BOPPPS模型在“航空仪表原理”课堂中的应用

程春华 高峰娟 徐景硕 袁涛

[摘 要] 针对航空机务任职教育院校设备原理课程教学内容涉及面广、学员学习积极性不高和课堂参与性不足等问题，通过将BOPPPS模型运用到课堂中，经过精心设计导入引言、学习目标、课前评估、参与式学习、课后评价和总结六个环节，提升了学员学习“航空仪表原理”课程的积极主动性，取得了理想的教学效果。

[关键词] 航空机务;BOPPPS模型;课堂参与性

[作者简介] 程春华（1986—），男，江西鹰潭人，博士，海军航空大学（青岛校区）航空儀电控制与指挥系讲师，主要从事航空仪表及传感器、非线性控制等研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0279-03    [收稿日期] 2019-09-09

一、引言

“航空仪表原理”课程是航空机务任职教育院校航空仪表与电气专业“4+1”学员和“3+1”学员的专业基础课程，是该专业课程的主体，在整个课程体系中处于核心地位。当前，军队岗位任职院校教育既要进行扎实理论基础学习，又要满足向部队实战聚焦的要求[1]。根据这一培养目标，该课程的目标是必须培养学员对航空仪表系统设备的使用、维护、检修的能力。因此，该课程不仅要包括完备的基本理论知识学习，还要偏重航空仪表系统使用与维护的学习以及典型故障的剖析，以此来培养解决实际问题的能力，形成岗位任职能力。如此一来，就导致学员在课程学习中涉及概念多，知识面宽、广、杂，且实践性强。同时由于实际装备高昂的费用，在教学过程中存在着教学训练设备陈旧、落后等问题，无法满足教学需求，这给航空仪表教学提出了严峻的挑战。该课程传统的做法是以“教”为中心，强调知识的传授，教员在教学过程中起主导地位，实际教学中发现，该教学模式效果不好，学员的积极性和主动性较差。因此，如何改进教学方法，增强学员的学习动力，在有限的学时数下，通过课堂教学设计使得教学效果事半功倍，是任课教员亟须解决的重要问题。

BOPPPS是一种教学模型[2，3]，起源于北美，近年来国内众多院校尝试采纳和推广该教学模型，取得了一定的效果。该教学模型着重学生全方位参与学习[4]，旨在提高学生的兴趣，吸引学生的注意力，让学生处于主动学习状态，同时教师也要及时获得学生学习情况的反馈信息，以调整后续的教学活动[5]。基于此，本文结合岗位任职教育的要求以及“航空仪表原理”课程的特点，尝试将BOPPPS模型引入到“航空仪表原理”的课堂的教学中，以“油量测量原理”为例，探索基于BOPPPS模型的“航空仪表原理”课程教学设计的方法。

二、BOPPPS教学模型理论

BOPPPS教学模型主张以“学生为主体、教师为主导”，以学生为中心，注重激发学生的学习兴趣和主动性，注重师生互动，提高学生的参与度，从而达到理想的教学效果和理想的课堂效率。它将完整的课堂教学过程划分为6个环节[6]，分别是导入引言（bridge-in）、学习目标（objective）、课前评估（pre-assessment）、参与式学习（participatory learning）、课后评价（post-test）和总结（summary）。该模式从课堂教学组织实施层面提供了清晰的教学操作流程，因此，它是一种有效的、条理化强且操作性强的课程设计模式，可以帮助教师优化教学要素、发现薄弱环节，从而提高课堂教学效果。

三、以油量测量为例进行BOPPPS模型的课堂设计

在“航空仪表原理”课程的教学设计过程中，首先尊重学生主体性，遵循主动性和目标导向性原则，紧密联系实际和现实需求，灵活调整BOPPPS模型的每个环节，而不是教条刻板地使用BOPPPS模型。同时综合采用多种教学活动组织手段，鼓励学生在学习知识的同时，能积极参与到教学活动中，从而深刻领会并掌握所学知识。接下来，本文根据“航空仪表原理”课程的特点，借鉴BOPPPS模型，以油量测量内容为例，阐述BOPPPS模型6个阶段在课堂设计中的探索与尝试。

（一）导入引言

导入引言的目的是吸引学员的注意力，引起他们的兴趣，从而将他们的注意力转移到将讲授的内容上。引人入胜地导入引言，可以说明某个内容的重要性、实用性，可以激发学员的兴趣。因此，在设计引言时，注重学生的认知过程，注重借用学生所熟知的生活事例。例如，在网上找一些汽车因油量耗尽而抛锚的照片或视频以及飞机因燃油耗尽而导致空难的照片。在展示后，引出油量测量的重要性，对于飞机来说油量指示的准确与否决定了飞行的安全以及飞行任务的完成情况。同时抛出问题油量表的信号是怎么来的？并且引导学员讨论油量传感器通过测量哪个物理量来表示油量的多少，是直接测量重量还是测量体积？通过提供与教学主题相关的生活实例引出教学内容，既可以让学员直观了解油量测量对飞机安全飞行的重要性，又可以激发学员对油量测量原理学习的兴趣。除了上述提供一个熟知的生活实例之外，还可以采用与课程内容相关的历史故事;提出与教学主题相关的问题来引导学员进入课程等。

（二）学习目标

学习目标的制定要清楚且具有可操作和可度量性，因为它既是学员课堂学习的目标，也是教员课堂的教学的依据，还是评价教学效果的标准。从而，学习目标一定程度上会影响学员的学习积极性以及教员的教学效果，因此学习目标制定应具体，便于量化，方便对学习效果和教学效果的评估。需要注意的是学习目标的制定必须结合人才培养方案中既定的人才培养目标、课程标准中规定的课程目标、现有教学装备等，以学生为主体，使学员课程学习后具有岗位任职相应的知识、能力、素质。制定学习目标的时候，应明确学员应该掌握的重点和难点知识点，并且需要关注对象（who）、学到什么（will do what）、在什么情况下（under what）及学得如何（how well）等要素。下面以“油量测量原理”为例，其学习目标主要包括知识目标、能力目标、素质目标。其中知识目标包括：（1）可以阐述电容式圆筒形油量传感器的工作原理;（2）能够阐述飞机上的电容式圆筒形油量传感器为什么要进行镂空、贴绝缘片、或变径处理;（3）可以清楚阐述电容传感器是如何进行传输和显示的;（4）可以阐述自平衡电桥的工作原理。能力目标包括：（1）能够分析影响油量显示的因素有哪些，这些因素具体又是如何影响的;（2）能够分析通过哪些措施可以减小上述因素的影响。通过学员达到上述两个目标，使学员形成素质目标：（1）工作岗位中更换油量传感器时清楚不同型号飞机、不同型号油箱的油量传感器不能互换，并且能够明白油量传感器与油量指示器应该配套更换;（2）清楚线路电阻的变化及接触不良均会影响油量指示的准确性。通过上述以学生为主体的清晰、可量化的学习目标，使学生容易了解课堂的学习目标，并且根据目标评估自己的学习状态。

（三）课前评估

课前评估是以学习需要分析为前提的，了解学员的基础知识掌握程度，便于后续新内容讲授的起点贴近学员实际情况，容易理解[4，7]。一般来说，在进行课堂学习之前，可以通过提问方法、课堂先测、头脑风暴等形式，达到预评估的目的。例如可以提问一些问题：（1）影响平板电容大小的因素有哪些？（2）飞机油箱的形状是不是规则的？（3）惠斯登电桥的平衡条件是什么，电桥中的各点的电势大小如何分析？（4）温度的变化是否会对液体的导电性能以及体积大小产生影响。通过设置上述几个问题，可以使教员了解学员的基础知识、课前预习情况以及对生活中一些常见现象的观察和思考等。对学生而言，通过对上述问题的掌握情况，可以了解自己的不足。

（四）参与式学习

这阶段的任务是让学员主动并深度参与到教学过程中，体现“以学生为中心”的理念，主要通过学员之间的讨论、与教员之间的互动来提高学员的学习主动性，激发学习热情。常见的参与学习的方法是设置一些简单而又有启发的问题，让学员分组讨论，调动学员主动思考的积极性。在设计问题时，要关注知识的认知过程，做好从已知到未知的自然迁移和有效衔接，还需要注意的是岗位任职相应的知识、能力和素质。例如引言阶段，经同学们讨论知道了油量传感器是通过测量油液面高度来表示油量的多少，由此入手设计问题1：在油量测量过程中，应该采用哪种类型的电容传感器？给出变介质型圆筒电容式传感器的原理公式之后，设计问题2：面对飞机上不规则的油箱，根据电容的公式采取什么措施才能使传感器电容的大小均匀反映油量的多少？通过问题2引导学员思考和讨论在介质无法改变时如何处理才能使电容随着液面高度的变化而变化。在分析完问题2之后，再设计问题3：油液面高度是连续变化的，相对应的传感器的电容也是连续变化的，对于这么一个不易于显示和传输的信号是怎样输送到油量表或显示器的？从而使学员联想到以前学过的惠斯登电桥，培养学员运用现有知识解决问题的能力。分析完问题3之后，让学员画出整个测量过程的方框图，然后设计问题4：在整个测量过程中，有哪些因素会影响测量的准确性？通过这个问题的分析和讨论，培养学员的工程意识。最后设计问题5：针对这些影响因素，如何解决，以后维护过程中又如何做？通过问题的解决，无形之中，使学员养成利用理论指导实际问题的能力和素质。通过上述一系列问题，引导和驱动学员独立思考、分析，不断深入参与课堂。

（五）课后评价

这一阶段主要用来评估学员课堂的学习效果是否达到预期的教学目标。根据课前设定的学习目标，设计多方位的问题，应该包括基本概念、基本原理、解决实际装备问题等[1]，问题应从基于书本到脱离书本，最后到实际应用。例如：为什么要对圆筒电容传感器进行镂空、贴绝缘片或变径处理，在处理过程中应该注意什么？温度的变化，会不会影响油量的显示，如果会，怎样进行补偿？在工作过程中，当1#油箱的传感器发生故障时，能否更换成2#油箱的传感器，如果不能，请阐述为什么？在工作过程中，如果油量显示总是小于实际的油量，那么可能的原因有哪些？在更换左翼油箱中的传感器后，为什么左翼油箱油量的显示值总是与右翼油箱油量的显示值不一致，请分析可能的原因？通过设计这种递进性、开放性的问题，使学员更加深入地理解所学内容，提高他们的能力。

（六）总结

总结是对本课堂教学内容的简要回顾，形成总体认识，便于学员记忆重点、难点。教员在总结时要尽量做到精心设计，使之言简意赅，从而使学员真正感受到“课已尽而意无穷”的效果。例如，针对本课堂内容可以设计：圆筒电容显油面，油箱形状变电容，平衡电桥传电容，换油温度引误差，补偿措施需牢记。

上述就是结合BOPPPS模型6个阶段设计的航空仪表原理课堂，实践表明，经过上述的设计迅速提升了学员学习的主动性，充分激发了学员对设备原理知识的兴趣，教学效果显著。

四、结语

对于航空机务任职教育院校的设备原理课程来说，原理性与应用性结合较强，涉及大量昂贵的实装装备，但是教学设备陈旧落后使得学员课堂学习的参与性不高。在该情形下，如何提高学员学习积极性，使学员形成岗位履职能力，这给教员教学和学员学习提出了较高的要求。BOPPPS教学模式强调学生的参与式互动，并且是具有较强操作性的课堂模式。因此，为了加强“航空仪表原理”课堂的参与性，本文将BOPPPS教学模式应用到“航空仪表原理”课堂的设计中。针对油量测量原理设计了完整的六个环节，实践结果表明，运用BOPPPS教学模式对设备原理课程的教学设计起到了指导作用，充分调动了学员课堂参与的积极性，取得了较好的教学效果。

参考文献

[1]周仁来，任建存，娄树理.BOPPPS模型在军校专业技术课程教学中的理论与实践研究[J].高等教育研究学报，2016，39（4）：93-97.

[2]李珊珊，陈立前，曹源，等.网络化操作系统课程设计及BOPPPS模型在课堂中的探索与应用[J].计算机工程与科学，2016，38（1）：1-6.

[3]陈卫卫，鲍爱华，李清，等.基于BOPPPS模型和问题驱动教学法培养计算思维的教学设计[J].工业和信息化教育，2014（6）：8-11.

[4]王之元，周云，彭学锋，等.BOPPPS模型在《信号分析与处理》课堂教学的应用[J].计算机工程与科学，2016，38（5）：68-71.

[5]付绍静，刘丹，赵文涛，等.BOPPPS模型在信息安全数学基础课堂中的应用[J].計算机教育，2015（6）：22-25.

[6]储亚伟，叶薇薇，王海坤.基于BOPPPS模型下的高等数学微课教学设[J].山东农业工程学院学报，2016，33（9）：153-156.

[7]Meger R.F.Preparing objective for programmed instruction [M].Belmon，CA：Fearon Publishers，1961.