OBE-BOPPPS教學法在物聯網專業教學中的應用

郭泉江 劉述民 朱燁旻 朱梅

摘 ?要：以“傳感器與檢測技術”課程為切入點，針對物聯網專業傳統教學模式存在的問題，提出以OBE教育理念為指導，構建BOPPPS模組教學模式。將物聯網專業培養目標與課程特點相結合得到課程學習目標，該目標貫穿教學全過程，實現以學習成果為導向。教學實踐表明，OBE-BOPPPS教學模式可解決傳統教學模式存在的問題，有助于將專業知識點轉換為學生專業能力、將課堂教學變被動為主動，提高教學質量。

關鍵詞：OBE理念;BOPPPS教學模式;傳感器與檢測技術;物聯網

中圖分類號：TP391.44-4;TN929.5-4 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-4706（2020）15-0157-04

Abstract：Taking the course of “Sensor and Detection Technology” as the breakthrough point and aiming at the problems existing in the traditional teaching mode of internet of things major，this paper proposes to construct the BOPPPS module teaching mode under the guidance of OBE education concept. The course learning goal is obtained by combining the training goal of internet of things engineering major with the course characteristics，which runs through the whole teaching process and is learning-oriented. The teaching practice shows that the OBE-BOPPPS teaching model can solve the problems existing in the traditional teaching model，which is helpful to transform professional knowledge points into studentsprofessional ability，change the classroom teaching into passive active，and improve the teaching quality.

Keywords：OBE concept;BOPPPS teaching model;sensor and detection technology;internet of things

0 ?引 ?言

物聯網專業于2010年教育部審批設置，2011年首次招生，2014年江西理工大學開設了物聯網專業。江西理工大學物聯網教研室是由自動化、電子信息、通信、計算機四個專業的教師組建而成。物聯網是一個多學科融合的專業，是一門應用性強、信息技術集成的創新型工程應用學科，筆者認為專業體系的建立應該遵循“物聯網專業跨學科知識的融合和貫通必須在物聯網工程背景下”這一原則。從本校已有的三屆物聯網專業畢業生來看，該專業的薪資很高、市場需求量大，但是高素質物聯網技術人才卻很匱乏，這已成為制約物聯網產業發展的瓶頸。傳統的物聯網專業教學模式是以教師為中心，專業知識“滿堂灌”，重視教學計劃的完成情況，卻較少關心學生的學習效果和能力提高情況[1]，各專業課教學缺乏與物聯網工程背景的融合貫通，孤立的知識點難以讓學生吸收并形成專業能力。筆者多年從事物聯網專業課教學，現提出一種OBE-BOPPPS教學模式，通過在中國大學MOOC平臺建立教學資源庫，以線上+線下的形式將物聯網專業的核心專業課“傳感器與檢測技術”打造成一門受學生歡迎的“金課”，解決傳統教學模式的弊端，提升該課程的教學質量。

1 ?OBE教育理念

OBE（Outcome-based Education）教育理念是以學習成果為導向的教育模式，關注學生專業技能的提高，明確教學設計與實施的目標是學生通過學習所取得的學習成果[2]。教學設計需要解決四個問題[3]：學習成果是什么？學習成果有什么用？怎么獲取學習成果？如何檢驗學習成果？這一教學理念重視學生的學習產出，與關注教學計劃完成情況的傳統教學模式截然不同。

2 ?BOPPPS教學模式

加拿大教師技能培訓工作坊（ISW）最先提出BOPPPS教學模式并用于教師技能培訓，后來該模式在加拿大全面推行[4]。其目前已被30多個國家引進采用，近年來我國一些大學開始引入BOPPPS教學法來改進傳統教學模式的被動學習的問題。BOPPPS教學模型以建構主義和交際法為理論依據，構建了一個基于Kolb體驗式學習模型的教學框架，該模型是一個由學生參與和反饋組成的閉環教學控制模型，因其教學設計的有效而聞名。BOPPPS閉環教學控制模型如圖1所示。該模型從教學設計和執行角度，將教學過程分為導入（Bridge-in）、目標/結果（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）6個模塊[5]。

首先通過導言引發學生對所學知識的興趣;然后明確通過學習應該獲得什么樣的目標成果;前測階段是用來評測學生提前觀看線上教學視頻所獲得的知識情況，以便實時調節后續參與式學習的安排，使學生了解自己已經掌握了哪些知識;接著通過教師提問、課堂練習、案例分析、分組討論、學生互評等多種方式，讓學生深度參與知識構建過程;后測階段是通過練習、測驗檢驗學生對所學知識的掌握程度，并與前期所設定的目標做對比;總結階段是教師和學生根據后測結果和目標做對比來反思學生學到了什么、教師在授課過程中還存在什么問題。

3 ?基于OBE-BOPPPS模式的物聯網專業教學改革研究

3.1 ?課程設計思路

江西理工大學的“傳感器與檢測技術”是物聯網專業的核心課程，具有理論與實踐相結合的特點。該課程每章內容相對獨立，信息量大，且涉及學科多。傳統授課方式是以教師為中心，采用知識灌輸的方式，學生被動接受的學習方式會挫傷其學習積極性，使其學習效率低下。筆者在OBE理念的指導下，對已畢業學生進行調研，得出物聯網專業就業所需的核心技能，將其核心技能轉化為本課程的能力培養目標。筆者以培養能夠在物聯網工程領域從事軟硬件產品開發、物聯網應用系統設計、開發及維護以及科學研究等工作的高素質復合型工程技術人才為目標，重新搭建“傳感器與檢測技術”課程體系，將傳感器學習置于物聯網系統背景下，從傳感器在項目中的具體應用倒推知識點，將知識點貫穿于參與式學習階段。本課程的能力培養目標是通過BOPPPS模塊教學法實現的，目的是搭建一種“師生、生生互動”的新型課堂教學架構，從而促進“教師教為主”向“學生學為主”轉變，進而提升教師的課程質量和學生的學習成效。

3.2 ?具體實施方案

筆者以“傳感器與檢測技術”第二章第三節氣敏傳感器為教學內容，運用OBE-BOPPPS教學法進行教學設計如下。

（1）導入（B）。教師導入的內容一般會選取和課程相關的案例、社會熱點等。常見的導入形式有圖片展示、動畫演示、電子制作實物演示以及通過物聯網系統仿真傳感器應用。這里采用圖片展示熱點問題和物聯網系統仿真構建身邊應用案例的兩種形式。首先，告訴學生氣敏傳感器又稱“電子鼻子”，可以把氣體成分、濃度等參數轉化為電信號。然后，利用社會熱點交警查酒駕引發學生興趣，指出交警拿著的酒精測試儀就采用了氣敏傳感器，同時可以利用“酒后不開車，開車不喝酒”對學生進行課程思政教育。最后，利用物聯網系統仿真軟件搭建智慧校園，如圖2所示，圖2（a）為智慧校園全景，圖2（b）中的藍色方框內是食堂監控設備安裝區，安裝區左上角是氣敏傳感器，右上角是監控識別攝像頭，左下角是溫濕度傳感器，右下角是光照傳感器，安裝區中間正下方是云臺，這里采用氣敏傳感器檢測天然氣的微量泄漏。氣敏傳感器處于物聯網系統的感知層，感知層上面還有網絡層和應用層，這樣可以讓學生了解氣敏傳感器的應用背景，為后面的學習目標、參與式學習做鋪墊。

（2）目標/結果（O）。根據OBE的教學理念，將物聯網專業的培養目標和“傳感器與檢測技術”的教學目標融合，得到課改后的學習目標是掌握物聯網系統中利用傳感器采集數據的能力，同時兼顧數據處理、數據傳輸及系統集成的能力。之后要將這一目標通過每節課的各個教學環節體現出來，并通過BOPPPS模型的雙反饋（前測、后測）來檢驗學習目標的完成度。

（3）前測（P）。OBE的理念就是通過教學全過程讓每位同學達到前面所講的學習目標，但是每位同學的知識儲備和能力不同，教師只有在掌握每位學生的學習情況后，才能實時調整教學后續安排，比如授課比重、難易程度以及教學進度。前測之前，學生應該提前觀看教師錄制并放置在云端的教學視頻。學生通過前測可以了解自己的自學成果，教師通過前測可以了解學生的學情，現在大多數網絡教學平臺都支持實時在線統計練習、討論、測驗學情。筆者在前測環節設置了一道討論題和一份前測練習題，討論題如圖3所示。通過這一環節，讓學生明確并重視這節課的學習目標。

（4）參與式學習（P）。OBE的理念告訴我們學習效果評價的是學生學了多少而不是教師教了多少，因此參與式學習環節主要是采用積極的學習策略使學生深度參與課堂教學，從而達到學習目標。參與式學習的組織形式有教師提問、課堂練習、案例分析、分組討論、學生互評等。筆者將氣敏傳感器這堂課的參與式學習環節設計如下：將教學班級分成每5人一組做課堂練習，同組成員互相評分，每個人至少給同組的2人評分，然后分組討論2個問題：使用氣敏傳感器時有哪些注意事項？觀察氣敏傳感器的特性曲線，總結它的特點，并說明這一特點有什么用？然后給出酒精測試儀的電路圖，并告知使用時的現象，讓學生分組進行案例分析，逆推傳感器的輸入、輸出特性;分組討論完后，每組派代表回答，案例分析最好的一組每人都可獲得平時成績加分。學生參與的環節應該設計得靈活有趣，采用小組競賽和課堂游戲的方式更能調動學生參與教學活動的積極性，變被動學習為主動學習。

（5）后測（P）。BOPPPS的后測環節是為了檢驗學生是否能達到運用OBE理念提出的學習目標，檢測學生理解和運用知識的能力是否達標，驗證整個課程的教學是否有效。后測為教師評價教學目標的完成情況提供了依據，便于教師審視整個教學過程，及時調整教學策略，優化今后的教學設計。在該章節設置的后測練習題如圖4所示。

（6）總結（S）。通過后測的結果與學習目標的對比，總結出學生所掌握知識的不足，查缺補漏，凝練這堂課的教學成果，歸納所有知識點，比如氣敏傳感器的輸入輸出特性、氣敏傳感器在微量檢漏中的優勢、使用氣敏傳感器的注意事項等。

4 ?結 ?論

實踐表明，以OBE教育理念為指導，在“傳感器與檢測技術”課程教學中采用BOPPPS閉環教學控制模型可有效改善課堂氛圍，激發學生的求知欲望，教師由主演變為主持人，學生由觀眾變為參與者，教學全過程突出學習目標和物聯網行業背景。將對傳感器的學習置于物聯網系統當中，使得課程學習目標與專業培養目標有機統一，使得理論學習與工程實踐有效融合。從評測結果來看，運用OBE-BOPPPS教學法的線上線下混合式教學效果明顯優于傳統教育模式，該教學法提升了教學質量，使得學生專業能力大幅提高。

參考文獻：

[1] 賈馮睿，李小玲，潘顥丹，等.傳熱學精品資源共享課建設的探索與實踐 [J].大學教育，2016（3）：113-114.

[2] 李志義，朱泓，劉志軍，等.用成果導向教育理念引導高等工程教育教學改革 [J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+ 70.

[3] 李志義.解析工程教育專業認證的成果導向理念 [J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[4] LOU S J，DZAN W Y，LEE C Y，et al. Learning Effectiveness of Applying TRIZ-integrated BOPPPS [J]. The International Journal of Engineering Education，2014，30（5）：1303-1312.

[5] CHUNG C C，DZAN W Y，SHIH R C，et al. Study on BOPPPS Application for Creativity Learning Effectiveness [J]. The International Journal of Engineering Education，2015，31（2）：648-660.

作者簡介：郭泉江（1981—），男，瑤族，湖南郴州人，講師，碩士研究生，研究方向：基于物聯網的智能儀器儀表設計、無線傳感網;劉述民（1980—），男，漢族，江西九江人，副教授，博士研究生，研究方向：機器視覺、圖像處理、車聯網;朱燁旻（1991—），女，漢族，江西上饒人，助理實驗師，本科，研究方向：云計算;朱梅（1980—），女，漢族，江蘇江陰人，實驗師，碩士研究生，研究方向：云服務器維護、云計算。