智能教學(xué)環(huán)境下BOPPPS模式在自動(dòng)化專業(yè)課程中的應(yīng)用

付秀偉，呂春蘭，付 莉，陳玲玲,范浩宇

(吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，吉林 吉林 132022 )

自動(dòng)化專業(yè)是一個(gè)融合軟件和硬件以及科技應(yīng)用技術(shù)，并具有較寬職業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)，具有工程實(shí)踐性強(qiáng)、學(xué)科融合多、社會(huì)智能銜接緊密的特點(diǎn)。所以，課程設(shè)置從大一到大四分別設(shè)置了專業(yè)基礎(chǔ)課，電子類基礎(chǔ)課，控制、計(jì)算機(jī)、儀表及電力傳動(dòng)基礎(chǔ)課，技能應(yīng)用、專業(yè)綜合應(yīng)用和工業(yè)企業(yè)實(shí)習(xí)實(shí)踐課程[1-2]。專業(yè)課程以階梯層次性構(gòu)建“課程元”，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、專業(yè)基礎(chǔ)能力、工程實(shí)踐能力以及科技創(chuàng)新能力。但由于專業(yè)知識(shí)面廣，涉及內(nèi)容多，學(xué)時(shí)有限，導(dǎo)致目前教學(xué)普遍存在學(xué)時(shí)少任務(wù)多，學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力低、課上玩手機(jī)、工程實(shí)踐興趣低等眾多問題，如何提高教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)能動(dòng)性，提高學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用能力成為教學(xué)改革的主要方向。

針對課程目標(biāo)和授課對象，良好的教學(xué)設(shè)計(jì)可以提升教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。而BOPPPS正是倡導(dǎo)在充分發(fā)揮學(xué)生為主體的同時(shí)，及時(shí)有效的加強(qiáng)師生、生生探討交流，可以保證課程教學(xué)效果的模式。利用現(xiàn)代電子信息技術(shù)將手機(jī)變身，引入云班課智能教學(xué)App，補(bǔ)充課外教學(xué)，活躍課內(nèi)教學(xué)，增強(qiáng)互通交流。為了推進(jìn)自動(dòng)化專業(yè)人才的可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建了一種以BOPPPS教學(xué)為核心，融合學(xué)習(xí)通智能教學(xué)平臺(tái)的現(xiàn)代移動(dòng)教學(xué)模式，以期提升教學(xué)效果。

一、教學(xué)內(nèi)涵

(一) BOPPPS教學(xué)模式

BOPPPS教學(xué)分為：導(dǎo)入(Bridge-in)、目標(biāo)(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(jié)(Summary)，共6部分[3-4]。每個(gè)模塊緊密連接組合構(gòu)成單次課程，通過前后照應(yīng)的教學(xué)設(shè)計(jì)調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性，以交流互動(dòng)式學(xué)習(xí)為主體，強(qiáng)化印象，提升教學(xué)效果。

BOPPPS教學(xué)的思想[5]是引導(dǎo)教學(xué)、互動(dòng)交流，基本理論為構(gòu)建主義和交際法，在信息化時(shí)代下，新構(gòu)建注意理論誕生，對新知識(shí)新內(nèi)容不僅基于前期理論基礎(chǔ)，也可重新構(gòu)建，學(xué)生以自身專業(yè)，學(xué)習(xí)興趣，基礎(chǔ)能力選擇教學(xué)資源、調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)度。

(二) 智能教學(xué)環(huán)境

智能教學(xué)平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)BOPPPS理論思想的開發(fā)平臺(tái)，依托其平臺(tái)，教師根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點(diǎn)、培養(yǎng)方向、實(shí)時(shí)焦點(diǎn)、知識(shí)儲(chǔ)備能力等推送不同類型資源，學(xué)生根據(jù)自主學(xué)習(xí)能力不同，選擇學(xué)習(xí)資源以及調(diào)整自身狀態(tài)。

云班課[6]是一種基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，師生通過該平臺(tái)隨時(shí)進(jìn)行交流互動(dòng)，反饋信息。云班課在結(jié)構(gòu)上基本分為5個(gè)部分：資源、成員、活動(dòng)、消息和詳情。教師可創(chuàng)建班課，添加設(shè)計(jì)課程小組成員，也可加入他人班課，成為小組成員，不限時(shí)間不限地點(diǎn)的情況下，班課成員共同參與完成活動(dòng)內(nèi)容，不論是課內(nèi)趣味簽到、小組討論、隨機(jī)選人，還是緊張搶答、投票問答，都可以增加課程形式多樣性，刺激學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

二、智能環(huán)境下教學(xué)

(一) 教學(xué)課程

自動(dòng)化專業(yè)理論“課程元”整體由控制類、電子類、儀表與PLC類和電力傳動(dòng)類課程構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。對于電子類專業(yè)課程從大一階段高等數(shù)學(xué)、電路理論課程開始，課程內(nèi)容逐漸過渡至模擬電子、數(shù)字電子、電子綜合設(shè)計(jì)等[7]，電力傳動(dòng)課程由電力電子技術(shù)、電機(jī)與電力拖動(dòng)基礎(chǔ)延伸到電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)，儀表與PLC類課程基于可編程控制器深入到監(jiān)控組態(tài)及應(yīng)用，控制類課程源于第一學(xué)期的數(shù)學(xué)類、C語言程序設(shè)計(jì)、復(fù)變函數(shù)與積分變換，過渡到信號與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理，直至工業(yè)工程控制和現(xiàn)代控制、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真[8-9]，在大四階段全面綜合前期學(xué)習(xí)內(nèi)容，創(chuàng)新應(yīng)用于企業(yè)項(xiàng)目、工程實(shí)踐、科研項(xiàng)目、工廠運(yùn)行車間等場所。所有課程學(xué)時(shí)范圍一般在40～64學(xué)時(shí)范圍內(nèi)，并具有配套實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，課程涉及范圍廣、難度由淺入深，工程實(shí)踐性強(qiáng)，對于前兩年的學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力仍沒有完全建立，需要教師合理設(shè)計(jì)教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。而對于綜合性課程，學(xué)生的知識(shí)運(yùn)用能力以及探索性、創(chuàng)新性能力不足，多數(shù)同學(xué)成長型思維不夠穩(wěn)定，亦要對專業(yè)“課程元”中具體教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，以理論聯(lián)系實(shí)際為原則，結(jié)合智能教學(xué)與BOPPPS模式思想，運(yùn)用“線上+線下”教學(xué)方式，通過優(yōu)化每門課教學(xué)模式提升專業(yè)課程教學(xué)效果[10]。

圖1 自動(dòng)化專業(yè)理論“課程元”結(jié)構(gòu)圖

(二) 教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將傳統(tǒng)教學(xué)周教學(xué)轉(zhuǎn)換為“線上+線下”雙向教學(xué)，分別以課內(nèi)和課外兩部分作為教學(xué)設(shè)計(jì)主線，以期提高教學(xué)質(zhì)量。針對課時(shí)少任務(wù)重的問題，將教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)概念、易理解、好查詢的資料通過課外的課前自主學(xué)習(xí)，學(xué)生可利用開放實(shí)驗(yàn)室對自身感興趣的內(nèi)容進(jìn)行仿真、實(shí)物等操作，發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并通過智能教學(xué)平臺(tái)上傳問題，也為教師提供前測知識(shí)依據(jù)；課內(nèi)教學(xué)主要實(shí)現(xiàn)教師對學(xué)生疑難解惑、學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)，教師通過各種教學(xué)方法提升學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的興趣和熱愛；另外基于課內(nèi)知識(shí)，學(xué)生更加清晰課內(nèi)知識(shí)、課外任務(wù)以及學(xué)習(xí)目標(biāo)，在課外之課后環(huán)節(jié)中自主性加入小組活動(dòng)設(shè)計(jì)完成課題任務(wù)。課前、課中、課后是循環(huán)的一體教學(xué)過程，構(gòu)成閉環(huán)教學(xué)體系，實(shí)時(shí)調(diào)整更新。移動(dòng)教學(xué)平臺(tái)以云班課為例，教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

(三) 教學(xué)方法設(shè)計(jì)

在智能教學(xué)環(huán)境云班課平臺(tái)下，利用BOPPPS教學(xué)方法設(shè)計(jì)課內(nèi)教學(xué)，結(jié)合專業(yè)課程特點(diǎn)，聯(lián)合BOPPPS教學(xué)方法加大課程內(nèi)部互動(dòng)環(huán)節(jié)，增強(qiáng)課程趣味性和積極性，促進(jìn)課內(nèi)交流反饋，有利于保持學(xué)生專注力喚醒水平。本文將智能教學(xué)融合BOPPPS的6部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別為：

1.B(Bridge-in)課程的導(dǎo)言：“破冰環(huán)節(jié)”。自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)內(nèi)容多而碎，綜合課程工程實(shí)踐操作性強(qiáng)，不僅需要學(xué)生了解廣泛，更需要學(xué)生扎實(shí)基礎(chǔ)，僅通過教師理解的課內(nèi)興趣引入是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更需要了解專業(yè)學(xué)生心理、技能、知識(shí)等現(xiàn)狀。所以，課前教師應(yīng)通過App推送各種課前資源[11]，例如：視頻學(xué)習(xí)、非視頻學(xué)習(xí)、課前調(diào)研、課前測試等活動(dòng)，一則基本了解學(xué)生對知識(shí)點(diǎn)的基本理解程度及興趣度，二則課前測試等活動(dòng)作為考核內(nèi)容一部分，保證課前預(yù)習(xí)有效性；在破冰環(huán)節(jié)中，教師基于當(dāng)屆專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)功底、興趣度和發(fā)展方向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入課題，進(jìn)行現(xiàn)場互動(dòng)答題，共同觀看課前調(diào)研結(jié)果，同時(shí)在挑選允許的情況下盡量實(shí)物展示，或者展示實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐視頻加強(qiáng)現(xiàn)場真實(shí)性。以此快速拉近與學(xué)生的距離，促進(jìn)學(xué)生快速進(jìn)入主題學(xué)習(xí)。

2.O(Objective)建立學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)主題進(jìn)入后，依據(jù)探索、研究問題，學(xué)生獲取學(xué)生技能目標(biāo)和情感目標(biāo)[12]。自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)課程屬于基礎(chǔ)內(nèi)容，理論性較強(qiáng)，知識(shí)零散，而其專業(yè)綜合課程工程應(yīng)用、綜合性較強(qiáng)，專業(yè)課程以專業(yè)職業(yè)方向?yàn)閭?cè)重點(diǎn)，教師需根據(jù)課前預(yù)習(xí)、調(diào)研情況，再對班級學(xué)生技能和情感目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、階段性設(shè)定，尤其是技能目標(biāo)，選擇恰當(dāng)難易度，對學(xué)生自信心和滿意度及其重要。

3.P(Pre-assessment)核實(shí)參與者具體能力和知識(shí)能量儲(chǔ)備[13]。傳統(tǒng)教學(xué)反饋延遲時(shí)間長，反饋效果不盡人意，教師掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)不準(zhǔn)確。課內(nèi)，教師設(shè)計(jì)云班課前測活動(dòng)，利用云班課舉手問答、搶答表現(xiàn)、投票選擇、頭腦風(fēng)暴等活動(dòng)，針對低年級的專業(yè)基礎(chǔ)課程前測內(nèi)容較為簡單，而專業(yè)綜合課程前測不應(yīng)局限于本節(jié)、本章、本門課程知識(shí)，教師根據(jù)具體需要可以測試一個(gè)小問題，更可以以試卷的形式測試學(xué)生的前期專業(yè)學(xué)習(xí)效果，而這些活動(dòng)學(xué)生均通過線上App進(jìn)行即可，系統(tǒng)可自行判卷快速、智能得到測試效果，由于答題形式多樣、趣味性強(qiáng)，致使學(xué)生在課堂上積極性有所提升，課堂氣氛輕松、靈活性和操作性更強(qiáng)。所以，利用云班課設(shè)計(jì)前測知識(shí)內(nèi)容，教師可快速、全面的了解學(xué)生預(yù)習(xí)及真實(shí)知識(shí)儲(chǔ)備情況。

4.P(Participatory Learning)參與式互動(dòng)學(xué)習(xí)。為保持學(xué)生關(guān)注度，集中精力進(jìn)入重點(diǎn)知識(shí)部分學(xué)習(xí)，利用參與、討論、交流的方式進(jìn)行活動(dòng)。在教學(xué)方法手段上采樣線上線下聯(lián)合開展，例如：翻轉(zhuǎn)課堂、角色互換、小組辯論、實(shí)踐測試、PBL法等方法[14]。據(jù)調(diào)查，本校自動(dòng)化專業(yè)大一擁有電腦的同學(xué)約占90%，大二學(xué)生擁有電腦人數(shù)比例高達(dá)97%，針對專業(yè)基礎(chǔ)課程內(nèi)容瑣碎、信息量大、抽象難于理解等問題，課前安排學(xué)生仿真驗(yàn)證討論提出的思路和想法，并通過云班課互通交流，上傳心得體會(huì)，課內(nèi)教師利用仿真軟件針對關(guān)注點(diǎn)多的問題進(jìn)行演示和講解，整個(gè)過程夯實(shí)基礎(chǔ)，強(qiáng)化理解知識(shí)細(xì)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。對于實(shí)踐性、工程應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)綜合課程，教師可依據(jù)前測效果量身定制課前任務(wù)，并下發(fā)補(bǔ)全學(xué)習(xí)任務(wù)課題內(nèi)容，給予一定量提示，并推薦課前實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)推導(dǎo)、仿真驗(yàn)證、控制模塊，課中引導(dǎo)學(xué)生依次實(shí)現(xiàn)由易到難的設(shè)計(jì)指標(biāo)，保證學(xué)生經(jīng)過努力可以得出課題結(jié)論。課內(nèi)講授中，主要針對重點(diǎn)及難度內(nèi)容進(jìn)行精講，而難度較小的部分盡量減少講解，而是總結(jié)其內(nèi)容。通過參與式學(xué)習(xí)，增強(qiáng)課堂樂趣，提高學(xué)習(xí)效果，也培養(yǎng)了學(xué)生小組協(xié)作能力和創(chuàng)新意識(shí)。

5.P(Post-assessment)測試課堂學(xué)習(xí)效果。后測與前測是前后呼應(yīng)的課程設(shè)計(jì)部分，在基本講授討論之后，考查學(xué)生是否真實(shí)理解教學(xué)內(nèi)容，以往的課程測試只局限于提問、簡單答題，教師考核掌握不夠全面，主動(dòng)性不高的同學(xué)仍然沒有參與考核，而利用智能教學(xué)平臺(tái)，全勤人員共同參與考核，得到具體考核分值，另外考核時(shí)間、效果進(jìn)度具有可控性。與此同時(shí)，針對推送資源的獎(jiǎng)勵(lì)問題基于教育心理組織活動(dòng)，以學(xué)生視角看待學(xué)習(xí)目標(biāo)，不宜長期獎(jiǎng)勵(lì)激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力，以特定“分值”作為衡量學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)。考核形式多樣化，考核方式持久化，全面衡量學(xué)生綜合能力。對于工程實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，后測階段，利用云班課提出獨(dú)立學(xué)習(xí)任務(wù)設(shè)計(jì)指標(biāo)及要求，引導(dǎo)學(xué)生自行提出設(shè)計(jì)方案，小組成員闡述各自觀點(diǎn)及驗(yàn)證效果，培養(yǎng)成長性思維和創(chuàng)新意識(shí)，后測效果亦可輔助教師快速掌握學(xué)生能力水平，為后續(xù)課前資源推送和課前測試提供依據(jù)。

6.S(Summary)總結(jié)本堂課程內(nèi)容。也是階段性整理、復(fù)習(xí)的過程。對于章節(jié)中前期認(rèn)知部分，教師總結(jié)當(dāng)前內(nèi)容，對于綜合應(yīng)用內(nèi)容，既要整理前期涵蓋知識(shí)又要總結(jié)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，保證知識(shí)連貫性。除了課上總結(jié)，倡導(dǎo)學(xué)生課下自主總結(jié)，找出本門課程以及專業(yè)學(xué)習(xí)綜合知識(shí)鏈接規(guī)律，并上傳至云平臺(tái)，學(xué)生互相查看各自總結(jié)內(nèi)容，相互學(xué)習(xí)，加快學(xué)習(xí)效率。也循序漸進(jìn)的培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成梳理思路的能力；布置課題任務(wù)方面，一則考核當(dāng)前知識(shí)，二則考核綜合應(yīng)用。

三、教學(xué)效果與分析

傳統(tǒng)課程調(diào)查通過線下表格填寫，調(diào)查工作并不具體客觀，為有效反饋學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，借助智能教學(xué)平臺(tái)，師生不分時(shí)間、地點(diǎn)隨時(shí)互通，學(xué)生根據(jù)個(gè)體情況調(diào)整學(xué)習(xí)進(jìn)程，教師根據(jù)實(shí)時(shí)反饋調(diào)整教學(xué)方式方法，合理安排教學(xué)進(jìn)度。利用教學(xué)平臺(tái)智能活動(dòng)統(tǒng)計(jì)圖解，教師可查看分析創(chuàng)建課程每位成員的學(xué)習(xí)情況，如圖3所示。圖中為一名18級專業(yè)基礎(chǔ)授課學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)圖解，該生課堂積極性均表現(xiàn)良好，有一定自主學(xué)習(xí)能力，思維邏輯整理能力較好，但通過視頻學(xué)習(xí)的創(chuàng)新實(shí)踐內(nèi)容完成不佳，說明該生的工程應(yīng)用實(shí)踐能力略有不足，需在后續(xù)過程中提升其理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力。

圖3 學(xué)生活動(dòng)智能圖表

四、結(jié) 語

針對自動(dòng)化專業(yè)課程中學(xué)生自主學(xué)習(xí)能動(dòng)性低的問題，提出了一種基于智能教學(xué)環(huán)境下的BOPPPS教學(xué)方法，分析了智能教學(xué)平臺(tái)云班課的功能作用和BOPPPS教學(xué)基礎(chǔ)理論，并針對工程實(shí)踐性強(qiáng)的自動(dòng)化專業(yè)對象將課程教學(xué)分解為課內(nèi)和課外兩部分，對課程教學(xué)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，最后，根據(jù)智能平臺(tái)學(xué)生智能圖表分析學(xué)生學(xué)習(xí)效果，并得出今后教學(xué)加強(qiáng)和改進(jìn)之處。