基于任務驅動的BOPPPS混合式教學模式構建

摘要：針對傳統控制類課程教學模式存在的不足，以及新工科背景下對人才培養的新要求，文章提出一種以行業工程背景任務為驅動的BOPPPS混合式教學模式，并以“自動控制原理”課程為例，詳細闡述了該模式的設計目標、內容、實現思路以及可行性。研究表明，該模式有助于提高教學效果，增強學生工程實踐能力，為新工科背景下控制類課程教學改革提供參考。

關鍵詞：控制類課程；任務驅動；BOPPPS；混合式教學；新工科

中圖分類號：G642" " " 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）07-0153-03

開放科學（資源服務） 標識碼（OSID）

0 引言

現代社會中，自動控制技術在醫療、航空、電力、化工等眾多工業生產領域都獲得了廣泛應用，機器人、無人駕駛、人工智能等自動化成果也逐步促進著人民生活質量的提高。控制類課程是工科高校自動化及其相關專業的重要基礎課程之一。隨著互聯網技術的發展，此類課程的教學方式也面臨了新的挑戰[1]。習近平總書記在二十大報告中指出，“推進教育數字化，建設全民終身學習的學習型社會、學習型大國”，“培養造就大批德才兼備的高素質人才，是國家和民族長遠發展大計”。在教育數字化背景下，進一步完善混合式教學流程，強化學生在控制類課程學習中的主體意識、創新意識與工程意識，從而提高新工科人才的培養質量，這是目前高校控制類課程建設所需面臨的緊迫任務。

本文研究與構建的控制類課程任務驅動BOPPPS混合式教學模式，可以在進一步豐富混合式教學理論體系的同時，增加學生掌握知識的理論深度與實踐能力，提升其學習動力和工程意識，具有重要理論研究與實踐價值。以下將對控制類課程的特點進行具體分析，并逐步實現教學新模式的構建。

1 控制類課程特點與分析

為主動應對新一輪科技革命的挑戰，我國教育部與知名高校合作提出了“新工科”計劃并從多方面系統性地推進“新工科”建設。2020年8月27日，教育部新聞發布會上，教育部高等教育司司長吳巖再次表示，全面深入推進新工科、新醫科、新農科、新文科等“四新”建設將成為教育部重點推進的四項工作之一[2]。在我國教育部首批公布的“新工科”計劃研究與實踐項目名單中，自動化類課程赫然在列，表明對工科院校的自動化及相關專業課程進行對應課程建設與教學改革已經迫在眉睫。

控制類課程指高等院校較多工科專業所開設的含自動控制原理、智能控制、過程控制等的系列課程。作為高校自動化及相關專業的必修基礎課程，控制類課程涵蓋了控制科學中的重要理論與成果，并以高等數學、電子電路等知識為基礎。傳統的控制類課程教學模式以教師為中心、以數學推導為主，即LBL（Lecture-Based Learning） 講授模式。但由于此類課程的理論性、抽象性和邏輯性較強，傳統教學模式易使學生出現學習主動性低、對知識的系統性和工程意義理解不足等問題。例如自動控制原理課程的時域分析部分，學生多對基本例題掌握較好，但對其變形擴展感覺困難，更極易對實際系統的分析望而卻步，知識并未融會貫通。與此同時，思政內容也不易與課程緊密融合，僅靠課堂的硬性灌輸難以滿足對學生思想素質培養的需求。

新工科建設的內核在于提升學生解決復雜工程問題的能力，推廣更具工程性的教學方法。控制類課程的新工科建設需著重于保障學生的主體地位，強化學生的主動學習和解決工程化問題的能力[3-4]。在教育數字化背景下，控制類課程若能有機結合互聯網科技與傳統教學方式，設計科學實用的混合式教學模式（Blending Learning） ，將可在發揮教師的教學主導作用的同時，更好體現學生的主體地位，改善課程教學效果、提高學生主動分析與解決問題的能力。

2 控制類課程特點與分析

近年來，混合式教學模式研究日益增多，但仍存在線上線下結合不緊密、互動性及反饋不足等問題。BOPPPS模型最初提出于加拿大和北美地區，它進一步強調了互動和反思的閉環反饋，將教學分為引入（Bridge-in， B） 、學習目標（Learning Objective， O） 、課前評估（Pre-Assessment， P） 、參與式學習（Participatory Learning， P） 、課后評估（Post-Assessment， P） 、總結（Summary， S） 等6個環節，較完善涵蓋了5W教學要素（Why、Who、What、How和Whether or not） 的相關需求[5-6]。將BOPPPS混合式教學模式應用于控制類課程教學，有助于提高學生自主學習能力，增強師生互動，體現以學生為中心的教學理念，最終提升教學效果。

同時，考慮到課程的強邏輯性、系統性特點，僅采用BOPPPS混合式教學有可能使學習目標碎片化，令知識的整體性、邏輯性、工程性、目的性不足。任務驅動教學法（Task Based Learning，TBL） 是一種由教師設計符合實踐情境的任務作為知識的載體，學生通過完成任務掌握知識與技能的教學模式。任務驅動適用于與混合式教學相結合以強化理論知識的工程背景、明確課程的學習目的、提高學生實踐能力[7]。

將任務驅動與BOPPPS相融進行混合式教學，“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”，營造讓學生主動參與學習和研究的氛圍，應更好地保證控制類課程教學中的工程導向，提高教學效果，增強教學驅動力，符合數字化和新工科導向中的高校工科專業“面向工程”培養高素質人才的教育需求。

3 控制類課程的任務驅動BOPPPS混合式教學模式

基于分析，對控制類課程的任務驅動BOPPPS混合式教學模式的設計目標、內容、設計思路與可行性等研究與分析如下。

3.1 教學模式設計目標

控制類課程的建設與改革是以相關課程的數字化建設為基礎，借助信息技術的飛速發展，對課程的新型教學模式進行研究與實踐探索，其設計須緊密圍繞新型人才培養的下述目標進行。

1） 教學環節的流暢性。理順線上線下教學資源與手段，使BOPPPS教學各環節更為科學與實用，進一步提高線上線下教學環節相混合的緊密性，從而保障多時空教學環節的流暢性。

2） 驅動任務的有效性。設計與教學環節有機結合的工程化、個性化的驅動任務，其中涉及對受教育者科研創新素養、思想政治素養等素質教育的培養內容，以保證對高等教育人才培養的有效驅動作用和工程化導向。

3） 考核機制的保障作用。根據需求設計對應的具有導向性的新型考核機制，強化任務對學習者的驅動力，保障BOPPPS教學的有效進行，并切實實現課程中思政教育的有效融入。

3.2 教學模式設計與分析

為實現上述目標，本文以本校自動控制原理課程為例，設計并分析了任務驅動BOPPPS混合式教學模式的改革方案，并探討其可行性。

3.2.1 更新教學理念，建設教學團隊

團隊的建設是新教學模式實現的基礎，主要內容如下。

1） 思想建設。定期開展教學研討會，對新型混合式教學理論進行學習，分享教學經驗和研究成果；邀請專家開展講座，幫助教師了解教學技術的前沿動態，統一團隊思想，進一步明確“學生為中心”和高素質人才培養的教學目標。

2） 能力建設。開展網絡與教學技術的培訓，如雨課堂、學習通等應用技巧，強化教師數字化教學能力；組織教師參與行業培訓，赴企業參觀實習，提升教師的工程實踐能力。

3） 制度建設。同時，根據需求設計對應教師考核激勵制度，進一步保證教學經驗交流和結果反饋的及時性和有效性。

3.2.2 理順知識體系，完善教學流程

1） 知識框架研究。分析課程授課對象的特點與需求，在充分進行團隊內部和師生之間的分析、研究、交流、論證的基礎上，針對性理順課程的知識體系，形成順暢的BOPPPS混合式教學流程。例如對非自動化專業的自動控制原理課程教學中，根據具體專業特點和培養目標，并考慮到其課程前續知識儲備可能不充分等具體情況，可將知識框架整理為課程基礎、數理基礎、方法應用等三條主線，再由主線下分具體支線，知識體系框架清晰且符合需求。

2） 知識模塊優化。根據BOPPPS混合式教學需求，沿主線劃分知識模塊并加以優化，使其適應工程性任務驅動需求。例如：在新能源科學與工程專業的自動控制原理課程教學中，對“系統設計”和“非線性系統”知識進行調整，刪減“線性系統的校正方法”“非線性控制系統分析”等內容；削弱部分強理論性的分析推導，降低“時域分析”中的“高階系統分析”“頻域分析”中的“非最小相位系統分析”等部分的理論推導強度，同時可根據對象專業特點，增加風電、核電相關的應用性內容，強化知識的工程化導向。

3） 教學方案制定。研究、設計和修正數字化混合式BOPPPS教學方案。根據模塊內容，明確線上、線下以及兩者混合的教學內容，沿準備、教學和評估反饋三個階段實現知識的教學。

3.2.3 豐富教學手段，積累教學資源

目前我國工科高校的控制類課程，大多已對網絡教學資源進行過一定的建設。以自動控制原理課程為例，在線題庫、微課、慕課等都是較為常見的輔助教學手段。但考慮新教學模式對在線學習資源、行業工程背景、課程思政等的網絡資源的需求，需要有針對性地進行課程資源的進一步建設，例如：如開發針對性的虛擬實驗平臺，讓學生可在虛擬環境中自主進行實驗；利用VR等新技術實現抽象控制理論的可視化，增強學生的直觀認識；建立在線交流社區，實現師生之間的即時交流等。

教學資源建設是一項長期而煩瑣的工作，需要團隊的長期努力與維護，因此也可能是建設中時間與精力投入最大的部分。

3.2.4 細化特色需求，實現任務驅動

任務驅動是動力保障，具體實現需進行充分的專業需求分析，選擇適當工程應用案例中先進性、工程性和邏輯性的問題，設計教學驅動任務與任務驅動BOPPPS的具體實施方案與指導性綱領文件。

以新能源科學與工程專業的自動控制原理課程教學為例，由于專業的行業背景為風電、核電等新能源電力企業，因此其自動控制原理課程授課中可根據對象特點選取風力發電機或核電設備作為研究對象設置任務主線，繼而設置如“課題行業背景分析”“系統模型分析”“系統時域性能分析”“系統頻域性能分析”“綜合分析及結論”等逐步深入的任務模塊，并設定模塊對應的報告模板和計算與分析的要求。學生通過線上線下學習，逐步自主完成各模塊研究報告的寫作，并整合形成完整的具有行業特色的研究報告。任務模塊中各內容要點與BOPPPS教學中“課程背景”“模型分析”“時域分析”“頻域分析”等教學模塊相對應，并與課程網站提供的“思政資料”“行業背景資料”“工程網站推薦”以及“知網”論文檢索等網絡資源相對應，實現任務與混合教學緊密呼應的強驅動力教學模式，強化教學效果，培養科研創新能力。

任務驅動與BOPPPS相結合的混合式教學模式的主要思路如圖1所示。

3.2.5 強化素質教育，改進考核機制

改進成績考核構成及比例，在進一步豐富教學前測、后測等過程性考核的同時，完善課程考核機制。例如，設置任務報告占最終課程總成績的30%，以原創性為基本條件，以報告中行業背景綜述的全面性和文獻寫作格式的規范性各占任務報告成績的10%， 以各模塊問題計算準確性與分析的深度進行評分，并引入行業競賽獲獎加分制度。改進考核機制可在加強學生思考能力的同時，強化學生的思想素質和科研能力，為其后續從事相關行業工作打下基礎。

3.2.6 逐步探索實踐，實現反饋修正

在實現教學后，仍需進行不斷的實踐探索與閉環修正，并在課程結束后提供支持與幫助，如提供部分較為艱深但有實踐意義的工程問題作為擴展問題，鼓勵學生對知識的進一步探索與深入挖掘，鼓勵學生終身學習。同時教學團隊總結經驗教訓，長期持續改進與修正。

由以上分析，該教學模式改革需以積累、設計、分析、反饋為基本思路進行，通過文獻研究法、案例研究法吸收教學模式改革的已有經驗和成果；以教學觀察法和調查研究法獲取課程教學改革需求和師生意見；以實驗研究法分析課程的數字化教學資源和混合式教學模式的改進需求與應用價值，制定適當建設和改革的方案；通過行動研究法進行初步探索，以追因法、反思法總結經驗，對成果進一步完善。

控制類課程的任務驅動BOPPPS混合式教學模式既包含數字化教學建設基礎上的線上-線下多時空層面規劃，又包含理論教學與任務驅動的雙線程多目標教學設計與研究，復雜性較高。該模式將對高校數字化混合式教學改革起到啟發與促進作用，且由于大部分高校在教學團隊、資源建設等方面已有較好基礎，其可行性較高，具有重要的理論與應用價值。

4 結論

教育數字化背景下的混合式教學是實現高等教育人才培養質量提升的有效途徑。本文針對工科高校控制類課程的新工科建設問題，提出任務驅動的BOPPPS混合式教學模式，并對其進行了分析與構建。該模式將“教師主導”“任務驅動”與“學生主體”有機結合，更好保證了教學的整體性、目的性和有效性。

雖然該教學模式的可行性較高，但在實際執行中若督促不足，也可能出現線上學習延遲、任務與學習的同步不足的問題。因此研究者將針對其具體執行技巧進行后續研究，進一步完善該模式，以期對工科高等院校中具有強理論性、邏輯性與工程背景課程的混合式教學模式改革起到輔助作用。

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【通聯編輯：王 力】