OBE-BOPPPS教学法在物联网专业教学中的应用

郭泉江 刘述民 朱烨旻 朱梅

摘  要：以“传感器与检测技术”课程为切入点，针对物联网专业传统教学模式存在的问题，提出以OBE教育理念为指导，构建BOPPPS模组教学模式。将物联网专业培养目标与课程特点相结合得到课程学习目标，该目标贯穿教学全过程，实现以学习成果为导向。教学实践表明，OBE-BOPPPS教学模式可解决传统教学模式存在的问题，有助于将专业知识点转换为学生专业能力、将课堂教学变被动为主动，提高教学质量。

关键词：OBE理念;BOPPPS教学模式;传感器与检测技术;物联网

中图分类号：TP391.44-4;TN929.5-4           文献标识码：A         文章编号：2096-4706（2020）15-0157-04

Abstract：Taking the course of “Sensor and Detection Technology” as the breakthrough point and aiming at the problems existing in the traditional teaching mode of internet of things major，this paper proposes to construct the BOPPPS module teaching mode under the guidance of OBE education concept. The course learning goal is obtained by combining the training goal of internet of things engineering major with the course characteristics，which runs through the whole teaching process and is learning-oriented. The teaching practice shows that the OBE-BOPPPS teaching model can solve the problems existing in the traditional teaching model，which is helpful to transform professional knowledge points into studentsprofessional ability，change the classroom teaching into passive active，and improve the teaching quality.

Keywords：OBE concept;BOPPPS teaching model;sensor and detection technology;internet of things

0  引  言

物聯网专业于2010年教育部审批设置，2011年首次招生，2014年江西理工大学开设了物联网专业。江西理工大学物联网教研室是由自动化、电子信息、通信、计算机四个专业的教师组建而成。物联网是一个多学科融合的专业，是一门应用性强、信息技术集成的创新型工程应用学科，笔者认为专业体系的建立应该遵循“物联网专业跨学科知识的融合和贯通必须在物联网工程背景下”这一原则。从本校已有的三届物联网专业毕业生来看，该专业的薪资很高、市场需求量大，但是高素质物联网技术人才却很匮乏，这已成为制约物联网产业发展的瓶颈。传统的物联网专业教学模式是以教师为中心，专业知识“满堂灌”，重视教学计划的完成情况，却较少关心学生的学习效果和能力提高情况[1]，各专业课教学缺乏与物联网工程背景的融合贯通，孤立的知识点难以让学生吸收并形成专业能力。笔者多年从事物联网专业课教学，现提出一种OBE-BOPPPS教学模式，通过在中国大学MOOC平台建立教学资源库，以线上+线下的形式将物联网专业的核心专业课“传感器与检测技术”打造成一门受学生欢迎的“金课”，解决传统教学模式的弊端，提升该课程的教学质量。

1  OBE教育理念

OBE（Outcome-based Education）教育理念是以学习成果为导向的教育模式，关注学生专业技能的提高，明确教学设计与实施的目标是学生通过学习所取得的学习成果[2]。教学设计需要解决四个问题[3]：学习成果是什么？学习成果有什么用？怎么获取学习成果？如何检验学习成果？这一教学理念重视学生的学习产出，与关注教学计划完成情况的传统教学模式截然不同。

2  BOPPPS教学模式

加拿大教师技能培训工作坊（ISW）最先提出BOPPPS教学模式并用于教师技能培训，后来该模式在加拿大全面推行[4]。其目前已被30多个国家引进采用，近年来我国一些大学开始引入BOPPPS教学法来改进传统教学模式的被动学习的问题。BOPPPS教学模型以建构主义和交际法为理论依据，构建了一个基于Kolb体验式学习模型的教学框架，该模型是一个由学生参与和反馈组成的闭环教学控制模型，因其教学设计的有效而闻名。BOPPPS闭环教学控制模型如图1所示。该模型从教学设计和执行角度，将教学过程分为导入（Bridge-in）、目标/结果（Objective/Outcome）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）6个模块[5]。

首先通过导言引发学生对所学知识的兴趣;然后明确通过学习应该获得什么样的目标成果;前测阶段是用来评测学生提前观看线上教学视频所获得的知识情况，以便实时调节后续参与式学习的安排，使学生了解自己已经掌握了哪些知识;接着通过教师提问、课堂练习、案例分析、分组讨论、学生互评等多种方式，让学生深度参与知识构建过程;后测阶段是通过练习、测验检验学生对所学知识的掌握程度，并与前期所设定的目标做对比;总结阶段是教师和学生根据后测结果和目标做对比来反思学生学到了什么、教师在授课过程中还存在什么问题。

3  基于OBE-BOPPPS模式的物联网专业教学改革研究

3.1  课程设计思路

江西理工大学的“传感器与检测技术”是物联网专业的核心课程，具有理论与实践相结合的特点。该课程每章内容相对独立，信息量大，且涉及学科多。传统授课方式是以教师为中心，采用知识灌输的方式，学生被动接受的学习方式会挫伤其学习积极性，使其学习效率低下。笔者在OBE理念的指导下，对已毕业学生进行调研，得出物联网专业就业所需的核心技能，将其核心技能转化为本课程的能力培养目标。笔者以培养能够在物联网工程领域从事软硬件产品开发、物联网应用系统设计、开发及维护以及科学研究等工作的高素质复合型工程技术人才为目标，重新搭建“传感器与检测技术”课程体系，将传感器学习置于物联网系统背景下，从传感器在项目中的具体应用倒推知识点，将知识点贯穿于参与式学习阶段。本课程的能力培养目标是通过BOPPPS模块教学法实现的，目的是搭建一种“师生、生生互动”的新型课堂教学架构，从而促进“教师教为主”向“学生学为主”转变，进而提升教师的课程质量和学生的学习成效。

3.2  具体实施方案

笔者以“传感器与检测技术”第二章第三节气敏传感器为教学内容，运用OBE-BOPPPS教学法进行教学设计如下。

（1）导入（B）。教师导入的内容一般会选取和课程相关的案例、社会热点等。常见的导入形式有图片展示、动画演示、电子制作实物演示以及通过物联网系统仿真传感器应用。这里采用图片展示热点问题和物联网系统仿真构建身边应用案例的两种形式。首先，告诉学生气敏传感器又称“电子鼻子”，可以把气体成分、浓度等参数转化为电信号。然后，利用社会热点交警查酒驾引发学生兴趣，指出交警拿着的酒精测试仪就采用了气敏传感器，同时可以利用“酒后不开车，开车不喝酒”对学生进行课程思政教育。最后，利用物联网系统仿真软件搭建智慧校园，如图2所示，图2（a）为智慧校园全景，图2（b）中的蓝色方框内是食堂监控设备安装区，安装区左上角是气敏传感器，右上角是监控识别摄像头，左下角是温湿度传感器，右下角是光照传感器，安装区中间正下方是云台，这里采用气敏传感器检测天然气的微量泄漏。气敏传感器处于物联网系统的感知层，感知层上面还有网络层和应用层，这样可以让学生了解气敏传感器的应用背景，为后面的学习目标、参与式学习做铺垫。

（2）目标/结果（O）。根据OBE的教学理念，将物联网专业的培养目标和“传感器与检测技术”的教学目标融合，得到课改后的学习目标是掌握物联网系统中利用传感器采集数据的能力，同时兼顾数据处理、数据传输及系统集成的能力。之后要将这一目标通过每节课的各个教学环节体现出来，并通过BOPPPS模型的双反馈（前测、后测）来检验学习目标的完成度。

（3）前测（P）。OBE的理念就是通过教学全过程让每位同学达到前面所讲的学习目标，但是每位同学的知识储备和能力不同，教师只有在掌握每位学生的学习情况后，才能实时调整教学后续安排，比如授课比重、难易程度以及教学进度。前测之前，学生应该提前观看教师录制并放置在云端的教学视频。学生通过前测可以了解自己的自学成果，教师通过前测可以了解学生的学情，现在大多数网络教学平台都支持实时在线统计练习、讨论、测验学情。笔者在前测环节设置了一道讨论题和一份前测练习题，讨论题如图3所示。通过这一环节，让学生明确并重视这节课的学习目标。

（4）参与式学习（P）。OBE的理念告诉我们学习效果评价的是学生学了多少而不是教师教了多少，因此参与式学习环节主要是采用积极的学习策略使学生深度参与课堂教学，从而达到学习目标。参与式学习的组织形式有教师提问、课堂练习、案例分析、分组讨论、学生互评等。笔者将气敏传感器这堂课的参与式学习环节设计如下：将教学班级分成每5人一组做课堂练习，同组成员互相评分，每个人至少给同组的2人评分，然后分组讨论2个问题：使用气敏传感器时有哪些注意事项？观察气敏传感器的特性曲线，总结它的特点，并说明这一特点有什么用？然后给出酒精测试仪的电路图，并告知使用时的现象，让学生分组进行案例分析，逆推传感器的输入、输出特性;分组讨论完后，每组派代表回答，案例分析最好的一組每人都可获得平时成绩加分。学生参与的环节应该设计得灵活有趣，采用小组竞赛和课堂游戏的方式更能调动学生参与教学活动的积极性，变被动学习为主动学习。

（5）后测（P）。BOPPPS的后测环节是为了检验学生是否能达到运用OBE理念提出的学习目标，检测学生理解和运用知识的能力是否达标，验证整个课程的教学是否有效。后测为教师评价教学目标的完成情况提供了依据，便于教师审视整个教学过程，及时调整教学策略，优化今后的教学设计。在该章节设置的后测练习题如图4所示。

（6）总结（S）。通过后测的结果与学习目标的对比，总结出学生所掌握知识的不足，查缺补漏，凝练这堂课的教学成果，归纳所有知识点，比如气敏传感器的输入输出特性、气敏传感器在微量检漏中的优势、使用气敏传感器的注意事项等。

4  结  论

实践表明，以OBE教育理念为指导，在“传感器与检测技术”课程教学中采用BOPPPS闭环教学控制模型可有效改善课堂氛围，激发学生的求知欲望，教师由主演变为主持人，学生由观众变为参与者，教学全过程突出学习目标和物联网行业背景。将对传感器的学习置于物联网系统当中，使得课程学习目标与专业培养目标有机统一，使得理论学习与工程实践有效融合。从评测结果来看，运用OBE-BOPPPS教学法的线上线下混合式教学效果明显优于传统教育模式，该教学法提升了教学质量，使得学生专业能力大幅提高。

参考文献：

[1] 贾冯睿，李小玲，潘颢丹，等.传热学精品资源共享课建设的探索与实践 [J].大学教育，2016（3）：113-114.

[2] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革 [J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34+ 70.

[3] 李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念 [J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[4] LOU S J，DZAN W Y，LEE C Y，et al. Learning Effectiveness of Applying TRIZ-integrated BOPPPS [J]. The International Journal of Engineering Education，2014，30（5）：1303-1312.

[5] CHUNG C C，DZAN W Y，SHIH R C，et al. Study on BOPPPS Application for Creativity Learning Effectiveness [J]. The International Journal of Engineering Education，2015，31（2）：648-660.

作者简介：郭泉江（1981—），男，瑶族，湖南郴州人，讲师，硕士研究生，研究方向：基于物联网的智能仪器仪表设计、无线传感网;刘述民（1980—），男，汉族，江西九江人，副教授，博士研究生，研究方向：机器视觉、图像处理、车联网;朱烨旻（1991—），女，汉族，江西上饶人，助理实验师，本科，研究方向：云计算;朱梅（1980—），女，汉族，江苏江阴人，实验师，硕士研究生，研究方向：云服务器维护、云计算。