基于雨課堂+BOPPPS教學模型的《原子物理學》教學改革方案

郭海中，于露，夏田雨

（鄭州大學物理學院，河南鄭州 450052）

《中國教育現代化2035》中指出，要加快信息化時代教育變革，利用現代技術加快推動人才培養模式改革，創新教育服務業態，推進教育治理方式變革。上述戰略任務的提出，對調整高校教育改革的方向具有重大意義。本文以《原子物理學》的教學為例，分析線上線下混合式教學模型的可行性，并給出基于雨課堂結合BOPPPS教學模型的教學改革方案，以探索課堂的更多可能性。

1 概述

《原子物理學》課程是一門承上啟下的學科，上承經典物理，下啟量子力學，是由宏觀世界通向微觀世界的橋梁和紐帶，在基礎物理學習中富有挑戰性，對教師的課堂駕馭能力也是極大考驗。

傳統教學中，課堂是教學的主要場所，教師講授是傳播知識的主渠道。近年來，隨著多種教學模式的引入，傳統課堂也在不斷完善，以適應教學模式的發展和時代的需求，但是在《原子物理學》教學實施過程中不難發現，面對課時壓縮的現實問題，教師在課堂上會著重講解重難點部分，對于引入、反饋等環節有所忽視，同時由于課程進度加快，學生無法及時消化所學內容，不能形成合理的知識框架，對后續量子力學及固體物理的學習有較大影響。在信息時代背景下，中國大學慕課（MOOC）、雨課堂、超星爾雅等教學平臺的建設，為解決上述問題提供了方向，如何充分利用網絡信息資源、更新現有教學模式、提高教學效率，是目前高校教育改革面臨的緊迫課題。

雨課堂是由清華大學和學堂在線聯合開發的新型智慧教學解決方案，以微信與PPT 作為教學工具，將手機端與電腦端有機結合，集制作課件、發布習題、線上教學于一體，因其功能強大、使用方便的多重優點，深受廣大師生的喜愛，是開展教學的得力幫手。

BOPPPS 教學模式是當前正在國際上流行的一種教學模式，它起源于加拿大教師技能培訓體系，以建構主義和交際法為理論依據，將教學過程分為6 個階段，即引入（bridge-in）、目標（objective）、前測（pre-assessment）、參與式學習（participatory learning）、后測（postassessment）、總結（summary），簡稱BOPPPS，是教師組織課堂教學的有效工具[1]。

面對《原子物理學》教學改革，本文考慮將雨課堂與BOPPPS 教學模型結合，所形成的新型教學模式既能克服傳統課堂灌輸式教學的缺點，富有趣味性，又牢牢把握住BOPPPS 模型中“參與式學習” 這一核心要義，有利于教師更好地開發課程，以完善課堂教學，而且有利于學生更好地參與課堂，從而激發課堂活力[1-4]。

2 基于雨課堂+BOPPPS 模型的《原子物理學》教學設計方案

本文選用楊福家所著《原子物理學》第5 版作為參考教材[5]，所給教學設計方案主要包括課前預習測試、課上參與學習、課后總結測試三部分，充分利用雨課堂教學平臺實現線上預習反饋，再結合線下課堂參與式學習實現師生互動交流，具體教學思路如圖1所示。

圖1 教學設計思路

2.1 預習測試

在新型教學模式下，我們將BOPPPS 教學模型中的前三個環節BOP 作為課前預習測試部分，利用雨課堂線上進行。首先，教師依據章節特點制作PPT，包含引入、目標、前測三個部分，教師可以通過導入教學視頻、發布題目等功能達到教學目的。隨后，學生可以在手機端查看學習任務，進而根據要求明確目標，進行預習。在此過程中，教師還可以利用反饋功能，查閱學生預習數據，借此發現學生學習的難點及易錯點，進而調整教學方案，以達到更好的教學效果。

（1）引入設計（B）：引入環節是激發學生學習興趣，建立知識銜接的重要一環。

在原子物理學發展史中，有多位物理學家獲得諾貝爾獎，因此該環節我們常用物理學史引入。例如，在“盧瑟福模型的提出”一節中，教師可以在預習環節中引入視頻，介紹盧瑟福的生平，向學生傳達執著追求、深入探究的科學精神。“波函數及其統計解釋”一節是幫助學生形成概率性觀點的重要一節。考慮到量子世界對學生來說是陌生且好奇的，教師可以由著名思想實驗“薛定諤的貓”作為課程的開端，同時以該實驗為例形象解釋“態的疊加原理”。

原子物理學知識具有很強的銜接性，教師還可以通過知識回顧引入。例如在第4 章開始，可以從玻爾的原子理論以及氫原子的薛定諤方程出發，由已經解決的問題自然過渡到未解決的問題： 光譜的精細結構如何解釋，該問題的引入能夠幫助學生建立章節之間的知識聯系，進而更好地理解什么是電子自旋。

（2）目標設計（O）：清晰而又準確的教學目標能夠幫助學生形成完整的課程框架，見表1。

表1 教學目標設計

在鄭州大學《原子物理學》的教學過程中，目標設計從知識、方法、思想三個方面入手，對學生的理論知識掌握、問題探索方法及情感態度與價值觀提出要求。“立德樹人”是教育的根本任務，在開展《原子物理學》教學過程中，教師要尤其注重思想目標的確立，能夠深入挖掘課程中所包含的思政元素，幫助學生建立正確的科學態度。

（3）前測（P）：前測是幫助學生建立知識聯系、了解本節重難點的有效措施，同時也是幫助教師了解學生現有知識水平、調節課堂教學內容的可行手段。

對于《原子物理學》課程，在前測問題的設計上，應以單選題、多選題、填空題為主，著重設置上下節銜接題目及基礎性的預習檢測題目。例如，對于“X 射線的發現及其波動性”一節，題目設置可以放置在X 射線波動性及實驗驗證上，了解性知識居多，利于激發學生的探索熱情，為線下參與式學習的順利進行奠定基礎。

2.2 參與式學習

新型教學模型中，參與式學習部分在線下課堂完成，教師在學生預習的基礎上，進行簡單引入及目標講解，幫助學生回顧知識，快速進入課堂。

參與式學習（P）是強調師生深度互動的學習模式。該過程要求學生能夠參與知識的探索，形成積極活躍的課堂氛圍，激發學生的科學探索精神，真正體現“以學生為主體”的教學理念[6,7]。為更好地實現參與式學習，教師可以靈活采用多種教學方法，如翻轉課堂、同伴教學、小組討論等。例如，在“X 射線的發現及其波動性”一節中，因其理論推導性知識較少，教師可以大膽采用翻轉課堂的教學形式，讓學生走上講臺，帶動學生主動學習的課堂氛圍；“薛定諤方程” 一節對公式推導的要求較高，小組討論、課堂匯報的教學形式能夠讓學生從合作中探索知識的發現及解決過程，有利于學生探索精神及合作能力的培養[8]。

我們以“康普頓散射”一節中“量子解釋”部分為例進行參與式學習教學設計，見表2。

表2 教學設計示例

2.3 總結測試

后測與總結（P+S）：后測與總結是檢驗學生學習成果、構建完整知識體系的重要環節。在本文所提出來的新型教學模型中，將這兩個環節放在雨課堂中進行開展，通過主觀題功能實現作業批改打分。該方法與原有上交紙質作業相比，省時省力，便于分析。

除此之外，與傳統BOPPPS 模型不同的是，在總結部分，為突出原子物理學教學特點、加深學生對原子物理學實踐與應用的理解，我們充分利用線上視頻功能，對慕課視頻、網絡視頻進行精選，設置科學前沿專題，例如盧瑟福背散射技術專題、掃描隧道顯微鏡專題，同步輻射技術專題、磁共振技術專題等。

需要說明的是，后測與總結環節的教學反饋是下一節課預習環節設計的重要參考依據，此舉可以幫助學生建立知識之間的聯系，不斷查缺補漏，形成完整的知識體系。

3 結語

基于雨課堂+BOPPPS 模型的教學設計方案將線上預習總結與線下參與式學習有機結合，充分發揮兩者的優勢，最大限度調動學生的學習積極性，利用碎片化時間開展教學，為參與式學習奠定基礎。新型教學模式的提出對于教師轉變教學模式，實現智慧教學，培養創新型人才具有重要意義。該模型在本校《原子物理學》 教學實施中取得了不錯的進展，但仍存在部分問題，例如如何保證前測后測數據的可信度、提高學生參與度等，這些問題的解決還需要長期、不斷的實踐，教師需要在此過程中不斷對其進行調整、優化，以更好地完善教學。