在電類實踐教育中應用BOPPPS模式的研究

摘要：隨著電類行業整體發展，對職業教育中電類課程的實踐教學提出了更高要求。在工作現場的培訓中，提升現有從業人員的培訓效率。BOPPPS教學模式更突出教育目標位導向，基于BOPPPS教學模式設計電類實踐教學，引入信息化實踐手段，可消除學習者的學習障礙，提高學習興趣與教學效率，提升現場問題解決能力。此實踐教學模式已經試用于目前高職部分課程的實踐教學中。

關鍵詞：電子；實踐教學信息化；能力培養；一體化教學訓練

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2024.08.084

根據職業教育的教學特點，電類課程教學實施中，需要培養教學對象在面對不同設備，不同故障時，迅速形成分析問題與維修能力，從而提高教學培訓效率。但在傳統教學方式中，理論到實踐之間有著較大的知識跨越，實踐能力形成慢，教學效率低。BOPPPS教學模式是一種以教育目標為導向，以學習者為中心的教學模式。BOPPPS源于該模式六個教學環節：課程導入、學習目標、預評估、參與式學習、后評估和總結的英語縮寫。基于該模式著重調動學生學習主動性，通過六個環節重點突出電路理論分析、信息化輔助設計、實踐訓練、實踐要點強化四個要點，可以有效的解決現場實踐技能訓練的主要問題。

1目前現有實踐能力培養面臨的主要問題

（1）從業人員在學校階段接受的教學中，偏重理論驗證，參數測量訓練較多，理論與實踐往往不同步，特別是對故障處理，故障分析訓練不足。另外，由于課時緊張，經費限制，實踐課程開設時長和訓練強度往往不足，操作能力難以滿足現場崗位工作能力要求。最后，由于教學環境與設備限制，不少實踐環節，與前現場工作實踐差別較大。

（2）現有的實踐訓練中，主要環節在于對照線路連接，測量主要參數，理論模型參數的計算與驗證，難以形成對真實實踐環境的認識。而且由于安裝連接環節占比過大，導致對電路調整變化訓練不足，應變能力不足，當實際工作中出現需要更換元件或者調整參數時，處理能力比較差。

（3）形成良好的實踐能力環境，需要大量預算投入。實際各院校及各單位中不同階段采購的器材、儀表及設備，性能及制式難以統一，給出設計培訓方案，進行持續改進增大了難度。

2基于BOPPPS的一體化實踐培養模式

一體化實踐能力培養模式，可以提高實際對象面對實踐問題及分析解決的能力。BOPPPS模式具備課程導入、學習目標、預評估、參與式學習、后評估和總結6個環節。可以針對電類教學特點，設計6個環節的內容。

以電類設備功能模塊的實踐教學為例，其中課程導入環節，與現有教學與培訓模式類似，重點在于合理選取學習模塊內容，設計引導，激發學習者學習興趣。

學習目標的設計包括知識、素養和技能3個方面，目標設定要從學習者的角度出發，目標明確（需要掌握哪些知識點）、適當（與課堂主題相關）、可達成（在學習者能力范圍以內）、可測量（設置評價指標）。合理設計教學目標，能讓學習者提高學習的主動性與自我檢測預評估環節是一種課前能力摸底，目的是掌握學習者的受訓能力，了解學習者知識技能儲備，以便調整后續教學內容的深度及進度，讓課程的目標更加聚焦。鑒于電類實踐安全性與成本等問題。一體化實踐能力培養，此階段依托仿真軟件來完成。目前成熟使用虛擬仿真技術如Multisim，EveryCircuit，Protues等專用軟件，可以在電腦端或者手機端，迅速搭建與實踐目標模塊電路或是單元電路相符的虛擬電路，進行虛擬驗證。讓教師快速發現學習者知識技能狀況及不足，迅速調整下一環節的實踐難度與內容，同時也讓學習者明確能力不足，了解下一階段提高的重點。

第四階段參與式學習，是BOPPPS教學模型最核心部分，也是一體化實踐模式重點。此階段引導學習者積極參與到學習活動中，進一步加深學習者對所學內容的理解程度。在電類實踐教學中，不是孤立使用仿真軟件或是使用實物對照訓練，而是針對實際設備多樣、原理不同、故障多變的情況，優化設計實踐演練項目，讓學習者在仿真環節，充分熟悉實踐模塊和電路的特點，掌握器件作用，熟悉設備連接關系。這樣將后續實踐操作與設備單元電路原理，在仿真階段就充分學習演練，等進入實踐環節中時，可大幅提高實踐培訓效率，降低實踐訓練綜合成本，最后達到能力融會貫通的目的。

第五階段后評估，是判斷學習者是否達到預期目標的重要環節。在此階段通過與預評估階段的對照，同時可以結合仿真軟件和實際電路，在原有實踐模塊的基礎上加入器件更換、改進功能、元器件故障現象等實踐操作，培養學習者應變和處理實際故障的能力。

最后階段總結中，BOPPPS模型由學習者取代教師作為主題，針對學習者自身，歸納本次實踐的知識技能點，理清知識技能脈絡，找到能力缺陷和改進目標，進一步加深學習者的印象。

3一體化實踐培養模式的優勢

（1）降低從理論轉換到實際電路的難度。在參與式學習中，利用信息化手段幫助培訓者完成理論到實踐的跨越，同時也提升培訓操作的容錯性。目前除電路連接外，電氣設備、自動控制、PLC技術等類別均具有成熟的仿真軟件。操作者可以在虛擬環境中，完成連線、設備設置等操作，進行虛擬反饋與判斷。一方面可以加深對理論部分的理解，另一方面可以結合實際設備的單元電路或功能電路，做區域電路仿真，解決實習培訓時訓練設備數量緊張的問題，同時可以減少拆裝動作，提高培訓效率。例如在某些監控傳感電路的學習中，使用電阻應變式傳感器監控形變。電阻應變式傳感利用電阻應變效應和橋式電路工作原理，將力學量轉換為電信號的結構型傳感器。傳統方式對測量橋進行學習時，多為公式圖表和抽象分析。實際設備正常情況下很難模擬形變導致參數變化的現象。但利用仿真可變電阻元件，模擬測量件彎曲、受壓等情況下，電阻值變化，供學習者檢測和驗證。讓學習者熟悉故障下出現非正常參數值的情況，以及電路其他器件變化對測量結果帶來的影響，提高學習者的判斷能力。

圖1三相電路故障原因排查

在三相電路中，如果希望改變三相電源參數，就需要配置專用的調壓電工設備，成本較高。同時設備中涉及到高電壓，容易損壞設備及器件。所以實踐訓練中，往往將三相電源部分做簡化處理。這樣學習者在實際面臨三相電路問題時，難以完成理論與實踐現象的鴻溝。而使用EveryCircuit手機端仿真軟件，無論是在參與式學習中，還是在現場實踐操作前，都能迅速方便配置三相電路，完成電源和負載回路。還可以根據實際電路和實際模塊，快速搭建與實驗模塊一致的仿真模型。操作者提前觀測仿真操作后的結果和參數變化，為后續實踐操作提供指引。也便于對照實際測試結果，驗證操作正確性，在后評估階段，幫助學習者找到自身能力不足。

（2）增強自主測量和設計實驗方案的能力。在電類課程和入職實踐訓練中，應避免實踐訓練淪為僅是連線。力求將實際工作中需要用到的設備和儀表，以及實際處理故障和檢測時應用的方法，融入與實驗系統配套的實踐方案中。例如功率放大模塊等易損模塊，初學者進行實物電路學習時，會因為電壓設置不當，輸入過大，導致功率管進入錯誤工作狀態而燒毀。在BOPPPS模型中的參與式學習、后評估環節中，學習者可以在對照仿真軟件，充分測試不同元件，不同工作參數設置對器件工作的影響，熟悉器件故障后的電路參數特點，從而掌握安全調試模塊與故障測量的能力。利用后評估環節的引導，幫助學習者虛擬環境與實際設備對照，總結要領。

圖2基于功放系統測量電路

圖3為三極管構成的放大單元電路，學習者在仿真環境及實操下，設置了完整的電路，包括供電、放大、測量及顯示部分。根據觀測出的測量結果及波形，熟悉不同參數下的電路工作狀態，迅速將理論知識轉換為自身的實踐操作能力，同時還具備了一定的功能設計能力。

圖3基于放大系統測量電路訓練時的仿真練習

（3）培養構建工作環境的意識。培養對象無論是在校學習階段，還是在入職培訓初期，都缺乏工作環境搭建的意識。在教學中，為了便于分析，通常在電路圖或練習中將交流信號源、直流電流源，接地、測量接入、后續電路等環節簡化，使得學習者難以理解現場實用電路。那么在參與式學習中，重點也集中在搭建測量或工作電路、測量元器件及電路性能，分析實際現象或者突發故障。

其次，由于原有學習體系中，教學周期長，專業課程知識比較零碎。基礎課程中所學知識，到了專業課上才能了解到實際中的應用。各種實踐中往往只能接觸局部電路和片段，學習者感性認知不足，導致難以將各知識點與現場要求建立融會貫通的聯系。一體化實踐培養參考BOPPPS模型，設計時突出實踐案例的整體性。

例如：部分現場設備上的監控顯示與語音提示單元，既有模電功放部分，數電顯示部分，還有直流供電等多個部分組成。在一體化實踐模式中，設計實踐單元時，借助仿真軟件，讓學習者明確各構成模塊的功能。學習者在對某一模塊參數進行設置或調整時，就能觀測到局部電路對整體電路的影響，對工作電路形成整體認識，較快地獲得故障處理和判斷的能力。

圖4學習者自主設計的基于數字芯片

和模擬電路的控制電路

圖5不同邏輯功能的閃燈電路

圖6數電中交替閃爍時序倒計時控制電路圖4為學習者自主設計的555控制電路。除了完成數字芯片的連接外，在輸入端提供音源信號，后續接入控制模塊。學習者進行實踐時，不僅完成測量，還可以了解參數變化、故障現象等因素對實際電路工作的影響，培養了學習者的整體電路搭建能力。

再比如數電邏輯控制部分的實驗，不單純只做邏輯狀態的檢測設備，而使用簡單實際功能電路作為后續電路，還可以用面包板、萬用板，自行設計成具備聲光電的效果后續功能電路，讓學習者更加直觀地理解組合電路對應的實踐應用。如圖5所示，為根據實際要求，設計的不同邏輯功能的閃燈電路。圖6為基于交通燈指示的交替閃爍時序倒計時控制電路。

在自激振蕩模塊電路中，增加自行設計的顯示模塊，讓振蕩現象更加直觀，同時也方便學習者在學習時自主調整電路參數，觀測改變后的振蕩特性，如圖7所示。

圖7帶LED驅動顯示的自激振蕩模塊電路

4項目展望

電類設備在當今社會中應用廣泛，但缺乏良好的實踐訓練，導致從業人員培養難度大，學習難度高。當前實踐能力培養中存在的問題，和現實條件的制約，讓培養對象在實踐學習中難以獲得較好的教學效果，本文提出的對實踐教學方案是一種針對該問題進行改良的嘗試。隨著廣大教師與教科研工作者日益重視該問題，結合信息化技術不斷深入，借助多種工具的輔助和不斷提高實踐能力培養模式，相信能解決現有培訓教學中實踐效果不理想的問題。

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