2 相关理论和研究综述
2.1 理论基础。
2.1.1 分层教学概念。
分层教学是指教学者根据学习者认知基础和特征不同而对其进行分层，并设置相对应层级的任务要求，实施相对应的分层教学、分层提问和分层评价，充分考虑学习者的不同需求。目的是创造良好的环境，使每一个学习者都能在原有水平上得到最大程度的提高。
分层教学的首要含义是教学，教学的开展是在教育目标的规范下，教学者教和学习者学配合构成的知识传递过程。我国的教学以知识传授为主，教学者根据教学内容和教学目标选择合适的教学原则以及教学方式，有计划、有步骤的引导学习者，目的是培养德智体美劳全面发展的学习者；其次是分层次，即教学者在学习者认知基础水平、认知特征、知识内化能力等存在明显差异的情况下，精心设置教学过程的每个环节，提供不同的学习材料，采取不同的提问策略，进行分层评价，让每一个学习者都有提高的空间和时间。这里要强调的是分层教学不是分快慢班，不能因分层打击学习者的积极性，因此分层是隐性的。
2.1.2 微课程概念界定。
微课程是碎片化时代的新名词，不同时期、不同领域的研究者对微课程有着各自独特的理解。David Penrose首先提出以建构主义为基础理论的60秒知识脉冲，微课程应运而生，目的是指引学习者主动获取知识，自主解决问题[3].EDUCAUSE杂志认为微课程是整合各种媒体的形式呈现某个具体、固定的主题[4].我国学者李玉平认为微课程的学习方式是以短时间学习定义的[5].黎加厚老师有着不同的见解，他认为微课程不仅仅是时间控制在 10 分钟以内，更加注重微课程材料精简，包括具体的教学任务，集中讲解一个知识点的短时课程[6].
为了全面理解微课程，本文解释了微课程与其易混淆的相似概念：微型课程和微课。
微型课程是相对大型课程而言的小课程，主要是相对于学校现行设置的长期课程而言，国内学者一般将微型课程定义为短时期课程，也有定义为单元知识课程等[7].
微课以教学任务为基本而设计的视频媒体作为教学资料，是教师在课堂教学中呈现知识中的重点、难点以及组织教学中各个步骤的多媒体[8].微课呈现的关键内容是由一些课程片段组成的课堂教学视听媒体。
从微课程的概念、微课的特征和微型课程的定义中可以看出三者之间还是存在一些差异。微型课程是以课程时间长短来区分的，微型课程的特征是时间相对简短，基本上是针对某一阶段学习者的学习现状而设计开发的。微课的教学平台依然是课堂教育，整合各种学习材料以教学者为主体的教学方式。微课程是智慧教育和个性化教育时代的产物，它强调学习的可移动性、碎片化和自主差异性。
微课程的目的是改变原有的教与学资源格局，革新人们传授知识和获取知识的方式，充分体现以学习者为中心的理念，选取教学中的重点、难点知识精心设计，体现不同层次、不同学习风格学习者的差异[9].
2.1.3 理论基础与微课程应用。
微课程和分层教学的有效整合，基于分层教学微课程内容的选择、微课程的设计以及微课程的教学实现，都离不开现有研究和相关理论的指导。对基于分层教学微课程进行研究，有以下几种理论作为指导基础，结合教学实际来完善微课程的开发。
（1）掌握学习理论。
60 年代中期，"掌握学习"教学理论的创始人布鲁姆认为，学生在适当的注意教学变量情况下，有可能达到掌握学习的目的，掌握学习就是探索这条途径，制定相应的策略[10].他提出除 2%-3%感情和身体上有缺陷的学生和 1%-2%的智力超常的学生外，只要提供适当的条件，绝大多数学生都能达到教学要求，学习者认知水平的差异不能完全决定他能否精确获取知识并内化知识，而只能左右学习者知识内化的快慢[11].
因此，在分层教学微课程的设计与开发中要充分考虑学习者的个体差异，根据不同学习者的认知初始水平、认知风格以及学习动力的差异，设计开发不同层次的微课程，在微课程的设计与开发之前，教师对学习者进行诊断性评价是前提。
（2）认知负荷理论。
认知负荷理论是指学习者获取知识时加载在学习者认知系统上的负荷的多维结构[12].正确运用认知负荷理论有助于教学和知识获取，它主要分成三种：由无关认知负荷组成的内部认知负荷、外部认知负荷和相关认知负荷[13].学习材料的互动性强弱决定了内部认知负荷的高低，互动性较弱的学习材料在不考虑其他影响因素的前提下更容易被学习者获取，相反高互动性的学习材料相对较难获取。
外部认知负荷产生于学习资源的设置，学习者在使用不符合自身认知风格的学习资源时需要付出更多的认知转换，外部认知负荷也随之增大。因此，在学习材料的设计中应能减少学习者获取知识时的外部认知负荷。相关认知负荷是指学习者在将所获取的知识进行重组和内化的过程中投入的资源数量，合理的相关认知设计有助于知识的重组和知识的内化，实现学习者认知结构的优化，把学习者获取的复杂材料重新编排，整合成有序简明的学习材料可以帮助学习者的知识认知过程[14].
因此，充分考虑认知负荷产生的原因，分析认知负荷对学习者的影响因素，在微课程的设计中应注重微课程资源呈现教学内容的有效合理，从而减轻学习者的学习阻力。同时，关注每个微课程资源内容的关联性，提高学习者将独立的知识点整合成整体知识，形成体系。
（3）工作记忆理论和注意。
baddeley 和 hitech 在 1974 年开始模拟短时记忆障碍的实验，进一步注重工作记忆的研究，在实践的基础上提出了工作记忆理论[15].工作记忆是针对复杂的知识进行知识获取和内化的一个有特定存储极限的系统[16].这个工作记忆系统的中枢执行系统是工作记忆的最为重要的部分，它的存储空间有限并能处理所有参与的认知内容，这个系统的其他部分是语音回路、二维图像处理器、情境缓冲器[17].
它类似于一个控制注意的有限资源系统，不仅可以控制注意，而且还能对其进行有效跟踪，同时促进各子系统的联系，保持和长时记忆的联系，同时选择有效调节注意材料的方法[18].可以看到中枢神经系统在知识获取过程中起到的重要作用，知识获取过程中选择某些刺激进行强化处理，减弱一些无关刺激。
因此，根据工作记忆理论的分析结果，微课程资源应采用可视化的呈现方式，采用多种媒体整合的内容表现，促发学习者多种工作记忆系统同时起作用，有效提高工作记忆的存储空间，有效提高学习者的知识内化效率[19].同时，还要避免多媒体的滥用和不合理的应用，以免增加不必要的干扰因素。
（4）教学系统设计。
教学系统设计（Instructional System Design,简称 ISD），是指采用系统论的方法，分析教学中出现的现象和可能的需求，结合教与学等理论方法，总结出解决这些问题的最佳方案的一种理论和方法[20].在分析教学任务与教学中的问题以及学习者的水平差异基础上，选择合适的教学起点和最终要达到的教学目标，精心设计不同层级学习者的学习材料，解决教学中学习者认知不同步等问题，完成不同层级的教学目标，已达到不同层级学习者都能得到提高的最优效果[21].
在教学的发展过程中相关理论都得到了深入的研究和实践。主要的教学系统设计理论有：加涅的"九-五矩阵"教学设计理论，瑞格卢斯的精细加工理论，ADDIE 模型[22].ADDIE 模型分别从前期分析、设计、开发、实施和评价 5 个方面展开教学设计[23].ADDIE 模型已成为教学系统设计过程的较为普遍使用的模型，它的各个阶段反映了系统系问题解决模型中的主要步骤，该模型始于问题及其原因的分析，而后提出问题解决设计，准备解决方案，实验以及验证方案的可行性评价[24].
2.2 研究综述。
2.2.1 分层教学现状。
分层教学是为了解决学习者初始认知基础水平和认知风格存在差异的问题，对不同层级的学习者进行有针对性的提供学习材料和进行指导，由此推动每个层级学生都能有所发展[25].分层教学的发展经历了早期的萌芽发展、初步发展以及蓬勃和多样化发展。1868 年，美国教育家哈里斯（Harris, W.T.）根据对学习者的认知水平和认知风格的分析结果，人为的将学习者分成不同的层级，对认知能力较强的学习者进行独立练习训练，对于认识能力相对较弱的学习者进行特殊辅导，由此产生"弹性进度制"的分层教学[26].这是萌芽阶段以学习者的认知基础水平为分层依据的一种教学形式。1920 年前后，教育运动风起云涌，其中进步主义思潮尤为壮观，在这一股思潮的推动下，新型的层级教学得到很好的发展，延伸到世界各地[27].较有影响的有于 1919 年由美国的卡尔顿·华虚朋（ Washburne , C. ）提出并在芝加哥市试行的文纳特卡制 （ The Minnetka Plan ） 和 1920 年由柏克赫斯特（ Parkhurst , H.H. ） 在马萨诸塞州进行实践实验的道尔顿制（ The DaltenPlan ）[28].二者颠覆了原有大班教学不考虑个体差异的教学，倡导符合学习者个性化发展需要的个别化教学， 主张学生可按照自己的认知基础水平、 认知风格自主选择学习材料和步调，独立完成每一个学习任务。在蓬勃和多样化阶段，斯金纳的程序教学， 掀起了一场教育教学的改革运动，影响深远。 布鲁姆（ Bloom , B.S. ）的掌握学习（ Mastery of learning ） , 影响尤为深远，到目前依然指导着教育教学的开展，凯勒开发的针对个体的教学系统，给高校的教书育人提供了一种全新的思考[29].此外， 根据个体独立设置规定的教学（ IPI ） 、为不同层级学习者提供的个性化指导（ IGE ） 、不同层级学习者获取需求（ PLAN ） 等个性化教学都有其独到之处，对教学设计、教学过程和教学评价等各方面都有一定影响[30].
追溯分层教学的起源，我国古代就已经开展了不同形式的层级教学，如教育家孔子针对不同性格学生提出的问题，做出了不同的回答，不同时代的教育家和思想家对分层教学的发展都做出了巨大的贡献[31].在我国近代对于分层教学的研究尤为深入，在理论研究的基础上，开展了学业成绩分组的实践研究，早期的弹性分组实践研究，到后来的形式不同、各有特色的分组实践，1977 年根据学习者认知水平的差异进行的分班教学实践，90 年代有了不同的分层形式，更加注重层级的递进[32].
通过总结分层教学模式的特点和传统课堂中的不足，结合教学实际，对传统课堂和分层教学模式进行比较。
从传统课堂与分层教学模式的比较中可以看出这种新的教学模式将教学过程中课堂教学方式和课外自主预习以及巩固进行重构，从知识信息传播的角度来看，它是将学习顺序进行了完全的颠覆，将学生的主体地位前置，充分考虑学生学习初始能力的个性化差异，根据不同的学习层级特征开展教学，在给予学生帮助和指导的前提下，教师通过预设的课前教学资源，检测学习者的学习效果，而在课堂进行有针对性的知识内化吸收过程。
2.2.2 国内外微课程研究现状。
2.2.2.1 国外微课程的研究现状。
在"微课程"被提出之前，国外对微课程的研究分别从不同的角度展开，如新加坡南洋理工大学在 1988 年实施微型课程（Micro lesson）项目，这些课程是一些半独立性的专题或教学单元[33].
"微课程"一词最早由学院在线服务经理戴维。彭罗斯提出，这位高级教学设计师认为微课程是为移动学习而设计开发的实际学习材料，它的内容以一个独立的知识点为主，时长保持在一分钟左右，所以也被称为"知识脉冲"（KnowledgeBurst）[34].这些大约 60 秒的微课程并非仅仅是简单的演示，而是有着具体的知识结构。
在国外，微课程的发展已经非常全面，无论是对学生的学习，教师的教学以及促进教学模式的变革而言都已起到举足轻重的作用，较为成功的结合了"翻转课堂"、"移动学习"等新兴教学模式，发展较好的有可汗学院的学习模式和 TED学习平台。美国人萨尔曼为了有利于传播免费的知识，于是创立了一家利用视频进行教学的教育性组织，该组织就是收藏了三千多部教学视频的可汗学院，这些视频都是可汗老师所录制，向全世界所有的知识获取者提供不收费的高品质学习资源[35].可汗在线学习网站包括数学、历史、金融等学科的内容，它试图革新传统课堂教学模式，成为变革传统教育和传统课堂的第一例。可汗学院的教学模式试图将处于同一层级的学习者分层，对不同层级的学习者采取差异性对待，以提高教与学效率的同时满足学习者的差异性需要[36].通过分析可汗学院的教学视频，发现可汗学院的教学视频具有以案例讲概念的重要特色，这样基于实例的教学简化了复杂的教学内容，通过构建知识结合解决实际问题的情境来协助学习者理解知识并掌握知识。可汗学院的教学视频均是时长不超过 10 分钟的知识点，每个知识点的设计均以问题解决为核心。可汗学院的教学也有其独特性，可汗学院利用了快速的网络传播特性与高效可重复利用的视频资源，从基础的内容开始，逐步增加难度的方式进行教学；多功能的教学系统包括教学功能、练习功能和互动功能，便于教学者获取学习者的学习情况，以便调整教学方案；有别于传统教学中只要求学习者达到某一要求就继续进行教学的模式，可汗学院试图让每一个学习者都能掌握一个未来还要用到的基础观念之后，再继续教学，进度类似的学习者可以进行分层；可汗学院的教学视频，没有精良的画面，注重带着学习者共同思考[37].
TED（Technology,Entertainment,Design）是总部设在美国的一家私有非营利机构，最初由美国人理查德。S.乌尔曼于 1984 年创办。该机构以它组织的 TED 大会着称，其宗旨是"用思想的力量来改变世界",理念是"传播一切值得传播的思想",涉及的领域有科技、娱乐、设计、教育等。TED 运行的机制是提供免费的网络视频学习资源，视频一般保持在 20 分钟以内。2012 年，TED 在 Google 旗下视频网站 YouTube 开设专门的教育栏目"TED-ED",目的是希望能借此平台吸引全世界的教师上传他们的视频课程，课程时长一般要设置在十分钟以内，目的是有利于来自世界各地的知识获取者轻松获得学习材料，同时能够提高获取知识的效率。
TED-ED 包括以下几个组成部分：学习主题、视频展示区、动画简介、即时练习、思考题、深入挖掘、功能按钮、翻转课堂工具[38].教师上传的视频课程可以不断的修改和完善。
TED 相比传统的教育模式在内容上以及思想传播方式上，都有其独特性，TED具有的特点有：一、TED 通过网络平台，免费为学习者提供教学视频，体现了 TED的开放性；二、TED 覆盖的领域面广，有科技题材、娱乐、设计、心里等领域，成为一个多元化的思想交流平台；三、TED 还具有互动性，强调倾听人们的呼声，将公众普遍感兴趣的内容作为选题，以此满足不同学习者的需求。
2.2.2.2 国内微课程的研究现状。
本文选取来自于中国知网数据库的论文进行微课程的研究文献统计分析。以"微课程"为关键字，在中国知网数据库中进行检索，时间范围为 2012 年 01 月到 2015 年 10 月，共检索到相关文献九百多篇。在检索到的相关文献中主要是对教学理论与教学管理的基础理论进行研究，结合具体学科的应用研究以及丰富高等教育教学方式的研究文献过少。
微课程相关文献按年份统计如表 2-2 所示，从图表中可以看出 2013 年开始，微课程论文数量呈直线增长，可以得知，微课程相关研究的热度稳步上升。
从微课程的研究文献内容分析来看，目前我国学术界对微课程的研究还停留在微课程定义的界定和特征的描述、微课程的发展、微课程教学实践研究以及与传统教学整合研究，比如梁乐明在 2013 年发表的《从资源建设到应用：微课程的现状与趋势》，着重陈述了微课程的现状和发展趋势[39];同年发表的《微课程设计模式研究-基于国内外微课程的对比研究》强调了微课程设计模式的研究[40].对微课程的文献研究发现微课程的研究缺少对微课程资源的管理、微课程资源评价标准的设定以及与不同教学理论结合的研究。所以，微课程的研究领域可以继续拓宽，涉及到微课程与具体学科整合设计开发研究，呈现微课程资源的研究以及微课程资源的应用研究等各方面。
2011 年，教育技术学者关中客将微课程这一全新的理念带给大家，发表的关于微课程研究的文献得到很多学者的关注，吸引了众多学者的目光，很多学者因此开始注意微课程并对此进行研究。广东省佛山市教育信息中心主任胡铁生主张将复杂系统的知识进行分解，将可以独立分解的部分细化成知识点，组成知识单元，录制成包括核心知识的微课程资源，并借此传递知识[41].胡铁生认为我国的微课程研究经历了三个阶段：关注微课程学习材料的构建阶段、关注微课程整合教学活动的设计阶段以及关注微型网络课程建设阶段[42].内蒙古鄂尔多斯市教研中心的李玉平老师认为知识获取的过程应该尽量减小负面影响因素，知识获取过程应该是开心快乐并且直接简单的过程，他认为微课程的呈现形式要有相关文字的概述，同时需要符合情境的音频信息，更重要的是便于知识获取者获取知识的形象画面，他强调微课程的长度不能过长，一般保持在 5 分钟左右，他还强调微课程的发展应该朝着全面系统架构的方向稳固发展[43].
通过对微课程的现状研究，发现微课程的发展过程中还是存在一些问题，首先微课程被当作新型的学习资源和教与学方式，微课程过于零散，强调知识的分解，却未能很好的把握知识的关联，缺乏系统性。其次微课程的制作未能综合考虑微课程的使用对象、应用目的、内容教学视频时长等方面。
2.2.3 分层教学和微课程的整合优势。
微课程的设计基础包括认知心理学，其隐含的理论基础为认知负荷理论和建构主义学习理论。
（1）微课程知识分解特性，有利于分层教学开展。
微课程短小精悍的特点，充分考虑了学习者学习注意时间和认知负荷强度。在分层教学中，将知识进行分解，按相应的主题分重点、难点设计成相应的微课程，增强了不同学习者的不同选择需求。课程的目标指向性明确，学习者可以根据自己实际情况，精确的选择自己需要的知识点，进行有针对性的学习。
（2）微课程为分层教学提供足够的自主学习资源。
微课程作为新型教学的材料，目的是为教师提供授课材料和为知识获取者提供获取材料。学习者可以自由获取学习材料，选取需要的知识进行学习。我们知道学习者很难在 45 分钟或者更长的时间保持高校学习效率，微课程作为自主学习资源，把网络课程分解成一个个小目标，在几分钟内完成，减轻了学习者的学习负担。学习者在遇到困难时，教师进行有针对性的辅导，这样一点点攻破每一个小目标。最后，微课程与移动学习结合，通过微信、微博等方式，为学习者推送相关知识，提供学习者完成课程内容的支持服务。
（3）微课程增加分层教学的灵活性。
微课程可以作为学习者前置性学习的先导性学习资料，也可以作为课堂教学中演示操作步骤的教学资源，同时又可以作为学习者后置性巩固知识的学习材料以及根据自身需要查缺补漏的学习资源。微课程在一定程度上解决了分层教学中教学资料的不足，分层教学也给微课程的设计开发提供了实施的平台，在实践过程中促进微课程的发展，主要有以下两个积极作用：
（1）分层教学增强了微课程的系统性。
微课程在分层教学中的应用，注重分类知识的关联处理。在分层教学中，微课程的设计开发建立在对教学内容的分解，以章节-单元-知识点的思路对知识进行分解，微课程的开发与课程教学密切相关，使得微课程不再是简单的知识分解，同时也具有系统性，提高微课程的知识整体性和结合实际的适用性。
（2）完备的评价标准，促进微课程的发展。
微课程具备课程的属性，其包含课程的必要属性，有教学目标、教学内容、教学活动、教学评价、教学反思等[44].课程设计的原则和理论同样适合于微课程的设计和制作，在这基础上，微课程具有更强的针对性。
