融合PBL的BOPPPS模型在电力系统分析教学中的实践与探索

蔡新红 岑红蕾 王洪坤

摘  要  随着教育信息化的迅速发展，基于先进教学理念的现代教学工具和创新教学模式的融合应用是新工科工程教育教学改革的一个重要途径。为此，在工程教育专业认证理念的指导下，基于雨课堂在BOPPPS模型中融合PBL教学方法，开展电力系统分析课程教学设计和探索，提高了学生的教学参与度，加强了师生互动，达到了预期的效果。

关键词  电力系统分析；BOPPPS；PBL；雨课堂

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2023）11-0087-04

0  引言

目前，多所高校都在围绕工程教育专业认证开展教学改革，在教学方法和教学模式等方面进行了大量有益的尝试。电力系统分析为电气工程及其自动化专业的一门专业核心课程，是电力系统继电保护、发电厂电气部分等课程的先修课程。该课程具有理论性与实践性强、涉及知识面较广的特点[1]。而根据石河子大学最新本科人才培养方案的要求，该课程的学时进一步压缩，仅依靠以往的教学模式组织教学难以达成相应的课程目标，无法有效支撑工程教育专业认证相关毕业要求。而且以往的教学模式多以教师为中心，这与工程教育专业认证的理念不相符。如何更新教学理念，改进教学模式，使学生更好地掌握电力系统分析课程中的基本概念、原理及分析方法，提高学生分析和解决复杂工程问题的能力，是摆在教师面前的重要课题。

本文将BOPPPS教学模型与PBL教学方法相结合，借助雨课堂这一智慧教学工具，对电力系统分析课程教学进行改革和探索，实现以学生为中心，加大教学过程中学生的参与度和师生之间的互动，有效提高课堂教学质量及学生自主学习的积极性。

1  BOPPPS教学模型

BOPPPS（Bridge-in，Objective，Pre-assess-

ment，Participatory Learning，Post-assessment，

Summary）是一种注重学生参与及反馈的闭环教学过程模型[2]，它主要包括导入（B）、预期目标（O）、前测（P）、互动式学习（P）、后试（P）及总结与反思（S）6个环节[3]。导入是指教师采用能激发学生学习动力的方式引入，以激发学生探索的好奇心；预期目标是指学生在知识、能力和素养方面要达到的要求；前测是教师为了解学生的预习效果而进行的测评；互动式学习是BOPPPS教学模型的核心，强调以学生为主体的参与式学习；后测则是教师为了解学生在本次授课中的学习效果而进行的评测；总结与反思是对本次授课内容的主要知识点进行总结，课后根据学后测试结果及学生作业情况进行授课策略及教学设计的反思。可见，BOPPPS 教学模型主要以学生为中心，注重课堂的互动与课后的反思改进，激励所有学生全程参与的教学全过程，充分体现学生的主体作用，这与工程教育专业认证的理念相一致。本文将BOPPPS模型用于电力系统分析课程教学，有效促进学生的参与意识，增强师生互动，以提高教与学的效率。

2  PBL教学方法

PBL（Problem-Based Learning）是一种以问题导入、注重以学生为主、教师引导为辅的教学方法[4]。该教学方法围绕问题组织课堂教学，启发学生思考展开讨论，以激发学生探究的好奇心。与传统教学相比，PBL强调以学生为中心，以问题为基础的讨论式和启发式教学，对学生工程素养的培养有积极的促进作用。本文通过PBL教学方法把电力系统分析课程的重点、难点内容设计为问题，将学生被动地接受知识转变为主动地去解决问题，提升学生的自主学习能力。首先，教师要根据每次课程的内容精心设计出该次课程内容有关的重、难点问题，在课前发布；其次，给学生提供一些学习方法，引导学生从问题出发，带着问题去预习，并将不理解的内容及时反馈；最后，在课堂的教学过程中针对学生普遍存在的问题展开讨论，加深理解。另外，对于学生的个性化问题可在课后的答疑时间进行解答。从教师的填鸭式教学转变到有针对性地重、难点讲解，一方面提高了学生的学习效率，另一方面也提升了课堂的教学质量。

3  融合PBL的BOPPPS模型在教学设计中的

应用

BOPPPS教学模型强调以学生为中心的参与及互动，这一点与PBL教学方法一致。因此，在教學设计过程中实现BOPPPS教学模型与PBL教学方法的有机融合是值得尝试的。以电力系统分析课程中“恒定电势源电路的三相短路”一节为例，介绍融合PBL的BOPPPS模型在教学设计中的具体应用。

3.1  BOPPPS模型与PBL的教学融合

本文应用雨课堂这一智慧教学工具，对电力系统分析课程进行“BOPPPS+PBL”教学实践。

1）针对以往教学中学生课前预习不足、严重影响听课效果的现象，将BOPPPS模型的Bridge-in和Objective环节设计成课前预习雨课件，将知识背景和学习目标等以问题的方式制作成具有引入和指导作用的手机课件，重/难点内容采用线上短视频的形式融于手机课件中，于课前1～2天发布。

2）针对 Pre-assessment环节，设计课前预习

的测试题，将基本的知识概念和原理等做成5～10道客观测试题，如判断题和选择题等，在上课的前5分钟利用雨课堂进行随堂测试，以考查学生的预习效果，并对答得对且速度快的前几名学生予以奖励，后几名予以警醒。

3）对于Participatory Learning环节，重新设计课堂教学雨课件，对于要求学生掌握的重点和难点内容，结合学生的预习效果，将学生存在的共性问题进行详细讲解，在此过程中不断通过提问启发学生的思考和讨论，以加深理解。

4）针对Post-assessment环节，充分利用雨课堂的限时答题、课堂测验、发弹幕等互动教学功能，实时检测学生对重点内容的理解和掌握程度。

5）针对Summary环节，将课后作业设计成总结知识点在前、作业练习在后的课后小结雨课件（小结思维导图）或雨试卷，学生在回顾和总结主要内容的基础上，进行习题训练和拓展性思考[5]。基于雨课堂的BOPPPS与PBL相融合的过程如图1所示。

3.2  BOPPPS模型与PBL融合的教学设计

本文以“恒定电势源电路的三相短路”为例，进行基于雨课堂的BOPPPS模型与PBL方法相融合的教学设计（1学时），具体见表1。本节主要考核学生对恒定电势源电路三相短路暂态过程及冲击电流的分析能力和计算能力。对于本节的教学过程，首先让学生理解恒定电势源的概念；其次，结合电路中学过的三相对称电路分析和计算及一阶电路的暂态响应，讲授恒定电势源电路三相短路电流的分析和计算；然后依据计算结果让学生思考并分析出现短路冲击电流的条件，最后推导冲击电流计算式。本节的重点是让学生掌握如何对恒定电势源电路三相短路暂态过程进行分析，思考短路电流的强制分量与自由分量具有哪些特点，根据自由分量的表达式分析出现冲击电流的条件有哪些，如何利用这些条件去计算冲击电流，培养学生分析及解决问题的能力。

3.3  教学实施

2021年和2022年春季学期对电气2018级（77人）、电气2019级（79人）就融合PBL的BOPPPS教学模式进行实验。首先改变课程的考核方式，采用过程性考核和期末考核相结合的方式，将预习成绩及课堂测试纳入过程考核，课堂上对预习及課堂测试表现好的学生予以表扬或奖励，不但增强了这些学生的自信心，同时也激励了其他学生，推动学生向主动学习转变。通过雨课堂的统计数据及实施对比发现，从电气2018级学生的消极应付到电气2019级学生的主动学习，学生开始逐渐转变学习习惯，多数学生学习态度变得积极，能主动尝试通过查阅参考书、文献、MOOC视频或与老师通过钉钉答疑等方式解决问题，为课堂讨论教学活动的有效开展打下基础。同时也应意识到学生学习态度的改变不是一蹴而就的，是一个循序渐进的过程，一方面需要教师耐心引导和鼓励，另一方面也需要学生坚持。这两个学期根据雨课堂的统计数据，本课程的开课次数20次，互动次数达到8 000多次，通过课程目标达成度的纵向对比，课程目标1（知识）达成度从0.631提升至0.690，课程目标2（问题分析）达成度从0.724提升至0.765，可见采取改进措施是有效的，教学质量是有效提升的，但通过横向对比，课程目标1仍然是该课程的短板，需要在下一学年继续采取有效措施促进学生提升综合运用知识的能力。

4  结束语

本文借助雨课堂，将PBL方法融入BOPPPS模型，以电力系统分析中“恒定电势源电路的三相短路”为例开展教学设计，提高学生的教学参与度，增强师生互动，培养学生解决复杂工程问题的能力。通过两个学期的实践及对比分析，课程目标的达成度有所提升，达到了预期效果。基于雨课堂的融合PBL的BOPPPS模型的教学模式，可为日后开展线下与线上混合式教学的教学过程设计提供一定的参考。

5  参考文献

[1] 郝亮亮，吴俊勇，夏明超.“电力系统分析”实践教学模式的探索与改革[J].电气电子教学学报，2020，42（3）： 144-147.

[2] 贾永兴，余璟，王渊，等.BOPPPS模型在“信号与系统” 课程教学中的实践[J].工业和信息化教育，2021（2）：45-48.

[3] 高宇鹏，胡众义，王希武.BOPPPS模型在SPOC教学设计中的探索与实践[J].计算机时代，2020（12）：109-113.

[4] 李霞，孙宝丰，段官平.建立“基于问题的学习（PBL）”为中心的生物化学教学方法改革与实践[J].高等职业教育（天津职业大学学报），2013，22（5）：71-73.

[5] 吴红波，李小燕，张瑞君.基于雨课堂和BOPPPS模型的课堂教学改革：以遥感概论为例[J].高等理科教育，2021（3）：86-92.