基于雨课堂+BOPPPS教学模型的《原子物理学》教学改革方案

郭海中，于露，夏田雨

（郑州大学物理学院，河南郑州 450052）

《中国教育现代化2035》中指出，要加快信息化时代教育变革，利用现代技术加快推动人才培养模式改革，创新教育服务业态，推进教育治理方式变革。上述战略任务的提出，对调整高校教育改革的方向具有重大意义。本文以《原子物理学》的教学为例，分析线上线下混合式教学模型的可行性，并给出基于雨课堂结合BOPPPS教学模型的教学改革方案，以探索课堂的更多可能性。

1 概述

《原子物理学》课程是一门承上启下的学科，上承经典物理，下启量子力学，是由宏观世界通向微观世界的桥梁和纽带，在基础物理学习中富有挑战性，对教师的课堂驾驭能力也是极大考验。

传统教学中，课堂是教学的主要场所，教师讲授是传播知识的主渠道。近年来，随着多种教学模式的引入，传统课堂也在不断完善，以适应教学模式的发展和时代的需求，但是在《原子物理学》教学实施过程中不难发现，面对课时压缩的现实问题，教师在课堂上会着重讲解重难点部分，对于引入、反馈等环节有所忽视，同时由于课程进度加快，学生无法及时消化所学内容，不能形成合理的知识框架，对后续量子力学及固体物理的学习有较大影响。在信息时代背景下，中国大学慕课（MOOC）、雨课堂、超星尔雅等教学平台的建设，为解决上述问题提供了方向，如何充分利用网络信息资源、更新现有教学模式、提高教学效率，是目前高校教育改革面临的紧迫课题。

雨课堂是由清华大学和学堂在线联合开发的新型智慧教学解决方案，以微信与PPT 作为教学工具，将手机端与电脑端有机结合，集制作课件、发布习题、线上教学于一体，因其功能强大、使用方便的多重优点，深受广大师生的喜爱，是开展教学的得力帮手。

BOPPPS 教学模式是当前正在国际上流行的一种教学模式，它起源于加拿大教师技能培训体系，以建构主义和交际法为理论依据，将教学过程分为6 个阶段，即引入（bridge-in）、目标（objective）、前测（pre-assessment）、参与式学习（participatory learning）、后测（postassessment）、总结（summary），简称BOPPPS，是教师组织课堂教学的有效工具[1]。

面对《原子物理学》教学改革，本文考虑将雨课堂与BOPPPS 教学模型结合，所形成的新型教学模式既能克服传统课堂灌输式教学的缺点，富有趣味性，又牢牢把握住BOPPPS 模型中“参与式学习” 这一核心要义，有利于教师更好地开发课程，以完善课堂教学，而且有利于学生更好地参与课堂，从而激发课堂活力[1-4]。

2 基于雨课堂+BOPPPS 模型的《原子物理学》教学设计方案

本文选用杨福家所著《原子物理学》第5 版作为参考教材[5]，所给教学设计方案主要包括课前预习测试、课上参与学习、课后总结测试三部分，充分利用雨课堂教学平台实现线上预习反馈，再结合线下课堂参与式学习实现师生互动交流，具体教学思路如图1所示。

图1 教学设计思路

2.1 预习测试

在新型教学模式下，我们将BOPPPS 教学模型中的前三个环节BOP 作为课前预习测试部分，利用雨课堂线上进行。首先，教师依据章节特点制作PPT，包含引入、目标、前测三个部分，教师可以通过导入教学视频、发布题目等功能达到教学目的。随后，学生可以在手机端查看学习任务，进而根据要求明确目标，进行预习。在此过程中，教师还可以利用反馈功能，查阅学生预习数据，借此发现学生学习的难点及易错点，进而调整教学方案，以达到更好的教学效果。

（1）引入设计（B）：引入环节是激发学生学习兴趣，建立知识衔接的重要一环。

在原子物理学发展史中，有多位物理学家获得诺贝尔奖，因此该环节我们常用物理学史引入。例如，在“卢瑟福模型的提出”一节中，教师可以在预习环节中引入视频，介绍卢瑟福的生平，向学生传达执着追求、深入探究的科学精神。“波函数及其统计解释”一节是帮助学生形成概率性观点的重要一节。考虑到量子世界对学生来说是陌生且好奇的，教师可以由著名思想实验“薛定谔的猫”作为课程的开端，同时以该实验为例形象解释“态的叠加原理”。

原子物理学知识具有很强的衔接性，教师还可以通过知识回顾引入。例如在第4 章开始，可以从玻尔的原子理论以及氢原子的薛定谔方程出发，由已经解决的问题自然过渡到未解决的问题： 光谱的精细结构如何解释，该问题的引入能够帮助学生建立章节之间的知识联系，进而更好地理解什么是电子自旋。

（2）目标设计（O）：清晰而又准确的教学目标能够帮助学生形成完整的课程框架，见表1。

表1 教学目标设计

在郑州大学《原子物理学》的教学过程中，目标设计从知识、方法、思想三个方面入手，对学生的理论知识掌握、问题探索方法及情感态度与价值观提出要求。“立德树人”是教育的根本任务，在开展《原子物理学》教学过程中，教师要尤其注重思想目标的确立，能够深入挖掘课程中所包含的思政元素，帮助学生建立正确的科学态度。

（3）前测（P）：前测是帮助学生建立知识联系、了解本节重难点的有效措施，同时也是帮助教师了解学生现有知识水平、调节课堂教学内容的可行手段。

对于《原子物理学》课程，在前测问题的设计上，应以单选题、多选题、填空题为主，着重设置上下节衔接题目及基础性的预习检测题目。例如，对于“X 射线的发现及其波动性”一节，题目设置可以放置在X 射线波动性及实验验证上，了解性知识居多，利于激发学生的探索热情，为线下参与式学习的顺利进行奠定基础。

2.2 参与式学习

新型教学模型中，参与式学习部分在线下课堂完成，教师在学生预习的基础上，进行简单引入及目标讲解，帮助学生回顾知识，快速进入课堂。

参与式学习（P）是强调师生深度互动的学习模式。该过程要求学生能够参与知识的探索，形成积极活跃的课堂氛围，激发学生的科学探索精神，真正体现“以学生为主体”的教学理念[6,7]。为更好地实现参与式学习，教师可以灵活采用多种教学方法，如翻转课堂、同伴教学、小组讨论等。例如，在“X 射线的发现及其波动性”一节中，因其理论推导性知识较少，教师可以大胆采用翻转课堂的教学形式，让学生走上讲台，带动学生主动学习的课堂氛围；“薛定谔方程” 一节对公式推导的要求较高，小组讨论、课堂汇报的教学形式能够让学生从合作中探索知识的发现及解决过程，有利于学生探索精神及合作能力的培养[8]。

我们以“康普顿散射”一节中“量子解释”部分为例进行参与式学习教学设计，见表2。

表2 教学设计示例

2.3 总结测试

后测与总结（P+S）：后测与总结是检验学生学习成果、构建完整知识体系的重要环节。在本文所提出来的新型教学模型中，将这两个环节放在雨课堂中进行开展，通过主观题功能实现作业批改打分。该方法与原有上交纸质作业相比，省时省力，便于分析。

除此之外，与传统BOPPPS 模型不同的是，在总结部分，为突出原子物理学教学特点、加深学生对原子物理学实践与应用的理解，我们充分利用线上视频功能，对慕课视频、网络视频进行精选，设置科学前沿专题，例如卢瑟福背散射技术专题、扫描隧道显微镜专题，同步辐射技术专题、磁共振技术专题等。

需要说明的是，后测与总结环节的教学反馈是下一节课预习环节设计的重要参考依据，此举可以帮助学生建立知识之间的联系，不断查缺补漏，形成完整的知识体系。

3 结语

基于雨课堂+BOPPPS 模型的教学设计方案将线上预习总结与线下参与式学习有机结合，充分发挥两者的优势，最大限度调动学生的学习积极性，利用碎片化时间开展教学，为参与式学习奠定基础。新型教学模式的提出对于教师转变教学模式，实现智慧教学，培养创新型人才具有重要意义。该模型在本校《原子物理学》 教学实施中取得了不错的进展，但仍存在部分问题，例如如何保证前测后测数据的可信度、提高学生参与度等，这些问题的解决还需要长期、不断的实践，教师需要在此过程中不断对其进行调整、优化，以更好地完善教学。