基于BOPPPS模型的推進系統試驗方法課程教學方法探索

張 宇 王墨戈 程玉強 李 健 王 蕾

（國防科技大學空天科學學院 湖南·長沙 410073）

0 引言

推進系統試驗也稱為試車，是任何一種新型發動機研制的基本環節之一。甚至有火箭發動機專家認為，火箭發動機不是研究的成果，而是試驗的結晶。因為在發動機研制過程中遇到的所有問題，幾乎都是依靠試驗來解決的。以我國長征5號系列運載火箭的助推器YF-100液氧/煤油火箭發動機的研制過程為例，自2000年立項研制到2012年通過驗收，歷經了上百次的試車，累計試車時間超過40000秒。試驗是確定推進系統性能指標、評價推進系統性可靠性和壽命的唯一方法，也是檢驗推進系統能否定型及驗收的唯一手段。試驗對于推進系統的研制及定型至關重要，但是航空航天推進系統試驗的顯著特點是成本高、測量難度大、數據處理復雜，因此國防科技大學針對發動機專業研究生開設了《推進系統試驗方法》課程，通過課程的系統講授，使發動機專業的研究生掌握航空航天推進系統研究過程中采用的試驗方法及其理論基礎，提高研究生試驗設計、試驗準備、試驗組織、數據處理、試驗總結等技能和實踐能力。

然而，在實際授課過程中，采用傳統的課程教學方法，教員按模塊講授試驗理論知識、試驗設計方法、測量技術、試驗技術、數據處理技術等內容，不能有效的激發學生的學習動力和熱性。同時，由于《推進系統試驗方法》課程與工程實際聯系較為緊密，但受限于發動機試驗的經濟性和安全性，無法滿足學生的實際操作需求，導致學生對于推進系統試驗方法的認識大多停留在理論層面，利用課程講授的理論知識解決實際工程問題的能力不強。為了解決這些問題，讓學生能夠做到理論聯系實際、達到學以致用，計劃應用BOPPPS模型開展《推進系統試驗方法》課程教學方法探索。

1 基于BOPPPS模型的課程教學設計

BOPPPS模型最由加拿大教師技能培訓工作坊（InstructionalSkills Workshop）提出，將教學過程分導入（Bridge in）、目標（Objective）、前測（Preassessment）、參與式教學（Participatory Learning）、后測（Postassessment）和總結（Summary）六部分。BOPPPS模型強調學生在整個教學過程中的參與程度，強調師生雙方在教學過程中的反思。應用BOPPPS模型能夠有效地搭建“教”與“學”之間的互通橋梁，增強學生對于課程學習的積極性，同時提高學生在課堂上的參與度，更多的理論知識和結論讓學生在參與式教學中自己總結和掌握。

首先，開展BOPPPS模型在《推進系統試驗方法》課程教學中的應用分析。對BOPPPS模型進行特征分析，了解BOPPPS模型的應用背景及其發展歷程，以及BOPPPS模型在全世界范圍內的課程教學中的應用情況，總結并提出BOPPPS模型的優勢特征。BOPPPS模型由引入、目標、前測、參與式教學、后測、總結六部分組成，該模型的顯著特性是強調學生在教學過程中的參與和反饋；《推進系統試驗方法》課程主要包括試驗設計、測量技術、試驗技術、數據評估四部分內容，該課程的顯著特性是注重對于學生課程實踐和工程應用能力的培養。BOPPPS模型是一個強調學生參與和反饋的閉環教學過程模型，以有效教學設計著稱，該模型的精髓就在于有效的互動式教學過程設計，因此適合用于開展《推進系統試驗方法》課程教學設計。對《推進系統試驗方法》課程的教學目的、教學內容、授課對象等因素進行具體分析，提出將BOPPPS模型應用于課程教學中預期帶來的有益影響，以及可能出現的問題。并且依據《推進系統試驗方法》課程的特點優化、改進BOPPPS模型，提出基于BOPPPS模型的《推進系統試驗方法》課程教學設計方案，如圖1所示。

圖1：《推進系統試驗方法》課程教學設計方案

進而，開展《推進系統試驗方法》互動式教學案例設計及實踐。依據BOPPPS模型和《推進系統試驗方法》課程特點，以提高課堂教學的有效性為目標，從課堂構成要素、操作流程、教學策略等方面合理安排、設計課堂教學活動。依據《推進系統試驗方法》課程的教學內容，優選出適合于互動式教學的課程知識點，并在課題組內以研討的形式確定該知識點的課堂教學案例設計方案，并在課題組內模擬開展該案例教學活動，不斷改進和完善。在課堂上以“生生互動”和“師生互動”為主要組織方式，通過分組討論、開放式辯論、活動實踐等多種手段開展互動式課堂教學；依據課題組科研項目中的試驗內容，組織學生開展真實試驗環境下的教學實踐活動，通過學生分組討論提出試驗方案、配合開展試驗測量，并對試驗原始數據進行處理、分析，通過參與式教學過程使學生主動思考，提高學生將授課內容在工程實踐進行應用的能力；針對開展的互動式教學內容，制定本學期的綜合課程設計大作業題目，讓學生通過組隊合作的方式共同完成一項綜合性課題，增強學生的組織協調能力。

最后，開展BOPPPS模型應用于《推進系統試驗方法》課程教學的效果分析及改進。通過分析學生對于課程大作業的完成情況，結合調查問卷、課后交流等方式獲得BOPPPS模型應用于《推進系統試驗方法》課程教學的效果。將BOPPPS模型應用于《推進系統試驗方法》的課程教學中，預期可以增加學生對于課程教學的參與度，提高學生主動掌握課程知識點的積極性，但是最終的課程教學效果還是需要通過實踐檢驗。針對本學期開展的互動式教學案例內容，制定本學期的課程設計大作業，進而將本學期學生課程大作業的完成情況與往期情況進行對比，以檢驗BOPPPS模型應用于《推進系統試驗方法》的課程教學的真實效果。通過調查問卷、課間交流等多種方式，了解學生對于基于BOPPPS模型的《推進系統試驗方法》課程設計方案的滿意度，了解學生在互動式教學中存在的問題和困難，并在之后的互動式教學案例設計中進行改進。

2 結束語

為提高《推進系統試驗方法》課程教學質量和發動機專業研究生的試驗設計、試驗準備、試驗組織、數據處理、試驗總結等綜合實踐能力，本文探索了基于BOPPPS模型的課程教學方法，提出了基于BOPPPS模型的《推進系統試驗方法》課程教學設計方案，結合BOPPPS模型的優勢和課程特點，通過分組討論、開放式辯論、活動實踐等多種手段開展互動式課堂教學，并依托課題組科研環境為學生創造實際試驗設計條件，讓學生通過分組協作的形式為完成課程大作業，最后利用訪談、調查等多種方式分析、總結課程的教學效果，不斷改進課程教學設計方案。基于BOPPPS模型的《推進系統試驗方法》課程教學設計方法，不僅可以豐富課堂的教學形式、增強教員對課堂教學環節的掌控能力，也極大的促進了“教”與“學”之間的互通，提高學生對于課程內容的辯證思考能力，為學生在后續課題和項目中開展試驗研究提供理論和技術指導。