BOPPPS模型在医学类专业学生Python教学中的应用

2020-12-21刘天帅张文立刘洋卢虹冰戎军艳

高教学刊 2020年36期

刘天帅　张文立　刘洋　卢虹冰　戎军艳

摘要：目的：探讨BOPPPS模型在Python教学中的应用可行性。方法：在介绍BOPPPS模型现状、理论框架和特色的基础之上，分析了BOPPPS模型在医学类专业Python教学中的适用性，并结合实例分析该模型在Python教学中的应用。结果：基于BOPPPS的Python教学可激发学生的学习兴趣，提高学生课堂参与度及对知识点的运用能力。结论：基于BOPPPS的Python教学成效显著，值得大力推广。

关键词：Python;BOPPPS模型;参与式学习;医学类专业

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2020）36-0031-05

Abstract： Objective： To explore the feasibility of applying BOPPPS model in Python teaching. Methods： On the basis of introducing the current theoretical framework and characteristics of BOPPPS model， the applicability of BOPPPS model in medical Professional Python teaching was analyzed， and the application of BOPPPS model in Python teaching was analyzed with examples. Results： Python teaching based on BOPPPS can stimulate students' interest in learning and improve their participation in class and ability to use knowledge. Conclusion： Teaching of Python based on BOPPPS is effective and worth popularizing.

Keywords： Python; BOPPPS model; participatory learning; medical science

引言

随着全国高等学校大学计算机课程教学改革的推进，国内高校逐步开设了Python语言相关课程，成为教学改革热点[1]。相比其它语言，Python具有语法简洁、编程高效、开源开放等显著优势[1]，特别适合于利用计算机解决问题的群体，对计算机和医学类专业学生均适用[2]，成为美国大学最受欢迎的程序设计语言之一。2020年1月最新的TIOBE排行榜显示[3]，Python的热门程度已排名第三，仅次于Java和C。然而，在我国，Python教学改革起步不久，师资、教材体系建设等均面临严峻挑战。如何上好这门课，采用什么样的教学模式，更是成为教学工作者需要思考的问题。尤其对医学类专业学生，如何激发学生的学习热情，达到良好的教学效果是本门课的一个教学难点。

BOPPPS教学模型是加拿大等北美高校教师广泛推行的一种教学理论模型[4-5]。BOPPPS包括引入（Bridg

e-in）、目标（Outcome或Objective）、前测（Pre-assessmen

t）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）、总结（Summary）六大要素，BOPPPS是六要素的首字母缩写。该模型简单、易理解，可操作性强，已经在《思想政治》《临床实践》《Java程序设计》《计算机网络》《有机化学实验教学》《MOOC教学设计》等教学实践中得到验证[6-11]。本文作者于2017年有幸接受了国防科技大学计算机学院有关该模型的培训和微课堂训练，充分认识到该模型的先进性和有效性。教师结合微课堂训练可在短时间内达到形似，长期训练再力求神似，对新老教师均可带来教学技能的有效提升。Python语言作为计算机课程教学改革的新生力量和重要方向，BOPPPS模型是否适用以及效果如何，本文对此展开探讨。

一、BOPPPS教学模型在我国的研究现状分析

通过中国知网、万方等数据库查询，我国本世纪10年代才出现BOPPPS模型的相关报道。以中国知网为例，截止2019年，以BOPPPS为主题的相关文章有470篇，歷年发文量见图1。其中，最早的一篇为2010年基于BOPPPS和SIOP模型构建大学英语课堂评价和监控指标体系的讨论[12]。2014起文章逐渐增多，2019年呈现顶喷态势，共354篇。对这些文章的学科分布进行统计可知（图2），BOPPPS模型的研究一半以上集中于高等教育、医学教育与医学边缘学科及计算机类学科，充分说明BOPPPS模型对计算机类学科的适用性;对上述文章的关键词统计结果如图3所示，大多都是对模型本身的分析和在教学设计、教学改革方面的探讨，与BOPPPS模型有关的应用和教学实践比较分散，在Python教学中的应用还未见报道。

二、BOPPPS教学模型在医学类专业Python教学中的适用性

（一）BOPPPS的理论框架和特色

面对“课堂授课无法激发学生好奇心”“学生不知道学后有什么收获”“花时间讲授学生已懂的知识”“课堂互动性差”“学生不知道知识如何用于实际”等常见的教学问题，BOPPPS模型均提出了相应的理论框架和策略。BOPPPS模型的六大要素均围绕学生设计，“引入”时注重新颖性和趣味性，抓住学生眼球，充分调动学生的学习兴趣和求知欲;教学“目标”更加具体，学生看后不会云里雾里，目标感更强，有利于评价和量化学生的学习效果;通过设计“前测”环节了解学生的知识背景，从而适时调整授课内容和时间分配;鼓励学生进行参与式学习，加强师生互动，帮助学生更好的理解和掌握所学的内容;“后测”环节可衡量学生对知识的掌握程度，拓展应用视野;“总结”旨在整理并回顾授课内容，进一步巩固学习目标。

BOPPPS模型的理论框架具有鲜明的特色，首先其采用模块化设计，将整个教学过程拆分为六大模块，分别指向六大要素，这样做的好处是使教学思路非常清晰，可操作性强，每一模块都可以开展针对性的设计和训练，从而更好的解决以上常见的教学问题。六大模块又是围绕教学“目标”开展，形成有机整体。其次

BOPPPS模型坚持以学生为中心，注重参与式学习和学生反馈。为实现有效教学，充分发挥学生的主观能动性，注重师生互动，根据课堂内容可设计个体参与、团队参与等多种互动方式，将整个课堂变得有趣、气氛活跃。“前测”和“后测”可及时获取学生反馈信息，适时调整教学内容和教学进度，同时也对教学设计提出了更高的要求。以学生为中心，充分说明该模型注重的是学生理解和掌握了多少，而不是教师单纯的给学生灌输了多少知识。

（二）BOPPPS模型与Python教学的结合

Python语言是一门应用性很强的课程，同其它程序设计语言类似，其目的是用程序语言解决实际问题和开发各种应用程序。在我校，Python语言是作为大学计算机基础课程（简称大基，是临床医学等医学类专业学生的公共课）的部分章节，于2017年秋季学期首次引入的。随着军队院校大学计算机基础课程的改革，我校原来的大基由两个学期浓缩为一个学期，同时其中的VB程序设计语言被Python语言代替，目的是利用Python的优点，一方面培养学生的计算思维，解决实际问题;另一方面利用Python更好的理解大基相关的基础知识。

首次开课面临的困难很多，包括案例/课件/试题短缺，教材选用缺少经验，课时短，知识点繁杂、抽象，不容易理解等，再加上医药院校学生大多程序设计基础比较薄弱，水平参差不齐，给整个Python教学带来挑战。在这种情况下，为了保证教学进度，Python课堂很容易变成知识点的罗列，教师照本宣科，学生无精打采，课堂一潭死水，教学目标难以达到。

为了避免以上问题，考虑到BOPPPS模型的先进性、Python的实用性和本科生学习特点，我们在教学中采用了BOPPPS模型，以学生为中心设计教学环节，注重教学的有效性，培养学生计算思维和逻辑思维。因为Python是为了解决实际问题的，因此较容易以医学或者计算机领域的问题或者故事作为引入，引发学生学习兴趣。将Python知识点和应用具体化，给学生明确的目标，符合本科生教學特点，可消除学生的焦虑感，将努力落在实处。通过前测和后测环节不断的获取教学反馈，适时调整教学内容、进度和教学目标，虽然可能会影响课堂的教学进度，但是学生基础会比较牢固，为课后的自学打下基础，这也符合本科生教学规律。参与式学习更是符合本科生年轻、思维敏捷、有活力、认同感和参与感强的特点，通过设计一些讨论、提问、测试等环节，将Python课堂变成以老师为主导、学生为主体的互动性课堂，引导学生自主思考，总结归纳并运用知识解决实际问题，达到Python语言的学习目的。

三、BOPPPS教学模型在医学类专业Python教学中的应用举例

由于面向对象程序设计（OOP）是Python教学的一个难点，类和对象的概念非常抽象，学生较难理解，因此我们设计了多个案例帮助学生理解概念，拓展思路，并请学生参与到学习过程之中，取得了较好的效果。本文以其中一个案例讲解为例，介绍BOPPPS在医学类专业Python教学的实践。

为了兼顾Python在大学计算机基础课程中的两个目标，我们参考了李暾老师的模拟图灵机案例[13]，一方面让学生了解计算机的发展历程和计算机核心概念，另一方面训练OOP的编程思想。为了便于理解，我们将问题简化为：用计算机如何求一个二进制数的反码，并利用OOP编程实现？按照BOPPPS模型对模拟图灵机案例设计如下（见表1）：

1. Brige-in（“引入”）：引入时要能吸引学生的注意力，让学生专注于教学内容，引发学生思考。常用的方法有提问题、讲故事、放视频、承上启下的开场白等，我们介绍了图灵的传奇经历和主要贡献，包括二战时破译德军密码机、发明图灵机理论模型等，点出现在的计算机都是在图灵机的基础上发展起来的，提出计算机硬件如何完成计算的问题。此阶段同学们听的非常认真，表情很专注，带着极大的兴趣。

2. Objective（“目标”）：目标设置可从认知、技能、态度等层次展开，尽量可衡量、可观测，少用了解、理解、掌握等词。我们由以上引入，点出本节课要以模拟图灵机为例，介绍通过OOP编程让计算机实现简单运算的逻辑，简要点出本节课的教学目标为能举例说出类的封装含义和成员方法的使用方法;能够对简单问题进行OOP设计和实现。

3. Pre-assessment（“前测”）：前测可通过提问、调查问卷、做选择题等进行，目的是了解学生对上节课内容的掌握情况，及学习本节课的背景知识是否够用，如果够用，则顺利讲解下面的内容，否则要对背景知识介绍，再开始正式的教学内容。我们通过抽样提问几个OOP知识点，包括举例说明类和对象分别是什么，类支持哪些操作，举例说出类有哪些特点等，了解学生对基本概念的掌握程度。发现个别同学掌握的不好。提问后老师对某些问题重新进行了讲解，以帮助那些掌握不好的同学跟上教学进度。

4. Participatory Learning（“参与式学习”）：参与式学习是BOPPPS模型的核心，其充分体现了以学生为中心的理念，通过精心的教学设计，鼓励学生参与到课堂中，在充分的课堂参与中达到教学目标。常用的方法有个体参与（如提问、课堂练习等）和团队参与（如分组讨论、角色扮演、头脑风暴、辩论、拼图、鱼缸式教学等）。根据课堂规模和内容特点选择合适的参与式学习方法。由于我们课堂是规模近140人的大课堂，为了便于控制课堂秩序，我们首先选择了个体参与的方式，请一名同学在黑板上写出某一串二进制数的反码，其他同学观察其书写过程。写完后主讲老师启发同学们思考这名同学写的过程，从而总结出纸带、读写头、转换规则等基本的概念。随后请大家一起讨论总结出需要的类、成员变量、成员方法等。从同学们的表情、坐姿及声音中我们可以看出，整个课堂中大家一直在积极主动的思考，气氛非常活跃，达到了较好的授课效果。

5. Post-assessment（“后测”）：后测的目的在于了解学生学习成效及检验教学目标是否达到。通常可采用选择题、简答题、分析题及让学生写心得体会等方式进行。由于课堂时间较短，我们在课堂出了一些有关类的应用的测试题，并请同学们补充代码来检验学习效果，抽取前后不同位置的同学进行回答，发现被抽中的同学均能正确说出答案，我们认为大部分同学通过对本案例的学习已经掌握了简单的类和对象的构造方法，可以对所学知识进行运用。

6. Summary（“总结”）：总结部分比较简单，通常是总结本节课内容，回顾教学目标，引导学生进行反思。本环节可以鼓励同学们一起进行。在这里我们结合模拟图灵机案例对OOP的知识点又重新回顾了一下，并请同学们思考如何分析问题和设计OOP，分享学到了什么。

四、结束语

使用BOPPPS对医学类专业Python教学进行设计，并在两个班次的教学实践表明，学生对课堂的参与度提高了，能够积极的进行课堂思考，对知识点理解和掌握的非常好。课下和同学们交流得知，学生非常认可这种教学模式，表示希望能更多的参与到教学活动中。

BOPPPS 模型以学生为中心，注重学生学到了多少，而不是教师讲授了多少，并从学生的反馈中了解学生的掌握程度，更好的指导教学实践，在医学类专业Python教学中达到了很好的效果，值得大力推广。值得一提的是，BOPPPS模型的六大要素并非一定是独立进行，顺序也可有所调整，例如引入、目标、前测可放在一起，目标和引入可交换顺序，后测和总结可一起进行等，只要能达到教学目标和好的教学效果，基于BOPPPS模型的一个好的教学设计才是最重要的。

参考文獻：

[1]嵩天，黄天羽.Python语言程序设计教学案例新思维[J].计算机教育，2017（12）：11-14.

[2]嵩天，黄天羽，礼欣.Python语言：程序设计课程教学改革的理想选择[J].中国大学教学，2016（2）：42-47.

[3]https：//www.tiobe.com/tiobe-index/[EB/OL].

[4]罗宇，付绍静，李暾.从BOPPPS教学模型看课堂教学改革[J].计算机教育，2015（6）：16-18.

[5]曹丹平，印兴耀.BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J].实验室研究与探索，2016，35（02）：196-200.

[6]和晶，王砚蒙，段华.BOPPPS模式在思想政治课中的运用研究[J].教育教学论坛，2017（23）：34-35.

[7]高烨，李磊.BOPPPS模式在临床实践教学中的探索[J].医学教育研究与实践，2017，25（6）：963-966.

[8]姚晓玲.基于BOPPPS模型的java语言课程教学模式探讨[J].电脑知识与技术，2016，12（1）：165-167.

[9]武东英，肖达，丁志芳，等.基于BOPPPS教学模型的计算机网络课程教学设计[J].计算机教育，2015（22）：60-63，67.

[10]阮环阳，林夏艳，戴冬燕.BOPPPS模型在有机化学实验教学中的实践[J].实验技术与管理，2020（3）：215-217.

[11]吴昌东，江桦，陈永强.BOPPPS教学法在MOOC教学设计中的研究与应用[J].实验技术与管理，2019（2）：218-222.