飛行原理課程BOPPPS+教學模式設計與實施*

尹肖云 鄒強 白曉瑞

海軍工程大學 武漢 430033

0 引言

飛行原理課程是海軍工程大學一門專業背景主干課程，主要研究飛行器在大氣層內的運動規律，涵蓋數學、物理學、理論力學、材料力學、自動控制原理等學科知識，是制導控制系統等課程的核心理論基礎，也是任務規劃、總體課程設計以及畢業設計的重要基礎課程，在專業課程體系中起著承上啟下的作用。課程教學目標是培養學生具備綜合運用原理知識和技能解決飛行器飛行工程實踐常見問題的能力，為崗位任職和繼續深造奠定良好的基礎。

1 飛行原理課程教學現狀

1.1 模塊化課程教學內容

飛行原理課程教學內容主要包括空氣動力學基礎、氣動特性分析、六自由度運動模型、方案與導引軌跡模型、擾動運動模型及傳遞函數等，知識綜合性強、輻射性強、邏輯性強，是一門學習難度較大的專業課程。為了幫助學生建立對課程的系統認識和進行重難點把握，教學內容采用以專題為牽引的模塊化設計，注重體現教學專題與知識模塊之間的內在邏輯遞進關系，強調教學內容的基礎性、連貫性和實用性，如表1 所示。

表1 飛行原理課程教學內容設計

1.2 混合式課程教學模式

多年來，課程教學經歷了教學內容調整優化、教學方法吸收應用、教學手段拓展升級等幾個階段的教學改革，逐漸形成線上線下混合式教學模式。混合式教學既利用了線上教學在時間、地點上不受限制，能夠通過視頻、語音、圖片和動畫等數字資源進行學習的優勢[1]；又利用了傳統教學對知識結構的整體性講解較好的優勢，具有一定的科學性和可行性，能夠在一定程度上激發學生的潛能，培養學生的理論與實踐結合能力，在后續的課程學習和畢業設計中得到了較好的應用與展現。但同時，也有相當一部分學生存在畏難情緒和學習打折扣的現象：課堂學習積極性不高，沒有按照要求完成線上資源學習，從而導致了課程總評成績優良率較低，整體教學效果與教學目標達成存在較大差距。

通過開展座談和調查問卷發現，飛行原理課程混合式教學主要存在三點需要改進的問題：1）線上教學與線下教學相對獨立，沒有能夠建立有機銜接；2）線下教學多采用傳統講授法，學生缺乏主動思考的過程，主觀能動性差；3）教學設計缺少有效互動和反饋環節，教師無法及時獲取整體教學目標的達成度。

在專業課程已經實現小班化教學的情況下，如果能及時準確地掌握學生整體和個體的學習差異，就能夠因材施教，及時調整并優化課程教學內容的深度與組織形式，使得存在畏難情緒的學生體會到課程學習的樂趣與意義，從而提升整體教學效果。因此，飛行原理課程教學需要一種教學環節聯系緊密、激發學生主動思考、有效開展互動和反饋的教學模式指導。

2 BOPPPS 教學模式內涵

現代腦科學和教育心理學研究表明，學生的課堂專注力最多持續10 分鐘左右，大約每10 分鐘需要適當調整教學方法和教學手段以保證教學效果[2]。加拿大教學技能培訓工作坊（Instructional Skills Workshop，ISW）基于此提出了BOPPPS 教學模式[3]，將課堂教學過程有機切分為起承轉合的六個環節：課程導入B（Bridge-in）、教學目標O（Objective）、前測P（Pre-assessment）、參與式學習P（Participatory Learning）、后測P（Post-assessment）和小結S（Summary），各環節之間的邏輯關系如圖1 所示。

圖1 BOPPPS 教學模式各環節邏輯關系圖

以建構主義為理論依據提出的BOPPPS 教學模式，是對教學過程進行標準化和流程化設計，以課程目標為導向，以學生參與為中心，注重教學互動和反思的閉環反饋。BOPPPS 模式自創建以來，已經在全球100 多所大學和教育機構得到廣泛應用。2011 年，我國引入BOPPPS 教學模式，引起國內高等教育界的持續關注，諸多高校紛紛圍繞該模式開展課程教學改革探索研究。例如，清華大學的德語教學改革、中北大學與湖北師范大學的大學物理教學改革、西安交通大學的內科學臨床實踐教學改革、軍隊院校的艦艇動力維修組織與實施教學改革等。大量課程教學改革應用實踐證明，BOPPPS 教學模式能夠很好地激發學生的學習積極性，在目標導向、能力養成、效果評估等方面比傳統課堂講授式教學更具優勢，對學生目標達成和能力提升有重要作用。

3 飛行原理課程教學模式設計

BOPPPS 教學模式針對課堂教學有效性，關注學生的發展需求，提出以學生為中心，強調課堂學習的深度參與和教學過程的全面反思。飛行原理課程作為一門內容飽滿、學習難度較大的專業背景課程，如果僅僅依靠BOPPPS 模式下六個課堂教學環節教條式地生搬硬套教學內容的話，教學就會顯得刻板和死板，使原本生機勃勃的教學內容失去吸引力[4]。而且，基于BOPPPS 模式的課堂教學中，學生課堂參與度的加大會消耗學時，從而減少課堂教學內容量。因此，飛行原理課程運用BOPPPS 時需要量體裁衣。

3.1 “BOPPPS+”教學模式設計

從建立聯系緊密的教學環節、引導全體學生主動參與教學、開展高效互動和形成有效反饋的目的出發，結合飛行原理課程教學的一般過程和學生的認知規律，提出“BOPPPS+”三階段教學模式設計思路。將課程教學設計為“課前導學—課上助學—課后幫學”三個階段，按照“復習沉淀+課前熱身”—“前測考查+參與學習+后測反饋”—“總結闖關+定向輔導”展開，各階段層層遞進，步步反饋，同時將學習成果數字化，采用以分促學[5]的考評機制激發學生的學習動力。

1）課前導學：復習沉淀+課前熱身。教師批改作業，匯總作業錯誤共性問題補充錯題庫，利用線上智慧教室開展“課前一刻鐘溫故糾錯”，幫助學生積累并沉淀知識。將BOPPPS 模式中的“課程導入”環節與“教學目標”環節放置課堂教學之前的“課前熱身”階段，引導學生利用碎片化時間學習智慧教室推送的資源，明確教學主題和教學目標。

2）課上助學：前測考查+參與學習+后測反饋。為了保證開展參與式教學的同時，不減教學內容量，課上教學保留BOPPPS 模式中的“前測”“參與式學習”和“后測”三個環節。將作業中的共性錯誤和針對課前熱身的基礎問題作為前測考查內容，考查學生的知識掌握能力和自覺學習能力。把握參與學習環節的推進節奏，借助多種方法和手段引導學生積極參與教學，有重點地關注學生的學習狀態。通過后測反饋檢驗課程教學設計的有效性和評估教學效果的成效性，引導學生進一步固本強基。布置基礎作業與拓展作業。

3）課后幫學：總結闖關+ 定向輔導。將BOPPPS 模式中的“小結”環節放在課后幫學階段，利用線上智慧教室推送課堂總結思維導圖，強調課堂內容的重難點，并設計課后樂探究大闖關題目。開展“課后一刻鐘溫故知新”活動，根據課堂教學狀態和后測反饋以及闖關答題情況重點幫扶學習困難學生，幫助他們梳理學習重點、點撥學習疑點、解決學習難點，克服課程學習的畏難情緒。

3.2 “BOPPPS+”教學模式實例

表2 為飛行原理課程“運動學模型建立”一節的“BOPPPS+”模式具體教學設計。“運動學模型建立”屬于第二專題“飛行器運動模型建立與仿真實現”中的核心內容，教學主題是用數學模型描述飛行器的空間運動學規律，即建立飛行軌跡模型與飛行姿態模型，具有較強的邏輯性和知識綜合性，也是學生普遍感到學習吃力的章節。此前，學生已經學習了用坐標系轉換方法建立動力學模型，用以描述作用在飛行器上的力與其運動之間的關系，這節課要求學生從地面觀察者的角度分別描述兩類飛行器的飛行過程，并運用坐標系轉換方法建立運動學模型。

表2 運動學模型建立“BOPPPS+”模式教學設計

3.3 教學模式改革實施效果

“BOPPPS+”教學模式已經連續應用于學校多屆多個專業飛行原理課程的教學。通過教學實施發現，改革后的“BOPPPS+”教學模式的三階段教學設計利用了線上教學的優勢，將課程知識點遷移到課前學習，將課堂小結遷移到課后補充，保證了線上教學與線下教學的有機銜接；思考題與互動題的以分促學機制能促使學生主動思考，激發學生的自我提高意識；學生課堂參與的時間更充分，保證了教學內容量不缺失，也有利于開展多樣化的教學組織形式，激發學生教學主體的認同感，得到有效的教學效果反饋。

從課堂表現與課外表現情況看，對比單純講授式的傳統課堂教學模式，采用“BOPPPS+”教學模式的課堂教學氣氛更加活躍，學生的課堂參與度達到了100%，學習積極性有了顯著改善，許多學生還利用課間時間與教師和同學展開熱烈討論，表明學生能夠自主思考，能夠從參與教學中獲得成就感；課后作業與仿真實驗報告獨立完成度提高，雷同率大幅度下降，表明學生的自學能力、獨立思考能力和手腦結合能力得到提升；學生課余時間主動聯系教師的頻次明顯增多，討論的問題也不再局限于課本，表明學生的探究意識和求知意識逐漸加強。

從課程綜合考核結果看，連續兩屆學生飛行原理課程綜合成績優良率增長了將近20%；多名學生具備了科研意識和創新意識，主動申請并參與了相關科研項目的研究、教材和學術論文的撰寫以及微課制作，為后續課程、畢業設計、崗位任職等工作的開展奠定了良好基礎。

4 結束語

文章基于BOPPPS 教學模式，探索了飛行原理課程教學模式改革的方向，提出了“BOPPPS+”三階段教學設計，并以“運動學模型建立”一節為例進行了具體的教學設計。實踐證明，“BOPPPS+”教學模式設計能夠有效調動學生的課堂積極性與課后自覺性，其中“課前一刻鐘”和“課后一刻鐘”的靈動設計，課堂“前測考查”“參與學習”“后測反饋”的鏈路設計，以及以分促學機制的引入都體現課程教學的趣味性與激勵性，在很大程度上幫助學生對知識的理解與吸收，能夠激發學生持久的學習動力。任何教學模式固化后往往會走向教條化和僵化，而教學模式與教學效果提升高效契合的關鍵在于“導”，即要善于引導學生保持良好的學習狀態，不斷挖掘自身潛力，不斷完成自我價值提升。如何實現一門課程的全程有效引導式教學是對教師教學能力的考驗，要求教師必須精心設計每一節課的每一個課堂教學環節，靈活運用各種資源，不斷學習、吸收更多的先進教法訓法，并將其融入教學實踐，推陳出新，讓教學設計真正服務課程教學。