“电工与电子技术基础”教学模式改革与实践——浅谈BOPPPS模型的灵活运用

高 凡，祝桥桥，邢丽冬

（南京航空航天大学 自动化学院，江苏 南京 210016）

引言

“电工与电子技术基础”是高等学校本科非电类专业的一门重要的专业技术课程。电工、电子技术发展迅速且应用十分广泛，涉及能源发电、电力传输、电气控制、集成电路、芯片制造等各个行业领域，是众多学科专业的先验知识与基础课程［1］。课程教学内容包括直流电路、动态电路、交流电路、变压器、电动机、直流稳压电源、集成运算放大器、组合逻辑电路等。学生通过本课程的学习可以获得电工、电子技术必要的基本理论知识和技能，了解电工、电子技术的实际应用和发展概况，并能独立地应用这些理论和方法来分析和计算从工程实际中简化出来的各种电路模型与器件特性等，并具有一定的解决工程实际问题的能力，为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术开发与应用等工作奠定必要的基础［2］。

BOPPPS教学模式是一种以教育目标为导向，以学生为中心的新型教学模式，包括六个教学环节：课程导入（bridge）、学习目标（objective）、前测（pre-assessment）、参与式学习（participatory learning）、后测（post-assessment）和总结（summary）［3］。如何在传统“电工与电子技术基础”课程中合理应用BOPPPS教学模式，充分调动学生学习积极性，加快学生学习新知识的效率并加深学生对知识的掌握程度，培养基础扎实的高素质专业型人才，是本课程实验教学改革的核心目标。

一、“电工与电子技术基础”教学存在的问题

（一）知识点零散且记忆困难

非电类专业的学生在学习“电工与电子技术基础”课程之前仅有“高等数学”“大学物理”等通识课程的先验知识，而本课程涵盖了电工、电子技术领域大部分的基础知识点，电工部分需要学生掌握直流电路经典分析方法、交流电路的相量计算、变压器、电动机等器件的工作原理与特性等，电子部分同时涵盖了模拟电路中的直流稳压电源、集成运算放大器和数字电路中组合与时序逻辑电路，均包含大量的新概念与新方法，且章节之间相对独立，知识点平行且零散，概念与公式复杂且抽象，难以系统化地记忆［4］。与此同时，由于课时与课程性质的限制，部分概念与公式往往直接给出定义或结论，不对其来源与推导过程进行详细解释，学生知其然而不知其所以然，只能依靠死记硬背，难以深刻地理解理论知识与方法，且无法真正在工程实际中灵活应用。

（二）课堂主动学习氛围较差

传统“电工与电子技术基础”课堂教学多采用课件与板书相结合的授课方式，课件中一般直接介绍电工与电子技术的基本概念与分析方法，随后给出少量例题进行讲解。虽然会在课件中辅助动画，并利用板书给出公式推导过程或例题的详细求解步骤，但多数时间均为教师单方向授课，学生被动接受知识的灌输，较少主动思考和参与到课堂活动中来，往往仅在课堂开始的一小段时间内认真听讲，注意力难以长时间集中，学习效率与对知识的掌握程度低下［5］。教师在课堂上与学生互动较少，多采用随机点名的方式进行提问，仅能调动个别学生的学习积极性，课堂氛围较为沉闷，学生心理压力大，对点名的被动抽查方式较为抵触，更加排斥课堂活动与课程学习。且随着课程知识点由易到难的推进，学生无法及时跟上课程学习进度，容易形成恶性循环。传统的“教师讲授—学生听讲”的教学模式难以激发学生主动学习的积极性，没有充分利用课堂的有限时间进行全员有效的互动，教学效果不尽如人意。

（三）平时成绩难以合理量化

传统“电工与电子技术基础”课程的平时成绩由课堂活动与课后作业组成。课堂活动一般以课前签到为主要参考，然而来教室上课是对学生最基本的要求，与学生的课堂表现或对知识点的掌握程度没有直接关联，以趋于形式化的签到方式作为平时成绩的依据学生接受度不高。此外，课堂上一般会采用随机点名提问的方式来评价学生随堂学习的效果，但随机点名仅能了解个别学生对知识点的掌握情况。因为课时和问题有限，难以保证每名学生都被提问到，无法以此为依据公平地对平时成绩进行量化赋分［6］。课后作业能从一方面反映学生对课程核心知识点的理解与运用，但课后时间自主完成作业监管难度大，抄袭其他学生的作业或标准答案的现象屡禁不止，经常出现作业全对，但期末考试相似类型的题目空白或完全错误的情况。因此，仅靠传统的课堂活动与课后作业作为平时成绩的量化标准难以全面评估学生平时课堂学习的状态与效果。

二、基于BOPPPS模型的“电工与电子技术基础”教学模式改革方案

（一）课程引入（bridge）

本教学团队通过与本节课知识点相关的视频、故事、问题以及热门话题等方式作为课程引入，内容生动有趣，且能够将本次课的内容和学生的已有知识有效衔接起来，或与所教专业的未来方向与可能碰到的问题密切相关。例如，以与电工技术相关的可控核聚变发电、与电子技术相关的华为麒麟芯片架构等前沿资讯作为引入，或针对能源与动力专业的学生以新能源汽车电动机为引入，或针对通用飞行专业的学生以国产大飞机C919仪器仪表设计为引入，都能够吸引学生的注意力，引发学生的好奇心及学习兴趣，增加学生对将要习得的知识的认同感和主动学习的动力。另一方面，“电工与电子技术基础”课程涉及很多物理量与分析方法，物理量的单位与方法的提出往往与历史上著名的物理学家有关。以名人逸事作为课程的引入，如痴迷于科学研究的安德烈·安培、自学成才的“电学之父”迈克尔·法拉第，可以拉近学生与抽象的物理概念之间的距离，引导学生培塑追求真理、为科学与人类共同发展而奉献自身的崇高精神，引发学生对价值观和人生观的思考。

（二）学习目标（objective）

在介绍课程具体内容之前，通过简洁明了的方式给出本章节或本节课的学习目标。学习目标的设定应从学生学习的角度出发，目标清晰明确、内容适当、难易适中，通过课程的学习使得在大部分学生的能力范围内可达成。学习目标通常由“可测量的动词+核心知识点+待解决的具体问题”构成，尽量避免使用了解、理解、掌握等概念模糊的动词，应设置合理有效的评价指标，能够通过教师考查或学生自查的方式检验学习目标的完成度。例如，直流电路戴维宁定理部分的学习目标为“使学生能够利用戴维宁定理计算电路中的指定电压或电流”；变压器工作原理部分的学习目标为“使学生能够阐述变压器的变换原理与功率传递”；集成运算放大器部分的学习目标为“使学生能够利用理想运放虚短虚断的特性判断多级运放电路输入与输出的关系”等。设立精准恰当的学习目标便于学生把握学习的重点与难点，能够提高学生对知识点的学习效率，并能有效评价自身对知识点的掌握程度。

（三）前测（pre-assessment）

前测使用“线上预习+线下问答”的混合式模式开展，本教学团队选用中国大学MOOC网上中国矿业大学国家级精品课程“电工技术与电子技术”作为线上数字资源，在每节课的前两天发送与下节课知识点相关的MOOC教学视频（10～20分钟）作为预习材料，要求学生在上课之前自行观看学习，并在线下课程中设置全员随堂练习，考查学生对基础知识点的预习效果。以国家级精品课程作为线上预习材料，充分利用互联网优质教学资源，通过观看教学名师对课程内容的精彩讲授，让学生可快速习得课程的基础知识并留下深刻印象，进一步通过线下课程的重难点解析与互动思考，更为高效、深入地掌握核心知识点。线上线下混合式前测能够增加学生对课程的兴趣，有助于教师调整后续教学内容的深度及进度，让时间有限的线下课程教学内容更为丰富。

（四）参与式学习（participatory Learning）

参与式学习是BOPPPS教学模型最核心的理念，体现“以学生为主体”的教学思想。本教学团队利用超星学习通作为参与式学习的主要互动平台，在每节课前设置单选、多选、填空、简答等不同题型作为随堂练习（3～5题），设置活动时长（2～6分钟不等）与得分规则。在课堂教学时，针对课程的重要概念、公式与分析方法不直接给出结论，而是将中间的关键步骤与推导过程凝练为习题，引导学生逐步推导并最终获得结论。针对例题求解，在讲解完基本解题过程后，由易到难设置习题，让学生在规定的时间内完成作答，引导学生自主思考。每题时间结束后，展示所有学生的完成情况与对错占比，随机邀请一位答案正确的学生上台进行讲解，台下的学生可自由提问，解决传统“电工与电子技术基础”课堂学习氛围较差的问题，且可有效避免学生抄袭其他学生答案牟取积分的现象。每节课后，教师统计每名学生获得的积分并累加进行倒序排名，在下一节课的开始进行揭榜展示，有效利用学生的竞争意识，使其更为积极主动地参与到课堂活动中来。所有课时结束后，以随堂练习获得的总积分作为平时成绩的重要量化指标之一。以随堂练习为主体的全员参与式学习，能够充分激发学生的学习热情，引导学生主动思考并维持课堂注意力，同时取代了传统形式化的课前签到，更为全面、客观地量化评估每一名学生的课堂学习状态。

（五）后测（post-assessment）

后测为判断学生是否达到预设学习目标的重要环节，需要在整个课程学习过程中不断实施，检验学生对知识的掌握程度与教师的教学效果。本教学团队通过每章结束后的综合性随堂练习、课后作业、问卷调查等形式进行后测。综合性随堂练习反映学生对章节核心知识点与方法的灵活运用，课后作业加强学生对各类题型的反复练习，问卷调查设置为期中与期末各一次，及时了解学生学习的难点与需求，反馈学生对授课进度、语速快慢、课程设置等其他教学建议。阶段性的后测使得学生能够及时了解自身的学习状况，让教师能够反思教学方式方法并及时调整教学进度与设计，从而更好地达成教学目标。

（六）总结（summary）

总结的目的在于通过归纳本节课的知识点，化繁为简，加深学生的学习印象，更为高效地掌握课程的学习内容，并形成完整的知识体系。本教学团队针对每章节的重要核心知识点，借鉴经典记忆原理，利用谐音将抽象的概念与结论凝练转化为形象的押韵语句，编写打包式记忆口诀，辅助学生记忆。如一阶电路的瞬态分析总结为“前算流感（iL（0_））和鸭绒（uc（0_）），瞬算初始（f（0+））后算终（f（∞））”、三相电源相线电压与电流之间的关系总结为“鸭心（星型联结的电压）线大且超前（相位+30°），牛角（三角形联结的电流）线大却滞后（相位-30°）”、变压器额定状态总结为“二次饿呀（额定电压）为空载，二次鹅流（额定电流）为满载”等。以有趣形象且朗朗上口的记忆口诀作为总结的主要形式，能够有效解决“电工与电子技术基础”课程知识点零散且记忆困难的问题，提高学生对复杂概念与公式的记忆能力。

结语

面对传统“电工与电子技术基础”教学存在的知识点零散且记忆困难、课堂主动学习氛围较差、平时成绩难以合理量化等关键问题，本教学团队以BOPPPS教学模型为框架进行教学改革与实践，以与本课程知识点或授课学生专业相关的前沿资讯或名人逸事作为课程引入，给出清晰明确可评估的学习目标，选取中国大学MOOC资源作为线上预习材料并在线下课堂进行前测，设置丰富的随堂练习构成全员参与式学习，并利用翻转课堂、积分榜单等形式充分调动学生主动学习的积极性，进一步客观合理地量化平时成绩，利用多种形式的后测了解所有学生对知识点的掌握情况，编写打包式记忆口诀将课程核心知识点加以提炼总结。BOPPPS教学模型作为一种注重教学互动和反思的闭环反馈课程设计模式，打破传统课堂沉闷固定的教学形式，优化课上课下整体教学体系，取得了良好的教学效果，为非电类专业学生未来相关课程与工作打下了坚实的基础。