基于BOPPPS混合教學模式的分析力學精品課程建設探討

摘 要 隨著現代教育技術的迅猛發展，線上線下混合教學模式和BOPPPS教學模式都日趨成熟，并且在實際教學過程中取得了顯著的成效。文章提出基于BOPPPS教學模式和混合教學模式相結合的分析力學精品課程建設，旨在降低課程學習難度，激發學生學習興趣和加強學生對分析力學知識體系的深刻理解和實際應用，為高質量課程教學的實現提供了新的思路。

關鍵詞 分析力學；BOPPPS模式；混合式教學；課程建設

中圖分類號：G424 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A " "DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.12.033

Exploring the Construction of a high-quality Analytical Mechanics Course

Based on the BOPPPS Blended Teaching Model

GAO Yan， GE Yanfeng

（School of Science， Yanshan University， Qinhuangdao， Hebei 066004）

Abstract With the rapid development of modern educational technology， both blended learning and the BOPPPS teaching model have matured， achieving remarkable success in practical teaching. "This paper proposes the construction of a high-quality Analytical Mechanics course based on the combined use of the BOPPPS teaching model and blended learning. The aim is to reduce the difficulty of course learning， stimulate student’s interest in learning， and enhance student’s profound understanding and practical application of analytical mechanics knowledge， providing a new approach to achieving high-quality course education.

Keywords analytical mechanics; BOPPPS teaching model; blended learning; course construction

分析力學和矢量力學是理論力學的兩個重要組成部分，分析力學通過選取廣義坐標和運用數學分析的方法，建立了一套完全有別于矢量力學的新的力學體系。目前，國內眾多的理論力學教材和課程通常分為矢量力學和分析力學兩部分進行闡述。鑒于本校物理類專業之前已經開設了力學基礎課程，其中涵蓋了矢量力學的大部分內容，因此本課程以分析力學為主，內容上涉及牛頓力學的簡要復習、分析力學的基本概念、達朗貝爾原理、拉格朗日動力學、小振動、哈密頓力學、力學變分原理、正則變換和哈密頓―雅可比方程等，課程名稱也直接命名為“分析力學”。該課程的主要任務是進一步夯實學生的理論力學基礎，掌握和應用分析力學的核心原理和方法，培養學生獨立思考和獨立研究的能力，為后續統計物理、電動力學、量子力學和場論等相關課程打下堅實的基礎。分析力學在理論力學體系中具有重要而且深遠的意義，它為我們深入理解自然界中物體的運動規律提供了更靈活的數學框架，為復雜系統的研究建立理論框架，啟發新的物理思考和揭示自然法則，同時也在解決工程和技術應用方面發揮著關鍵作用。因此，如何將分析力學課程建設為符合新時代要求的精品課程，如何在教學實踐中為滿足不同基礎背景的學生而開展差異化教學，如何改革分析力學課程的教學模式從而更好地激發學生學習興趣和增強學生自主學習能力，這些是當前分析力學教育教學改革過程中值得進一步探究的課題。

一方面，隨著現代教育技術的進步和教學改革的深入，慕課、智慧教室和微課等網絡教學模式在教育領域逐漸嶄露頭角，BOPPPS教學模式[1]（包括課前導入、學習目標、課前評估、參與學習、課后測驗和總結歸納）和線上線下混合教學模式效[2-4]都日趨成熟，并且在實際教學過程中取得了顯著的成效[5-7]。然而，分析力學課程理論性較強，涉及大量的公式和力學原理的推導，單一的線上網絡課程效果很大程度上依賴于學生的自制力和較好的基礎知識儲備，很難達到令人滿意的教學效果。另一方面，傳統教學模式過于單一，學生難以提起興趣，如果未能及時掌握上節課的知識點，那么很容易跟不上后續的課程內容[8]。為此，本研究提出基于BOPPPS教學和混合教學模式相結合的分析力學精品課程探索和實踐，充分發揮兩種模式各自的優勢，實現更全面、靈活和高效的線上和線下教育，同時也可以融入更多的思政元素到線上課程中，有助于適應當今教育的多樣性和變化，更好地服務于學生多元化的學習需求。

1 "學情分析

本課程是為物理專業大二本科生開設的專業必修課，它是一門抽象而深刻的學科，對學生的數學功底和物理直覺提出了相當高的要求，許多學生在初學階段可能會面臨對線性代數、微積分、廣義坐標、廣義速度、虛功和運動方程等基礎概念理解方面的難題。這門學科強調理論推導和數學建模，學生在處理復雜問題時可能感到挑戰重重，一些學生可能傾向于機械記憶而非深度理解，從而阻礙了對理論力學整體框架的掌握。此外，分析力學通常與實際情境和實驗結合，但一些學生可能難以理解理論和實際問題之間的關聯，導致對課程整體意義認識不足。

2 "課程建設思路與方案

分析力學混合教學模式的總體設計方案可借鑒BOPPPS教學模式，將傳統型的課堂結合線上網絡教學資源分為六部分：線上課前導入（Bridge-in），線上明確學習目標（Objective），線上課前評估（Pre-assessment），線下參與學習（Participation），課后測驗（Post-assessment）和線下總結歸納（Summary）。教師可以讓學生在課前通過在線平臺觀看視頻，預習必要的基礎知識點，并且在視頻中闡明學習目標和設置課前評估問卷，之后通過傳統的線下課堂講授知識要點、組織分組討論和項目實踐等，然后通過在線平臺測驗學習效果，最后在線下課堂上對知識點進行歸納總結，為學生構建知識框架。

2.1 "線上課前導入

鑒于分析力學這門課程涉及較多的微積分和線性代數等高等數學和牛頓力學的必要前期基礎知識，因此線上課前導入對分析力學課程至關重要，它是引導學生進入課程主題、建立思維框架和激發學習興趣的關鍵一環。教師可以在線上平臺發布課程相關的真實案例和提出一些引導性問題，讓學生進行思考和討論。這有助于激發學生對課程主題的興趣，同時為課堂互動創造有利條件。此外，教師也可以利用在線平臺進行一些簡單的演示或模擬實驗，以呈現即將學習的概念，幫助學生更好地理解分析力學的實際應用。在這個過程中可以考慮融入思政元素，引導學生建立正確的世界觀、人生觀、價值觀，從而達到立德樹人的目的。

2.2 "線上明確學習目標

明確學習目標是建設一門精品課程的關鍵步驟之一。借助在線平臺將每一堂課程劃分為多個模塊，并為每個模塊設定明確的學習目標，然后通過文字、圖表或者視頻等方式呈現每一節課的學習目標，確保學生在課前就能夠了解將要學習的知識和技能。教師也可以通過案例分析、模擬實驗或實際應用場景，將學習目標與實際問題聯系起來，從而提高學生對學習目標實際應用的理解。

2.3 "線上課前評估

首先，利用在線平臺發布簡短的小測驗，覆蓋即將學習主題的基礎知識，了解學生對相關概念的掌握情況。其次，利用在線問卷調查，了解學生對分析力學相關主題的興趣和了解程度，掌握學生在實際應用中的經驗、感興趣的方向等信息。也可以設置一些簡答題或開放性問題，以此了解學生對課程主題的深度理解和思考能力。最后，教師應提供即時的反饋，讓學生知道他們在課前評估中的表現如何，并指導他們了解學習過程中的重點。通過這些課前評估手段，我們可以更好地了解學生的學科基礎和學習需求，有針對性地進行教學設計，提高課堂教學的有效性。

2.4 "線下參與學習

線下課堂教學對于分析力學課程而言是至關重要的一環，在這個環節中，可以將傳統的線下課程劃分為三部分：①理論基礎講解與概念解讀；②實例分析與實際案例講解；③深化與拓展知識。通過以上三部分的線下課堂教學，可以確保分析力學課程的深度和實用性得到有效傳遞，學生能夠在實踐中更好地理解和運用所學的知識。

在第一部分，教師可以將本堂課的教學目標和需要解決的問題標注在黑板上，并按照最容易理解的方式引導學生進行思考。同時，授課老師應該按照本堂課知識點的串聯邏輯關系依次進行講解，并對課前線上測驗和問卷中學生理解不夠和錯誤率較高的知識點著重進行剖析和講授。在這個過程中，可以通過清晰的演示和詳細的解釋，引導學生深入理解分析力學的核心概念、原理和公式。同時，教師也可以使用實例和圖表將抽象的數學和物理概念具體化，使學生能夠更容易地理解和應用這些理論。此外，教師通過逐步推導和演算，展示數學推導的邏輯過程，讓學生能夠跟隨推導的思路，提高他們的邏輯思維和推理能力。在這一部分，應保持積極的學習氛圍，使學生建立起對整個課程框架的認知，確保學生對理論基礎有深刻的理解。

在第二部分，教師應注重通過實例分析和實際案例講解將理論知識應用到實際問題中。基于真實的工程案例或應用場景，幫助學生建立理論與實踐的聯系。通過對案例的深入講解，讓學生了解分析力學在工程領域的實際應用，強調理論與實際問題解決之間的關聯性。鼓勵學生參與討論，提出問題，并在實際案例中進行思考與應用。這一過程不僅加深了學生對理論的理解，還培養了他們解決實際問題的能力。

在線下課堂的最后一個階段，應當深化和拓展學生對知識的掌握。教師可以通過提出更復雜的問題或深層次的思考題，挑戰學生的思維。同時，鼓勵學生提出問題，展開深度討論，以促使學生思考更高層次的理論問題。此外，可以展示一些與課程相關的前沿研究或實際應用案例，引導學生對學科未來發展方向有更深入的認識。通過這一部分，學生不僅可以鞏固已學知識，還能夠更好地理解學科的深度和廣度。

2.5 "課后測驗

課后測驗是評估學生對知識的理解程度和鞏固知識的重要手段。為了做好課后測驗，教師一方面可以設計多層次、多樣性的問題，覆蓋課程核心概念和重要原理。這些題目包括選擇題、填空題、簡答題和解答題等，以確保在不同認知層次上都能有所涉及。通過習題的回答情況，教師能夠全面評估學生對整個知識點的掌握情況。另一方面，教師可以通過設計與實際工程問題相關的題目，測試學生將理論知識應用于解決實際問題的能力，加深學生對分析力學在實際應用中的理解。最后，授課老師應當迅速批閱學生的作業和測試題目，這樣能夠幫助他們及早發現并糾正理解上的錯誤，有助于激發學生對知識的持續關注，促進他們的成長。

2.6 "線下總結歸納

線下課堂的總結歸納是幫助學生鞏固所學知識、梳理思路、強化理解的關鍵環節。在每堂課結束前，教師可帶領學生簡要回顧本堂課的主要知識點，強調重要概念和核心內容，梳理本堂課的知識網絡體系。在這個過程中，授課老師也應當鼓勵學生參與課堂總結，形成屬于自己的學習筆記，這不僅有助于學生的知識鞏固，還培養了他們獨立總結、歸納的學習習慣。通過提問、小組討論或學生分享經驗，引導學生主動參與總結過程。這種互動式的總結方式有助于鞏固學生的學習成果，促使學生通過口頭表達鞏固理論知識，提高對知識記憶和理解的深度。

3 "混合教學模式的過程評價體系

在實施線上線下混合教學模式的分析力學課程教學中，建立一個有效的多元化綜合評價體系至關重要，這樣可以對學生的綜合能力進行比較全面的考查，改變了“一卷定終身”的考核和評價體系。為此，教師可以將平時成績細化到BOPPPS線上線下混合教學模式的每個測驗和學習環節，然后結合期末考試成績進行綜合評價。具體實施細節如下：期末考試成績占50%，平時成績占50%。其中，平時成績包括：線上自學及課堂前測（15%），線下參與學習（10%），課后測驗及作業（15%），線下總結歸納（10%）。

4 " 結語

本文基于BOPPPS 教學模式結合線上線下混合教學模式對“分析力學”課程授課方式進行了改革和嘗試，提出了基于這一模式的精品課程建設思路。通過線上線下混合教學模式與BOPPPS 教學模式各個環節的有機融合，促進了學生對分析力學知識的深刻理解和實際應用，為其他基礎理論學科的授課提供了有益的經驗和新的思路。

基金項目：河北省級研究生示范課程立項建設項目“高等量子力學”（KCJSX2024028）。

參考文獻

[1] 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（2）：196-200，249.

[2] 鞏建閩.實施基于成果教育OBE的原因及策略[J].國家教育行政學院學報，2016（6）：48-53.

[3] 劉春玲，馬薇.線上線下混合式教學改革探索[J].科技與創新，2022（16）：4-6，9.

[4] 李雷，陶平，吳慶州，等.基于線上線下混合式教學的大學物理教學探索——以南京理工大學紫金學院為例[J].物理通報，2022（10）：10-14.

[5] 張娟，王艷，余龍.理論力學“四堂融合”混合式教學和考核模式改革的實踐[J].力學與實踐，2019，41（2）：210-215.

[6] 燕樂緯，梁穎晶，孫作玉.基于MOOC理念的理論力學課程“翻轉課堂”教學模式討論與分析[J].高等建筑教育，2021，30（1）：105-110.

[7] 張建勛，朱琳.基于BOPPPS模型的有效課堂教學設計[J].職業技術教育，2016，37（11）：25-28.

[8] 胡海巖.力學教育的幾個問題及其對策[J].力學與實踐，2020，42（5）：598-602.