OBE-BOPPPS教學(xué)法在物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

郭泉江 劉述民 朱燁旻 朱梅

摘 ?要：以“傳感器與檢測技術(shù)”課程為切入點，針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，提出以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，構(gòu)建BOPPPS模組教學(xué)模式。將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)與課程特點相結(jié)合得到課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，該目標(biāo)貫穿教學(xué)全過程，實現(xiàn)以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向。教學(xué)實踐表明，OBE-BOPPPS教學(xué)模式可解決傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題，有助于將專業(yè)知識點轉(zhuǎn)換為學(xué)生專業(yè)能力、將課堂教學(xué)變被動為主動，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：OBE理念;BOPPPS教學(xué)模式;傳感器與檢測技術(shù);物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP391.44-4;TN929.5-4 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-4706（2020）15-0157-04

Abstract：Taking the course of “Sensor and Detection Technology” as the breakthrough point and aiming at the problems existing in the traditional teaching mode of internet of things major，this paper proposes to construct the BOPPPS module teaching mode under the guidance of OBE education concept. The course learning goal is obtained by combining the training goal of internet of things engineering major with the course characteristics，which runs through the whole teaching process and is learning-oriented. The teaching practice shows that the OBE-BOPPPS teaching model can solve the problems existing in the traditional teaching model，which is helpful to transform professional knowledge points into studentsprofessional ability，change the classroom teaching into passive active，and improve the teaching quality.

Keywords：OBE concept;BOPPPS teaching model;sensor and detection technology;internet of things

0 ?引 ?言

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)于2010年教育部審批設(shè)置，2011年首次招生，2014年江西理工大學(xué)開設(shè)了物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。江西理工大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)教研室是由自動化、電子信息、通信、計算機(jī)四個專業(yè)的教師組建而成。物聯(lián)網(wǎng)是一個多學(xué)科融合的專業(yè)，是一門應(yīng)用性強(qiáng)、信息技術(shù)集成的創(chuàng)新型工程應(yīng)用學(xué)科，筆者認(rèn)為專業(yè)體系的建立應(yīng)該遵循“物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)跨學(xué)科知識的融合和貫通必須在物聯(lián)網(wǎng)工程背景下”這一原則。從本校已有的三屆物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)畢業(yè)生來看，該專業(yè)的薪資很高、市場需求量大，但是高素質(zhì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才卻很匱乏，這已成為制約物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)模式是以教師為中心，專業(yè)知識“滿堂灌”，重視教學(xué)計劃的完成情況，卻較少關(guān)心學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和能力提高情況[1]，各專業(yè)課教學(xué)缺乏與物聯(lián)網(wǎng)工程背景的融合貫通，孤立的知識點難以讓學(xué)生吸收并形成專業(yè)能力。筆者多年從事物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)課教學(xué)，現(xiàn)提出一種OBE-BOPPPS教學(xué)模式，通過在中國大學(xué)MOOC平臺建立教學(xué)資源庫，以線上+線下的形式將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心專業(yè)課“傳感器與檢測技術(shù)”打造成一門受學(xué)生歡迎的“金課”，解決傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端，提升該課程的教學(xué)質(zhì)量。

1 ?OBE教育理念

OBE（Outcome-based Education）教育理念是以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向的教育模式，關(guān)注學(xué)生專業(yè)技能的提高，明確教學(xué)設(shè)計與實施的目標(biāo)是學(xué)生通過學(xué)習(xí)所取得的學(xué)習(xí)成果[2]。教學(xué)設(shè)計需要解決四個問題[3]：學(xué)習(xí)成果是什么？學(xué)習(xí)成果有什么用？怎么獲取學(xué)習(xí)成果？如何檢驗學(xué)習(xí)成果？這一教學(xué)理念重視學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出，與關(guān)注教學(xué)計劃完成情況的傳統(tǒng)教學(xué)模式截然不同。

2 ?BOPPPS教學(xué)模式

加拿大教師技能培訓(xùn)工作坊（ISW）最先提出BOPPPS教學(xué)模式并用于教師技能培訓(xùn)，后來該模式在加拿大全面推行[4]。其目前已被30多個國家引進(jìn)采用，近年來我國一些大學(xué)開始引入BOPPPS教學(xué)法來改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式的被動學(xué)習(xí)的問題。BOPPPS教學(xué)模型以建構(gòu)主義和交際法為理論依據(jù)，構(gòu)建了一個基于Kolb體驗式學(xué)習(xí)模型的教學(xué)框架，該模型是一個由學(xué)生參與和反饋組成的閉環(huán)教學(xué)控制模型，因其教學(xué)設(shè)計的有效而聞名。BOPPPS閉環(huán)教學(xué)控制模型如圖1所示。該模型從教學(xué)設(shè)計和執(zhí)行角度，將教學(xué)過程分為導(dǎo)入（Bridge-in）、目標(biāo)/結(jié)果（Objective/Outcome）、前測（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結(jié)（Summary）6個模塊[5]。

首先通過導(dǎo)言引發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識的興趣;然后明確通過學(xué)習(xí)應(yīng)該獲得什么樣的目標(biāo)成果;前測階段是用來評測學(xué)生提前觀看線上教學(xué)視頻所獲得的知識情況，以便實時調(diào)節(jié)后續(xù)參與式學(xué)習(xí)的安排，使學(xué)生了解自己已經(jīng)掌握了哪些知識;接著通過教師提問、課堂練習(xí)、案例分析、分組討論、學(xué)生互評等多種方式，讓學(xué)生深度參與知識構(gòu)建過程;后測階段是通過練習(xí)、測驗檢驗學(xué)生對所學(xué)知識的掌握程度，并與前期所設(shè)定的目標(biāo)做對比;總結(jié)階段是教師和學(xué)生根據(jù)后測結(jié)果和目標(biāo)做對比來反思學(xué)生學(xué)到了什么、教師在授課過程中還存在什么問題。

3 ?基于OBE-BOPPPS模式的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)改革研究

3.1 ?課程設(shè)計思路

江西理工大學(xué)的“傳感器與檢測技術(shù)”是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的核心課程，具有理論與實踐相結(jié)合的特點。該課程每章內(nèi)容相對獨立，信息量大，且涉及學(xué)科多。傳統(tǒng)授課方式是以教師為中心，采用知識灌輸?shù)姆绞?，學(xué)生被動接受的學(xué)習(xí)方式會挫傷其學(xué)習(xí)積極性，使其學(xué)習(xí)效率低下。筆者在OBE理念的指導(dǎo)下，對已畢業(yè)學(xué)生進(jìn)行調(diào)研，得出物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)就業(yè)所需的核心技能，將其核心技能轉(zhuǎn)化為本課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)。筆者以培養(yǎng)能夠在物聯(lián)網(wǎng)工程領(lǐng)域從事軟硬件產(chǎn)品開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)及維護(hù)以及科學(xué)研究等工作的高素質(zhì)復(fù)合型工程技術(shù)人才為目標(biāo)，重新搭建“傳感器與檢測技術(shù)”課程體系，將傳感器學(xué)習(xí)置于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)背景下，從傳感器在項目中的具體應(yīng)用倒推知識點，將知識點貫穿于參與式學(xué)習(xí)階段。本課程的能力培養(yǎng)目標(biāo)是通過BOPPPS模塊教學(xué)法實現(xiàn)的，目的是搭建一種“師生、生生互動”的新型課堂教學(xué)架構(gòu)，從而促進(jìn)“教師教為主”向“學(xué)生學(xué)為主”轉(zhuǎn)變，進(jìn)而提升教師的課程質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。

3.2 ?具體實施方案

筆者以“傳感器與檢測技術(shù)”第二章第三節(jié)氣敏傳感器為教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用OBE-BOPPPS教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)設(shè)計如下。

（1）導(dǎo)入（B）。教師導(dǎo)入的內(nèi)容一般會選取和課程相關(guān)的案例、社會熱點等。常見的導(dǎo)入形式有圖片展示、動畫演示、電子制作實物演示以及通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仿真?zhèn)鞲衅鲬?yīng)用。這里采用圖片展示熱點問題和物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仿真構(gòu)建身邊應(yīng)用案例的兩種形式。首先，告訴學(xué)生氣敏傳感器又稱“電子鼻子”，可以把氣體成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號。然后，利用社會熱點交警查酒駕引發(fā)學(xué)生興趣，指出交警拿著的酒精測試儀就采用了氣敏傳感器，同時可以利用“酒后不開車，開車不喝酒”對學(xué)生進(jìn)行課程思政教育。最后，利用物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)仿真軟件搭建智慧校園，如圖2所示，圖2（a）為智慧校園全景，圖2（b）中的藍(lán)色方框內(nèi)是食堂監(jiān)控設(shè)備安裝區(qū)，安裝區(qū)左上角是氣敏傳感器，右上角是監(jiān)控識別攝像頭，左下角是溫濕度傳感器，右下角是光照傳感器，安裝區(qū)中間正下方是云臺，這里采用氣敏傳感器檢測天然氣的微量泄漏。氣敏傳感器處于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的感知層，感知層上面還有網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，這樣可以讓學(xué)生了解氣敏傳感器的應(yīng)用背景，為后面的學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與式學(xué)習(xí)做鋪墊。

（2）目標(biāo)/結(jié)果（O）。根據(jù)OBE的教學(xué)理念，將物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和“傳感器與檢測技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)融合，得到課改后的學(xué)習(xí)目標(biāo)是掌握物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中利用傳感器采集數(shù)據(jù)的能力，同時兼顧數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸及系統(tǒng)集成的能力。之后要將這一目標(biāo)通過每節(jié)課的各個教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)出來，并通過BOPPPS模型的雙反饋（前測、后測）來檢驗學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成度。

（3）前測（P）。OBE的理念就是通過教學(xué)全過程讓每位同學(xué)達(dá)到前面所講的學(xué)習(xí)目標(biāo)，但是每位同學(xué)的知識儲備和能力不同，教師只有在掌握每位學(xué)生的學(xué)習(xí)情況后，才能實時調(diào)整教學(xué)后續(xù)安排，比如授課比重、難易程度以及教學(xué)進(jìn)度。前測之前，學(xué)生應(yīng)該提前觀看教師錄制并放置在云端的教學(xué)視頻。學(xué)生通過前測可以了解自己的自學(xué)成果，教師通過前測可以了解學(xué)生的學(xué)情，現(xiàn)在大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺都支持實時在線統(tǒng)計練習(xí)、討論、測驗學(xué)情。筆者在前測環(huán)節(jié)設(shè)置了一道討論題和一份前測練習(xí)題，討論題如圖3所示。通過這一環(huán)節(jié)，讓學(xué)生明確并重視這節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（4）參與式學(xué)習(xí)（P）。OBE的理念告訴我們學(xué)習(xí)效果評價的是學(xué)生學(xué)了多少而不是教師教了多少，因此參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)主要是采用積極的學(xué)習(xí)策略使學(xué)生深度參與課堂教學(xué)，從而達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。參與式學(xué)習(xí)的組織形式有教師提問、課堂練習(xí)、案例分析、分組討論、學(xué)生互評等。筆者將氣敏傳感器這堂課的參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)設(shè)計如下：將教學(xué)班級分成每5人一組做課堂練習(xí)，同組成員互相評分，每個人至少給同組的2人評分，然后分組討論2個問題：使用氣敏傳感器時有哪些注意事項？觀察氣敏傳感器的特性曲線，總結(jié)它的特點，并說明這一特點有什么用？然后給出酒精測試儀的電路圖，并告知使用時的現(xiàn)象，讓學(xué)生分組進(jìn)行案例分析，逆推傳感器的輸入、輸出特性;分組討論完后，每組派代表回答，案例分析最好的一組每人都可獲得平時成績加分。學(xué)生參與的環(huán)節(jié)應(yīng)該設(shè)計得靈活有趣，采用小組競賽和課堂游戲的方式更能調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。

（5）后測（P）。BOPPPS的后測環(huán)節(jié)是為了檢驗學(xué)生是否能達(dá)到運(yùn)用OBE理念提出的學(xué)習(xí)目標(biāo)，檢測學(xué)生理解和運(yùn)用知識的能力是否達(dá)標(biāo)，驗證整個課程的教學(xué)是否有效。后測為教師評價教學(xué)目標(biāo)的完成情況提供了依據(jù)，便于教師審視整個教學(xué)過程，及時調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化今后的教學(xué)設(shè)計。在該章節(jié)設(shè)置的后測練習(xí)題如圖4所示。

（6）總結(jié)（S）。通過后測的結(jié)果與學(xué)習(xí)目標(biāo)的對比，總結(jié)出學(xué)生所掌握知識的不足，查缺補(bǔ)漏，凝練這堂課的教學(xué)成果，歸納所有知識點，比如氣敏傳感器的輸入輸出特性、氣敏傳感器在微量檢漏中的優(yōu)勢、使用氣敏傳感器的注意事項等。

4 ?結(jié) ?論

實踐表明，以O(shè)BE教育理念為指導(dǎo)，在“傳感器與檢測技術(shù)”課程教學(xué)中采用BOPPPS閉環(huán)教學(xué)控制模型可有效改善課堂氛圍，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，教師由主演變?yōu)橹鞒秩?，學(xué)生由觀眾變?yōu)閰⑴c者，教學(xué)全過程突出學(xué)習(xí)目標(biāo)和物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)背景。將對傳感器的學(xué)習(xí)置于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，使得課程學(xué)習(xí)目標(biāo)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)有機(jī)統(tǒng)一，使得理論學(xué)習(xí)與工程實踐有效融合。從評測結(jié)果來看，運(yùn)用OBE-BOPPPS教學(xué)法的線上線下混合式教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教育模式，該教學(xué)法提升了教學(xué)質(zhì)量，使得學(xué)生專業(yè)能力大幅提高。

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作者簡介：郭泉江（1981—），男，瑤族，湖南郴州人，講師，碩士研究生，研究方向：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能儀器儀表設(shè)計、無線傳感網(wǎng);劉述民（1980—），男，漢族，江西九江人，副教授，博士研究生，研究方向：機(jī)器視覺、圖像處理、車聯(lián)網(wǎng);朱燁旻（1991—），女，漢族，江西上饒人，助理實驗師，本科，研究方向：云計算;朱梅（1980—），女，漢族，江蘇江陰人，實驗師，碩士研究生，研究方向：云服務(wù)器維護(hù)、云計算。