“检测与传感技术”2O-BOPPPS混合式教学实践

于新海 乌岚 苏日古格

摘  要：如何对线上资源进行本地化改造和有效利用、如何提升学生主动学习的意愿以及如何提高学生的实践能力和解决复杂工程问题的能力是三个重要的教学问题。本文以“检测与传感技术”课程为例，提出了2O-BOPPPS混合式教学模式，并就其内涵和原则进行了充分阐释。实践表明，2O-BOPPPS混合式教学可以有效解决以上三个问题，显著提高教学质量，符合高素质应用型人才培养要求，适合应用推广，对新建本科院校开展教学改革和研究具有借鉴意义。

关键词：混合式教学;递进式案例;BOPPPS;教学实践

中图分类号：G642.41    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2022）14-0094-04

近年来，大规模开放在线课程（Massive Open Online Course， MOOC）因其现代教育技术特征给全社会带来的共享价值而受到重视，各种各样的网络平台和不同平台上的线上资源不断涌现。线上教学由于不受时空限制给学生学习带来了极大便利，对传统课堂教学产生了一定挑战[1]。然而，新工科专业人才培养要求毕业生具备解决复杂工程问题的能力，这就决定了相关课程要兼具理论基础性和工程实践性，因此线下教学仍然需要占据主导地位。2018年11月24日，吴岩司长在第11届中国大学教学论坛上提出要充分应用线上“金课”进行本地化改造，探索线上“金课”的多种应用模式，打造适合本校学生特点和培养需要的“金课”[2]。当前，将课堂从传统的以“教”为中心转变成以“学”为中心，以“动起来”为主要特征、线上线下有机融合的混合式教学正在逐步成为高等教育的主流发展模式[3-4]。

在“中国制造2025”的新时代，无人驾驶、智能制造领域等无不依赖检测与传感技术的发展与应用。“检测与传感技术”课程是河套学院机械电子工程专业的核心课程。本文结合成果导向教育（Outcome-based Education，OBE）理念，围绕着新建地方本科院校教学过程中的主要问题，基于“检测与传感技术”课程的教学实践，提出既能充分利用线上资源又能为线下教学留有足够空间的2O-BOPPPS混合式教学模式。

一、2O-BOPPPS混合式教学设计

在开展线上线下教学过程中普遍存在三个问题：一是优质的线上资源如何进行本地化改造和应用，二是学生课堂参与度和主动探究意愿如何提升，三是学生实践能力和解决复杂工程问题的能力如何提高。混合式教学不是将线上和线下教学简单叠加，而是能解决主要教学问题，结合学生学习、教学团队和授课资源的实际情况，主动开展教学改革实践，逐步形成灵活度高、可操作性强，既能满足新工科人才培养需求，又具有普适性和可推广性的教学模式[5-6]。

（一）2O-BOPPPS混合式教学模式

教学模式是混合式教学研究的重点，本文介绍2O-BOPPPS混合式教学的通用模式，旨在提供一般性的框架指导[7]。“2O”是指两个线上教学环节，其中第1个Online要求学生首先自行观看2—4个视频、完成线上测试，并利用网络开展线上讨论。Bridge-in是指导入新课，以工程背景性内容介绍为主，同時开展课程思政。如在“检测与传感技术”课程进行电感式传感器授课时，引入李克强总理的“圆珠笔之问”，以此说明我国在转型发展过程中所经历的艰难和取得的瞩目成就，强调精密测量的重要性，从而引出电感式传感器可以用于精密测量的具体场景，提起学生学习兴趣，也激发学生为国家和社会做贡献的热情。Outcome要求结合具体复杂的应用案例或递进式案例说明当次课的学习目标，尝试构建可以引发学生主动学习兴趣的工业场景。Pre-assessment是指预先测试，测试题目的顺序要符合自我学习的规律，环环相扣，关键在于引导学生主动参与课堂活动。预先测试可以采取多种活动形式，如抢答、随机选人、投票、词云等形式，重点是了解学生线上学习的情况。为学生下一环节参与性学习提供可以参考的纲领。Participatory Learning是指参与性学习，以合作探究、小组讨论等具体形式开展。Post-assessment是指随堂测验，利用线上题库和网络教学工具了解学习效果，发现存在的问题，可以是对预先测试问题的再次提问，或是转化提高后的抢答互动。Summary要求结合课程重点、难点，以及预测、后测和学生参与式学习的实际情况进行两方面工作，一是课程知识点的归纳和总结，二是对学生学习过程的评价。第2个Online是指课堂教学后的线上作业或讨论，以此巩固、复习知识点。思政元素可以融入以上各个环节，但通常在新课导入或者是总结中重点设计和开展。2O-BOPPPS混合式教学模式如图1所示。

（二）2O-BOPPPS混合式教学内涵

2O-BOPPPS混合式教学旨在解决线上线下教学中所存在的三个问题，内涵即为解决问题的思路和方法[8]。

1. 有利于对优质线上资源进行本地化改造和有效利用。2O-BOPPPS混合式教学将线上教学与BOPPPS模型以最直接的方式融合，既简单易操作，又有足够的空间用于教学团队结合具体学情进行本地化教学设计。Bridge-in、Outcome环节可以用于线上、线下的衔接过渡;2个Online环节可以充分利用课程线上资源，如将原理性较弱但涉及前沿技术的章节布置给学生线上学习。Pre-assessment、Post-assessment在实施时可充分应用网络教学工具。Participatory Learning重点要关联线上学习内容、实现线上学习效果最大化。这种教学设计思路可以充分发挥线上线下各自优势，实现线上线下有机融合。

2.有利于提升学生课堂参与度和主动探究意愿。2O-BOPPPS混合式教学要求教学方法的组合创新和复杂应用案例的引入。在Online1、Bridge-in、Outcome环节中采用递进式案例教学法[9]，设计螺旋上升的问题链，激发学生主动探索的欲望和兴趣。如在“检测与传感技术”的热电式传感器教学过程中，首先以水银温度计为例学习温标等知识，然后给出红外温度计的应用案例，引导学生学习热电式传感器的概念等知识，随后通过单晶硅工艺中用到热电偶为例引导学生探究热电偶的工作原理，最后以远程测温案例促使学生继续了解热电偶的基本定律。复杂程度持续升级的温度测量需求遵循了认知规律和学习心理学，激发了学生学习的动力和解决问题的欲望。选取典型应用案例，安排学生开展小组讨论，可以有效培养团队协作精神和沟通交流能力。

3. 有利于提高学生实践能力和解决复杂工程问题的能力。Bridge-in和Outcome环节重点在于明确实际工程应用需求，一方面为线上和线下教学提供过渡，另一方面构建浸入式的工程应用场景。具体地，Participatory Learning参与性学习可以合作探究或者翻转课堂的形式开展，可广泛使用生讲生评、小组讨论等方式。恰当采用任务驱动法，强化教学的高阶性与应用性。例如，模拟工业场景下的故障排查环节，设置热电式传感器测温电路中的旋钮损坏，要求学生排查故障并基于实验条件提出解决方案;再如，设置设计性项目实验，引导学生动手设计、调试，像智能循迹避障小车的设计与调试，充分调动了学生的积极性，培养了学生解决复杂工程问题的能力。

（三）2O-BOPPPS混合式教学原则

2O-BOPPPS混合式教学须坚持以下原则：

1. OBE理念在课程中的贯彻。将课程教学目标与人才培养目标相匹配，将知识、能力和素质的提升与毕业要求相关联。重视立德树人，立足知识传递，着重能力培养，关注素质提升。

2. 教学内容思想性与专业性并重，自然融入思政元素，将严谨的科学态度和精益求精的工匠精神贯穿在教与学的过程中;传统性与时代性并重，推动最新科技成果及时引入教学过程，介绍学科研究新进展。

3. 学习过程评价方式的多元性。学习过程评价包括线上和线下两部分，线上部分包括慕课学习进度及学习行为、慕课章节测试、慕课期末考试、线上讨论情况和线上作业，线下部分包括考勤、期中考试、实验以及由投票、随机点名、课堂抢答、头脑风暴等构成的课堂表现。具体评价方式的设置因不同学校、不同课程所应用的线上平台不同而略有差异。

二、2O-BOPPPS混合式教学实践成效

“检测与传感技术”课程于2019年获批内蒙古自治区在线开放课程建设项目，于2021年获批内蒙古自治区第二批线上线下混合一流本科课程。目前线上视频总数57个，总时长505分钟，其中理论课视频44个，实验指导及直播课录制视频13个。建设有习题库，在知识点后有PPT文档、随堂测验和考试等。课程组针对机械电子工程专业2017—2019级已经开展了三个轮次的2O-BOPPPS混合式教学实践，取得了一定成效。

（一）线上资源得到充分利用，线上学习参与度明显提高

截至上学期末，课程线上浏览累积183939人次，线上师生互动累积244次。本学期选课学校达到2所，选课班级5个，选课人数超过178人。2O-BOPPPS混合式教学多个环节的设置，使得课程团队有足够的空间结合本校学生的实际情况对线上资源进行合理应用，达到了线上线下优势互补、有机融合的目的。参与线上讨论的学生人数较多，讨论积极热烈。

（二）学生主动探究意愿明显提升，教学质量显著提高

教师明显感到学生在课堂上更加活跃，课堂上互动情况很好。尤其是在参与性学习的过程中，学生的综合素质以及线上线下贯通能力得到了充分锻炼和展现，从学生提问问题的深度和难度来看，学生主动思考的习惯逐步养成，教学效果明显提升。从成绩分析可以看出，学生连续两个学期的平均成绩显著提高，不及格率降低，成绩分布更加合理（如图2所示）;通过调查问卷发现，学生自主学习、团队协作和沟通能力有所提升，对课程掌握的满意度较高[10]（如图3所示），课程目标达成度均有所提高。

（三）学生实践水平和创新能力得到提升，人才培养效果明显

2O-BOPPPS混合式教学注重学生实践能力、沟通能力和团队协作精神的培养，在教学过程中尽可能地引入工程应用背景和复杂应用案例，引导学生尝试解决复杂工程问题和参与学科竞赛。近三年来，授课班级和团队教师指导的学生在各类学科竞赛中获得自治区级及以上奖项20余项，其中，包括中国高校智能机器人创意大赛一等奖2项，国家级大学生创新创业训练计划项目立项2项，华北五省大学生机器人大赛一等奖1项、二等奖2项，等等。

三、结语

线上线下混合式教学作为目前高等教育改革的重要部分，其教学模式必须要有所创新，并且需要具有较高的可推广性。与教学模式创新相适应的教学方法、教学内容和学习过程评价方式等方面的改革及要求也需要同步开展。以“检测与传感技术”为例的2O-BOPPPS混合式教学取得了一定的实践成效，但也需要在虚拟仿真实验和线上资源的动态更新等几个方面不断加强。总体来看，2O-BOPPPS混合式教学遵循工程教育OBE和“以学生为中心”的教学理念，注重思想性和时代性特点，可以充分利用线上资源，逐步养成学生主动学习的习惯，有效提升学生实践能力和解决复杂工程问题的能力，符合高素质应用型人才培养的要求，對新建地方本科院校开展课程建设与改革具有一定的参考价值。

参考文献：

[1] 徐葳，贾永政，阿曼多·福克斯，等. 从MOOC到SPOC——基于加州大学伯克利分校和清华大学MOOC实践的学术对话[J]. 现代远程教育研究，2014（04）：13-22.

[2] 吴岩. 建设中国“金课”[J]. 中国大学教学，2018（12）：4-9.

[3] 许胜. 线上线下混合式教学模式探索与应用——以“电力电子技术”课程应用为例[J]. 电气电子教学学报，2021，43（05）：42-46.

[4] 唐莺，潘孟春，王伟，等. “电工与电路基础”课程混合式教学实践[J]. 电气电子教学学报，2021，43（05）：55-58.

[5] 郭建鹏，张娟. O-PIPAS：一种以生为本的高校翻转课堂教学模式[J]. 中国高等教育评论，2018，9（01）：179-192.

[6] 郭建鹏. 翻转课堂教学模式：变式—统一—再变式[J]. 中国大学教学，2021（06）：77-86.

[7] 冯晓英，王瑞雪，吴怡君. 国内外混合式教学研究现状述评——基于混合式教学的分析框架[J]. 远程教育杂志，2018，36（03）： 13-24.

[8] 李逢庆. 混合式教学的理论基础与教学设计[J]. 现代教育技术，2016，26（09）：18-24.

[9] 于新海，苏日古格，吴玲敏，等. 递进式案例教学的理论研究与实践应用[J]. 教育教学论坛，2020（45）：216-218.

[10] 赵国栋，原帅. 混合式学习的学生满意度及影响因素研究——以北京大学教学网为例[J]. 中国远程教育，2010（06）：32-38+79.

基金项目：2021年内蒙古自治区一流本科课程建设项目（线上线下混合式）;2019年内蒙古自治区在线开放课程建设项目（检测与传感技术）。

作者简介：于新海（1987—），男，博士，河套学院科技处副处长，硕士生导师，副教授，研究方向为农牧业智能化技术、电磁环境效应及新型材料与器件;乌岚（1968—），女，学士，河套学院教授，研究方向为电气工程、高校资源建设和继续教育;苏日古格（1987—），女，硕士，河套学院助教，研究方向为单片机开发与应用。