基于BOPPPS模型的實踐教學模式探索

摘要：本文針對“開源硬件概論”課程，引入了BOPPPS模型進行實踐教學模式的改革。該模型以教學目標為導向，以學生為中心，旨在解決傳統教學模式中學生參與度不高、考核方式單一、不能學以致用等問題。經過多輪教學實踐數據統計結果證明，本方法能有效地提升學生的學習積極性和教學目標達成度。

關鍵詞：BOPPPS模型；開源硬件概論；線上線下混合；實踐教學模式

中圖分類號：G434" 文獻標識碼：A" 論文編號：1674-2117（2024）08-0081-03

引言

開源硬件憑借其功能模塊化、產品價格低廉、兼容性與可擴展性強等特點在教育領域具有極大的發展空間。為更好地滿足學生的創新發展需要，筆者所在學院面向計算機師范專業本科生開設了“開源硬件概論”課程，主要講授常用開源硬件的開發方法、典型應用和新課標下中小學對應模塊內容。但目前同類課程較少，對“開源硬件”知識技能的教學探究仍處于起步階段，其實踐教學模式尚未成熟。雖然有同類課程采用了如PBL等教學模式，但學生在學習中仍難以精準把握課程重難點，學習主動性和參與度較低，課程達成度不理想。因此，筆者嘗試引入BOPPPS模型，結合課程特點，探索該類課程參與式教學，實踐教學新模式。

BOPPPS模型及其基本模式存在的問題

BOPPPS模型[1]注重以學生為中心，實施過程特別強調學生參與度，以各類生生、師生互動的方式開展，有利于調動學生學習興趣，能快速引導學生建立課程知識結構。BOPPPS模型有六個步驟：Bridge-in（引入）、Objective（目標）、Pre-assessment（課前評估）、Participatory learning（參與）、Post-assessment（課后評估）、Summary（總結）。[2]

由此可以看出，BOPPPS比較適合強實踐性課程。從2017年起，我國高校不同學科的課程陸續有該模型的研究實踐[3-6]，但缺少“開源硬件概論”或同類課程的相關研究。同時也要注意，此模型的基本模式無法直接適用長學時的大學課程。“開源硬件概論”課程按照培養計劃每周3學時，1次課共120分鐘，該模型的支撐度不足，特別是Participatory learning（參與）環節還存在不少問題，如設計策略要如何與課程結合并實施，才能讓學生深度參與，并保證實施過程中教師能有效引導等。因此，筆者以“開源硬件概論”課程為例，探究基于BOPPPS模型的有效實踐教學模式。

“開源硬件概論”課程的Participatory learning（參與）環節實施策略設計

根據課程教學特點，筆者實施的BOPPPS模型如圖1所示。課程采用線上線下融合式教學模式，按教學課程階段總體分為前、中、后三個階段，其中課中學時占比最多，約為75%。此外，課程采用超星學習平臺，在課前導入、前測及課中隨堂測試時使用，約占總學時的25%。

Participatory learning環節是BOPPPS模型的重點，同時也是課時占比最多的環節。本課程的實施過程主要由理論講授、小組探究、演示演練、情境式案例、實踐實操等幾個環節構成。

以《數字信號的獲取》一節為例，將Participatory learning（參與）環節加以改進使其適用于“開源硬件概論”課程的實踐教學，其具體實施如下。

1.《數字信號的獲取》一節授課的基本信息（如下頁表）

2.《數字信號的獲取》一節參與式學習與測試的設計

從教師角度來說，設計一個切實可行的參與式學習計劃，能迅速且高效地提升教學目標達成度，而對學生來說，課程的學習將有較強的參與感和主動性，提升學習興趣，促進學習效率。

參與式學習環節以學生為中心，重視師生互動和生生互動，主要方法有演示、簡短的應用練習、拋出問題、分析問題、解決問題、案例分析、角色扮演、實驗仿真等。《數字信號的獲取》中的參與式學習環節如圖2所示。

①拋出問題：教師首先給出問題“開源硬件的信號是如何實現輸入與輸出的，與普通計算機有何異同”，并進行師生互動和生生討論。

②分析問題：教師講解數字信號輸入輸出的相關概念，并給出典型案例，如基于掌控板的按鈕、旋鈕（角度傳感器）等燈光的開關和亮度控制，從而引出數據信號的兩種類型——數字和模擬信號。

③小組討論：在此課程理論授課前，學生已經在超星學習完成了Bridge-in（引入）、Objective（目標）等環節，課上學生以三人為一小組進行思考討論，并進行分享。教師引導學生總結相關知識點，即“模擬信號是連續的，可以取任意值，而數字信號是離散的，只能取特定值”。

④解決問題：引導學生思考“如何輸出模擬信號”，并根據實驗現象和相關理論知識總結得出結論——掌控板無法直接輸出模擬信號，而是通過PWM方式模擬。然后，講授PWM脈沖寬度調制信號的基本使用方法。⑤實踐總結：在前序環節準備充分的基礎上，學生分組完成“小夜燈”課程案例，并進行實踐實操。在分析實驗仿真結果后，撰寫實驗報告并上傳超星平臺，完成作業的提交。

改進的BOPPPS模型在“開源硬件概論”課程中的實踐

根據“開源硬件概論”課程在計算機師范專業中的定位與培養目標，筆者制訂了課程思政目標和專業目標。

課程思政目標：將課堂思政貫穿教學全過程。結合學科特色與課程特色，落實立德樹人的教育方針，學習和培養“四有”好教師，提升學生開源硬件的應用開發能力和精益求精的科學態度。

課程專業目標：目標1——掌握常用開源硬件機器外圍硬件、常用傳感器和執行器模塊使用方法，能基于Python語言進行開源硬件編程，開發典型工程應用；具備團隊溝通合作意識和社會責任感，能撰寫規范化的需求分析和設計等文檔。目標2——能以最新的中學信息學課程標準為基礎，理解中學信息學教學中涉及本課程內容的部分，如信息系統與社會、開源硬件項目設計等，能勝任新課標下的信息技術教學或競賽指導等工作。

其分別對以下兩個畢業要求形成了支持。

畢業要求3-3：具備良好的工程意識、工程素質和工程實踐能力，能夠運用專業知識解決計算機軟硬件系統中的實際問題，并具備對其他學科的支持能力。

畢業要求3-4：理解中學信息技術與高校計算機科學的內涵鏈接，掌握中學信息技術學科核心素養的內容，并能有效指導中學日常教學、競賽以及社會實踐。

筆者設計的BOPPPS模型經過了三輪教學實踐，課程目標達成度穩步提升。從對學生成績數據的分析也可發現，最低分數和平均分數也有同步提升的變化趨勢，學生分數穩定成正態分布，這充分表明了教學績效的提升。

結論

筆者以探索適合強實踐性的本科課程“開源硬件概論”有效實踐教學模式為目標，引入BOPPPS模型，并結合課程教學要求進行了改進。多輪教學實踐結果表明，本方法取得了較好的效果，有效提升了教學目標達成度。

參考文獻：

[1]董桂偉，趙國群，管延錦，等.基于雨課堂和BOPPPS模型的有效教學模式探索——以“材料物理化學”課程為例[J].高等工程教育研究，2020（05）：176-182.

[2]曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學模式及其對高等教育改革的啟示[J].實驗室研究與探索，2016，35（02）：196-200+249.

[3]曾德斌，王建夏，王冬，等.基于OBE+BOPPPS的線上線下混合教學模式的探索——以計算機組成原理實驗課程為例[J].教育信息技術，2023（Z2）：79-82.

[4]聶秀山，袁藝，楊朝暉，等.基于BOPPPS模型的人工智能專業課程思政教學新方式[J].計算機教育，2023（09）：64-67.

[5]肖堯，王嬌琳，劉勝藍，等.工程認證下計算機類實踐課程的BOPPPSI教學模型設計與實踐[J].計算機教育，2023（08）：166-171.

[6]陳月芬，張石清，陳榮欽，等.基于OBE理念的“一云三合”課程教學探索[J].計算機教育，2023（10）：179-184.