融入BOPPPS理念的機(jī)械制造工程學(xué)線上課堂教學(xué)模式探索*

司 壘 王忠賓 劉新華 郝敬賓

（中國礦業(yè)大學(xué)<機(jī)電工程學(xué)院> 江蘇徐州 221116）

當(dāng)前，教育部明確提出了“停課不停教、停課不停學(xué)”的規(guī)定，并明確指出各院校要積極開展線上教學(xué)和網(wǎng)上課程等在線教學(xué)活動(dòng)，合理利用好優(yōu)質(zhì)的在線教學(xué)教育資源，以確保網(wǎng)上教學(xué)和線下課堂質(zhì)量的實(shí)質(zhì)等效性[1]。

機(jī)械制造工程學(xué)既是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是機(jī)械相關(guān)專業(yè)的必修類核心課程。通過此課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能更好地掌握傳統(tǒng)的機(jī)械零件從設(shè)計(jì)到加工成型過程中所涉及的相關(guān)知識。根據(jù)國際工程教育認(rèn)證的要求，該課程進(jìn)行了教學(xué)大綱的重新修訂和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新，著重于培養(yǎng)學(xué)生加工工藝分析、工裝夾具設(shè)計(jì)、裝配調(diào)試等方面的工程實(shí)踐能力。由于本課程涉及知識面寬、內(nèi)容多，而課堂教學(xué)從40學(xué)時(shí)壓縮到32學(xué)時(shí)，如何完成教學(xué)目標(biāo)并取得較好的教學(xué)效果，一直是課程組老師不斷探索的課題。但受限于“傳授式”的課堂教學(xué)模式，機(jī)械制造工程學(xué)的改革成效還未能真正顯現(xiàn)，急需采用全新的教學(xué)手段和先進(jìn)的教育理念對課程改革進(jìn)一步探索和實(shí)踐。

同濟(jì)大學(xué)作為一所在國內(nèi)外具有較高知名度的名牌大學(xué)，其在課程改革方面一直比較重視，且成績斐然。同濟(jì)大學(xué)建立了以王巍院士為專業(yè)學(xué)術(shù)委員會主任的跨機(jī)械工程、控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)中有國家工信部智能制造專家，在業(yè)界具有很強(qiáng)的影響力。其建立了國內(nèi)首個(gè)工業(yè)4.0-智能工廠實(shí)驗(yàn)室，并與德國西門子、蔡司、美國艾默生和國家儀器（NI）和日本歐姆龍建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，具有世界先進(jìn)的、完備的教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，為培養(yǎng)具有綜合設(shè)計(jì)、優(yōu)化能力的機(jī)械工程人才打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

美國密西根大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)擁有雄厚的師資力量以及國際上處于領(lǐng)先地位的導(dǎo)師隊(duì)伍，培養(yǎng)出了一流的高質(zhì)量人才，專業(yè)知識體系具有寬口徑、強(qiáng)基礎(chǔ)、重視綜合能力和人文素質(zhì)培養(yǎng)的特點(diǎn)。其采用跨學(xué)科的研究方法，憑借引領(lǐng)趨勢的研究、富于挑戰(zhàn)的課堂授課和對現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生的影響，在全世界范圍內(nèi)受到高度評價(jià)。

當(dāng)前，機(jī)械制造工程學(xué)II課程在教學(xué)方面存在的主要問題如下。

（1）教學(xué)手段單一，無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

機(jī)械制造工程學(xué)課程開設(shè)時(shí)間比較長，許多教師仍然采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式。然而，大量在線開放課程、視頻、微課等提供了豐富多樣的教學(xué)資源，如何充分利用線上教學(xué)資源豐富教學(xué)手段，是新工科背景下機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)亟需解決的關(guān)鍵問題。

（2）過于強(qiáng)調(diào)理論知識，而忽略了知識的綜合運(yùn)用，不利于提高學(xué)生的工程素質(zhì)能力

部分老師在講授過程中，照本宣科，覺得只要將理論知識進(jìn)行講授就完成教學(xué)任務(wù)，不能結(jié)合工程實(shí)際或案例引導(dǎo)學(xué)生，無法讓學(xué)生意識到理論知識在工程實(shí)際中的作用和意義，致使學(xué)生缺乏鍛煉解決實(shí)際工程問題的能力。另外，當(dāng)前課程學(xué)習(xí)目標(biāo)的考核只依靠試卷筆試，缺乏學(xué)生利用所學(xué)理論知識進(jìn)行綜合運(yùn)用的考核，從而無法全面地評估學(xué)生的理論知識掌握情況及工程素質(zhì)能力。

針對線上教學(xué)自身所存在的問題，筆者在機(jī)械制造工程學(xué)的教學(xué)過程中引入六大教學(xué)步驟：導(dǎo)言（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結(jié)（Summary），構(gòu)建了BOPPPS模型，對該課程線上教學(xué)模式進(jìn)行了深入探討，并對課堂教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系進(jìn)行了完善，以期提高老師和學(xué)生之間的溝通和互動(dòng)效果，全方位地了解學(xué)生對所學(xué)知識點(diǎn)的掌握程度，進(jìn)而保證機(jī)械制造工程學(xué)的線上教學(xué)質(zhì)量[2]。同時(shí)，可以很好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，充分利用課余的零散時(shí)間進(jìn)行知識點(diǎn)的預(yù)習(xí)和鞏固。另外，適時(shí)地?cái)U(kuò)充一些課堂上沒有涉及的知識點(diǎn)，尤其是制造業(yè)最新最前沿的技術(shù)信息，開闊學(xué)生的眼界。通過教學(xué)改革實(shí)踐，切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)學(xué)生更好的自我發(fā)展，讓三個(gè)“一去不復(fù)返”變成現(xiàn)實(shí)。

一、BOPPPS理念

BOPPPS教學(xué)理念來源于美國大學(xué)教育技術(shù)訓(xùn)練中心Instructional Skills Workshop，它以建構(gòu)主義為基礎(chǔ)，以完成教育總體目標(biāo)為任務(wù)，依據(jù)人的注意力特征，將教學(xué)通過15 min單一教學(xué)模板加以劃分，包含導(dǎo)入（Bridgein）、目標(biāo)（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory）、后測（Post-assessment）和總結(jié)（Summary）六大環(huán)節(jié)。這六大環(huán)節(jié)形成了一種全面合理的課程教學(xué)理論架構(gòu)，即為BOPPPS模式。這種模式主要突出兩點(diǎn)。一是學(xué)習(xí)者能夠以廣泛的參與方式完成學(xué)習(xí)內(nèi)容；二是老師能隨時(shí)掌握學(xué)生對學(xué)習(xí)狀態(tài)的反饋情況，以便于后期根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和教材難度，做出相應(yīng)調(diào)節(jié)[3-4]。目前，全球已有三十余個(gè)國家的院校推廣或使用BOPPPS方法開展課程教學(xué)，同時(shí)全球已有一百多家高校和職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)積極推廣該教學(xué)方法。近年來，隨著國家職能部門對教育教學(xué)模式改革的重視，國內(nèi)許多高校也投身其中，將BOPPPS教學(xué)理念合理融入課堂教學(xué)中，并取得了值得借鑒的研究成果。

二、線上課堂教學(xué)模式改革

1.多種教學(xué)平臺共用，提升線上教學(xué)體驗(yàn)

為提升線上教學(xué)質(zhì)量，保證教學(xué)效果，加深學(xué)生對課程的理解，筆者對該課程的線上教學(xué)模式進(jìn)行了探索，合理地交叉利用超星學(xué)習(xí)通、騰訊會議、雨課堂等平臺[5-6]，探討“課前預(yù)習(xí)+課上互動(dòng)+課后回放追蹤”的多元化教學(xué)手段。

首先，任課教師會提前錄制好每節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)視頻，梳理好課前習(xí)題，并借助超星學(xué)習(xí)通對學(xué)生發(fā)布，并對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集統(tǒng)計(jì)，學(xué)生通過對課前預(yù)習(xí)視頻和課前習(xí)題的學(xué)習(xí)，能夠更好地融合線上教學(xué)課堂。其次，利用騰訊會議進(jìn)行線上直播，針對重要知識點(diǎn)設(shè)計(jì)比較有趣的習(xí)題，以提高學(xué)生上課的注意力集中度，同時(shí)，借助雨課堂，學(xué)生可以彈幕發(fā)言，甚至與教師進(jìn)行語音或視頻交流，營造活躍的課堂氛圍，教師可以根據(jù)學(xué)生反映的問題及時(shí)進(jìn)行跟蹤。最后，在直播過程中，對整個(gè)課堂教學(xué)過程進(jìn)行錄制，以供學(xué)生進(jìn)行回放追蹤[7]。

2.課程教案與教學(xué)平臺的匹配設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。由于機(jī)械制造工程學(xué)課程知識點(diǎn)眾多、課時(shí)較少，根據(jù)線上教學(xué)以及教學(xué)大綱的特點(diǎn)，對各種類型的知識點(diǎn)進(jìn)行了分類整合。對較簡單和較難以及重要的知識點(diǎn)均可通過推送課前預(yù)習(xí)視頻，并布置預(yù)習(xí)作業(yè)。學(xué)生可以通過課前預(yù)習(xí)視頻掌握簡單的知識點(diǎn)，教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行相應(yīng)的講解。對于較難或關(guān)鍵知識點(diǎn)，由老師利用上課時(shí)間進(jìn)行集中講授，進(jìn)而保證學(xué)習(xí)過程的連貫性和線上學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)過程設(shè)計(jì)。由于線上教學(xué)課堂具有不可忽略的自身缺陷，大部分學(xué)生很難全程集中精力認(rèn)真聽講。因此，可以將每節(jié)課的線上講授時(shí)間進(jìn)行適當(dāng)壓縮，將其他時(shí)間用于知識點(diǎn)互動(dòng)、語音交流等方式營造課堂氛圍。同時(shí)，還可以通過雨課堂彈幕，實(shí)時(shí)了解學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度。另外，為了吸引同學(xué)們上課的注意力，教師還可以結(jié)合自身的科研課題，介紹相關(guān)知識點(diǎn)的前沿應(yīng)用情況，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.拓展線上教學(xué)模式，注重學(xué)生全方位參與式學(xué)習(xí)

如圖1所示，融入BOPPS教學(xué)理念的混合式線上課堂教學(xué)，使學(xué)生能夠全方位地參與到課堂教學(xué)的各學(xué)習(xí)階段，重視培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)新問題，并能夠解決問題的能力，更加關(guān)注和培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)注力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力。而如何快速而又巧妙地引導(dǎo)學(xué)生融合線上課堂教學(xué)活動(dòng)是本文研究的關(guān)鍵問題。針對該問題，本文將采用“線上+課內(nèi)+課外”相結(jié)合的手段，借助豐富的線上教學(xué)資源，指導(dǎo)學(xué)生在課前進(jìn)行預(yù)習(xí)、前測、課中互動(dòng)、課后測等研討活動(dòng)及相應(yīng)的考核模式，積極地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，讓每位學(xué)生都能夠真正參與到課堂教學(xué)過程中，達(dá)到全方位學(xué)習(xí)的目的。同時(shí)，針對不同的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點(diǎn)，綜合運(yùn)用相關(guān)案例、PBL教學(xué)方式、分組討論等教學(xué)手段，提升每位學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)參與能力及學(xué)習(xí)效果。線上參與式課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。

圖1 線上參與式學(xué)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)

4.基于BOPPPS的混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)

針對本校學(xué)生學(xué)情，根據(jù)BOPPPS教學(xué)模式的六個(gè)階段，教師做好教學(xué)目標(biāo)制定、前測評估、課中互動(dòng)、課后學(xué)習(xí)延伸與個(gè)性化指導(dǎo)等活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)、積極參與前測、課中分組討論與匯報(bào)、課后交流與分享，形成線上與線下、課內(nèi)與課外、教學(xué)與輔導(dǎo)互聯(lián)互通、相對固定的教學(xué)組織架構(gòu)。具體混合式教學(xué)流程圖設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 基于BOPPPS的混合式教學(xué)模式

5.學(xué)生學(xué)習(xí)效果統(tǒng)計(jì)與跟蹤

筆者提出的多元化教學(xué)手段的一個(gè)優(yōu)勢就是，可以完整記錄學(xué)生的整個(gè)學(xué)習(xí)過程。教師可以利用超星學(xué)習(xí)通等平臺，了解并統(tǒng)計(jì)每一位學(xué)生的出勤、課上交流、課后作業(yè)等完成情況，對每堂課每位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行跟蹤。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，教師可以鎖定到課程的重點(diǎn)學(xué)生，并進(jìn)行一對一指導(dǎo)和交流。

三、線上課堂學(xué)習(xí)考核方案完善

為了能夠全面地反映學(xué)生在多元化教學(xué)模式下的學(xué)習(xí)效果，筆者對線上課堂教學(xué)考核方案進(jìn)行完善，主要由四部分組成，分別是課前預(yù)習(xí)成績10%、線上課堂表現(xiàn)20%、課后作業(yè)成績10%、期末考試成績60%。課前預(yù)習(xí)成績主要包括課前預(yù)習(xí)視頻或課件的觀看時(shí)間（50%）和課前預(yù)習(xí)題的完成質(zhì)量（50%）；線上課堂表現(xiàn)主要包括簽到（20%）、課堂語音或視頻交流（50%）、彈幕交流（30%）；課后作業(yè)主要包括課后視頻回放時(shí)間和次數(shù)（30%）、課后作業(yè)完成質(zhì)量（70%）。對于期末考試，細(xì)化成績考核方式，主要能夠體現(xiàn)本課程的過程考核以及考核的多樣性和公平性。

通過超星學(xué)習(xí)通、騰訊會議、雨課堂等平臺對學(xué)生平時(shí)參加課堂與互動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)行效果評估，學(xué)生參加課堂的積極性明顯提高，也增強(qiáng)了線上學(xué)習(xí)的熱情與主動(dòng)性。另外，教師與學(xué)生能夠在線上課堂過程中隨時(shí)隨地展開溝通與互動(dòng)，通過雨課堂平臺推送對知識點(diǎn)的疑問或觀點(diǎn)，進(jìn)而形成活潑有氛圍的課堂教學(xué)局面，有助于進(jìn)一步提高課堂教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

融合BOPPS理念的線上課堂教學(xué)模式注重學(xué)生參與式的學(xué)習(xí)方式，旨在促進(jìn)學(xué)生的全面協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，其課堂學(xué)習(xí)考核不能單獨(dú)依靠某一指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)，而是關(guān)注課前、課上、課后的學(xué)習(xí)全過程評估。鑒于此，本文建立了涵蓋教學(xué)全過程的評價(jià)考核方式，形成多樣化的考核體系。在考核學(xué)生理論知識掌握程度的同時(shí)，對其學(xué)習(xí)狀態(tài)、解決實(shí)際問題能力等方面進(jìn)行評估，做到過程性考核與結(jié)果性評價(jià)相結(jié)合，使課程的考核評價(jià)更加全面，水平更加先進(jìn)。最終，將考核結(jié)果及時(shí)地向?qū)W生進(jìn)行反饋，使學(xué)生認(rèn)識對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行深刻認(rèn)識，并引導(dǎo)學(xué)生提出寶貴意見，進(jìn)而促進(jìn)線上課堂教學(xué)效果的快速提升。

結(jié)語

為了保證在線學(xué)習(xí)與線下課堂教學(xué)質(zhì)量實(shí)質(zhì)等效，筆者基于BOPPPS理念對機(jī)械制造工程學(xué)的線上課堂教學(xué)模式進(jìn)行了改革和探索，探討了“課前預(yù)習(xí)+課上互動(dòng)+課后回放追蹤”的多元化教學(xué)手段，并對線上課堂學(xué)習(xí)考核方案進(jìn)行了完善，實(shí)現(xiàn)了課前、課上和課后學(xué)生學(xué)習(xí)效果的過程評價(jià)。