混合式教學模式下“大學物理”課程BOPPPS教學法實踐

［摘 要］ 以《感生電動勢》一節為例，闡述了混合式教學模式下，如何采用BOPPPS教學法進行“大學物理”課程教學的具體實踐過程。通過實踐發現，BOPPPS教學法與混合式教學模式的結合在“大學物理”課程中有很好的教學效果，能夠幫助學生更有效地掌握課程知識和提高解決問題的能力。該教學方法使課堂教學內容、節奏安排更加合理化、條理化，有利于教師對教學進行階段性評價，及時調整教學設計能夠更充分體現“以學生為中心，以教師為主導”的教學理念，切實提高“大學物理”課程教學效果。

［關鍵詞］ 混合式教學模式；BOPPPS教學法；大學物理課程

［基金項目］ 2020年度防災科技學院教育研究與教學改革項目“基于云課堂的‘大學物理’課程混合式教學模式研究與實踐”（JY2020A07）

［作者簡介］ 楊 健（1979—），女，河北邢臺人，碩士，防災科技學院基礎部副教授，主要從事物理研究；李瑞東（1982—），男，天津人，博士，防災科技學院基礎部副教授，主要從事物理研究；王 焱（1990—），女，遼寧朝陽人，博士，防災科技學院基礎部副教授，主要從事物理研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）33-0152-04 ［收稿日期］ 2023-06-29

引言

傳統的“大學物理”課程教學模式以教師為中心，以教材為依據，以課堂為渠道，教學多采用講授法，學生被動地接受與重復，制約了自主學習能力發展，弱化了學生對知識的理解和思考，缺失了拓展學生思維能力的培養。如何引入新的教育理念，運用多元化的手段，在有限的學時數內，既保證傳統教學內容，又能提升教學質量，成為“大學物理”課程亟待解決的問題［1-4］。為此，將混合式教學模式引入到“大學物理”教育中成為必然?；旌鲜侥Ｊ浇Y合了面對面教學和網絡學習，打破了時間、地點、人數等限制。同時，BOPPPS教學法引入到混合式教學模式中，強調以學生為中心，注重學生的參與式學習，教師逐步轉變成為引導學生全方位參與并開展協作式、探究式、問題式學習的“領航者”，使課堂教學形式更加合理。本文以“大學物理”中“感生電動勢”內容的教學為例，分析如何在混合式教學模式下借助BOPPPS教學方法對課堂教學進行改革，以此提高學生的學習興趣，提高“大學物理”課程的教學效果。

一、BOPPPS教學法介紹

BOPPPS教學法是基于學生的學習主導性和互動性，通過引入、學習目標、課前測試、參與式學習、課后測試和總結六個環節構建學習環境，實現學生的主動學習和全面發展。BOPPPS是每個環節首字母縮寫，每個字母代表了該環節的具體內容，整個模式可看作一個環環相扣的過程，從引入到總結，循序漸進地引導學生深入學習和思考［5-6］。表1為BOPPPS各個教學環節具體任務解讀，從中可以看出該教學法各個教學環節都強調以學生為課堂的主體，重視學生的課堂參與，并通過師生、生生互動獲取有效的反饋，以便隨時對課堂教學進行及時的調整。

二、混合式教學模式下BOPPPS教學法具體實施過程

在馬文蔚等編著的《物理學教程》（第三版）內容中《感生電動勢》是第十二章電磁感應中第二節的教學內容，此前學生已學習了法拉第電磁感應定律和動生電動勢的內容，對感應電動勢的產生原因及其方向判定方法均已掌握，已具備學習本節內容的基礎。本節教學內容重點是感生電場性質理解、感生電動勢的計算、渦流的物理效應及應用。教學難點為感生電場的理解、運用感生電場及渦流的知識解釋實際問題［7-8］。本節教學時長1個學時，以下是以本節課程為例，闡述混合式教學模式中BOPPPS教學法在“大學物理”課程教學中的具體實施過程。

（一）引入

本次課在課前通過雨課堂系統給學生推送動畫視頻，一個圓環形狀電磁鐵兩側繞有線圈，左側線圈與電源連接，右側線圈與檢流計連接，當左側回路電鍵閉合或打開的過程中，右側閉合回路連接的檢流計指針會發生偏轉。學生對這個電磁感應現象都很熟悉，該視頻可引導學生回顧已學習的法拉第電磁感應定律的內容，并根據已學內容知道由于穿過右側閉合回路的磁通量發生變化而在回路中產生感應電流，并且能夠通過對磁通量變化原因上分析出這不屬于上次課講過的動生電動勢產生原因。推送動畫視頻同時提出問題：這個視頻中是什么力讓自由電子定向運動形成了感應電流？此問題的提出讓學生思考存在哪種非靜電場力可以讓電子運動的同時，能夠回顧之前學習的動生電動勢的知識點：導體棒切割磁力線運動過程中，導體中自由電子受到洛倫茲力而出現定向運動。而視頻中沒有導體的切割磁力線運動，因此洛倫茲力是引起自由電子定向運動的非靜電場力的可能性被排除。那么這個非靜電場力究竟是什么呢？由此引入接下來的學習內容。

（二）學習目標

通過PPT向學生介紹本次課學習目標和應掌握的成果，包括知識層面和能力、素養層面兩部分，用時兩分鐘左右。知識層面的目標為掌握計算回路中產生的感應電動勢大小和方向判定方法，理解麥克斯韋感生電場假設，理解感生電動勢產生機制、理解渦流的物理效應。能力、素養層面的目標為能從物理現象中找尋和探究到物理規律，能運用感生電場及渦流的知識對實際問題進行分析和解決，能獨立獲取知識并與其他學生進行交流協作。

（三）課前測試

通過雨課堂推送一道多選題作為課前測試，題目為：一個N匝圓線圈，放在磁感強度為B的勻強磁場中，線圈平面與磁感強度方向成30°角，磁感強度隨時均勻變化，線圈導線規格不變，通過什么方法可使線圈中感應電流增加一倍？此題目主要考查對法拉第電磁感應定律及感應電流與磁感強度、線圈匝數、電阻之間的關系的理解，所涉及理論內容在高中物理電磁感應部分已經學習過。通過此題目的推送，可以檢驗學生對電磁感應知識掌握的程度。在學完感生電動勢內容后，還可以讓學生運用計算感生電動勢的方法再次求解這個題目，幫助學生有效地建立起新舊知識的聯系，完成此節知識的建構。

（四）參與式學習

1.教學任務一：麥克斯韋感生電場的提出。根據引入部分中的視頻現象，可以看到在閉合或斷開電鍵的過程，右側閉合回路內部存在一個在變化的磁場，由于穿過閉合回路的磁通量發生變化，從而在回路中激起電流。但要形成電流，不僅要有可移動的電荷，還要有迫使電荷做定向運動的電場，但由穿過右側閉合導體回路的磁通量變化引起的電場不可能是靜電場，于是引出麥克斯韋假設：變化的磁場在其周圍空間要激發一種電場，這個電場叫作感生電場。用符號EK表示。

2.教學任務二：感生電動勢的計算。第十一章第二節《電源電動勢》這一節中給出的電動勢定義為：單位正電荷繞閉合回路一周時，非靜電場力所做的功為電源的電動勢。如以EK表示非靜電場強度，那么電動勢定義有：。由電動勢定義，感生電動勢等于感生電場EK沿任意閉合回路的線積分，即：，由于磁通量為：，則感生電動勢也可以寫為：。若閉合回路是靜止的，它所圍的面積S也不隨時間變化，則上式亦可寫成：，式中是閉合回路所圍面積內某點的磁感強度隨時間的變化率。然后通過設置習題，讓學生進一步學習感生電動勢的計算。

通過雨課堂推送兩道習題，習題一可比較簡單，旨在讓學生理解感生電動勢計算方法，同時將高中物理學習的內容和大學物理的知識點之間建立起聯系，由原來的對感生電動勢只能做定性分析提升到定量的計算。習題二可用兩種方法求解，不論利用哪種方法計算，均可使學生深入理解感生電場強度方向和電場線特點，引導學生總結靜電場和感生電場的區別。

3.教學任務三：介紹渦電流及其應用。先播放一個阻尼擺實驗視頻，把用銅制成的金屬板懸掛在電磁鐵的兩極之間，當電磁鐵的線圈沒有通電時，兩極間沒有磁場，這時需要經過較長時間，才能使擺停止下來，當電磁鐵線圈中通電后，兩極間有了磁場，這時擺會很快停止下來。然后把整塊的金屬板換成梳型金屬板懸掛在電磁鐵兩極之間，線圈通電后，梳型板停下來的時間比整塊金屬板要慢一點。根據視頻現象提出問題：“為什么有磁場后金屬板會很快停止擺動？梳型擺要稍微時間長？”讓部分學生解答并進行討論，通過總結學生的解答，給出渦流定義及渦電流力效應的物理解釋。同時介紹電磁儀表中，利用電磁阻尼使擺動的指針迅速停止的平衡位置的應用。

接下來演示將錫箔紙放在電磁爐上會出現上浮和發熱的現象并分組討論。將學生分組后，進行問題討論：（1）為什么放到電磁爐上的錫箔紙會懸浮并且發熱？（2）渦電流會帶來危害嗎？并搜資料列舉。討論結束后，每個小組可以將討論結果通過雨課堂上傳，平臺也可看到其他組提交的討論結果，公開評論選出最優答案組。通過問題的討論，學生可以自己總結渦電流的熱效應的產生原理，理解電磁爐工作原理，同時通過對渦電流危害的資料搜集，了解渦電流應用，看到事物兩面性，要用其利而去其弊。

（五）課后測試

通過雨課堂推送兩道選擇題，主要考查學生對感生電場性質的理解：電場強度方向與磁場變化的負方向成右手螺旋關系，感生電場電場線是閉合曲線，會計算感生電動勢。通過這兩道題目，既檢驗了學生對本節知識的掌握情況，又幫助學生與之前所學靜電場知識做對比，理解感生電場和靜電場的相同和不同點。教師課后可根據雨課堂反饋數據與課堂表現較差學生進行情況溝通，做到精準施教。

（六）總結

本節課程的總結環節采用提問的方式開展，并進行角色翻轉，即選擇一名學生扮演教師的角色，讓其帶領其他學生一起從感生電場產生原因、物理本質、計算的方法、渦流效應及應用幾個方面進行總結本次課程主要知識點。待學生完成后，其他學生根據該名學生的講述情況進行補充，教師再次強調重點內容，加深學生的記憶，并以思維導圖形式將主要內容展現給學生。

結語

利用BOPPPS教學法六大模塊的邏輯與組合在混合式教學模式下對《感生電動勢》這節教學內容進行了教學設計。通過實踐認為該教學法可有效增加學生的學習興趣和參與度，提高學生的知識掌握能力和學術能力。但BOPPPS教學法需要教師詳細設計和安排每個環節的內容和教學方式，需要投入較多時間和精力；同時，BOPPPS教學法需要對教學流程時間控制得當并且學生自我管理能力較強，能夠主動配合教學過程，否則BOPPPS教學法就會難以實現其教學效果。

參考文獻

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Practice of BOPPPS Teaching Methodology in University Physics Course under Blended Learning

mode： Taking Faraday’s Law of Induction as an Example

YANG Jian， LI Rui-dong， WANG Yan

（Fundamental Education Department， Institute of Disaster Prevention， Langfang， Hebei 065201， China）

Abstract： This paper takes “Faraday’s Law of Induction” as an example to elaborate on the specific practice process of employing BOPPPS teaching methodology in College Physics course under blended learning mode. Through the practice， it is found that the combination of BOPPPS teaching methodology and blended learning mode has a good teaching effect in College Physics course， which can help students to effectively grasp course knowledge and improve problem-solving abilities.The BOPPPS teaching methodology in College Physics course under blended learning mode emphasizes participatory learning of students， making the arrangement of classroom teaching more systematic and reasonable， and fully reflecting the teaching concept of “student-centered， teacher-led”， which can significantly improve the effectiveness of College Physics course teaching.

Key words： blended learning mode; BOPPPS teaching methodology; College Physics course