基于問題驅(qū)動(dòng)法的BOPPPS教學(xué)模式在電工理論教學(xué)的應(yīng)用

常翠芝 李繼林 蔡超

摘要：本文針對(duì)目前電工理論教學(xué)出現(xiàn)的問題，研究了問題驅(qū)動(dòng)法以及當(dāng)前正在推廣的BOPPPS教學(xué)模式的特點(diǎn)與聯(lián)系，綜合運(yùn)用兩者的優(yōu)勢，在工程案例的背景下兩種教學(xué)方法融合運(yùn)用，構(gòu)建基于問題驅(qū)動(dòng)法的BOPPPS教學(xué)模式，并在電工理論教學(xué)上加以實(shí)踐。教學(xué)實(shí)踐證明，此教學(xué)模式能夠持續(xù)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用思維能力，提高了教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：電工理論教學(xué)；問題驅(qū)動(dòng)法；BOPPPS教學(xué)模型

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）17-0210-03

一、電工理論教學(xué)現(xiàn)狀

電工電子技術(shù)是面向非電類專業(yè)本科生開設(shè)的一門必修公共基礎(chǔ)課，通過本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生獲得電工技術(shù)和電子技術(shù)必要的基本概念、基本理論、基本知識(shí)和基本技能；從工程角度培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題的能力；使學(xué)生具有將電工和電子技術(shù)應(yīng)用于本專業(yè)和發(fā)展本專業(yè)的一定能力并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事工程技術(shù)工作、科學(xué)研究打下一定的基礎(chǔ)。故本門課程對(duì)于非電類專業(yè)學(xué)生拓寬知識(shí)面、培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力具有非常重要的意義。然而作為重中之重的電工理論部分，目前的教學(xué)現(xiàn)狀卻存在以下問題。

1.教學(xué)方法與當(dāng)今的教育要求不相適應(yīng)。目前主要體現(xiàn)在教學(xué)方式仍然以知識(shí)傳播為主，仍然以教師、課堂和教材為中心，不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)?！拔覈叩冉逃虒W(xué)方法長期沒有突破性進(jìn)展，方法呆板，課堂上很難形成生動(dòng)活潑的氣氛，講課過于追求系統(tǒng)性，沒有給學(xué)生留下思維的空間和余地，大家都追求完整，造成低水平的重復(fù)?！?/p>

2.教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)今迅速發(fā)展的新技術(shù)有很大差距?！皩W(xué)的用上的不多，有用的沒學(xué)多少”，主要原因是受教學(xué)基本要求和教材的約束太多，教學(xué)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展、與科學(xué)研究脫節(jié)。

3.理論教學(xué)與實(shí)踐分離。理論部分因?yàn)槌橄?，大多?shù)情況下老師采用講授法，很少結(jié)合實(shí)踐或者應(yīng)用案例講授，故聽起來也很枯燥，學(xué)生也只背背公式應(yīng)付考試，對(duì)這些理論如何應(yīng)用卻很茫然，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高。因此電工理論歷來是這門課程中不被學(xué)生重視的環(huán)節(jié)，但是作為電工應(yīng)用部分基礎(chǔ)，電工理論的重要性是不言而喻的。因此，改變電工理論教學(xué)的現(xiàn)狀迫在眉睫。

針對(duì)以上列舉的教學(xué)現(xiàn)狀1，本文擬應(yīng)用新的教學(xué)模式——BOPPPS教學(xué)模式。針對(duì)問題2和3提出以應(yīng)用案例為基礎(chǔ)的問題驅(qū)動(dòng)法教學(xué)。問題驅(qū)動(dòng)法融入BOPPPS教學(xué)模式即兩者相結(jié)合的教學(xué)方法。教學(xué)實(shí)踐證明，此教學(xué)方法使得教學(xué)效果得到顯著提高。

二、問題驅(qū)動(dòng)法與BOPPPS教學(xué)模型

問題驅(qū)動(dòng)法和BOPPPS教學(xué)模式都是基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的教學(xué)方法。建構(gòu)主義教學(xué)理論強(qiáng)調(diào)：教學(xué)過程的主體是學(xué)員自己。學(xué)員的學(xué)習(xí)活動(dòng)必須與具體的問題相結(jié)合，借助學(xué)習(xí)資料，在教員指導(dǎo)和幫助下，以探索問題來引動(dòng)和維持作為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，通過建構(gòu)主義的方式即“已知—未知—新的已知”的循環(huán)漸進(jìn)的模式來學(xué)習(xí)新內(nèi)容、獲取新知識(shí)。

1.問題驅(qū)動(dòng)法。問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法即基于問題的教學(xué)方法（Problem-Based Learning，PBL），是一種以學(xué)生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，以問題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)生圍繞問題尋求解決方案的一種學(xué)習(xí)方法。教師在此過程中的角色是問題的提出者、課程的設(shè)計(jì)者以及結(jié)果的評(píng)估者。一般有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：提出問題，分析問題，解決問題，結(jié)果評(píng)價(jià)等。

問題設(shè)計(jì)是PBL教學(xué)法的基礎(chǔ)，問題設(shè)計(jì)得科學(xué)與否直接關(guān)系到教學(xué)的成敗。一般地說，問題設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循以下幾個(gè)原則：（1）明確的教學(xué)目標(biāo)。問題設(shè)計(jì)必須緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，教師要盡量了解教材和學(xué)生的具體情況，設(shè)計(jì)的問題要明確。（2）循序漸進(jìn)。在設(shè)計(jì)問題時(shí)，要給學(xué)生以清晰的層次感，由易到難，以便增強(qiáng)學(xué)生的自信心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生積極思考。（3）難度適當(dāng)。過于簡單的問題難以激發(fā)學(xué)生的興趣，但如果問題太難，學(xué)生就會(huì)望而生畏。（4）面向全體學(xué)生。在設(shè)計(jì)問題時(shí)，要注意調(diào)動(dòng)每一個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，力爭讓每個(gè)人都有發(fā)揮和表現(xiàn)的機(jī)會(huì)。

2.BOPPPS教學(xué)模式解析。BOPPPS模型是北美高校教師技能培訓(xùn)過程中推崇的一個(gè)教學(xué)模型，是根據(jù)教育學(xué)的認(rèn)知理論提出的一種教學(xué)過程設(shè)計(jì)。

BOPPPS是該模型的6個(gè)階段的縮寫，其中B—Bridge

-in（導(dǎo)言），O—Objective（學(xué)習(xí)目標(biāo)），P—Pre-assessment（前測），P—Participatory-learning（參與學(xué)習(xí)），P—Post-assessment（后測），S—Summary（總結(jié)）。其具體內(nèi)涵可用下表來表示。

BOPPPS教學(xué)模式也是一種有效教學(xué)模式，即能成功引起、維持和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)，并且能夠相對(duì)有效的達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果的教學(xué)過程。有效的內(nèi)涵涉及效果、效率和效益三個(gè)方面：有效果是指教學(xué)的結(jié)果與預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)相吻合；有效率是指學(xué)生的收獲與教師的教學(xué)投入成正比；有效益是指教學(xué)目標(biāo)和特定的社會(huì)或個(gè)人教育期望相吻合。

在BOPPPS中的6個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)中，必須環(huán)環(huán)相扣，知識(shí)上有銜接，邏輯上有層次，持續(xù)抓住學(xué)生注意力和興趣，進(jìn)入思考—學(xué)習(xí)—吸收—應(yīng)用這樣一個(gè)良性循環(huán)中。

3.問題驅(qū)動(dòng)法與BOPPPS教學(xué)模式的有效融合。問題驅(qū)動(dòng)法與BOPPPS有共同的目標(biāo)和要求。都強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，教師是過程的設(shè)計(jì)者和學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者。這就為兩者的有效融合提供了可能。

孔子《論語·雍也》上說：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高學(xué)生在教學(xué)過程中的參與程度，活躍其思維，提高解決問題帶來的成就感。

BOPPPS模型從教學(xué)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，給出了遵循“教學(xué)目標(biāo)→教學(xué)行為→學(xué)習(xí)活動(dòng)→教學(xué)評(píng)估→教學(xué)目標(biāo)”的教學(xué)循環(huán)過程，期間教師能獲取反饋信息，然后根據(jù)反饋信息有效地組織與調(diào)整課程教學(xué)目標(biāo)難度。問題驅(qū)動(dòng)法能在BOPPPS不同的環(huán)節(jié)貫穿其中，顯示出兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，如圖1所示。

第一步的導(dǎo)言中，提出工程案例，讓學(xué)生了解理論在工程應(yīng)用的背景，激起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣；第二步：針對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)提出問題，引起學(xué)生思考；第三步，圍繞目標(biāo)設(shè)計(jì)先測試題以了解學(xué)生的基礎(chǔ)，然后以案例為載體分析問題；第四步：參與式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生討論，逐步由淺入深，循序漸進(jìn)地解決問題，解決問題過程中實(shí)際就是在完成目標(biāo)學(xué)習(xí)，此過程不同于傳統(tǒng)講授式，是學(xué)生主動(dòng)思考參與式學(xué)習(xí)，這個(gè)過程的可貴之處不僅在于讓學(xué)生習(xí)得了理論知識(shí)，更是一種從理論到實(shí)踐的工程思維的學(xué)習(xí)過程；第五步后測，結(jié)合案例了解學(xué)生對(duì)目標(biāo)的掌握情況；第六步：總結(jié)與評(píng)價(jià)，對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的總結(jié)，對(duì)學(xué)生掌握以及解決問題的結(jié)果評(píng)價(jià)。

值得說明的是，第三步的先測部分給教師提供了即時(shí)的反饋，教師可以根據(jù)測試結(jié)果及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)目標(biāo)；第五步的后測檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)的掌握情況，可以提問的形式，或者測驗(yàn)的形式等。最后一步的總結(jié)部分語言上要簡要，同時(shí)可以結(jié)合工程案例，給出下一個(gè)問題，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)下一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)的期待與思考。

在這里問題驅(qū)動(dòng)法所引用的工程案例，可以是一個(gè)知識(shí)點(diǎn)相對(duì)單一的應(yīng)用，也可以是多課程跨學(xué)科的綜合應(yīng)用系統(tǒng)，無論相對(duì)難易程度如何，包含的學(xué)習(xí)目標(biāo)必須明確。

三、教學(xué)案例設(shè)計(jì)

以電工理論教學(xué)部分的電路分析方法之一——節(jié)點(diǎn)電壓法為例介紹基于問題驅(qū)動(dòng)法的BOPPPS教學(xué)模式的應(yīng)用。

導(dǎo)言（Bridge-in）以應(yīng)用案例形式給出：如圖2所示是變電站的接地網(wǎng)，是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、保障運(yùn)行人員和設(shè)備安全的重要設(shè)施，但是埋入地下的接地網(wǎng)長期受土壤腐蝕作用，難免出現(xiàn)截面積變小、斷點(diǎn)或連接不良等故障，降低其電氣性能，成為設(shè)備和人身安全事故的隱患，因此對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行故障診斷具有重要意義。

診斷故障必然要知道物理量在故障前后的差別，可測的物理量是電壓或者電流，激勵(lì)一定的情況下某一點(diǎn)或者多點(diǎn)發(fā)生故障，必然對(duì)此圖的節(jié)點(diǎn)電位有影響，其電路模型如圖3所示。在此提出問題：（1）接地網(wǎng)的各節(jié)點(diǎn)電位如何計(jì)算呢？（2）提出教學(xué)目標(biāo)（Objective）。電路的分析方法：節(jié)點(diǎn)電壓法。要求學(xué)生能根據(jù)電路的特點(diǎn)，即刻準(zhǔn)確無誤地列寫出方程組并求解各節(jié)點(diǎn)電壓或者各支路電流。（3）先測（Pre-assessment）。什么是節(jié)點(diǎn)？什么是支路？電壓與電位的區(qū)別？什么是電導(dǎo)？基爾霍夫定律？支路電流法的分析過程？（4）參與式學(xué)習(xí)（Participatory-learning）。引導(dǎo)學(xué)生參分析與討論，此電阻網(wǎng)絡(luò)沒有激勵(lì)源，怎么有電位呢？對(duì)此電阻網(wǎng)絡(luò)加上激勵(lì)源，例如加在兩節(jié)點(diǎn)之間，如何快速計(jì)算各支路的電流？抓住支路電流只與該支路的電壓和電阻大小有關(guān)系這個(gè)特點(diǎn)，選擇參考節(jié)點(diǎn)，剩下的節(jié)點(diǎn)為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，以獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電位為求解變量，根據(jù)基爾霍夫電流定理和支路的歐姆定律，列寫方程組，求出各獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的電位；再代入各支路中求得支路電壓與電流。整理出節(jié)點(diǎn)電壓法的公式與特點(diǎn)，引出自導(dǎo)與互導(dǎo)的概念，區(qū)分注入與流出節(jié)點(diǎn)的電流。（5）后測（Post-assessment）。①參考節(jié)點(diǎn)選擇不同的位置，各節(jié)點(diǎn)電位和支路電流的變化情況？②激勵(lì)源加在不同的位置，或者加多個(gè)激勵(lì)源，如何直接用節(jié)點(diǎn)電壓法計(jì)算各節(jié)點(diǎn)電位和各支路電流？③如果是在某一條支路串接一個(gè)電流源作為激勵(lì)，結(jié)果又如何？（6）總結(jié)與評(píng)價(jià)。節(jié)點(diǎn)電壓法的總結(jié)包括：評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)此方法的掌握情況；總結(jié)適用電路特點(diǎn)；分析步驟；方程組的特點(diǎn)；與支路電流法對(duì)比有什么優(yōu)勢？根據(jù)第五步的后測情況總結(jié)注意事項(xiàng)，比如與電流源串聯(lián)的支路上的電阻要去掉等。

同時(shí)拋出另一個(gè)問題：如果只求某一支路的電流，或者某一條支路的電阻參數(shù)有變化，求這一條支路的電流，此時(shí)討論用節(jié)點(diǎn)電壓法的局限性，思考用什么方法更好呢？從而引出下一個(gè)學(xué)習(xí)目標(biāo)，激起學(xué)生持續(xù)的學(xué)習(xí)興趣。

四、結(jié)語

在網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)的今天，學(xué)生每天面對(duì)各種誘惑，如何引導(dǎo)學(xué)生把主要精力投入到學(xué)習(xí)中來，光靠講道理或者強(qiáng)制性的策略可能并不能達(dá)到好的效果，那么如何科學(xué)地設(shè)計(jì)有效課堂教學(xué)，是值得每個(gè)老師思考的問題。

單一的教學(xué)方法可能也有自己的缺陷，本文以案例為背景引入問題驅(qū)動(dòng)法，結(jié)合BOPPPS教學(xué)模式的優(yōu)勢，提出兩者融合的教學(xué)方法在電工理論教學(xué)中的應(yīng)用，學(xué)生能夠在參與式教學(xué)中解決問題，完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，更重要的是，促進(jìn)了學(xué)生的工程應(yīng)用思維訓(xùn)練，逐步從應(yīng)試思維向工程應(yīng)用思維轉(zhuǎn)變，提高了理論教學(xué)效率，這無疑對(duì)其他工科類課程的教學(xué)也有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳建強(qiáng).電工學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2]唐慶玉.電工技術(shù)與電子技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.

[3]陳彬.問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)在“人工智能"課程中的探索與實(shí)踐”[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2014，36（A2）：280-280.

[4]張建偉.基于問題解決的知識(shí)建構(gòu)[J].教育研究，2000，（10）：148-150.

[5]孫紹榮.高等教育方法概論（修訂版）[M].華東師范大學(xué)出版社，2010.