微视频在纳米材料学科教学中的应用探索

郑自建，郭志光*  

（湖北大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉 430062）

[摘  要]：随着科学技术的不断发展，新型的教学工具也不断出现。巧妙运用新颖的教学工具，既可以丰富课堂内容、活跃课堂气氛，更可以提高知识的传授效率。尤其是抽象的前沿学科，亟待需要新的教学工具和教学模式。在纳米材料授课课程中，微视频因其生动形象、信息量丰富等优点而备受青睐。在课堂教学中，巧妙植入微视频，可以深入浅出的展现纳米材料独特的性质和特征。文章对微视频的选取及植入课堂的方式进行了介绍，并结合具体的教学案例，深入分析了微视频植入课堂这一模式在纳米材料学科教学过程中的独特优势，并对今后课堂教学中植入微视频这一教学模式提出了思考与展望。

[关键词]：学科教学；微视频；纳米材料

[基金项目]：2019年度湖北大学教学改革与研究项目“课程形成性评价方法与实践”（项目编号：201926）。

[作者简介]：郑自建（1986-），男（汉族），湖北鄂州人，博士，湖北大学材料科学与工程学院副教授，硕士生导师，博士，研究方向：分子动力学模拟；郭志光（1977-），男（汉族），湖北武穴人，博士，湖北大学材料科学与工程学院教授，博士生导师（通讯作者），博士，研究方向：仿生摩擦学。

[中图分类号]：G642.0 [文献标志码]：A  

一、引言

（一）微视频植入课堂模式简介

随着互联网的快速发展，微视频逐渐发展成为人们获取信息的一种重要方式。作为一种崭新的信息传播媒介，微视频具有生动形象、信息量丰富和接受效率高等优点，因而备受广大人群青睐。采用微视频的方式传递信息，往往会给信息接受者留下深刻的印象^［1］。基于此，微视频成为广告行业^［2］，甚至是教育行业^［3］的首选。在传统课堂教学的过程中，巧妙植入合适的微视频，既可以丰富课堂内容、活跃课堂气氛，更可以提高学生接受知识的效率。教学实践表明，微视频植入课堂的模式显著提高了学生们的课堂积极性。

微视频植入课堂的教学模式容易与视频教学模式相混淆，但微视频教学不同于视频教学。视频教学是将课堂教学内容录制成视频，具有可重复收看、可选择性收看等优点^［4］。但视频教学本质上并没有改变传统课堂教学的模式，没有根本上提高教学的质量。微视频植入课堂的教学模式，是在传统课堂教学的基础上，选择性地植入一些有针对性的微视频。该模式既能降低学生们对抽象知识点的理解难度，又能增强课堂趣味性，可以有效避免学生因传统课堂教学模式单调乏味而产生的疲倦感，有利于集中学生注意力。微视频植入课堂的教学模式是传统课堂教学与视频教学有机结合的新模式。微视频素材的选取、微视频的质量、植入课堂的时机以及微视频与课堂教学内容的契合度，是决定该教学模式成效的关键。实践证明，微视频植入课堂的教学模式，可以达到很好的教学效果^［5］。

（二）纳米材料学科为什么需要微视频？

教学形式是用来配合教学内容和教学目的而施展的手段，不同的学科和不同的专业需要不尽相同的教学形式和教学工具^［6］。在高等教育课程中，我们可以将专业课程分为两个部分。其一为已发展成熟的专业课程，如高分子化学、高分子物理、物理学科等课程。这些课程因其发展历史悠久，课程中的基本理论已经形成了一系列系统性的理论方程。在这类课程的教学过程中，公式推导是引导学生深入学习的主要方式^［7］。在课堂上，老师们通过演示公式的推导过程，讲透每一步推导的重点和要点，学生们就可以学透对应的知识点。其二为新兴的专业课程，如纳米材料。由于独特的性质和效应，纳米材料被认为是解决当今世界“卡脖子”难题的新型材料而备受关注。大部分理工科学校都会设置纳米材料相关的课程，以普及纳米科学知识。对于新兴的纳米材料学科，由于发展时间有限，很多的性质和效应还没有被研究透彻，还没有规律化成理论方程，导致目前用于解释实验现象的理论方程较少。已有的理论方程，如薛定谔方程，难度又太大，学生们很难短时间学透。纳米材料独特的物理化学性质主要来源于实验观察。为了将这些奇妙的实验现象给学生呈现清楚，就需要更好的传递媒介，即新的教学工具。就纳米材料学科而言，在教学方面具有如下几个明显的特点：1.学科新颖：纳米材料学科处于发展初期，教材难免有大量疏漏和过时之处；2.尺度微观：纳米材料尺度微观，难以借助常规的教学工具进行直观展示；3.模型抽象：纳米材料的一些性质和现象及其抽象，难以利用文字甚至图片表达清楚；4.规律复杂：纳米材料的性质和现象容易受到纳米材料微粒尺寸的影响，规律比较复杂。学生在学习过程容易感觉疲倦和枯燥。

微视频对于解决以上纳米材料学科教学存在的问题，可以起到针对性的作用。1.丰富信息维度。（1）时间维度：及时、新颖。借助便利的互联网工具，微视频不受复杂出版流程的限制，可以及时呈现最新的理论知识和研究成果。可以将最新的科研进展带入课堂，让学生们了解科学最前沿。（2）内容维度：准确性、完整性。由于人的个性化特点，学生在理解抽象理论的过程中，难免会出现不同于教师及教材的表述。其次，有些关键信息也容易疏漏。在知识点教授时进行微视频展示，则可以利用其具象化、形象化的特点，尽量消除这种理解偏差，从而使学生获取的知识更加完整和准确。此外，微视频也是对课堂教学内容的再现和深化，以一个新的模式回顾课堂中的重要知识点，加深学生们对重点内容的理解。同时，短暂的微视频播放也让大脑得到了短时间的休息和调整，从而有利于后面内容的学习。（3）形式维度：呈现性。在教师口头阐述和教材文字阅读等抽象信息的基础上，辅以微视频，可以丰富知识的呈现形式。华中师范大学心理学院王福兴副教授研究表明，动态视频会引起学习者更大的学习兴趣，观看动态视频学习所需要的心理努力更少,而且学习者感知到的难度也会更低，更能激发学习者的学习动机，从而提升学习效率。2.提升课堂体验。教材内容主要着眼于理论知识体系的表述，其特点是信息密度极高，但也带来了过于抽象和远离生活实际的矛盾。如果能在这些抽象知识的讲授过程中，引入形象的微视频材料，可以显著拓展该知识在生产生活实际中的具体应用场景和应用前景，能够帮助学生获得学以致用、知行合一的体验，从而对学习过程产生正向激励。3.弥补教学短板。每一位优秀的教师在教学上都有其独特的个人魅力，同时也不可避免地存在一定的教学短板。比如有的教师可能专业能力优秀，但并不精于语言艺术。在课堂教学中，教师则可以补充语言精炼优美的微视频材料，给学生不一样的声觉体验；有的教师语言造诣深厚但并不精于控制课堂节奏和气氛，在课堂教学过程中，教师则可以在适当时机展示风格生动的微视频材料调节课堂气氛，调动学生们的课堂积极性。教师根据自身需要和学科特点，在教学过程中补充精选的微视频素材，则可以在极大地弥补自身存在的教学短板，从而保证课堂教学质量。

二、微视频植入课堂在纳米材料学科教学中的应用探索

微视频植入课堂的时机、微视频植入课堂的数量以及微视频与课堂内容的契合度，是决定该模式课堂成效的关键。以每节课45分钟为例。如果45分钟内教师一直是以PPT授课，学生难免会存在视觉疲劳和听觉疲劳。同时，45分钟的PPT授课会展示很多教学内容，学生没有课堂内及时思考和消化的时间。此外，这种教学模式缺乏新鲜感。因为在小学、初中、甚至是高中学习，学生们都是一直背着手看黑板，听老师讲课的模式。如果大学授课还是一如既往，学生们难免会觉得枯燥。因此，我们需要创新教学方式。视频教学是当前的主流方式。将教师的课堂授课录制成视频，既可以避免教师们反复多次去讲解相同的知识点，减轻教学工作量，又可以满足学生们的学习时间上的个性化需求，是一种很好的教学模式。但知识传递是一个人与人之间的交流过程，更多的是需要面对面的沟通与讨论。如果只是让学生去听视频，很难保证教学效果。个人认为，微视频与传统课堂相结合的方式更有助于知识的传递。在讲解清楚一个重要知识点后，植入一个与之相关的微视频，是一种很好的方式。一方面，高质量的微视频清晰度高，图像漂亮，播音员语言优美，可以形象生动的再现之前所讲的内容，起到很好的再解释、再理解的作用。此外，在播放视频期间，学生切换了接受信息的方式，可以有效缓解上课的疲劳。在45分钟的教学时间内，可以植入2-3个微视频，每个微视频播放时间控制在3分钟左右为宜。

植入纳米材料课堂的微视频，可以分为以下几个类型：（1）知识再现型。将一些重要知识点以微视频的形式展现。例如，在讲到纳米材料的表征仪器-扫描隧道显微镜的原理及其作用时，老师们都会提到扫描隧道显微镜具有移动原子的功能。即通过选择性的移动原子，然后进行重排，可以去合成制备一些具有独特性质的新型分子。此时，我们可以植入美国IBM公司针对扫描隧道显微镜的宣传小视频-《一个男孩和他的原子（A Boy and His Atom）》。该视频形象生动展现了原子移动的方式，方便学生接受扫描隧道显微镜可以实现操控原子移动的功能。在讲解量子穿隧效应时，可以置入描述量子穿隧过程的微视频，将抽象的穿隧过程形象化，学生们更容易理解和接受。这类视频主要是借助视频媒介去传递知识，具有形象生动的特征，可以让学生更好的接受特别抽象的概念和现象。（2）实验现象型。纳米材料很多的性质都来源于实验现象，在论文发表过程中，为了证明材料的特殊性质，论文作者一般会提供实验现象相关的视频。将这些优秀的视频植入课堂中，给学生呈现最直观的实验现象，既可以普及科研知识，又可以激发学生们的科研兴趣。例如，在讲解纳米材料的表界面特性时，我们都会提到荷叶效应。荷叶之所以能出淤泥而不染，主要是由于表面特殊的微纳结构与低表面能蜡质层。仿生荷叶表面结构，研究者们仿制出了一系列超疏水表面，也录制了一些列表现超疏水表面特性的微视频。这些来自实验室的微视频，是展现纳米材料表界面特性的好素材，可以应用到课堂教学中。（3）展望未来型。每讲解完一个知识点，老师们都会讲解该领域存在的核心问题及未来的发展趋势。例如，在讲解完纳米材料合成制备方法后，我们会思考如何将纳米粉体转换成我们制备器件时所需要的大块状的宏观材料呢？针对这些难题和挑战，学者们会有很多的讨论与总结。在授课过程中，如果我们能置入展望型视频，就能帮助学生快速了解该领域未来的研究方向。而且这类视频一般都是该领域知名科学家的经验总结，具有更强的说服力和权威性，更能让学生信服。此外，这类视频的信息量丰富，学生们可以在短时间内接受大量的信息，既可以极大丰富学生们的视野，又能激发学生对于纳米材料未来潜在前沿领域的探索欲望。（4）名人传记型。学科的发展是一代又一代科学家们辛勤努力的结果。课本上的每一个实验结论，每一个理论，都是科学家艰苦探索的结晶。在纳米材料学科发展过程中，必然会涌现一些优秀的科学家。如果在讲解他们提出的定理时，能够选择性植入一些有关他们个人或者科研成果的视频，可以起到很好的宣传作用。也可以讲解某一领域造诣很深的科学家，方便学生知晓该领域拥有哪些知名权威学者。例如，在讲解完溶剂热反应制备纳米材料时，我们会播放在溶剂热反应领域造诣极深的科学家（如钱逸泰院士，谢毅院士等）的传记视频。让学生们了解优秀的科学家，有助于他们文献的查询，有利于他们找到前进的方向。只有让科学家成为青年学生的榜样，用科学家们的精神武装青年学者，才能培养出超越前辈的优秀青年科研工作者。

三、实践与思考

学习知识本身是一个满足好奇心，获得成就感，从而令人愉悦的过程。但现实中，很多时候我们的课堂却让学生们感觉食之无味弃之可惜。教师起到的不是启迪心智、引导方向、激发学习主动性的作用，却经常沦为了教材复读机、课件搬运工，从而在一定程度上失去了教师作为教学过程中的主导作用。改革课堂，调动课堂积极性，提升学生们的学习兴趣，迫在眉睫。通过教学实践，发现微视频植入课堂的模式可以显著提高课堂趣味性，极大调动学生们课堂积极性，得到了学生们的认可，取得了很好的教学效果。

同时，微视频植入课堂的模式依然存在以下问题亟待解决。（1）微视频的版权问题^［8］。目前，质量优秀的微视频主要是来源于公司和电视媒体，使用时存在版权争议的问题。为了保证其开放性，需要一定的法律保障。（2）微视频的资源难题。目前，可用于课堂教学的高质量微视频数量较少。政府需要加大投资力度，建设公益性的教学视频库，方便老师们选择适合于课堂内容的优秀视频。（3）微视频录制的专业性难题。为了实现微视频的针对性特点，专任教师也需要加入到微视频的录制过程中来。加强对专任教师视频录制、视频剪辑等方面的培训，是保证微视频质量和效果的关键。

科学技术的快速发展极大的丰富了我们的日常生活。我们日常的沟通方式、交通方式和休闲方式已经得到了根本性的变革。在课堂教学过程中，我们也需要与时俱进的选择教学工具，巧妙运用新兴教学工具。

[参考文献]

［1］娄增文. 短视频“魅力”分析[J].中国广播电视学刊,2020,(9):107-108.

［2］金恬好,黄胜红,包婉婷.浅议短视频自媒体广告的现状与未来发展趋势[J].工业设计,2021,(3):118-119.

［3］由丹丹.微视频实践教学创新形式探究[J].大学教育,2020,(5):26-29.

［4］郭文革,张梦哲,续芹,雷静,刘洋. 同时"在场"与在线"面对面"——对国外26篇在线同步视频教学研究的综述[J]. 中国远程教育（综合版）,2020,(2):27-35.

［5］渠立永,刘君,马瑶,朱立岩.微视频在专业基础课程教学的应用与实践[J].教育教学论坛,2020,(23):245-246.

［6］张倩，马秀鹏. 后疫情时期高校混合式教学模式的构建与建议[J].江苏高教,2021,(2):93-97.

［7］陈小全,马现伟,邵辉莹,翟虎,毕玉水,周鲁,周秀艳.公式推导在物理化学教学中的实践与思考[J].化工高等教育,2015,(6):102.

［8］闻进.自媒体短视频版权化的探索[J].新闻爱好者,2017,(7):29-31.

The application exploitation of micro-video in the subject teaching of nanomaterials

Zheng Zijian，Guo Zhiguang*

（School of Materials Science and Engineering, Hubei University, Wuhan 430062, China）

Abstract: Rapid development of science and technology spawn novel teaching implements. Cleverly applying the fresh teaching tools not only enrich teaching contents and make classroom atmosphere active, but also improve the efficiency of imparting knowledge. Especially for the abstract and advanced subject, novel teaching aids and teaching models are desperately needed. In the teaching of nanomaterials, micro-videos are well received due to the advantage of vividness, informativeness and so on. During the course, the cleverly planted micro-videos can reveal the fantastic properties of nanomaterials in simple terms. The choice and inserting method of micro-video into the classroom teaching are described in this paper. Combining with the specific teaching cases, the outstanding advantages of micro-video-assisted-collective-instruction are fully discussed. Prospects for the further development of micro-video-assisted-collective-instruction are also proposed.

Keywords: subject teaching; micro-video; nanomaterials