2.2.2.微课案例设计与实现1、“数据化与编码”微课的组织结构设计通过以上的目标和内容分析后，为微课的设计与实现奠定了基础。首先进行微课组织结构的设计，而微课的组织结构是如何实现的呢？笔者使用了一个制作思维导图的工具，该软件是MindjetMindManager2018，选择思维导图来实现组织结构的设计主要原因有如下几点，①基于思维导图的自身优势，有节点功能，可以在几点处插入超链接，链接你想附带的内容；②通过思维导图可以了解大致的内容框架；③通过思维导图知晓下一节的学习内容，为当前的学习有一个更好的定位。实现组织结构的具体介绍，笔者使用的思维导图的样式是时间线图，如图3-8所示，沿着时间线设置目标问题，节点的命名是目标的问题形式，节点内容是微课资源包。节点是以插入超链接的方式实现，直接打开超链接就可以打开相关文件夹，查看相关文件的内容。节点链接设置如图3-9所示。图3-8“数据化与编码”组织结构图图3-9节点链接内容2、节点资源包的制作与实现这里就以数据化与编码中的“图形编码”为例，展示微课资源包全部内容。（1）制作准备：经济实惠的微课，呈现良好的效果。主要从开发方式和开发工具两方面考虑。微课的开发形式有动画型、拍摄型、录屏型。显而易见，录屏型最为方便和便捷，一般采用PPT课件，用录屏软件进行录屏。当然，选用什么样的开发方式都要考虑技术的支持。所以笔者选用了录屏型的开发方式。笔者使用PPT课件，课件完成之后，利用EV录屏软件进行录屏，录好视频之后，采用剪映工具后期剪辑。“图像编码”的微课件如图3-10所示,微教案如下表3-5所示，微总结如下图3-11所示，微练习如下图3-12所示。图3-10微课件表3-5微教案教学目标通过了解图像数字化的过程，理解图像的采样与量化；理解像素颜色深度的概念，能计算图像的存储容量；了解图像编码，认识图像文件格式。二、教学重点1、图像数字化的基本过程；2、图像存储容量的计算；3、图像的文件格式。三、教学难点1、图像数字化的基本过程；2、图像编码的多样性。教学方法讲授法五、教学思路通过问题引入课题，引发学生思考。让学生观看图片，从模拟图像转换为数字图像，需要经过图像数字化，从而引发图像数字化的过程。首先，图像采样，讲述了如何采样，从而引发了像素的概念，通过对比图像，初步认识得出结论。其次，图像量化，用采样后的图像，将其进行量化讲解，从而引出颜色深度的概念，在通过对比图像，加深结论，颜色的深度越多，可表达的色彩越丰富，存储容量越大。最后，讲解图像编码，不同的编码方案得出的图像文件格式不同，所以图像的存储容量也不同，引出图像存储容量的计算公式，最终进行总结，首尾复印，层层递进，再预告下节内容。图3-11微总结图3-12微练习（2）录制过程，编写录课稿，使微课录制过程流畅以及语言表达准确。在做好制作准备之后，进行正式的视频录制，首先根据PPT，撰写录课搞，使微课录制过程流畅以及语言表达准确，然后利用EV录屏软件，进行视频录制，制作过程如下图3-13所示：图3-13微课的录制过程（3）录制完成：根据录课稿，添加视频字幕。微课录制完成之后，用剪映工具剪辑视频，该工具可以自动识别语音字幕，然后再认真检查一遍，有错的地方再单独修改，字幕添加好后，再把视频多余的剪辑，最终呈现一个精美的微课。4.微课应用效果分析与微课设计评价分析微课设计与实现已完成，但要知道微课的教学效果，需要将微课应用于实践，通过学生反馈来体现微课的效果。关于微课教学学生的学习效果是否有提升？微课结构化设计是否解决微课碎片化问题？还需要进一步验证。本章将上述开发的微课应用于实践教学中，分析微课的应用效果。4.1．微课应用效果分析4.1.1．实验设计与实施（1）实验目的本实验的主要目的是微课教学是否有效的提升了学生的学习效果。（2）实验对象本次的实验对象是贵阳市某中学的高一学生，从中抽取二个平行班级进行研究，分别是高一（8）班和高一（13），总共是82人。选择这两个班的原因有两点，一是这两个班人数一样，都是各41人，而且都是高一普通班。二是这两个班都是笔者实习时候的代理班级，便于实验研究。（3）实验方法运用对照实验的方法。高一（8）班为对照班，高一（13）为实验班，对照班高一（8）班还是用原来传统的教学方式进行教学，而实验班高一（13）班就用微课进行教学。实验实施表4-1教学设计过程教师活动学生活动课堂记录课前5分钟教师用教师机控制学生机，向学生呈现组织结构图，并加以讲解，让学生了解知识结构，并通过教师机向学生机分发微课资源包。学生接收文件，并打开文件，了解文件内容。有些学生没有收到文件，教师利用u盘直接拷贝到学生机。观看微视频10分钟教师明确课堂要求、纪律等问题，让学生打开桌面文件，文件名叫微课资源包，里面有五个内容，请学生们观看微视频，微课时长9分19秒，所以给大家10分钟的时间观看微视频。学生明确教师要求，开始观看微视频。有个别学生自觉性比较差，所以让学生观看微视频时，应控制学生机，统一观看。小组合作游戏（5组）20分钟教师讲解游戏规则，每个小组抽出一个学生进行解码，组内其他成员负责编码，请每组抽出的同学座到教师安排的指定位置，然后教师分发图案，教师分发的图案，被抽出来解码的同学是不能看的，每个小组的图案不同，小组得到图案后，需要将图案数字化，也就是将其进行编码，用二进制的形式来表示该图案，请各小组讨论编码方案，然后进行编码，编码完成后，举手示意，由老师把图案交给解码的同学，而解码的同学需要用到系统自带的画图工具，把该图案绘制出来。接下来编码的同学开始编码，解码的同学请开始熟悉画图工具，同学们抓紧时间看哪一组最先完成游戏。编码的同学纷纷开始讨论编码案，解码的同学也开始熟悉画图工具，编码完成后，给学生解码绘图。编码的同学，有些学生又打开微课资源包，查阅资料，而解码的同学，根据编码方案，基本完成绘图，有个别由于时间原因，未完成绘图。作品展示8分钟教师展示学生绘制的图案，和原来的图案进行对比，并加以点评。学生观看图案，相互欣赏作品。从作品完成度来看，学生的学习效果还是不错的。微练习2分钟教师打开收文件通道，接收微练习。学生完成微练习，并上传文件。完成练习后，下课自行离开教师。4.1.2实验结果与分析微课的应用效果主要从作品的完成度和微练习正确率进行分析，同一个教学内容，同一个老师授课，只是授课的方式不同，对照班高一（8）班采用传统的教学方式，而实验班高一（13）班采用微课教学方式，那么教学效果会如何呢？微课教学是否提升的学习效果呢？（1）数据处理方法该研究选用的数据处理方法是用Excel统计数据，把数据录入到Excel表格中，进行数据整理。（2）实验数据统计结果与分析其中作品完成度如图4-1所示，微练习正确率如图4-2所示。图4-1作品完成度对照班完成作品组数有两组，完成一半的有一组，由于时间原因，只完成一半，也就是说，时间到了，只完成编码，没有完成解码。有错误的是一组，原因是编码错误，导致解码出来的图案和原图不相符，未完成的有一组。而对于实验班，完整组数有三组，比对照班多一组，有错误和完成一半和对照班一样，各有一组，但是对于未完成的，数据是零，也就是说，实验班没有未完成的情况。说明应用微课教学，有明显提高教学效果。图4-2微练习正确率对照班微练习正确率第一题是58.54%，第二题是64.41%，第三题的73.17%，实验班微练习正确率第一题是73.17%，第二题是80.49%，第三题的87.80%，相对于对照班，实验班的微练习的平均正确率高于对照班。说明应用微课教学，能有效提高学习效果。通过以上对数据的分析可以得出，应用微课来进行教学对高中信息技术教学有显著的促进效果，也有效的提高了学生学习效果。通过这两个表的数据进行分析，得出相比于对照组而言，实验组数据表现更理想。总而言之，应用微课进行教学，能有效提高学生的学习效果。4.2.微课设计评价分析微课应用完成之后，需要对微课的设计进行评价，以验证引用结构化思维指导微课的设计，是否解决了微课碎片化问题？4.2.1.调查设计与实施该调查的调查目的是微课结构化设计是否解决微课碎片化问题？调查对象是实验班的41个学生。问卷的题目主要从以下方面进行设计，一是目标方面，二是内容方面，三是结构方面，四是效用方面。4.2.2调查结果与分析1．目标方面分析目标方面的调查结果如下图4-3所示，从图中可以看出，有90.24%的学生认为微课目标清晰，并以目标引领学习者微课学习。图4-3目标分析图内容方面分析内容方面主要包括了微课时长、内容的逻