基于BOPPPS模型的實(shí)踐教學(xué)模式探索

摘要：本文針對(duì)“開(kāi)源硬件概論”課程，引入了BOPPPS模型進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模式的改革。該模型以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心，旨在解決傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生參與度不高、考核方式單一、不能學(xué)以致用等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)多輪教學(xué)實(shí)踐數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果證明，本方法能有效地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。

關(guān)鍵詞：BOPPPS模型；開(kāi)源硬件概論；線上線下混合；實(shí)踐教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G434" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 論文編號(hào)：1674-2117（2024）08-0081-03

引言

開(kāi)源硬件憑借其功能模塊化、產(chǎn)品價(jià)格低廉、兼容性與可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)在教育領(lǐng)域具有極大的發(fā)展空間。為更好地滿足學(xué)生的創(chuàng)新發(fā)展需要，筆者所在學(xué)院面向計(jì)算機(jī)師范專業(yè)本科生開(kāi)設(shè)了“開(kāi)源硬件概論”課程，主要講授常用開(kāi)源硬件的開(kāi)發(fā)方法、典型應(yīng)用和新課標(biāo)下中小學(xué)對(duì)應(yīng)模塊內(nèi)容。但目前同類課程較少，對(duì)“開(kāi)源硬件”知識(shí)技能的教學(xué)探究仍處于起步階段，其實(shí)踐教學(xué)模式尚未成熟。雖然有同類課程采用了如PBL等教學(xué)模式，但學(xué)生在學(xué)習(xí)中仍難以精準(zhǔn)把握課程重難點(diǎn)，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和參與度較低，課程達(dá)成度不理想。因此，筆者嘗試引入BOPPPS模型，結(jié)合課程特點(diǎn)，探索該類課程參與式教學(xué)，實(shí)踐教學(xué)新模式。

BOPPPS模型及其基本模式存在的問(wèn)題

BOPPPS模型[1]注重以學(xué)生為中心，實(shí)施過(guò)程特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與度，以各類生生、師生互動(dòng)的方式開(kāi)展，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，能快速引導(dǎo)學(xué)生建立課程知識(shí)結(jié)構(gòu)。BOPPPS模型有六個(gè)步驟：Bridge-in（引入）、Objective（目標(biāo)）、Pre-assessment（課前評(píng)估）、Participatory learning（參與）、Post-assessment（課后評(píng)估）、Summary（總結(jié)）。[2]

由此可以看出，BOPPPS比較適合強(qiáng)實(shí)踐性課程。從2017年起，我國(guó)高校不同學(xué)科的課程陸續(xù)有該模型的研究實(shí)踐[3-6]，但缺少“開(kāi)源硬件概論”或同類課程的相關(guān)研究。同時(shí)也要注意，此模型的基本模式無(wú)法直接適用長(zhǎng)學(xué)時(shí)的大學(xué)課程。“開(kāi)源硬件概論”課程按照培養(yǎng)計(jì)劃每周3學(xué)時(shí)，1次課共120分鐘，該模型的支撐度不足，特別是Participatory learning（參與）環(huán)節(jié)還存在不少問(wèn)題，如設(shè)計(jì)策略要如何與課程結(jié)合并實(shí)施，才能讓學(xué)生深度參與，并保證實(shí)施過(guò)程中教師能有效引導(dǎo)等。因此，筆者以“開(kāi)源硬件概論”課程為例，探究基于BOPPPS模型的有效實(shí)踐教學(xué)模式。

“開(kāi)源硬件概論”課程的Participatory learning（參與）環(huán)節(jié)實(shí)施策略設(shè)計(jì)

根據(jù)課程教學(xué)特點(diǎn)，筆者實(shí)施的BOPPPS模型如圖1所示。課程采用線上線下融合式教學(xué)模式，按教學(xué)課程階段總體分為前、中、后三個(gè)階段，其中課中學(xué)時(shí)占比最多，約為75%。此外，課程采用超星學(xué)習(xí)平臺(tái)，在課前導(dǎo)入、前測(cè)及課中隨堂測(cè)試時(shí)使用，約占總學(xué)時(shí)的25%。

Participatory learning環(huán)節(jié)是BOPPPS模型的重點(diǎn)，同時(shí)也是課時(shí)占比最多的環(huán)節(jié)。本課程的實(shí)施過(guò)程主要由理論講授、小組探究、演示演練、情境式案例、實(shí)踐實(shí)操等幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。

以《數(shù)字信號(hào)的獲取》一節(jié)為例，將Participatory learning（參與）環(huán)節(jié)加以改進(jìn)使其適用于“開(kāi)源硬件概論”課程的實(shí)踐教學(xué)，其具體實(shí)施如下。

1.《數(shù)字信號(hào)的獲取》一節(jié)授課的基本信息（如下頁(yè)表）

2.《數(shù)字信號(hào)的獲取》一節(jié)參與式學(xué)習(xí)與測(cè)試的設(shè)計(jì)

從教師角度來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)一個(gè)切實(shí)可行的參與式學(xué)習(xí)計(jì)劃，能迅速且高效地提升教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度，而對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，課程的學(xué)習(xí)將有較強(qiáng)的參與感和主動(dòng)性，提升學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)習(xí)效率。

參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)以學(xué)生為中心，重視師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，主要方法有演示、簡(jiǎn)短的應(yīng)用練習(xí)、拋出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、案例分析、角色扮演、實(shí)驗(yàn)仿真等。《數(shù)字信號(hào)的獲取》中的參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)如圖2所示。

①拋出問(wèn)題：教師首先給出問(wèn)題“開(kāi)源硬件的信號(hào)是如何實(shí)現(xiàn)輸入與輸出的，與普通計(jì)算機(jī)有何異同”，并進(jìn)行師生互動(dòng)和生生討論。

②分析問(wèn)題：教師講解數(shù)字信號(hào)輸入輸出的相關(guān)概念，并給出典型案例，如基于掌控板的按鈕、旋鈕（角度傳感器）等燈光的開(kāi)關(guān)和亮度控制，從而引出數(shù)據(jù)信號(hào)的兩種類型——數(shù)字和模擬信號(hào)。

③小組討論：在此課程理論授課前，學(xué)生已經(jīng)在超星學(xué)習(xí)完成了Bridge-in（引入）、Objective（目標(biāo)）等環(huán)節(jié)，課上學(xué)生以三人為一小組進(jìn)行思考討論，并進(jìn)行分享。教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，即“模擬信號(hào)是連續(xù)的，可以取任意值，而數(shù)字信號(hào)是離散的，只能取特定值”。

④解決問(wèn)題：引導(dǎo)學(xué)生思考“如何輸出模擬信號(hào)”，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和相關(guān)理論知識(shí)總結(jié)得出結(jié)論——掌控板無(wú)法直接輸出模擬信號(hào)，而是通過(guò)PWM方式模擬。然后，講授PWM脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的基本使用方法。⑤實(shí)踐總結(jié)：在前序環(huán)節(jié)準(zhǔn)備充分的基礎(chǔ)上，學(xué)生分組完成“小夜燈”課程案例，并進(jìn)行實(shí)踐實(shí)操。在分析實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果后，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并上傳超星平臺(tái)，完成作業(yè)的提交。

改進(jìn)的BOPPPS模型在“開(kāi)源硬件概論”課程中的實(shí)踐

根據(jù)“開(kāi)源硬件概論”課程在計(jì)算機(jī)師范專業(yè)中的定位與培養(yǎng)目標(biāo)，筆者制訂了課程思政目標(biāo)和專業(yè)目標(biāo)。

課程思政目標(biāo)：將課堂思政貫穿教學(xué)全過(guò)程。結(jié)合學(xué)科特色與課程特色，落實(shí)立德樹(shù)人的教育方針，學(xué)習(xí)和培養(yǎng)“四有”好教師，提升學(xué)生開(kāi)源硬件的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力和精益求精的科學(xué)態(tài)度。

課程專業(yè)目標(biāo)：目標(biāo)1——掌握常用開(kāi)源硬件機(jī)器外圍硬件、常用傳感器和執(zhí)行器模塊使用方法，能基于Python語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)源硬件編程，開(kāi)發(fā)典型工程應(yīng)用；具備團(tuán)隊(duì)溝通合作意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感，能撰寫規(guī)范化的需求分析和設(shè)計(jì)等文檔。目標(biāo)2——能以最新的中學(xué)信息學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，理解中學(xué)信息學(xué)教學(xué)中涉及本課程內(nèi)容的部分，如信息系統(tǒng)與社會(huì)、開(kāi)源硬件項(xiàng)目設(shè)計(jì)等，能勝任新課標(biāo)下的信息技術(shù)教學(xué)或競(jìng)賽指導(dǎo)等工作。

其分別對(duì)以下兩個(gè)畢業(yè)要求形成了支持。

畢業(yè)要求3-3：具備良好的工程意識(shí)、工程素質(zhì)和工程實(shí)踐能力，能夠運(yùn)用專業(yè)知識(shí)解決計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)中的實(shí)際問(wèn)題，并具備對(duì)其他學(xué)科的支持能力。

畢業(yè)要求3-4：理解中學(xué)信息技術(shù)與高校計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)涵鏈接，掌握中學(xué)信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)容，并能有效指導(dǎo)中學(xué)日常教學(xué)、競(jìng)賽以及社會(huì)實(shí)踐。

筆者設(shè)計(jì)的BOPPPS模型經(jīng)過(guò)了三輪教學(xué)實(shí)踐，課程目標(biāo)達(dá)成度穩(wěn)步提升。從對(duì)學(xué)生成績(jī)數(shù)據(jù)的分析也可發(fā)現(xiàn)，最低分?jǐn)?shù)和平均分?jǐn)?shù)也有同步提升的變化趨勢(shì)，學(xué)生分?jǐn)?shù)穩(wěn)定成正態(tài)分布，這充分表明了教學(xué)績(jī)效的提升。

結(jié)論

筆者以探索適合強(qiáng)實(shí)踐性的本科課程“開(kāi)源硬件概論”有效實(shí)踐教學(xué)模式為目標(biāo)，引入BOPPPS模型，并結(jié)合課程教學(xué)要求進(jìn)行了改進(jìn)。多輪教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明，本方法取得了較好的效果，有效提升了教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度。

參考文獻(xiàn)：

[1]董桂偉，趙國(guó)群，管延錦，等.基于雨課堂和BOPPPS模型的有效教學(xué)模式探索——以“材料物理化學(xué)”課程為例[J].高等工程教育研究，2020（05）：176-182.

[2]曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學(xué)模式及其對(duì)高等教育改革的啟示[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2016，35（02）：196-200+249.

[3]曾德斌，王建夏，王冬，等.基于OBE+BOPPPS的線上線下混合教學(xué)模式的探索——以計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)課程為例[J].教育信息技術(shù)，2023（Z2）：79-82.

[4]聶秀山，袁藝，楊朝暉，等.基于BOPPPS模型的人工智能專業(yè)課程思政教學(xué)新方式[J].計(jì)算機(jī)教育，2023（09）：64-67.

[5]肖堯，王嬌琳，劉勝藍(lán)，等.工程認(rèn)證下計(jì)算機(jī)類實(shí)踐課程的BOPPPSI教學(xué)模型設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2023（08）：166-171.

[6]陳月芬，張石清，陳榮欽，等.基于OBE理念的“一云三合”課程教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2023（10）：179-184.