融入BOPPPS理念的機械制造工程學線上課堂教學模式探索*

司 壘 王忠賓 劉新華 郝敬賓

（中國礦業大學<機電工程學院> 江蘇徐州 221116）

當前，教育部明確提出了“停課不停教、停課不停學”的規定，并明確指出各院校要積極開展線上教學和網上課程等在線教學活動，合理利用好優質的在線教學教育資源，以確保網上教學和線下課堂質量的實質等效性[1]。

機械制造工程學既是一門實踐性較強的專業基礎課，也是機械相關專業的必修類核心課程。通過此課程的學習，學生能更好地掌握傳統的機械零件從設計到加工成型過程中所涉及的相關知識。根據國際工程教育認證的要求，該課程進行了教學大綱的重新修訂和實驗內容的更新，著重于培養學生加工工藝分析、工裝夾具設計、裝配調試等方面的工程實踐能力。由于本課程涉及知識面寬、內容多，而課堂教學從40學時壓縮到32學時，如何完成教學目標并取得較好的教學效果，一直是課程組老師不斷探索的課題。但受限于“傳授式”的課堂教學模式，機械制造工程學的改革成效還未能真正顯現，急需采用全新的教學手段和先進的教育理念對課程改革進一步探索和實踐。

同濟大學作為一所在國內外具有較高知名度的名牌大學，其在課程改革方面一直比較重視，且成績斐然。同濟大學建立了以王巍院士為專業學術委員會主任的跨機械工程、控制科學與工程、計算機科學等學科的教學團隊。團隊中有國家工信部智能制造專家，在業界具有很強的影響力。其建立了國內首個工業4.0-智能工廠實驗室，并與德國西門子、蔡司、美國艾默生和國家儀器（NI）和日本歐姆龍建立了聯合實驗室，具有世界先進的、完備的教學實驗條件，為培養具有綜合設計、優化能力的機械工程人才打下扎實的基礎。

美國密西根大學機械工程專業擁有雄厚的師資力量以及國際上處于領先地位的導師隊伍，培養出了一流的高質量人才，專業知識體系具有寬口徑、強基礎、重視綜合能力和人文素質培養的特點。其采用跨學科的研究方法，憑借引領趨勢的研究、富于挑戰的課堂授課和對現實世界產生的影響，在全世界范圍內受到高度評價。

當前，機械制造工程學II課程在教學方面存在的主要問題如下。

（1）教學手段單一，無法激發學生的學習興趣

機械制造工程學課程開設時間比較長，許多教師仍然采用傳統的課堂教學模式。然而，大量在線開放課程、視頻、微課等提供了豐富多樣的教學資源，如何充分利用線上教學資源豐富教學手段，是新工科背景下機械制造工程學課程教學亟需解決的關鍵問題。

（2）過于強調理論知識，而忽略了知識的綜合運用，不利于提高學生的工程素質能力

部分老師在講授過程中，照本宣科，覺得只要將理論知識進行講授就完成教學任務，不能結合工程實際或案例引導學生，無法讓學生意識到理論知識在工程實際中的作用和意義，致使學生缺乏鍛煉解決實際工程問題的能力。另外，當前課程學習目標的考核只依靠試卷筆試，缺乏學生利用所學理論知識進行綜合運用的考核，從而無法全面地評估學生的理論知識掌握情況及工程素質能力。

針對線上教學自身所存在的問題，筆者在機械制造工程學的教學過程中引入六大教學步驟：導言（Bridge-in）、目標（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary），構建了BOPPPS模型，對該課程線上教學模式進行了深入探討，并對課堂教學質量評價體系進行了完善，以期提高老師和學生之間的溝通和互動效果，全方位地了解學生對所學知識點的掌握程度，進而保證機械制造工程學的線上教學質量[2]。同時，可以很好地激發學生自主學習的興趣，充分利用課余的零散時間進行知識點的預習和鞏固。另外，適時地擴充一些課堂上沒有涉及的知識點，尤其是制造業最新最前沿的技術信息，開闊學生的眼界。通過教學改革實踐，切實提高人才培養質量，實現學生更好的自我發展，讓三個“一去不復返”變成現實。

一、BOPPPS理念

BOPPPS教學理念來源于美國大學教育技術訓練中心Instructional Skills Workshop，它以建構主義為基礎，以完成教育總體目標為任務，依據人的注意力特征，將教學通過15 min單一教學模板加以劃分，包含導入（Bridgein）、目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）六大環節。這六大環節形成了一種全面合理的課程教學理論架構，即為BOPPPS模式。這種模式主要突出兩點。一是學習者能夠以廣泛的參與方式完成學習內容；二是老師能隨時掌握學生對學習狀態的反饋情況，以便于后期根據教學進度和教材難度，做出相應調節[3-4]。目前，全球已有三十余個國家的院校推廣或使用BOPPPS方法開展課程教學，同時全球已有一百多家高校和職業培訓機構積極推廣該教學方法。近年來，隨著國家職能部門對教育教學模式改革的重視，國內許多高校也投身其中，將BOPPPS教學理念合理融入課堂教學中，并取得了值得借鑒的研究成果。

二、線上課堂教學模式改革

1.多種教學平臺共用，提升線上教學體驗

為提升線上教學質量，保證教學效果，加深學生對課程的理解，筆者對該課程的線上教學模式進行了探索，合理地交叉利用超星學習通、騰訊會議、雨課堂等平臺[5-6]，探討“課前預習+課上互動+課后回放追蹤”的多元化教學手段。

首先，任課教師會提前錄制好每節課的重點和難點視頻，梳理好課前習題，并借助超星學習通對學生發布，并對相關數據進行收集統計，學生通過對課前預習視頻和課前習題的學習，能夠更好地融合線上教學課堂。其次，利用騰訊會議進行線上直播，針對重要知識點設計比較有趣的習題，以提高學生上課的注意力集中度，同時，借助雨課堂，學生可以彈幕發言，甚至與教師進行語音或視頻交流，營造活躍的課堂氛圍，教師可以根據學生反映的問題及時進行跟蹤。最后，在直播過程中，對整個課堂教學過程進行錄制，以供學生進行回放追蹤[7]。

2.課程教案與教學平臺的匹配設計

教學內容設計。由于機械制造工程學課程知識點眾多、課時較少，根據線上教學以及教學大綱的特點，對各種類型的知識點進行了分類整合。對較簡單和較難以及重要的知識點均可通過推送課前預習視頻，并布置預習作業。學生可以通過課前預習視頻掌握簡單的知識點，教師根據學生學習情況進行相應的講解。對于較難或關鍵知識點，由老師利用上課時間進行集中講授，進而保證學習過程的連貫性和線上學習效果。

教學過程設計。由于線上教學課堂具有不可忽略的自身缺陷，大部分學生很難全程集中精力認真聽講。因此，可以將每節課的線上講授時間進行適當壓縮，將其他時間用于知識點互動、語音交流等方式營造課堂氛圍。同時，還可以通過雨課堂彈幕，實時了解學生對知識點的理解程度。另外，為了吸引同學們上課的注意力，教師還可以結合自身的科研課題，介紹相關知識點的前沿應用情況，提高學生的學習興趣。

3.拓展線上教學模式，注重學生全方位參與式學習

如圖1所示，融入BOPPS教學理念的混合式線上課堂教學，使學生能夠全方位地參與到課堂教學的各學習階段，重視培養學生在學習過程中發現新問題，并能夠解決問題的能力，更加關注和培養學生的關注力及創新創造能力。而如何快速而又巧妙地引導學生融合線上課堂教學活動是本文研究的關鍵問題。針對該問題，本文將采用“線上+課內+課外”相結合的手段，借助豐富的線上教學資源，指導學生在課前進行預習、前測、課中互動、課后測等研討活動及相應的考核模式，積極地調動學生的學習熱情和積極性，讓每位學生都能夠真正參與到課堂教學過程中，達到全方位學習的目的。同時，針對不同的教學目標和教學重難點，綜合運用相關案例、PBL教學方式、分組討論等教學手段，提升每位學生的課堂學習參與能力及學習效果。線上參與式課堂教學設計。

圖1 線上參與式學習教學設計

4.基于BOPPPS的混合式教學模式設計

針對本校學生學情，根據BOPPPS教學模式的六個階段，教師做好教學目標制定、前測評估、課中互動、課后學習延伸與個性化指導等活動，引導學生明確教學目標、積極參與前測、課中分組討論與匯報、課后交流與分享，形成線上與線下、課內與課外、教學與輔導互聯互通、相對固定的教學組織架構。具體混合式教學流程圖設計，如圖2所示。

圖2 基于BOPPPS的混合式教學模式

5.學生學習效果統計與跟蹤

筆者提出的多元化教學手段的一個優勢就是，可以完整記錄學生的整個學習過程。教師可以利用超星學習通等平臺，了解并統計每一位學生的出勤、課上交流、課后作業等完成情況，對每堂課每位學生的學習效果進行跟蹤。根據統計結果，教師可以鎖定到課程的重點學生，并進行一對一指導和交流。

三、線上課堂學習考核方案完善

為了能夠全面地反映學生在多元化教學模式下的學習效果，筆者對線上課堂教學考核方案進行完善，主要由四部分組成，分別是課前預習成績10%、線上課堂表現20%、課后作業成績10%、期末考試成績60%。課前預習成績主要包括課前預習視頻或課件的觀看時間（50%）和課前預習題的完成質量（50%）；線上課堂表現主要包括簽到（20%）、課堂語音或視頻交流（50%）、彈幕交流（30%）；課后作業主要包括課后視頻回放時間和次數（30%）、課后作業完成質量（70%）。對于期末考試，細化成績考核方式，主要能夠體現本課程的過程考核以及考核的多樣性和公平性。

通過超星學習通、騰訊會議、雨課堂等平臺對學生平時參加課堂與互動學習進行效果評估，學生參加課堂的積極性明顯提高，也增強了線上學習的熱情與主動性。另外，教師與學生能夠在線上課堂過程中隨時隨地展開溝通與互動，通過雨課堂平臺推送對知識點的疑問或觀點，進而形成活潑有氛圍的課堂教學局面，有助于進一步提高課堂教學效果和教學質量。

融合BOPPS理念的線上課堂教學模式注重學生參與式的學習方式，旨在促進學生的全面協調發展。因此，其課堂學習考核不能單獨依靠某一指標來實現，而是關注課前、課上、課后的學習全過程評估。鑒于此，本文建立了涵蓋教學全過程的評價考核方式，形成多樣化的考核體系。在考核學生理論知識掌握程度的同時，對其學習狀態、解決實際問題能力等方面進行評估，做到過程性考核與結果性評價相結合，使課程的考核評價更加全面，水平更加先進。最終，將考核結果及時地向學生進行反饋，使學生認識對學習過程進行深刻認識，并引導學生提出寶貴意見，進而促進線上課堂教學效果的快速提升。

結語

為了保證在線學習與線下課堂教學質量實質等效，筆者基于BOPPPS理念對機械制造工程學的線上課堂教學模式進行了改革和探索，探討了“課前預習+課上互動+課后回放追蹤”的多元化教學手段，并對線上課堂學習考核方案進行了完善，實現了課前、課上和課后學生學習效果的過程評價。