基于BOPPPS 教學模式的單片機原理及應用教學改革探究

王懷平，鄧文娟，馬善農，吳光文，肖友鵬

（東華理工大學 機械與電子工程學院，江西南昌 330013）

隨著“互聯網+”教育的發展與普及，新的教學模式（如慕課、翻轉課堂等）紛紛出現，促進了高校課堂教學模式的變革[1]。課程是學校實施專業人才培養的重要載體，課堂教學是落實教學目標的主要途徑。傳統課堂教學強調以教師為中心、以教材為內容、以知識傳授為目標，呈現出以“群體—接受”為主要特征的灌輸課堂，使教學過程成為“復制”知識的過程[2]。在教學時重知輕行和重學輕思，教學反饋滯后，缺乏有效教學互動，因學生學習驅動不足導致教學產出較低。2018 年以來，教育部明確指出：建設教育強國，要聚焦教育工作的“兩個根本”，全面落實“四個回歸”，以本為本，深化本科教育教學改革，全面提高人才培養質量[3-4]。淘汰“水課”，打造“金課”，“因課制宜”選擇合適的教學方法提高課程教學質量已成為目前高校開展課程建設與教學改革的重要著力點[5-7]。

單片機原理及應用是面向電子信息類工科學生開設的專業技術課程，具有很強的綜合性和實踐性，因參加學科競賽需要以及社會對嵌入式應用型人才的迫切需求，一直以來該課程都倍受學生青睞。然而，多年來該課程采用傳統模式教學，課堂授課缺乏深層有效互動，教學產出較低。學生是課程學習的主體，知識獲取及學科體系構建理應由學生自主參與，并在教師主導下建構形成。因此，本文著眼于當前工程教育專業認證背景，引入BOPPPS 教學模式，利用智慧校園“學習通”網絡教學平臺共建共享教學資源，探索單片機原理及應用課程課堂教學的改革途徑。

1 “互聯網+”教育時代本科教育課堂教學改革動因

在創新2.0 的驅動下，傳統行業利用信息和互聯網平臺實現信息化、工業化的全面融合，催生經濟社會發展新形態[8]。互聯網技術與教育行業的深度融合促進了現代教育技術的創新發展，實現優質教學資源的共享，催生在線教育、智慧課堂等新的教學模式，也促進了本科教育課堂教學方式和方法的變革。長期以來，一些高校存在“重科研、輕教學”現象，教師將主要精力用于科研和發表論文上，導致對教學重視不夠，在備課、講授時專注于“教”的傳授過程，缺少對“學”的認知研究，忽視了對學生自主學習和探究式學習能力的培養[9]。

新時代社會發展要求深化本科教育教學變革，全面提高人才培養質量，積極打造具有“高階性、創新性和挑戰度”特點的“金課”，因此，要求教師更多地關注現代教育技術新形態，在教學時合理選擇教學模式，有效提高教學質量。

2 BOPPPS 教學模式及其內涵

BOPPPS 教學模式創建于20 世紀70 年代，最初主要用于加拿大教師技能培訓工作坊（Instructional Skills Workshop）對教師教學技能的培訓[10]。該教學模式以建構主義和交際法為理論依據，以有效教學設計著稱，強調教學過程中學生的積極參與和及時的學情反饋[11]。它通過合理分解教學過程，幫助教師獲得即時教學反饋，提高學習者的參與度，改善并提升課堂教學效果。BOPPPS 教學模式將課堂教學過程依次劃分為6 個階段[12]：

（1）導言（Bridge-in）：通過創設情境（例如講故事、案例分析等）引入教學內容，架設學生已有基礎和將要學習內容的橋梁。其目的是吸引學生注意力，激發學生好奇心，引發學生積極思考，幫助學生專注于理解即將學習的內容。

（2）學習目標或結果（Objective/Outcome）：是一堂課要達到的標準。其設定應當遵循布魯姆教育目標分類理論，劃分為認知、情感和動作技能3 個領域，用來判斷學生對知識點的精通程度。

（3）前測（Pre-assessment）：是對學生的興趣和能力（即先備知識）進行摸底，幫助教師及時調整教學內容的深度和進度。教師可采取線上測驗、提問以及討論等方式考查學生對先導課程相關知識點的掌握情況以及對本堂課相關知識的預習情況。

（4）參與式學習（Participatory Learning）：是一種體驗式學習方式，它體現了“以學生為本”的教學思想。參與式學習是實現課堂有效教學的關鍵，通常采用分組討論、角色扮演、情景模擬等形式充分激發學生的學習熱情，增強教學互動，提高學生參與度。

（5）后測（Post-assessment）：是通過測驗來了解學生的學習成效以及是否達成教學目標。可采用小測驗、回答問題、操作演示等方式檢驗教學成效，并即時給出評估結果，從而讓學生及時了解自身對知識點的掌握程度，教師通過教學反思及時調整教學設計。

（6）總結（Summary）：主要是歸納授課內容，幫助學生理清知識脈絡，引導學生反思，布置作業，預告下次課內容。在總結過程中，教師應以學生為主體，引導學生自我總結并分享學習心得，師生討論，教師再強調重點和難點，最后給出合理的學習建議。

BOPPPS 教學模式為教師提供了一種明確、有條理、可操作、注重參與體驗和教學反思的課堂教學設計方案，是一種行之有效的教學模式。

3 基于學習通 + BOPPPS的單片機原理及應用課堂教學策略

目前，單片機技術已廣泛應用于智能家電、工業控制、檢測儀表、網絡通信等眾多領域，因此，單片機嵌入式應用型人才的培養具有非常重要的社會意義和市場價值。單片機原理及應用是為培養電子信息類工科專業學生掌握單片機應用技術而開設的專業課，傳統教學通常分為理論和實驗兩個部分，理論授課主要講授單片機硬件組成、接口電路以及編程知識等，實驗教學則主要是驗證實驗指導書規定的實驗內容[13-14]。由于傳統的單片機教學是圍繞教師和教材推進的，實驗僅為理論教學的驗證和補充，學生被動地獲取知識和實驗技能，難以保障教學效果。

互聯網技術與教育行業的深度融合促進了現代教育技術的快速發展，“智慧校園”網絡平臺為學校課程建設和教學改革提供了有利條件和技術保障。為了提高課程教學質量，促進專業人才培養過程的持續改進，近年來，課程教學團隊對單片機原理及應用課程開展了教學改革探索：基于OBE 教育理念，引入BOPPPS 教學模式，利用智慧校園“學習通”網絡教學平臺共建共享優質教學資源，根據畢業達成度要求明確課程目標，以學生為主體，充分激發學習興趣，引導學生主動參與課堂教學全過程，精心設計該課程的課堂教學策略。

3.1 立足畢業達成度要求確定課程目標，構建雙循環反饋持續改進教學方法

工程教育專業認證遵循“以學生為中心（SC）、產出導向教育（OBE）和持續改進（CQI）”三個基本理念，這些理念對引導和促進專業建設與教學改革、保障和提高工程人才培養質量至關重要[15]。產出導向教育（OBE）遵循反向設計原則，由需求（外部需求和內部需求）決定培養目標，由培養目標決定畢業要求，再由畢業要求決定課程體系。其中，畢業要求即學習產出，是對學生畢業時所應該掌握的知識和能力的具體描述。畢業要求是構建課程體系和確定課程教學內容的依據，教學體系和教學內容則是達到畢業要求的支撐。因此，在編寫課程教學大綱時，應首先明確本課程對畢業要求的指標支撐，然后確定相應的教學內容與所需教學時數。近年來，東華理工大學在修訂電子信息類專業人才培養方案時綜合考慮行業目標、社會需求以及利益相關方訴求等因素，根據產出導向構建專業教育課程體系，合理設置單片機原理及應用課程，以支撐畢業要求一級指標點“3.設計/開發解決方案”（H-高度支撐）、“5.使用現代工具（M-中度支撐）”“8.職業規范（L-低度支撐）”，再由細化的二級指標點確定課程教學內容及教學時數，具體內容如表1 所示。

表1 單片機原理及應用課程教學內容與指標點對應關系

構建校內校外雙循環反饋機制，及時獲取人才培養質量和專業課程建設的有效評價，促進實施方案的動態調整與持續改進。校內循環反饋主要是授課教師與學生、教學督導專家間的互動反饋，校外循環反饋主要是畢業生、用人單位及業界專家的調研評價。

3.2 融合“學習通+ BOPPPS”的單片機原理及應用課堂教學策略設計

近年來，課程教學團隊利用智慧校園“學習通”網絡教學平臺共建共享單片機課程教學資源（包括PPT 課件、教學視頻、器件手冊及習題庫等），開展線上線下課程教學研究。課堂教學時，強調“以學生為中心”，激發學生學習興趣，增強教學互動，提高教學參與度，采用BOPPPS 教學模式開展教學活動，其課堂教學策略設計框圖如圖1 所示。

圖1 “學習通+ BOPPPS”單片機原理及應用課堂教學策略設計框圖

以教學內容“中斷系統”為例介紹課程教學策略的應用。

3.2.1 導入階段（B）

（1）案例分析——當你在家認真學習時，突然有電話呼入“請拿快遞”。分析整個事件處理過程，引入“中斷”概念。

（2）隨機請2至3名學生列舉生活中有關“中斷”的實例。

（3）回顧先前所學編寫單片機主程序的查詢結構，解釋引入中斷系統的原因。

3.2.2 教學目標（O）

（1）知識目標：認識中斷系統的結構，熟記8051單片機5 個中斷源及中斷入口地址（C51 序號），掌握TCON、SCON、IE 和IP 等寄存器的配置，理解中斷響應過程，掌握中斷服務函數的編程。

（2）能力目標：能夠根據給定任務要求正確編寫中斷服務程序，培養創新思維和工程應用能力。

（3）情感目標：培養團隊協作意識以及勇于探索的素質。

3.2.3 前測（P）

利用“學習通”即時發布前測試題，題型主要為判斷題、選擇題、填空題，題量要適當（6～10 題），測試結束即時給出總體評價分析。幫助教師及時了解學生課前對單片機中斷系統的認識、學生是否已具備達到學習目標的能力，有助于即時微調本次課堂講授的深度和難度。

3.3.4 參與式學習（P）

（1）精講留白：教師首先通過導入案例拋出實時多任務處理問題，引發學生思考和討論；然后精講單片機的中斷結構、5 個中斷源和入口地址（C51序號）、中斷響應過程、SFR 配置、中斷優先級以及中斷服務函數編程。

（2）分組討論：每組學生5 人，推選組長，分工協作，討論并設計獨立按鍵，控制花樣流水燈項目。

（3）案例分析：隨機挑選2 組匯報項目設計案例，談學習體會。

（4）答疑點評：教師點評項目設計方案，指出存在的問題，培養學生思辨能力。

3.3.5 后測（P）

教師再次利用“學習通”發布與教學目標相關的測試題（以選擇題和填空題為主），驗收學生的學習成效，檢驗是否達成教學目標。

3.3.6 總結（S）

（1）歸納課堂教學內容，采用思維導圖總結知識脈絡。

（2）布置課后作業。

（3）預告下次課的教學內容。

教師應用BOPPPS 設計課堂教學策略時，既要考慮教學內容和教學目標，還需考慮教學過程的學習專注度，遵循教學曲線理論，科學合理安排教學階段，當學生注意力開始渙散時及時引入參與式教學，以達到最佳教學效果。

4 結束語

互聯網技術與教育行業的深度融合催生出多種新的教學模式，給本科教育注入了新的活力。傳統課堂教學存在局限性，已難以滿足新時代泛在學習和個性化學習的需求，為推動專業課程建設與教學改革，提高專業人才培養質量，本文提出了融合“學習通+ BOPPPS”教學模式的單片機原理及應用課堂教學改革策略，深入分析了BOPPPS 6 個階段的內涵，給出了課程教學策略設計框圖，并以“中斷系統”為案例，設計了具體的應用方案，其教學流程清晰，教學目標明確，參與式學習方案可操作性強。教學實踐表明：新的教學模式強化了“以學生為中心”的教學理念，極大地激發了學生的求知欲，課堂測評能夠形成即時教學反饋，幫助教師反思教學并及時調整教學內容，尤其是參與式學習階段，引導學生主動學習和探究學習，培養了學生思辨能力和團隊協作意識，對比教學改革實施前后的課程考試成績和學科競賽獲獎情況，該課程的教學效果得到了明顯提升。