BOPPPS教學模式在互換性與測量技術實驗教學中的實踐

摘要：實驗教學作為工科專業培養學生創新能力和實踐能力的重要組成環節，不斷探索新的實驗教學方法是十分必要的。為適應國家“新工科”人才培養的要求，必須對互換性與測量技術實驗教學進行改革，提出了基于BOPPPS新的實驗教學模式，并在“直線度誤差的檢測”實驗教學中進行應用。實踐表明，BOPPPS教學模式融入傳統實驗教學，實現以學生為中心的理念，更好地調動學生的主觀能動性和參與度，大幅提升學生的拓展思維，為課堂教學的有效補充，教學效果凸顯。

關鍵詞：BOPPPS教學模式;互換性與測量技術;實驗教學設計;以學生為中心的理念

中圖分類號：G642.0????????????文獻標識碼：A

Practice?of?BOPPPS?teaching?mode?in?the?experiment?teaching?of?interchangeability?and?measurement?technology

Yang?Ying

School?of?Mechanical?Engineering，?Hunan?University?of?Arts?and?Science???HunanChangde???415000

Abstract：Experimental?teaching?is?an?important?part?of?cultivating?students'?innovative?ability?and?practical?ability，?it?is?necessary?to?explore?new?experimental?teaching?methods.?In?order?to?meet?the?requirements?of?the?cultivation?of?national?"new?engineering"?talents，?it?is?necessary?to?reform?the?experimental?teaching?of?interchangeability?and?measurement?technology，?a?new?experiment?teaching?mode?based?on?BOPPPS?is?put?forward?and?applied?in?the?experiment?teaching?of?"measurement?of?straightness?error"?.The?practice?of?two?teaching?periods?shows?that?the?BOPPPS?teaching?model?integrates?the?traditional?experimental?teaching，?realizes?the?student-centered?idea，?better?mobilizes?the?student's?subjective?initiative?and?participation，?and?improves?the?student's?expanding?thinking?greatly，?for?the?effective?complement?of?classroom?teaching，?the?teaching?effect?is?prominent.

Keywords：BOPPPS?teaching?model;?interchangeability?and?measurement?technology;?experimental?teaching?design;?student-centered?idea

隨著我國“中國制造2025”計劃、“互聯網+”“一帶一路”倡議等的組織實施，以新技術、新業態、新模式、新產業為代表的新經濟蓬勃發展[1]，對工程技術人才提出了更高要求，要求高等工程教育應主動對接新經濟、高科技和大工程時代發展的需要，培養大批具有實踐創新能力和人文情懷的復合型、創新型“新工科”人才。實驗教學作為我國高校工科專業培養學生實踐創新能力和綜合素養的重要環節，對實驗教學的改革也迫在眉睫[2]。

“互換性與測量技術”課程是機械類和近機械類專業技術基礎課，主要培養學生幾何量精度設計的初步能力和檢測操作技能，重點強調理論與實踐的結合，也是聯系設計類課程與制造工藝類課程的紐帶[3]。本文指出機械設計制造及其自動化專業互換性與測量技術實驗教學中所存在的問題，將BOPPPS教學模式融入實驗教學，以“直線度誤差的檢測”為例，進行實驗教學創新改革及實踐，實現了教學效果和學生參與度的明顯提升。

1傳統實驗教學模式存在的問題

實驗類型單一化，缺乏創新性

根據機械設計制造及其自動化專業人才培養方案的要求，互換性與測量技術實驗課時為6學時，共安排4個實驗，分別為直線度誤差的檢測、平面度誤差的檢測、用正弦規測量錐角、立式光學計測量塞規尺寸[4]。大部分實驗內容為機械零件的檢驗，實驗類型單一，操作過程簡單，無法激發學生思考問題、分析問題，嚴重限制了學生的思維，并在一定程度上制約了學生創新能力的培養和發展[5]。

實驗教學模式太制式化，學生參與度不高

互換性與測量技術實驗教學模式一直采用的是教師為主，學生為輔。實驗教學基本上都分為三個階段：第一階段，指導教師準備好實驗所需的儀器或設備，并進行調試，為實驗的順利開展做好準備;第二階段，指導教師對實驗內容進行講解，然后根據已驗證的操作步驟，完成實驗所需數據的測量，而學生只需要按照同樣的步驟操作一遍即可。第三階段，實驗結束后，學生完成實驗報告并交給指導教師進行成績評定。整個過程中，留給學生主動解決問題的空間很少，嚴重束縛了學生對實驗的參與度和積極性。

實驗教學與思政教育“兩張皮”

長期以來，互換性與測量技術實驗教學比較注重實驗內容及影響實驗結果的關鍵步驟的傳授，較少涉及實驗過程中操作人員的自身素養和職業道德的培養，使得培養的人才都只是各懷技能的“技藝人”，這嚴重偏離了“新工科”人才培養目標。

2?BOPPPS教學模式

BOPPPS教學模式作為教學技巧工作坊（instructional?skills?workshop，ISW）國際教學培訓采用的唯一教學法，主要強調學生在課堂教學過程中的參與互動及反饋，體現以學生為中心的理念[5]。BOPPPS是一種閉環教學模式，依據“起承轉合”切分為6個階段，依序為：B-導言（bridge-in）、O-學習目標（objective）、P-前測（pre-assessment）、P-參與式學習（participatory?learning）、P-后測（post-assessment）、S-總結（summary）。強調學生的全方位參與式學習，激發學生的興趣，培養學生的創新能力，是目前高等教學教學改革中切實可行的有效途徑[6]。

3?BOPPPS教學模式在實驗教學中的實踐

直線度誤差是形狀誤差中非常重要的一類，它主要用來描述實際直線允許的變動全量。為了較好地控制平面或者空間直線的形狀誤差，提高設備制造、安裝精度，延長設備的使用壽命，對工件的直線度誤差進行測量并控制具有重要的意義。本文以機械設計制造及其自動化專業的“直線度誤差的檢測”實驗項目為例，介紹BOPPPS教學模式的設計與實踐情況。

3.1?B-導言（bridge-in）

導言的功能主要是為了激發學生對本次實驗教學內容的參與興趣和積極性，架構課程內容與學生之間的橋梁[7]。在實驗正式開始之前，向學生展示一張圖片（如圖1），并配有一段有效的導言。以榴彈炮為例，它是我國軍事力量中重要的兵器之一。榴彈炮內膛的炮管直線度直接影響實戰中射擊的精度、發射的安全性和火炮的使用壽命[8]，進而引申對零件進行直線度誤差檢測的重要性，使學生快速進入實驗狀態以及激發他們的愛國之情和使命感。

3.2?O-學習目標（objective）

學習目標是指學生通過學習應達到的預期要求和水平[10-11]。學習目標的制定是否全面、可行將直接影響課堂的教學效果。本次實驗教學堅持知識、能力、素質有機融合，制定如下學習目標：（1）知識目標：掌握直線度的特點及誤差評定方法;（2）能力目標：掌握百分表測量直線度誤差的方法，掌握作圖法求解直線度誤差;（3）素養目標：培養規范操作實驗儀器的素養。

3.3?P-前測（pre-assessment）

前測是有效開展課程教學活動的重要前提[12-13]。通過學情調查，指導教師準確掌握學生的知識儲備以及實驗的預習情況，同時為參與式學習提供資源性選擇。“直線度誤差的檢測”實驗教學的前測環節通過提問、討論等形式進行，如表1所示。這樣可以較好地把握學生對直線度理論知識的掌握情況，進而方便設計實驗教學的深度和廣度。

3.4?P-參與式學習（participatory?learning）

參與式學習是BOPPPS教學模式的精華所在，它是通過師生的良好互動來實現課程教學核心內容的學習，讓學習真正發生，人人互學[14]。實驗教學中，參與式學習的設計就顯得尤為重要，既要體現學生的參與以及師生、生生之間的互動，又要鼓勵學生發現問題、分析問題、解決問題。如在實驗操作過程中，學生用百分表測量直線上各點的變化時，詢問學生“測量第一個點時，百分表為什么要進行調零？”、“百分表指針的擺動方向不同，所測量的點之間在位置上有什么關系？”等一系列問題，逐步引導學生思考下一步實驗該如何調控，體現以學生為中心的教學理念。

3.5?P-后測（post-assessment）

后測環節是在實驗操作完成之后，對學生的實驗結果進行及時檢驗或評估[15]，與前測相呼應。“直線度誤差的檢測”實驗操作安排2-3人為一小組，學生根據實驗結果分別進行小組討論，分析所得實驗數據的規律以及代表的含義，同時討論數據的處理方法。如果發現個別小組所測數據誤差較大，引導學生分析誤差存在的原因，并強調規范?操作實驗儀器的重要性和作為未來工程師必備的職業修養。說明問題存在的原因，返回上個環節重新測量。

3.6?S-總結（summary）

總結是實驗教學結束之際，對本次實驗教學進行總結，并指導學生完成實驗報告的撰寫和預習下次實驗教學內容[16]。該環節主要是給教師和學生提供一個共同反思的機會，它不是一個簡單的課堂教學總結，可以擴展到實際的工程應用。如實驗數據的處理，引導學生思考：采用最小包容區域法處理數據有哪些不足之處？如果用MATLAB軟件對實驗數據進行處理，應該怎樣實現？工程上大型、超大型零件的直線度誤差檢測應該怎樣進行操作？對學生而言，留下更大的思考空間;對教師而言，充分反思本次實驗教學存在的問題，改進下次實驗教學設計。

4結語

BOPPPS教學模式是一種符合教學曲線的課程教學模式，強調師生之間、生生之間的良性互動，體現以學生為中心的理念。我們將BOPPPS模型中的固定模塊與互換性與測量技術的實驗教學相融合，為實驗教學改革提供新視角。實踐表明，BOPPPS教學模式的應用，加深了學生對實驗原理及實驗儀器操作的掌握程度，更好地調動了學生的主觀能動性和參與度，大幅提升學生的拓展

思維，教學效果凸顯。由于BOPPPS在互換性與測量技術實驗教學中的實施處于初始階段，還存在部分學生主動參與的意識不夠強、前測環節不夠理想等現象，希望通過BOPPPS實驗教學設計的優化與改進，讓實驗課堂更加豐富多彩。

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基金項目：湖南省社會科學成果評審委員會課題（XSP21YBC187）;湖南省普通高等學校教學改革研究項目（HNJG-2020-0716）;湖南省教育科學規劃課題“新工科背景下地方高校工程人才人文精神培養路徑研究”階段研究成果（XJK21BF031）;湖南省教育廳“機電工程大學生創新創業教育基地”項目（湘教通[2019]333號）

作者簡介：楊瑩（1977—??），女，回族，山東濟寧人，博士，副教授，從事機械設計與制造的教學與科研工作。