BOPPPS教學模式下航天類專業課程思政教學設計與實踐

摘 要：課程思政是高校落實立德樹人根本任務的有效途徑，BOPPPS教學模式是一種以教學目標為導向、以學生為中心的新型教學模式。該文緊扣航天類專業課程思政目標，以航天動力學與控制課程為實踐依托，探索構建“BOPPPS+課程思政”的教學模式。首先，結合航天類專業課程的學科屬性、教學目標和內容體系，從理想信念、家國情懷、科學精神和工程素養等方面深入挖掘思政元素；然后，按照課前、課中和課后的邏輯次序進行課程設計，通過導入（B）、目標（O）、前測（P1）、參與式學習（P2）、后測（P3）和總結（S）六個環節將思政元素有機融入課程內容。教學實踐表明，該教學模式有效激發學習內驅力，促進“知識傳授、能力培養、價值引領”三位一體教學目標的達成，提升課程教學質效。

關鍵詞：航空航天；飛行控制；課程思政；BOPPPS；教學模式

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）34-0033-04

Abstract： Curriculum-based ideological education is an effective approach for cultivating students' moral character in universities. BOPPPS is a teaching model that is goal oriented and student-centered. This article focuses on the ideological and political education objectives of aerospace major courses and explores the teaching model combined BOPPPS and curriculum-based ideological education. First， based on the disciplinary attributes， teaching objectives， and content system of aerospace major courses， ideological and political elements are deeply explored from aspects such as ideal beliefs， patriotism， scientific spirit， and engineering literacy. Then， the course is designed in the logical order of before， during， and after class， integrating ideological and political elements into the content through six stages： bridge-in （B）， objective （O）， pre-assessment （P1）， participatory learning （P2）， post-assessment （P3）， and summary （S）. Teaching practices have shown that the teaching model effectively stimulates learning motivation， promotes the achievement of three teaching objectives of "knowledge transmission， ability development， and value guidance"， and improves the quality of course teaching.

Keywords： aeronautics and astronautics; flight control; course ideology and politics; BOPPPS; teaching model

2020年5月，教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》明確指出，要“全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用”“將課程思政融入課堂教學建設全過程”[1]。課程思政是高校落實立德樹人根本任務的有效途徑，是提高教書育人實效的重要舉措，也是課程建設的重要內容。習近平總書記指出，“探索浩瀚宇宙，發展航天事業，建設航天強國，是我們不懈追求的航天夢”[2]。建設航天強國是一項國家重大戰略，對維護國家安全、引領自主科技創新、推動現代產業體系優化升級意義重大。航天類專業人才是建設航天強國的重要力量，其培養過程更需要樹立正確的價值觀、夯實堅定的理想信念、培塑高尚的道德品質。

近年來，全國各高校航天類專業積極推進課程思政建設，將思政元素融入課程教學，取得了良好的成效。李衛平等[3]依托航空航天結構材料課程，有組織地開展課程思政教學，培養學生腳踏實地的實干精神、淬煉敢為人先的創新意識、激發空天報國的責任擔當，實現了知識傳授與德行培育并重。張開富等[4]針對西北工業大學航空航天類專業課程思政存在的若干問題，從團隊建設、教學內容、教學方法和評價體系四個方面進行探索實踐，取得了良好的育人成效。陳龍勝[5]分析了航空航天概論課程教學設計存在的問題，構建了通識教育、專業教育和思政教育“三位一體”的課程教學目標，設計了通識教育和課程思政協同融合的教學方案。王陽等[6]緊密結合航天系統工程課程的教學內容和專業特色，從遠大理想、家國情懷、科學精神、創新精神、工匠精神和奉獻精神六個方面深入挖掘，探討了思政元素融入課程的教學方法。劉睿等[7]對航天器控制原理課程的教學資源、教學方法和課程思政進行了改革創新，實現了“聽得懂、能理解、會應用、能創新”的教學目標。

在此基礎上，本文以國防科技大學航天類專業課程航天動力學與控制為依托，嘗試將課程思政與BOPPPS教學模式相結合，設計課程思政教學方案并開展教學實踐，著力提高課程教學質效，為航天類專業課程開展浸潤式思政育人提供借鑒。

一 課程簡介

航天動力學與控制是國防科技大學航空宇航科學與技術“雙一流”學科研究生專業核心課程，是構建新域新質航天人才知識體系的重要一環。課程系統講授航天器軌道動力學、軌道控制、姿態動力學和姿態控制的基本概念、基本理論和主要方法以及航天器控制系統的工程應用案例。

該課程以各類航天器為研究對象，分析它們在萬有引力及其他外力、外力矩作用下的運動特性及控制規律。研究航天器質心運動及控制規律的內容稱為航天器軌道動力學，主要講授軌道力學基礎、二體問題、軌道設計、軌道確定和軌道機動等內容；研究航天器繞質心運動及控制規律的內容稱為航天器姿態動力學，主要講授姿態動力學、姿態確定和姿態控制等內容。課程內容分為十一章，包括緒論、軌道力學基礎、軌道控制、姿態描述、姿態動力學、姿態測量與確定、姿態控制和航天器控制工程實例等，分別闡述“是什么、怎么動、怎么測、怎么控、怎么用”的問題。

該課程是聯結航天器總體設計、航天器在軌應用等相關技術的橋梁和紐帶，是航天器設計、研制與應用的重要基礎，與我國航天事業發展和人才培養需求結合緊密。

二 課程思政建設方案

（一） 課程思政目標

航天動力學與控制課程教學目標包括“三位一體”的知識目標、能力目標和價值目標，如圖1所示。知識目標：系統掌握航天器姿軌控制的基本概念、基本原理、主要方法及其工程應用案例。能力目標：培養航天器姿軌控制工程實踐能力，具備從事航天器姿軌控制系統設計、測試、分析與試驗等工作的能力。價值目標：厚植理想信念和家國情懷，培養科學精神和工程素養，樹立正確的世界觀、價值觀和職業觀。

與價值目標相對應，課程思政目標為堅持“立德樹人、思政育人”，緊密結合本課程的教學內容、學科特點和思維方法，深入挖掘課程本身所蘊含的思政元素，以“似有似無、似無實有”的巧妙方式有機融入課堂教學。將知識傳授、能力提升和價值培塑有機融合，在系統講授航天動力學與控制專業知識的同時，進行思想引領、價值引導和情感激發，引導學生樹立作為“軍人-科大人-航天人-國防科技人”的價值觀和職業觀，大力培塑“空天報國”的理想信念、家國情懷、科學精神和工程素養。

圖1 “三位一體”教學目標

（二） 課程思政內容體系

從航天歷史、知識傳授、工程案例和課程實踐四個方面打造思政內容體系。①緊扣我國航天科技發展歷程，引入錢學森、孫家棟等前輩元勛的光輝事跡，大講“兩彈一星”精神和載人航天精神，引導學員將個人價值實現與國家重大戰略需求有機結合，堅定理想信念與家國情懷；②立足專業知識傳授，大講航天科技領域的前沿動態與難題挑戰，通過航天器姿軌控制化繁為簡、以簡馭繁的設計過程，培養學員科學思維與思辨能力；③深挖重大工程案例，大講“神舟”“嫦娥”等國家重大工程以及學校自主研制的“天拓”系列衛星等工程案例，培養學員工程素養和責任意識；④強化課程實踐環節，設計以航天應用為背景的航天器控制系統綜合實踐，培養學員創新精神和團隊意識。

（三） 課程思政實現途徑

1）構建多維多向融合機制，完善課程思政方案。從思政教育與學理研究、價值理念與家國情懷、科學精神與職業素養等多個方面完善融合機制，實現知識傳授、思維培養、能力提升和價值塑造的有機統一。

2）運用信息化技術手段，豐富課程思政體驗。利用云教材的富媒體、大數據特征，構建了“情境、交互、體驗、反思”一體的浸潤式學習場景，形成“預習—聽課—實踐—復習—應用—拓展”全鏈條、虛擬-現實深度交互、時間-空間零限制的課程思政新體驗。

3）設計層遞實踐教學環節，強化課程思政主體。依托“天拓”系列衛星，設計“仿真試驗—虛擬試驗—演示試驗”層遞式實踐教學內容，增強學生的主體意識，著力培養學生的科學精神、工匠品質和職業素養[8]。

三 課程思政教學設計與實踐

以航天動力學與控制課程的核心章節飛輪姿態控制為例，挖掘課程思政元素，設計思政元素融入方法，基于BOPPPS教學模式分別從導入、目標、前測、參與式學習、后測和總結六個環節闡述課程思政的教學設計與實踐過程。

（一） 課程思政元素及其融入方法

飛輪姿態控制課程思政內容、思政元素及其融入方法見表1。

1 思政元素1：“自主創新、空天報國”的理想信念

①融入方法：以“天拓”系列衛星對地成像姿態控制問題為導入，講述其重要應用價值，由此激發學生作為“科大人”“航天人”的自豪感、責任感和使命感，牢固樹立“自主創新、空天報國”理想信念。②教學方法：案例講解，動畫演示衛星對地視頻成像的姿態控制任務過程。

2 思政元素2：胸懷集體、團結協作的職業素養

①融入方法：講授反作用飛輪姿態控制系統的組成，通常采用3個反作用飛輪，兩兩正交安裝，通過控制各個飛輪的轉速來完成對地視頻成像的任務。由此引申為“個人與團體”之間的關系，既需要明確的任務分工，又有密切的工作協同，從而培養學生胸懷集體、團結協作的職業素養。②教學方法：實物展示反作用飛輪姿態控制系統，讓學生親手轉動反作用飛輪，增強感性認識。

3 思政元素3：不畏艱難、勇于擔當的價值觀

①融入方法：講授飛輪姿態控制的原理，飛輪通過與航天器本體之間的動量矩交換實現姿態控制，“承受”了外界周期性擾動產生的全部沖量矩，引導學生勇于應對一切未知挑戰、敢于克服一切問題困難，培塑不畏艱難困苦、勇于責任擔當的價值觀。②教學方法：推導演繹，從動力學方程出發，推導外界周期擾動下飛輪動量矩和飛輪轉速的變化，講透“動量矩交換”這一原理。

4 思政元素4：愛崗敬業、勤勉奮進的職業觀

①融入方法：講授飛輪“最大轉速”這一重要技術指標，飛輪達到最大轉速后不能再吸收外界非周期性擾動，達到飽和狀態。引導學生在學習工作中應全力以赴，培養盡職盡責、勤勉奮進的職業觀。②教學方法：對比分析法，引導學生思辨非周期性擾動和周期性擾動對飛輪轉速的影響作用的不同之處。

5 思政元素5：精益求精、嚴謹細致的科學精神

①融入方法：講授飛輪對地視頻成像姿態控制的精度要求，提問若對地定向姿態誤差為1度，對地成像區域偏差為多大，讓學生深刻認識“失之毫厘，謬以千里”，培育精益求精、嚴謹細致的科學精神。②教學方法：問題引導法，結合對地視頻成像實際應用場景，提出姿態控制偏差導致對地成像誤差的問題，引導學生積極思考答問。

（二） BOPPPS課程思政教學實踐

BOPPPS教學模式源自加拿大教師技能培訓，由教學六個階段英文單詞首字母組成，分別是導入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-Assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、后側（Post-Assessment）以及總結（Summary）[9-10]。該模式以教學目標為導向，以學生為中心，關注教學互動和學生反饋，強調學生參與度與主動性，與航天類專業課程思政教學具有高度適配性。因此，采用BOPPPS教學模式組織飛輪姿態控制課程教學，如圖2所示，包括導入、目標、前測、參與式學習、后測和總結六個教學環節，并對教學環節實施過程進行評價，以評測教學目標是否達成。

1）導入。以“天拓”系列衛星對地視頻成像的姿態控制進行導入，通過生動的工程案例，激發學生的好奇心和學習興趣，同時滲透思政元素1。

2）目標。明確本堂課的學習目標，包括知識、能力和價值“三位一體”目標，闡明課程學習的重點難點內容。

3）前測。通過提問姿態控制方式的分類，了解學生對本堂課所需的預備知識的掌握情況，以便適時調整后續教學內容的深度和進度。

4）參與式學習。通過案例講解、實物展示、問題引導和對比分析等多種方式，充分調動學生的積極性，全員主動參與到學習活動中來，同時滲透思政元素1、2、3和4。

5）后測。通過問答、習題測試等方式對教學效果進行評估，據此判斷是否達到預期的學習目標。

6）總結。歸納本節課的知識點和梳理知識脈絡，進一步加深學生對課程內容的理解，提出姿態控制仿真實驗拓展內容，同時滲透思政元素5。

圖2 BOPPPS課程思政教學組織

（三） 課程思政教學反思

該堂課充分挖掘了課程內容中的思政元素，思政內容緊貼課程知識點，授課過程將思政元素與知識點有機融合，做到“不離專業講思政、滲透思政講專業”，達到對學生進行思想引領、價值引導、精神培塑和情感激發的思政效果。

①利用學生耳熟能詳的、學校自主研制的“天拓”系列衛星姿態控制展開課程思政，更能激發作為“科大人”的自豪感、作為“航天人”的使命感，更能起到“共鳴、共振”的效果。②深入挖掘思政元素，精心優選素材資源，避免簡單比附和生搬硬套。思政內容和課程知識點二者之間水乳交融、緊密聯系，在講授過程中更能做到潛移默化、潤物無聲。③利用案例、故事，通過圖片、動畫、視頻等多種方式，生動活潑、直觀形象地開展課程思政，更能激發學生的學習興趣、更好理解體會其中的思政內容。

四 課程思政成效

課程建設了云教材1部、思政案例30個，案例類型多樣、內容豐富、層次遞進，有機融入課程知識體系，有力支撐了課程思政的建設與實施。課程獲校級教學質量“優秀”評價、獲評湖南省精品示范課程。課程支撐校級教學成果一等獎2項、軍隊教學成果三等獎1項，成果推廣應用于中南大學、中山大學、華中科技大學等兄弟院校。

學生學習內驅力明顯提高，航天精神和創新意識顯著增強，獲世界大學生立方星挑戰賽、中國研究生未來飛行器創新大賽等高水平學科競賽獎勵12項，參賽作品被《科技日報》和央視等媒體報道。學生航天報國的理想信念堅定，絕大多數畢業后任職于航天發射基地與航天工業部門，多名畢業學生先后參與神舟十五號、嫦娥五號等重大任務，為建設航天強國提供了重要的智力支撐。

課程負責人主持省部級教改課題2項，獲校級教學優秀獎2項、教育部微小衛星控制與工程虛擬教研室課程思政比賽二等獎1項，應邀在工程教育頂級國際會議、全國航空航天類專業教指委課程交流會上作報告，介紹課程思政建設經驗。

五 結束語

本文基于BOPPPS教學模式，將思政元素“無痕”“無聲”“無形”地融入航天動力學與控制課程教學中，通過在導入、目標、前測、參與式學習、后測和總結六個環節中全方位、全過程地融入思政元素，堅定學生的理想信念、提升學生的思想道德水平、培養學生的職業素養。教學實踐驗證了“BOPPPS+課程思政”教學模式的有效性和可行性，實現了“知識傳授、能力培養和價值塑造”三位一體的教學目標。

在后續航天類專業課程思政教學實踐中將不斷探索建設路徑，著力打造課程思政教學庫，不斷豐富兼具專業性、高階性和時代性的教學資源。以“立德樹人、思政育人”為導向形成思政案例逆向設計與閉環實施，進一步完善以學生為中心的BOPPPS教學模式，將課程思政與教學設計有機融合，形成高效的新型課程思政教學模式。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部.教育部關于印發《高等學校課程思政建設指導綱要》的通知[EB/OL]（2020-05-28）.https：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-06/06/content_5517606.htm.

[2] 中華人民共和國中央人民政府.習近平李克強分別對首個“中國航天日”作出指示批示[EB/OL].（2016-04-24）.https：//www.gov.cn/xinwen/2016-04/24/content_5067424.htm.

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[4] 張開富，李衛衛，程暉.航空航天類專業課程思政建設的探索與實踐——以“飛機數字化裝配技術”課程為例[J].工業和信息化教育，2024（4）：13-18.

[5] 陳龍勝.“航空航天概論”通識教育和課程思政協同[J].電氣電子教學學報，2023，45（4）：122-128.

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[8] 楊躍能，張士峰，趙勇，等.智能無人飛行器“三位一體”創新實踐教學模式及應用[J].高教學刊，2023（34）：60-63.

[9] 董桂偉，管延錦，鄭超.基于BOPPPS模型的工科專業實驗有效教學設計[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2020（6）：36-38.

[10] 吳美杰，張婷，劉瑞靜.OBE+BOPPPS思政教學模式構建[J].電氣電子教學學報，2024，46（3）：92-95.

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.34.008

基金項目：教育部產學合作協同育人項目“《航天器姿態動力學與控制》教學內容和課程體系改革”（202102122024）；湖南省教育科學規劃課題“大學生創新實踐能力培養體系研究”（XJK17QGD001）

第一作者簡介：楊躍能（1984-），男，漢族，湖南邵陽人，博士，教授，博士研究生導師。研究方向為飛行器總體設計與控制。