SPOC + BOPPPS 混合模式的教学改革与创新--以电力系统继电保护为例

崔晓，苏康友，周宝玲，熊宇

（广东白云学院 电气与信息工程学院，广东广州 510450）

1 课程性质及学情分析

1.1 课程性质与目标

电力系统继电保护是面向电气工程及其自动化类专业开设的一门专业必修课[1]，一般在大三年级开设，是在学生已修完了电工、电子、电机等技术基础课，对电力系统运行及电气设备有一定的了解，掌握了电力系统故障分析的方法之后开设的理论和实践并重的课程。

电力系统继电保护课程根据广东白云学院办学定位和电气工程及其自动化专业的人才培养目标要求，明确了课程目标，包括知识目标、能力目标和素养目标三方面要求：知识目标要求掌握常用电磁式继电器结构、工作原理、性能、操作、选择及校验[2]，掌握线路保护的基本工作原理、接线方式、各保护方式动作整定值的计算，掌握自动装置的原理和计算，掌握重要电气设备的保护工作原理和相应计算；能力目标要求能够完成常用继电器选择、检测和应用，初步具备供电系统中二次设备的运行、维护、安装及调试能力，具有一定的识图能力，能看懂继电保护设计的相关图纸；素养目标是培养学生自主学习能力、观察能力、团队合作能力、专业技术交流的表达能力，在教学过程中密切联系生产与生活实际，激发学生的求知欲，培养学生爱岗敬业、崇尚科学的精神。

1.2 学情分析

1.2.1 学生数学基础较薄弱，学习兴趣较低

电力系统继电保护课程有比较多的整定值计算和校验，需要进行大量的逻辑分析和计算，电力工程基础、电机与电力拖动等课程反馈部分学生的数学基础较差，逻辑思维能力不强。该课程在大三年级开设，学生面临实习就业，精力多用于准备求职面试，对于该课程的学习兴趣不高。

1.2.2 课程内容知识点多、计算复杂

电力系统继电保护课程需要分析、绘制的图纸多，具有计算公式多、理论知识多、与工程实际联系紧密、内容抽象难懂、涉及知识面广等特征，总体来说是一门难懂难学的课程[3]。大量的计算、分析也使得学生对以教师为中心、以教材为载体、依靠板书和PPT 的教学方式缺乏兴趣。

1.2.3 学生擅长利用智能设备，喜欢实践

对学生的问卷调查显示：针对教改前的“以教材为载体”的面对面讲授教学，大多数学生认为课程教学内容枯燥，课程与实际联系不紧密，仅有少部分学生对课程学习感兴趣；学生更喜欢动手实践类课程的学习，注重知识的应用，擅长使用智能设备、移动网络、应用软件来获取信息，喜欢得到正面激励。

2 教学改革与创新

基于以上课程特点和对学生学情的分析，为有效提升学生学习的积极性，教学团队对电力系统继电保护课程的教学进行改革。采用任务驱动式模块化教学，教师在教学过程中始终坚持“以学生为中心”的教学理念，构建了“线下教师为主导、线上学生自主学”的SPOC（Small Private Online Course）+ BOPPPS 混合式教学模式。

2.1 可反复进行线上学习

“SPOC=Classroom（课堂）+ MOOC（慕课）”，是一种通过MOOC 将开放课程的线上资源与传统教学相融合的混合学习方式[4]。教师把课程中需要进行复杂计算、不易理解的重难点知识设置为线上任务点，方便学生反复观看学习，理解并完全掌握相应知识。该课程总共64 学时，根据课程内容选取了16学时的理论课为线上学习内容，占总学时的25%，使用的线上学习平台为超星学习通[5]。

线上学习任务包括学习指引、视频任务点、多媒体演示PPT 及参考资料，教师在超星学习通平台发布各线上任务点对应的主观题和客观题作业，检验学生对任务点的掌握程度；教师为线上作业设置及格分数线，学生只有达到及格分数才被认定为掌握该知识点，所以，为了达到目标，学生会多次观看学习视频。从超星学习通平台的统计结果发现，有的视频学生会反复观看直至掌握该知识点内容，学生学习的主动性大幅提高。

2.2 开展BOPPPS 线下一体化教学

线下一体化教学共48 学时。

2.2.1 任务驱动，采用BOPPPS 教学模式

将课程内容总结归纳为4 个任务模块：继电保护基础、线路的继电保护装置、自动装置、电气设备的继电保护装置。图1 为以“任务1 继电保护基础”中的“任务1-1 认识继电保护系统”为例的BOPPPS 教学模式。BOPPPS 教学模式以建构主义和交际法为理论依据，以有效教学设计著称，是一个强调学生参与和反馈的闭环教学过程模型[6]。BOPPPS 模型将课堂教学过程规划分为6 个阶段：导入（Bridge-in）、目标（Objective）、预评价（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后评价（Post-assessment）、总结（Summary）[7]。

图1 “任务1-1 认识继电保护系统”课程内容安排

首先，课前学生利用超星学习通资源库自主完成线上任务；其次，课中教师采用BOPPPS 教学模式，播放历史上著名的停电事故视频（B）、学习目标（O）、课中巩固测试（P），发布虚拟仿真任务（做中学）（P），利用学习通平台发布第二次课上测试（P）等，课堂结束前进行总结（知识谱图）（S）；最后，课后教师发布智能电网保护视频、智能电网讨论题，与学生反馈讨论题。整个授课过程循序渐进，任务驱动，让学生在做中学，在虚拟仿真实践中发现所需知识，实现以用促学、学以致用的教学目的[8]。

2.2.2 形成性考核

电力系统继电保护课程理论与实践并重，要求学生有较强的实践能力[9-10]。在线下课程中，除了虚拟仿真部分外，还相应有16 学时的实验操作内容，分4个项目完成，实验操作部分由学院与广州东芝白云菱机电力电子有限公司共同负责，共同指导、评价。

形成性考核是对学生学习过程的全面测评，是对学生课程学习成果的阶段性考核，也是对学生学习目标的阶段性测试，是课程考核的重要组成部分[11-12]。电力系统继电保护课程采取形成性考核，构建了“校企协同”“过程+终结性考核”的考核形式（见表1）。过程考核以任务为目标，重在实现学生综合素质的培养以及综合能力的提高。考核分为学习参与类、阶段性考核类和终结性考核类三种类型。

表1 形成性考核方案

学习参与类主要包含出勤（占比5%）、线上作业（占比10%）和任务点视频学习（占比5%），主要考核学生学习的主动性；阶段性考核类主要包含4 个实验项目（占比20%），主要考核学生的动手操作、数据分析和团队协作能力；终结性考核类主要考核学生对基础知识的理解和对电力系统故障的分析与计算能力等综合能力（占比60%）。形成性考核要求学生在听讲、记录笔记的同时，还要学会动脑、动手及具有团队协作意识[13]。电力系统继电保护课程既注重理论学习，也注重学生的工程实践锻炼，学校与企业共同培养学生，共同完成实践操作项目的教学与评价，让学生尽早了解企业的用人要求。

3 教学创新成果及推广

3.1 学生学习成绩显著提高

课程改革从2017 级开始实施，表2 为改革前的2015 级和2016 级电气工程及其自动化2 班和改革后的2017-2019 级电气工程及其自动化2 班的成绩对比，通过表2 可以看出，改革后学生的课程学习成绩显著提高，表明学生对理论知识的掌握能力和综合能力都明显提高。

表2 历年学生成绩对比表

课程的教学改革也获得了同行的认可。广东白云学院结合督导评价分数、学生评教分数和问卷调查评分结果，按一定比例进行折算，得出线上线下混合式教学试点课程综合评价结果。电力系统继电保护课程被评为2021-2022 学年第二学期线上线下混合式教学典型案例，教学创新获得了教学督导和学生的认可。

3.2 教师水平不断提高

线上+线下混合式教学的开展，需要授课教师具有丰富的教学经验，同时对课程内容十分熟悉，而且能够熟练使用数字化工具进行教学设计，对教学过程有较强的掌控能力。因此，授课教师需要不断提高教学能力和知识水平，同时也需要积极参与各种教研活动。由此，通过积极开展教学创新，教师也受益匪浅。

3.3 推广应用

目前，SPOC + BOPPPS 教学模式已经在广东白云学院全日制本科的电力系统继电保护课程中得到了较好的应用。这种教学模式也可以在专升本的课程中进行推广，以契合专升本学生求知欲强的特点，实现因材施教[14]。