基于BOPPPS混合教學模式探索與實踐

［摘 要］ 在新工科背景下，線上線下混合教學模式倡導“以學生為中心”，非常注重學生創(chuàng)新精神和應用能力的培養(yǎng)，已經成為當前高校教學改革的重中之重。研究適用于線上線下混合式教學的“應用光學”課程教學內容整合和教學目標建立。在此基礎上開展基于BOPPPS教學模式的教學改革與實踐，設計了豐富多彩的教學活動，建立了多元化考核方式。經過了幾學期教學實踐，該實踐能夠得到大多數學生的認可。從成績來看，參與混合式的班級也比參與非混合式的班級優(yōu)秀成績的占比要高，教學效果顯著。

［關鍵詞］ 應用光學；線上線下混合；BOPPPS

［基金項目］ 2020年度教育部高等學校電子信息類專業(yè)教學指導委員會光電教指分委教育教學研究項目“‘以學生為中心’的‘應用光學’課程線上線下混合教學模式探索”（2020SYL13）

［作者簡介］ 牟 達（1979—），女，吉林磐石人，博士，長春理工大學光電工程學院教授，主要從事光學設計、太赫茲技術研究；劉冬梅（1970—），女，吉林長春人，碩士，長春理工大學光電工程學院教授，主要從事薄膜光學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）03-0141-04 ［收稿日期］ 2023-01-03

新工科背景下，應注重培養(yǎng)學生嚴謹獨立的工程思維與創(chuàng)新意識，使學生樹立嚴肅認真的科學作風和理論聯系實際的工程觀點，以提升學生解決復雜問題能力?；旌辖虒W模式以學生為主體，促使學生轉變思維方式，主動融入教學過程，鼓勵學生對教學內容進行探索，提高學生將知識運用于解決實際問題的能力?！皯霉鈱W”課程作為光電信息科學與技術、光電信息工程、測控技術與儀器等專業(yè)的專業(yè)基礎課和學位基礎課，是后續(xù)專業(yè)課程的核心基礎之一，也是相關專業(yè)的考研專業(yè)課，在課程體系中占有重要地位。為此，針對應用光學課程開展了基于BOPPPS模式線上線下混合式教學的探索與實踐。

一、線上線下混合教學內容的整合

長春理工大學“應用光學”課程已歷經60余年的演變歷程?！皯霉鈱W”課程經過幾代光學專家及教育工作者的建設與發(fā)展，為應用光學課程積累了大量的資源?，F有微課知識點視頻90個（智慧樹網站）、全程教學視頻2套（愛課程網站）、在線習題1 100余題，這些資源為開展線上線下混合教學提供了有力的支撐。在此基礎上，根據課程教學目標合理分配學時，線上為24學時，線下為32學時，線上學時占總學時的42.85%，滿足教育部提出的線上線下混合金課的學時要求。此外，針對微課視頻中沒有涉及的知識點內容進行適度補充，以確保教學內容完整化、連續(xù)化，避免出現知識斷層或理解上的誤區(qū)。重新梳理整合教學內容，將涵蓋課程大綱要求的基礎教學內容設置成三個教學模塊：幾何光學理論、初級像差理論、典型光學系統(tǒng)及設計。這三個教學模塊循序漸進、相互關聯，形成了一個有機整體。將課本以外的時新內容、前沿技術、專業(yè)以外的擴展信息，如機器視覺、虛擬現實技術等恰當地融入教學活動中，豐富教學內容［1］。

二、線上線下混合教學目標的建立

根據應用光學的課程特點，考慮到學生的學習需求和習慣，從知識傳授、學生接受方式及混合教學特點等多方面綜合考慮，設置合理恰當的課程教學目標。為此，建立了以學生為中心的、明確的、具體的、以學習成果的角度衡量的“應用光學”總的三維教學目標（知識、能力、素質）和知識點視頻學習目標設計。每個知識點視頻學習目標與課程教學總目標保持一致，但比總目標更為具體，基于“布魯姆認知目標”的分類，用可觀察、可測量的行為動詞為智慧樹平臺上90個知識點視頻建立了學習目標共計382個，精確描述了學生在整個線上自學過程中每隔一定時間能夠掌握和展現的具體能力、技能和知識。例如，1.7知識點視頻 “全反射現象的應用”的三個學習目標，分別是能夠舉例說明全反射現象在現實中的應用（知識目標）、能夠計算光纖數值孔徑NA（含纖芯和包層的折射率）（能力目標）、自學查找光纖的發(fā)明過程（價值觀目標）［2］。

三、基于BOPPPS模式的教學過程實踐

“堅持以學生為中心，以成果為導向”的基于BOPPPS應用光學線上線下混合式教學模式如圖1所示。該模式強調教學結果的及時反饋，方便教學活動的及時改進，做到了教學理論與實踐的完美結合［3］。

B（Bridge-in）為導入。在每次線上課之前，首先向學生闡明本次課在所屬課程中的地位和作用，并給出知識圖譜，強調學習的重點和難點。結合當前的時事要聞拋出問題。例如，課程進行期間，恰逢神舟十三號帶著三位宇航員安全返回，教師可以向學生提問在測控和轉播神舟十三號安全著陸的過程中，會用到哪些光學儀器（說出用途也可以）。從而引起學生的學習興趣和深入思考［4］。

O（Objective）為目標。將碎片化的知識點內容和學習目標布置給學生，學生線上進行自主學習。以小知識點、小目標、小問題、小獎勵入手，學生初步吸收知識、分析解決問題，從而減輕學生的學習壓力，在規(guī)定時間內達成各項學習目標（見上一點）。這種方式能夠收到立竿見影的學習效果，增強其自信心和成就感。期間，教師根據慕課平臺學生的學習數據，實時關注學生的學習動態(tài)，做到常督促、勤提醒。

第一個P（Pre-assessment）為前測，根據每次線上課程的教學目標、難點和重點設定四五道自測題，題型為選擇題和填空題，答題時間為10分鐘，既要考查學生的基礎知識掌握情況，又要側重考查學生分析、解決問題的能力，用以檢測學生的自學情況，了解學生的學習效果。指導教師可以有針對性地準備線下課的教學內容，調整教學策略。例如針對智慧樹知識點視頻7.10～7.12“望遠鏡”的自測題之一“10倍望遠鏡，出瞳口徑為5 mm，其理論分辨率為？”考查的就是學生分析、解決問題的能力。

第二個P（Participatory-Learning）為參與式學習。本課程全程采用小組協(xié)作式教學，小組成員自學后由組長組織開展組內討論，總結有疑問的地方匯報給教師，方便教師有針對性地解決問題、掃清障礙。首先，教師在線下課堂對知識點進行重點和難點的精講和知識的拓展，以及梳理各碎片化知識點之間的鏈接；其次，依托雨課堂強大的互動功能，開展匿名卡片、闖關競賽、強化訓練、翻轉課堂等多種多樣的教學活動。教學活動設計以問題為切入點，著重鍛煉學生提出問題和解決問題的能力，督促學生自主學習、勇于探索。通過研討掌握知識點，研究如何解決問題，為后期專業(yè)課學習和實踐奠定基礎。以下列舉了幾類典型教學活動。

（一）“匿名卡片”

此類教學活動適合課程教學剛開始，內容較淺顯的階段。每個小組提交一個與本次課程教學內容相關的問題，由教師收集并審查。課上隨機將問題分發(fā)到每個小組，每個小組以Think-Pair-Share模式開展小組討論，然后派出一個代表，輪流回答所收到的卡片問題，最后由教師進行各問題的總結陳詞。教師通過引導學生主動思考，培養(yǎng)學生獨立思考、批判性思維與合作探究的能力。例如，問題“請解釋天空為什么是藍色的？”，通過結合日常生活，激發(fā)學生對本課程的學習興趣，對應知識類和能力類教學目標。

（二）闖關競賽

此類教學活動適合“作圖法求解物像關系”“棱鏡坐標變換判斷”“棱鏡展開”一類具有應用光學特色的模塊知識點。選擇難度遞增作圖題或者坐標判斷題，采用闖關競賽的方式，學生通過獨立思考再進行小組內討論（或組間討論），組間競賽依據做出正確答案的時長進行裁判。推舉小組代表到黑板前展示講解，任課教師傾聽并點評。競賽難度遞增，具有一定挑戰(zhàn)性，對應能力類以及不畏困難的情感類教學目標。

（三）強化訓練

基于雨課堂開展大幅度強化訓練，劃分難度層次（易、中、難）。題型為選擇題、搶答題、判斷是非題等。所有學生必須參與分析思考，但允許少部分學生不做最后答案上傳，給學生足夠的答題自由，對于總不參與的學生有懲罰措施。根據學生答題情況了解其學習目標達成情況，采用適度講解+引導+小組內討論+小組間討論方式，加強學生對知識的理解及靈活運用。對應能力類以及嚴謹求真的情感類教學目標。

（四）翻轉課堂

針對課程目標設計合適的翻轉課堂形式。例如，“利用費馬原理推導折射定律”，翻轉課堂能夠在確保課程質量的前提下，達到提升課程挑戰(zhàn)度、加強課堂師生交互、為學生提供學習靈活性等目標，鍛煉學生的團隊合作精神、邏輯思維能力和表達能力。對應能力類以及情感類教學目標。

第三個P（Post-assessment）為后測，后測的主要形式為課后作業(yè)和單元自測。學生的作業(yè)字跡是否工整、是否有抄襲現象可以映射出學生學習的態(tài)度，作業(yè)答案的正確與否則體現了學生對知識的掌握程度，以及分析、解決問題能力的達成程度。測試題從題庫中隨機抽取，更具有客觀性和公正性，測試完成的情況則體現了學生對前后章節(jié)知識是否完全融會貫通。這些都為任課教師掌握學生的學習情況和調整教學計劃提供了依據。

最后的S（Summary）即總結。由任課教師對教學過程中碰到的問題進一步解惑、總結和提升。教師引導學生透過現象觀察事物實質，并通過運用這些理論知識來解決現實的問題，從而幫助學生理解問題背后所包含的深刻的含義。例如，恰逢中國航天日的到來，提出問題“如何拍攝中國空間站和‘東方紅’衛(wèi)星同框？”，引導學生結合所學知識開展思考。通過設置拓展作業(yè)、高階訓練、小組任務等具有挑戰(zhàn)度的進階性任務，促進學生總結反思，以興趣為著力點，探究前沿知識。

四、多元化的教學考核方式設計

傳統(tǒng)教學評價的過程性評價在教學過程中難以實施，以終結性評價為主?；旌辖虒W模式的教學評價為過程性評價與終結性評價有機結合，如圖2所示。

過程考核的方案設計基于教育教學的基本規(guī)律，其考核方案內容豐富多樣、結構完整，所涉及的各主要構成環(huán)節(jié)應能夠科學、合理、全面、真實地反映學生在不同階段的學習狀態(tài)、學習效果，具有很強的科學性、靈活性。教師可以及時發(fā)現學生學習過程中的潛在問題，有針對性地進行教學干預和調整，從而改進教學方法。在學生方面，學生進行自我評價，自我反思，自我導向適應性學習，優(yōu)化學習軌跡和學習過程，全面提高人才培養(yǎng)質量［5］。

五、教學效果

最近一學期長春理工大學光電工程學院應用光學課程參與混合式教學的學生共196人，非混合式教學的學生共244人。其中，參與混合式教學的學生中90分以上占比為52%，非混合式教學的學生中90分以上占比為29%。從整體來看，參與混合式教學的學生大部分成績都較為理想，要高于非混合式的班級。說明混合教學模式能夠被大部分學生所接受，其教學優(yōu)勢得以充分體現，教學改善的措施是行之有效的。

互聯網各類教學平臺的使用給師生提供了一個更為廣闊的教與學的空間，它打破了時間、空間的限制，教與學不再拘泥于有限的理論教學時間。學生自主安排線上學習時間，鍛煉了他們的自我掌控能力。靈活、輕松的課下教學任務及教學情境安排，自然而然地引導學生開展課程課余學習，潛移默化地影響學生的學習習慣，激發(fā)學生的學習熱情，改善教學效果，從而提高了教學質量。一些自主性、隨機性教學任務的設置將在無形中給學生增加大量的、不受限制的隱形學習內容，而隱形學習內容的確定具有極強的自主性，學生將根據自身的學習興趣、學習能力、知識底蘊、團隊協(xié)作有的放矢，做出符合自我意愿的內容選擇并進行自主學習、總結匯報，化被動應試式學習為主動探索式學習，在開闊學生眼界的同時，也鍛煉了學生的綜合學習能力、知識運用能力，增強了其團隊合作意識。

參考文獻

［1］邊心田，陳貴賓.成果導向教育（OBE）理念下的應用光學課程改革［J］.高教學刊，2019（7）：113-115.

［2］張巍，宋寶安，徐培鵬，等.《應用光學》課堂教學改革探索［J］.高教學刊，2020（3）：85-86+90.

［3］鄧立兒.“應用光學”課程思政教育的探索與實踐［J］.教育現代化，2019，6（87）：292-293.

［4］賀夢冬，吳桂紅，李澤軍，等.大學物理課程混合式教學模式下問題教學策略的實踐研究［J］.高教學刊，2020（26）：82-84+88.

［5］陳穎，王春芳，童凱.工程光學多元化教學模式研究［J］.教學研究，2014，37（2）：89-92.

Exploration and Practice of Hybrid Teaching Mode Based on BOPPPS ： “Applied Optics”

As an Example

MU Da， LIU Dong-mei

（School of Optoelectronic Engineering， Changchun University of Science and Technology， Changchun Jilin 130022， China）

Abstract： Under the background of new engineering， the online and offline mixed teaching mode advocates “student centered” and attaches great importance to the cultivation of students’ innovation spirit and application ability， which has become the top priority of current college teaching reform. In this paper， firstly， the integration of teaching contents and the establishment of teaching objectives of the course “Applied Optics” are studied， which are suitable for online and offline hybrid teaching. On this basis， the teaching reform and practice based on BOPPPS teaching mode are carried out; rich and varied teaching activities are designed; and diversified assessment methods are established. After several semesters of teaching practice， it can be recognized by most students. From the perspective of performance， the proportion of excellent performance of mixed class is higher than that of non-mixed class， then the teaching effect is significant.

Key words： Applied Optics; online and offline hybrid; BOPPPS