面向留学生的机械设计课程BOPPPS教学模型

周元凯 左雪 朱永梅

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2107-5640-9706

摘  要：来华留学生学习主动性强、学习热情高，但是基础知识差异较大。而机械设计涉及的基础知识广、实践性强。BOPPPS课堂教学模式为提高留学生机械设计的教学效果提供了思路，让学生变被动学习为主动学习。本文通过对BOPPPS模型的6个环节进行详细分析，以及对机械设计课程教学设计实例进行探讨，为面向留学生的机械设计课堂教学改革提供参考。

关键词：留学生  机械设计  BOPPPS教学模型  参与式教学  教学设计

中图分类号：G642;TH11-4                文献标识码：A                 文章编号：1674-098X（2021）06（b）-0133-04

BOPPPS model of mechanical design for international students in China

ZHOU Yuankai  ZUO Xue*  ZHU Yongmei

（College of Mechanical Engineering Jiangsu University of Science and Technology， Zhenjiang， Jiangsu Province， 212100  China）

Abstract： International students have strong learning initiative and high learning enthusiasm， but the basic knowledge is quite different. Mechanical design involves a wide range of basic knowledge and strong practicality. The BOPPPS model provides ideas for improving the teaching effect of mechanical design for foreign students， and allows students to change passive learning to active learning. This paper analyzes the 6 stages of the BOPPPS model in detail and discusses the teaching examples of the mechanical design course， so as to provide a reference for the mechanical design teaching reform for foreign students.

Key Words： International student; Mechanical design; BOPPPS model; Participatory teaching; Teaching plan

机械设计课程是高校机械工程专业的必修课，也是一门专业基础课，在人才培养体系中是关键的一环。目前来华留学生数量持续增长，针对留学生的机械设计课程教学中常存在以下问题[1，2]。（1）留学生来源于不同国家，基础知识存在显著差异。教师在授课前需了解学生的基础，适当增加相关知识点。（2）学生仅仅是听众，参与教学过程较少。传统教学方式不能使学生主动思考、动手和解决问题，而留学生更希望参与到教学过程中来。（3）机械设计课程的专业词汇较多，而大部分留学生来自于非英语母语国家，对专业词汇难以理解，需要结合实物模型讲解。（4）授课完成后缺乏与学生的广泛沟通，无法及时获取教学反馈信息，掌握学生对课程内容的学习效果。（5）教学过程按部就班，不能根据学生的反馈情况及时调整教学的方式和速度，教学效果欠佳。

为了解决这些问题，需要进行恰当的教学设计，根据教学对象，确定引入方式和最终目标，合理安排教学的各个环节，形成教学方案[3]。BOPPPS教学模型[4]为教师的教学设计提供了指导。该模型强调有效的课堂设计，以激发学生的学习兴趣，提高学生的学习参与度和教师的授课技能。将BOPPPS教学模型应用到留学生的机械设计课堂教学中，提高学生参与教学的程度，促進学生主动学习并进一步灵活运用知识。

1  BOPPPS教学模型

BOPPPS教学模型将一次完整的教学过程划分为6个环节，依次为课堂导入（Bridge-in）、课堂目标（Objective）、课堂前测（Pre-assessment）、课堂参与（Participatory learning）、课堂后测（Post-assessment）、课堂总结（Summary）。各个教学环节既相对独立，又具有承上启下的特点。达到预期的教学目标，要做到教学内容的有效导入、学习目标的明确、教学对象的充分了解、学习效果的有效评估和及时反馈、重要知识点的总结[5-7]。在深入理解教学模型的基础上，可以结合课程特点、授课对象、讲授内容和教学目标对6个环节进行灵活调整。

来华留学生所掌握的基础知识差异较大，课堂前测有助于教师掌握学生的基础，在教学过程中适当补充力的合成与分解、材料力学、工程图学等相关知识点。留学生具有较强的学习主动性，而课堂参与中保证学生的主体地位，通过操作、讨论让学生参与到教学过程中，激发学生的学习兴趣，同时根据学生实时反馈确认是否充分理解，以及是否能够学以致用，便于教师在课堂中调整讲解的速度和难度。因此，课堂前测和参与是留学生教学的核心环节。

2  基于BOPPPS教学模型的课堂设计

2.1 课堂导入

课堂导入是学生对这节课的“第一印象”。恰当的导入不仅能使学生保持兴奋的学习状态，而且可以使学生渴求知识，避免越听讲越沉闷，从而达到教学质量的提高[8]。良好的课堂导入是课堂教学顺利进行的关键。例如，在讲解齿轮设计教学内容之前，先回顾带传动的传动比和效率，在传动比较大和效率高的场合带传动就不适用了，此时可以使用齿轮传动。这种导入方式让学生理解为什么要学习齿轮设计，激发学习兴趣。在引入斜齿轮轮时，先回顾直齿轮的啮合过程，分析直齿轮整个齿同时啮入或啮出的缺点，从而引出斜齿轮逐渐啮合、传动平稳的优点。在讲解疲劳断裂时，以生活中鞋底反复弯折而开裂，以及国内外零件疲劳断裂引发的事故为例，逐渐导入疲劳断裂的概念。

2.2 学习目标

在以往的教学过程中，齿轮设计这节课的教学目标是“掌握齿轮的设计原理和方法”“具有查阅机械标准、手册和相关技术资料的能力”，这些教学目标表述不明确，学生不容易真正理解课教学目的，同时也影响后续的教学评价和教学效果的评估。BOPPPS模型中指出教学目标的制定要全面、准确、具体、可量化和易评测。本文以齿轮设计章节为例阐述学习目标的确定，根据BOPPPS模型，将齿轮设计的教学目标叙述为“了解齿轮传动的特点，掌握齿轮失效的主要形式，掌握开式和闭式、硬齿面和软齿面的设计法则”，如表1所示。讲述各子目标是系统相关的，开式、闭式及硬齿面、软齿面齿轮的主要失效形式不同，掌握对应的失效形式，再针对这种失效形式学习设计法则。通过教学目标的明确可以引导学生的学习过程和评价学生的学习效果。

2.3 课堂前测

前测的目的是在正式讲课之前帮助学生回顾上节课的内容或者先导知识，了解学生对先修知识的掌握程度，从而结合教学对象的基础和本节课的目标调整授课内容。具体的前测方法包括课堂提问、使用慕课堂测试和问卷调查等。机械设计课程的教学内容涉及大量需要记忆的知识点，而且理论性强，因此通常采用试题的方法进行课堂前测，借助的软件是问卷星和微信。教师在课前选择具有代表性的知识点通过问卷星设计题目，课堂上采用微信扫描对学生进行测试，在限定时间内学生提交测试答案，问卷星对所有学生的测试结果进行汇总和评价。根据答题情况了解学生对上节课内容的掌握程度，对错误率高的题目进行讲解。在学习齿轮设计这节课之前，学生需要对齿轮的基本参数有准确的理解，并需要学生具备材料力学的基本知识。因此，课堂测试的题目可设计为“齿轮模数的定义是什么”以及“矩形截面梁的抗弯截面模量是什么”。如果学生不具备这些知识，教师需要调整授课计划，对上节课的内容重新进行简明的讲授，进而开展这节课的教学内容，从而达到齿轮设计这节课的学习目标。课堂前测可以在课堂中和课堂导入同时进行，也可以在课前进行。在备课时针对预备知识准备课件，针对前测结果讲解部分预备知识。

2.4 课堂参与

根据教学目标设计教学内容，设计的内容要反映教学目标的要求，体现层次性，考虑学生的差异性，以及能够激发学生的学习积极性。教师围绕设计的教学内容，组织学生开展讨论式、实践式学习活动。以轴系设计部分为例，采用减速器拆装作为课堂参与环节。让学生拆卸和装配减速器，讨论轴上各零件的轴向和径向的定位、固定方法。在讨论过程中，教师要把握讨论主题，引导观察和发散思维。例如，让学生观察二级减速器中每个齿轮的定位方式，比较定位方式的异同，再引导学生思考“是否还可以使用其他的定位方法”。讨论结束后，教师要围绕教学目标对进行总结，帮助学生梳理知识脉络，指出某一零件设计的关键环节。

2.5 課堂后测

后测的目的是使教师及时了解学生在参与式课堂学习的效果，同时也使学生对自己的学习程度有直观的了解。后测的方法有随机提问、随堂测试和问题讨论等，其中课堂测试的方式可使用慕课堂小程序。教师提前准备后测题目，在课堂后测环节发布。学生答题后，教师通过慕课堂查看答题统计结果，针对正确率较低的题目逐一讲解。测试的内容应体现学生对学习目标的掌握情况。通过课堂后测可以帮助教师检验教学方法的可行性和适用性，并对其不断调整和优化。对于机械专业的学生，还应同时考虑如何让学生把所学的知识运用于解决实际生产问题。在对“齿轮设计”教学内容的后测中，可以考查硬齿面和软齿面齿轮的设计思路;在“带传动设计”教学内容的后测中，考查学生是否掌握带的分类、应力组成和选型方法;在“滚动轴承”教学内容的后测中，考查滚动轴承的代号、轴承的配置方式和寿命计算。从课堂后测中获取学生对学习内容的掌握和应用程度。

2.6 课堂总结

总结的目的是帮助学生系统的回顾这节课所学的内容，明确重点和难点，理清各知识点之间的关联，加深记忆。课堂总结主要由教师来完成，采用的方式有口述、板书或者PPT，结合表格和示意图。总结的内容也可以引出下一节课的知识点，或者引导学生思考如何将所学内容运用于实际机械设计。在齿轮传动课堂总结时，可引导学生思考还有哪些传动方式、齿轮如何在轴上定位等。例如，讲解滚动轴承类型时，在课堂总结环节，给出风机主轴的结构和受力情况，让学生选择轴承类型。

3  教学实例与应注意的问题

3.1 教学设计实例

根据机械设计课程的特点，以机械设计中的齿轮设计为例，面向来华留学生，按照BOPPPS教学模型开展教学设计，具体的实施方法如表2所示。以带传动无法满足准确传动比作为引入环节，让学生思考钟表内的传动形式，引出齿轮传动。然后，指出齿轮设计的齿面强度和抗弯强度设计目标，测试相关基础知识的掌握情况。结合减速器中齿轮的设计，开展讨论式和实践式教学，使学生充分参与。其次，使用慕课堂测试学生是否掌握了开式、闭式、硬齿面、软齿面的主要失效形式和设计准则。最后，梳理和复习主要知识点。

3.2 应注意的问题

在教学设计时应注意以下问题。

（1）在借鉴BOPPPS模型时，教师要对教学内容进行分析和研究，从学生的角度出发，选择易于理解的方式呈现教学内容。例如，在讲解齿形系数时，可将齿轮形状类比为人的身高和胖瘦，齿形系数是反映轮齿形状的参数。类比使学生易于理解教学内容。对于齿轮的不同工况，齿轮失效形式不同，抓住失效的主要矛盾进行相应设计是机械设计的基本思想。

（2）为了更好地应用BOPPPS模型，要综合多种教学方法（系统讲授、案例教学、分组讨论、学生互教）充分调动留学生的学习兴趣和积极性，倾听学生对参与式教学环节的建议。

（3）教师要准确理解BOPPPS模型各环节的教学目标和教学方法，灵活调整6个环节的次序，取舍课堂中的环节数目。由于课堂时间的有限，课堂前测可以通过微课、慕课等方式让学生在课前完成。课堂后测可以通过课后作业、出试卷等方式在课后完成。

4  结语

本文将BOPPPS模型应用于来华留学生的机械设计课程教学设计。首先，分析了机械设计课程教学中存在的问题。其次，对BOPPPS教学模型的内涵、特点进行了介绍。再次，按照模型对机械设计课程进行了教学设计。最后，指出了在应用模型时需要注意的问题。

实践表明，在教学过程中运用BOPPPS教学模型进行教学设计，教师能够有效组织课堂教学，及时获取教学反馈信息，提高教学效果。在参与式教学过程中，留学生能够提升实践能力、创新能力和分析解决问题的能力。本文提出的方法为其他机械类课程的课堂教学提供参考。

参考文献

[1] 李冲，钟伟，方记文，等.基于翻转课堂的机械专业留学生实践化教学——以“机械设备电气控制”为例[J].科技与创新，2021（5）：69-71.

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[7] 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.

[8] 张亚周，钟兆根，孙雪丽.基于BOPPPS模型的数字电路教学研究[J].大学教育，2021（6）：112-114.