基于BOPPPS模型的電工電子學課程教學改革實踐研究

2025-09-08 00:00:00曹金琛杜甜甜張強崔雙喜

中國教育技術裝備 2025年14期

文章編號：1671-489X（2025）14-0050-06

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.050

0 引言

電工電子學課程是新疆大學面向全校非電類專業開設的一門專業性課程，該課程涵蓋新能源發電、復雜電路分析、電力傳輸與轉換、集成電路分析、芯片制造、儲能等多個領域，知識體系龐大且知識點密集。同時，由于課程中涉及的基本電路與電子知識、概念較為抽象，導致學生難以形成完善的知識體系，進而產生畏難心理。傳統的電工電子學教學方法，在理論教學層面側重知識點的輸出，并沒有針對不同專業的培養方案進行符合其專業背景的課程設計。這種以課本知識為主導的教學模式，無法針對不同專業有的放矢地講授課程知識點，這不僅削弱了該課程的學科多維性的特點，也難以滿足當前新工科背景下多元化知識儲備人才的需求。

因此，該課程需結合當前背景，針對課程的授課模式、教學理念、教學內容、教學目標、考核體系等方面進行教學改革，從而構建完整且系統的教學模式。而BOPPPS模型為這一改革提供了可行思路。BOPPPS是一種基于認知理論和建構主義的理論模型，主要包括課程導入（Bridge）、學習目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）[1-2]。BOPPPS模型一個突出的特點是教學互動和反饋，能夠動態調整課程內容，實現教與學同步，培養學生的主觀能動性、獨立性和創造性思維[3]。

1電工電子學課程教學存在的問題

1.1基本理論知識薄弱，易混淆知識點

該課程是工科非電專業的必修課程，課程設置在大二或大三階段，學生雖然已修完公共基礎課程如高等數學、大學物理等課程[4]，但是在教學過程中發現學生基本電路知識和電路分析理論基礎薄弱。同時，該課程基礎性知識點較多，其中電工部分涉及直流電路分析、瞬態電路分析、三相交流電路、電機及其控制理論等；電子部分涉及半導體、集成運算放大器等，運算符號和公式復雜且抽象，學生難以理解與記憶，且容易將知識點混淆。例如，計算直流和交流的功率時，學生常因忽略功率因數導致公式運用錯誤等。同時，課程跨度大，從電路到電子、從直流到交流，從變壓器到電動機等，章節之間知識體系跨度大，導致學生難以串聯知識體系，只能依賴死記硬背，而不能靈活運用和掌握。

1.2教學模式傳統，課堂氛圍不活躍

傳統電工電子學課堂教學仍以PPT加板書的形式為主，課堂主體是授課教師，學生僅單方面被動接受知識，教師與學生之間缺乏溝通和正向反饋，導致學生課堂參與度不高。同時，由于每周連續三節課的授課安排，在課程的后半段，課堂氛圍逐漸沉悶枯燥，學生注意力開始分散，學習效率直線下降，進而導致學生逐漸跟不上進度，形成惡性循環，失去學習熱情。

1.3考核形式單一，輕過程重結果

目前該課程的考核形式多以期末卷面成績、平時成績、實驗成績三部分按照一定的占比構成。這種考核方式存在以下問題：1）期末成績“一錘定音”，學生考前突擊現象普遍；2）評價體系單一，無法全方位對學生進行綜合評價；3）理論與實驗進度、課時分配與內容不適配，導致學生無法將理論知識融入課程實踐環節。

1.4思政元素缺乏

在課堂引入環節，該課程挖掘的思政元素不夠深入和新穎，導致學生對課程應用背景和前沿學科發展現狀知之甚少，無法從根本上培養學生的專業素養。

2電工電子學教學模式改革方案

針對上述課程教學中存在的問題，擬采用BOPPPS模型對該課程進行全方位的教學與實驗改革。

2.1 課程導入（Bridge）

課前準備階段，通過超星學習通平臺搭建線上共享課程資源，讓學生能夠把握課程的主干方向和核心知識點，激發學生的學習主動性。本階段關鍵是提供一個能夠吸引學生的引子。例如，將本節課程學習內容與相關科學技術領域前沿問題銜接起來，拋出問題讓學生從課堂中找到相關問題的答案，激發學生的求知欲和學習熱情。在該階段融入思政元素，如講到半導體章節時，提到華為麒麟芯片、鴻蒙系統架構如何打破國內外芯片和手機操作系統的封鎖壁壘；講到變壓器和電動機章節時，介紹目前我國特高壓輸電技術處于世界領先水平，激發學生的民族自豪感；講到直流與交流電路時，引出直流電燈泡發明者愛迪生與“交流電之父”特斯拉之間的“愛恨恩怨”，拉近學生與抽象的物理概念之間的距離，培養學生正確的人生觀和價值觀。

2.2學習目標（Objective）

課程目標是一堂課的主線任務，需要清晰明確、直觀易懂，能夠作為學生回顧本節知識的“題眼”，并貫穿整個電工電子學的課程學習。為了讓學生能夠對知識目標有清晰的思路，采用思維導圖的方式，結合學習內容和學習目標，將本節課涉及的知識點凝練為若干關鍵詞，并以框圖的形式呈現。思維導圖能幫助學生建立清晰的知識框架體系結構，且關鍵詞便于學生記憶與理解，成為凝練課程結構和學習目標的重要工具。以課本第二章“瞬態電路分析”為例，以思維導圖形式說明其應用效果，如圖1所示。

圖1 “瞬態電路分析”思維導圖

由圖1可知，通過電路中開關的狀態引出瞬態電路和穩態電路的區別和聯系，并通過穩態電路讓學生回顧第一章內容。從瞬態電路引出本章的學習內容，并介紹兩種常見的儲能元件電感和電容，分別分析其在瞬態過程中電場能和磁場如何改變，最后通過公式推導揭示出換路定則。在此過程中，學生可以將思維導圖作為框架。此外，通過課外的實驗設計和分析環節，如利用示波器、變壓器、滑動變阻器等，讓學生將理論運用于實驗實踐，利用開放實驗室的儀器對課程理論進行驗證和擴展，從而實現理論知識反哺實驗教學的目的。

2.3 前測（Pre-assessment）

課前測試的目的是對學生的知識背景和學習能力提前進行了解。由于學習基礎和能力的差異會導致課堂斷層現象的出現。為了減小這種差異，教學團隊充分利用互聯網優質教學資源（中國慕課MOOC）和學校提供的雨課堂客戶端，采用線上線下相結合的方式，讓學生在課前對要學習的內容進行線上預習[5]。線下聽課過程中教師動態調整上課節奏，使學生與教師之間形成正向反饋。同時，在教學過程中融入思政元素，培養具有家國情懷和邊疆使命的本科生。授課過程中，采用線上和線下混合教學模式，多措并舉，在各章節內容中精心設計思政案例，將思政元素靈活融入課程。電工電子學課程思政建設體系如表1所示。

表1電工電子學課程思政建設體系

2.4參與式學習（Participatory learning）

在課堂實踐階段，目前多數的教學模式仍以教師為中心，學生參與感低，課堂氛圍不活躍。而應用參與式學習模式能夠將課程主體由教師轉向學生，有效激發學生的學習熱情。教學團隊通過雨課堂平臺與學生進行互動，并根據知識點設置習題，在講解基本理論知識后運用雨課堂隨機選取學生作答，隨后對作答結果進行統計并給出分數，該分數講作為學生平時成績的組成部分[。為提高學生實踐能力，加深對課程知識的理解，該課程在第三學期開設實習實訓環節。在該環節中，設立多個實訓主題，包括：波形發生器、 30s/60s 計時器、數顯式可調直流穩壓電源，涉及儀器包括：信號發生器、示波器、直交流電源等。數顯式可調直流穩壓電源實驗原理如圖2所示。

圖2數顯式可調直流穩壓電源實驗原理

在電工電子學課程教學過程中，還會結合MATLAB、Multisim等計算機仿真工具，開展教學。以分壓偏置共射放大電路靜態工作點分析為例（圖3），利用Multisim軟件和虛擬儀器平臺搭建分壓偏置放大電路模型，讓學生通過調試輸入電阻和輸出電阻大小分別計算系統的開環增益和電壓放大倍數，并判斷此時工作點的穩定性。通過觀察示波器的波形變化推斷電極電容的直交流轉換作用，再基于有效值幅度計算電路的整體誤差。

圖3分壓偏置共射放大電路原理圖

通過實習實訓環節，學生將實操焊接電路PCB板，使用示波器、穩壓電源、萬用表等基本電路儀器，達到在實踐過程中運用理論知識的目的，也激發了學生對電工電子學課程的學習興趣。

2.5 后測（Post-assessment）

建立課程的過程性評價方法是提高課程教學質量、促進學生學習積極性的關鍵。通過與學生課下交流溝通，發現大多數學生期末前兩周臨時抱佛腳，對于平時的課堂學習并不上心。因此，為了讓學生能夠更加注重平時知識的積累，減輕學生期末考試復習的壓力，該課程采用“一堂一追蹤”的方法，靈活調整課堂測試成績在總成績中的占比，以隨堂練習、期中考試、課后作業的形式動態掌握學生的學習情況，并在每學期發放兩次調查問卷，收集學生對課堂進度、語速快慢、授課方式等的意見，幫助教師及時調整教學進度，優化教學方式和教學模式。

將該課程的學習當作培育一顆大樹，如圖4所示，在各個生長周期設置不同的課程目標，每個階段都會對總成績產生一定的占比，這就需要師生共同“灌溉”才能夠茁壯生長，讓學生取得全方位的進步。從圖5可以看出，自第二學期開展教學改革后，該課程的班級平均成績從66.57分提高到73.26分，學生滿意度從第一學期的 86% 提升至95% ，及格率也呈現出回升趨勢，總體教學改革預期成效顯著。

2.6總結（Summary）

在課程總復習階段，學生在規劃復習該門課程時，往往邏輯性和關聯性不強，多數學生采用死記硬背的方式。為了讓學生對整個課程有一個清晰的脈絡，采用知識樹方法，分別從教師和學生兩個層面在課程不同階段進行規劃，由點到面，從主干到分支，逐步完善并構建學生對該課程的知識框架體系。具體而言，是將每一個章節對應的思維導圖進行抽象凝練，讓學生自主完善課程知識樹。該方法可以讓學生從宏觀的角度清晰把握課程框架，也便于他們對課堂知識進行全方位復盤。學生搭建課程知識框架的同時還能夠收獲新的學習思維模式和思維方法[7]。

圖4不同周期課程評價體系構成