BOPPPS模型在醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生Python教學(xué)中的應(yīng)用

劉天帥　張文立　劉洋　盧虹冰　戎軍艷

摘? 要：目的：探討B(tài)OPPPS模型在Python教學(xué)中的應(yīng)用可行性。方法：在介紹BOPPPS模型現(xiàn)狀、理論框架和特色的基礎(chǔ)之上，分析了BOPPPS模型在醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)中的適用性，并結(jié)合實(shí)例分析該模型在Python教學(xué)中的應(yīng)用。結(jié)果：基于BOPPPS的Python教學(xué)可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生課堂參與度及對(duì)知識(shí)點(diǎn)的運(yùn)用能力。結(jié)論：基于BOPPPS的Python教學(xué)成效顯著，值得大力推廣。

關(guān)鍵詞：Python;BOPPPS模型;參與式學(xué)習(xí);醫(yī)學(xué)類專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）36-0031-05

Abstract： Objective： To explore the feasibility of applying BOPPPS model in Python teaching. Methods： On the basis of introducing the current theoretical framework and characteristics of BOPPPS model， the applicability of BOPPPS model in medical Professional Python teaching was analyzed， and the application of BOPPPS model in Python teaching was analyzed with examples. Results： Python teaching based on BOPPPS can stimulate students' interest in learning and improve their participation in class and ability to use knowledge. Conclusion： Teaching of Python based on BOPPPS is effective and worth popularizing.

Keywords： Python; BOPPPS model; participatory learning; medical science

引言

隨著全國高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的推進(jìn)，國內(nèi)高校逐步開設(shè)了Python語言相關(guān)課程，成為教學(xué)改革熱點(diǎn)[1]。相比其它語言，Python具有語法簡(jiǎn)潔、編程高效、開源開放等顯著優(yōu)勢(shì)[1]，特別適合于利用計(jì)算機(jī)解決問題的群體，對(duì)計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生均適用[2]，成為美國大學(xué)最受歡迎的程序設(shè)計(jì)語言之一。2020年1月最新的TIOBE排行榜顯示[3]，Python的熱門程度已排名第三，僅次于Java和C。然而，在我國，Python教學(xué)改革起步不久，師資、教材體系建設(shè)等均面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如何上好這門課，采用什么樣的教學(xué)模式，更是成為教學(xué)工作者需要思考的問題。尤其對(duì)醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到良好的教學(xué)效果是本門課的一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)。

BOPPPS教學(xué)模型是加拿大等北美高校教師廣泛推行的一種教學(xué)理論模型[4-5]。BOPPPS包括引入（Bridg

e-in）、目標(biāo)（Outcome或Objective）、前測(cè)（Pre-assessmen

t）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、后測(cè)（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）六大要素，BOPPPS是六要素的首字母縮寫。該模型簡(jiǎn)單、易理解，可操作性強(qiáng)，已經(jīng)在《思想政治》《臨床實(shí)踐》《Java程序設(shè)計(jì)》《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)》《MOOC教學(xué)設(shè)計(jì)》等教學(xué)實(shí)踐中得到驗(yàn)證[6-11]。本文作者于2017年有幸接受了國防科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院有關(guān)該模型的培訓(xùn)和微課堂訓(xùn)練，充分認(rèn)識(shí)到該模型的先進(jìn)性和有效性。教師結(jié)合微課堂訓(xùn)練可在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到形似，長(zhǎng)期訓(xùn)練再力求神似，對(duì)新老教師均可帶來教學(xué)技能的有效提升。Python語言作為計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革的新生力量和重要方向，BOPPPS模型是否適用以及效果如何，本文對(duì)此展開探討。

一、BOPPPS教學(xué)模型在我國的研究現(xiàn)狀分析

通過中國知網(wǎng)、萬方等數(shù)據(jù)庫查詢，我國本世紀(jì)10年代才出現(xiàn)BOPPPS模型的相關(guān)報(bào)道。以中國知網(wǎng)為例，截止2019年，以BOPPPS為主題的相關(guān)文章有470篇，歷年發(fā)文量見圖1。其中，最早的一篇為2010年基于BOPPPS和SIOP模型構(gòu)建大學(xué)英語課堂評(píng)價(jià)和監(jiān)控指標(biāo)體系的討論[12]。2014起文章逐漸增多，2019年呈現(xiàn)頂噴態(tài)勢(shì)，共354篇。對(duì)這些文章的學(xué)科分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知（圖2），BOPPPS模型的研究一半以上集中于高等教育、醫(yī)學(xué)教育與醫(yī)學(xué)邊緣學(xué)科及計(jì)算機(jī)類學(xué)科，充分說明BOPPPS模型對(duì)計(jì)算機(jī)類學(xué)科的適用性;對(duì)上述文章的關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示，大多都是對(duì)模型本身的分析和在教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)改革方面的探討，與BOPPPS模型有關(guān)的應(yīng)用和教學(xué)實(shí)踐比較分散，在Python教學(xué)中的應(yīng)用還未見報(bào)道。

二、BOPPPS教學(xué)模型在醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)中的適用性

（一）BOPPPS的理論框架和特色

面對(duì)“課堂授課無法激發(fā)學(xué)生好奇心”“學(xué)生不知道學(xué)后有什么收獲”“花時(shí)間講授學(xué)生已懂的知識(shí)”“課堂互動(dòng)性差”“學(xué)生不知道知識(shí)如何用于實(shí)際”等常見的教學(xué)問題，BOPPPS模型均提出了相應(yīng)的理論框架和策略。BOPPPS模型的六大要素均圍繞學(xué)生設(shè)計(jì)，“引入”時(shí)注重新穎性和趣味性，抓住學(xué)生眼球，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲;教學(xué)“目標(biāo)”更加具體，學(xué)生看后不會(huì)云里霧里，目標(biāo)感更強(qiáng)，有利于評(píng)價(jià)和量化學(xué)生的學(xué)習(xí)效果;通過設(shè)計(jì)“前測(cè)”環(huán)節(jié)了解學(xué)生的知識(shí)背景，從而適時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容和時(shí)間分配;鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行參與式學(xué)習(xí)，加強(qiáng)師生互動(dòng)，幫助學(xué)生更好的理解和掌握所學(xué)的內(nèi)容;“后測(cè)”環(huán)節(jié)可衡量學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，拓展應(yīng)用視野;“總結(jié)”旨在整理并回顧授課內(nèi)容，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)目標(biāo)。

BOPPPS模型的理論框架具有鮮明的特色，首先其采用模塊化設(shè)計(jì)，將整個(gè)教學(xué)過程拆分為六大模塊，分別指向六大要素，這樣做的好處是使教學(xué)思路非常清晰，可操作性強(qiáng)，每一模塊都可以開展針對(duì)性的設(shè)計(jì)和訓(xùn)練，從而更好的解決以上常見的教學(xué)問題。六大模塊又是圍繞教學(xué)“目標(biāo)”開展，形成有機(jī)整體。其次

BOPPPS模型堅(jiān)持以學(xué)生為中心，注重參與式學(xué)習(xí)和學(xué)生反饋。為實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，注重師生互動(dòng)，根據(jù)課堂內(nèi)容可設(shè)計(jì)個(gè)體參與、團(tuán)隊(duì)參與等多種互動(dòng)方式，將整個(gè)課堂變得有趣、氣氛活躍?！扒皽y(cè)”和“后測(cè)”可及時(shí)獲取學(xué)生反饋信息，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)進(jìn)度，同時(shí)也對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。以學(xué)生為中心，充分說明該模型注重的是學(xué)生理解和掌握了多少，而不是教師單純的給學(xué)生灌輸了多少知識(shí)。

（二）BOPPPS模型與Python教學(xué)的結(jié)合

Python語言是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，同其它程序設(shè)計(jì)語言類似，其目的是用程序語言解決實(shí)際問題和開發(fā)各種應(yīng)用程序。在我校，Python語言是作為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程（簡(jiǎn)稱大基，是臨床醫(yī)學(xué)等醫(yī)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的公共課）的部分章節(jié)，于2017年秋季學(xué)期首次引入的。隨著軍隊(duì)院校大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的改革，我校原來的大基由兩個(gè)學(xué)期濃縮為一個(gè)學(xué)期，同時(shí)其中的VB程序設(shè)計(jì)語言被Python語言代替，目的是利用Python的優(yōu)點(diǎn)，一方面培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維，解決實(shí)際問題;另一方面利用Python更好的理解大基相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)。

首次開課面臨的困難很多，包括案例/課件/試題短缺，教材選用缺少經(jīng)驗(yàn)，課時(shí)短，知識(shí)點(diǎn)繁雜、抽象，不容易理解等，再加上醫(yī)藥院校學(xué)生大多程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)比較薄弱，水平參差不齊，給整個(gè)Python教學(xué)帶來挑戰(zhàn)。在這種情況下，為了保證教學(xué)進(jìn)度，Python課堂很容易變成知識(shí)點(diǎn)的羅列，教師照本宣科，學(xué)生無精打采，課堂一潭死水，教學(xué)目標(biāo)難以達(dá)到。

為了避免以上問題，考慮到BOPPPS模型的先進(jìn)性、Python的實(shí)用性和本科生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，我們?cè)诮虒W(xué)中采用了BOPPPS模型，以學(xué)生為中心設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，注重教學(xué)的有效性，培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維和邏輯思維。因?yàn)镻ython是為了解決實(shí)際問題的，因此較容易以醫(yī)學(xué)或者計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的問題或者故事作為引入，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。將Python知識(shí)點(diǎn)和應(yīng)用具體化，給學(xué)生明確的目標(biāo)，符合本科生教學(xué)特點(diǎn)，可消除學(xué)生的焦慮感，將努力落在實(shí)處。通過前測(cè)和后測(cè)環(huán)節(jié)不斷的獲取教學(xué)反饋，適時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、進(jìn)度和教學(xué)目標(biāo)，雖然可能會(huì)影響課堂的教學(xué)進(jìn)度，但是學(xué)生基礎(chǔ)會(huì)比較牢固，為課后的自學(xué)打下基礎(chǔ)，這也符合本科生教學(xué)規(guī)律。參與式學(xué)習(xí)更是符合本科生年輕、思維敏捷、有活力、認(rèn)同感和參與感強(qiáng)的特點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)一些討論、提問、測(cè)試等環(huán)節(jié)，將Python課堂變成以老師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的互動(dòng)性課堂，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，總結(jié)歸納并運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題，達(dá)到Python語言的學(xué)習(xí)目的。

三、BOPPPS教學(xué)模型在醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)中的應(yīng)用舉例

由于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（OOP）是Python教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)，類和對(duì)象的概念非常抽象，學(xué)生較難理解，因此我們?cè)O(shè)計(jì)了多個(gè)案例幫助學(xué)生理解概念，拓展思路，并請(qǐng)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)過程之中，取得了較好的效果。本文以其中一個(gè)案例講解為例，介紹BOPPPS在醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)的實(shí)踐。

為了兼顧Python在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中的兩個(gè)目標(biāo)，我們參考了李暾老師的模擬圖靈機(jī)案例[13]，一方面讓學(xué)生了解計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程和計(jì)算機(jī)核心概念，另一方面訓(xùn)練OOP的編程思想。為了便于理解，我們將問題簡(jiǎn)化為：用計(jì)算機(jī)如何求一個(gè)二進(jìn)制數(shù)的反碼，并利用OOP編程實(shí)現(xiàn)？按照BOPPPS模型對(duì)模擬圖靈機(jī)案例設(shè)計(jì)如下（見表1）：

1. Brige-in（“引入”）：引入時(shí)要能吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生專注于教學(xué)內(nèi)容，引發(fā)學(xué)生思考。常用的方法有提問題、講故事、放視頻、承上啟下的開場(chǎng)白等，我們介紹了圖靈的傳奇經(jīng)歷和主要貢獻(xiàn)，包括二戰(zhàn)時(shí)破譯德軍密碼機(jī)、發(fā)明圖靈機(jī)理論模型等，點(diǎn)出現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都是在圖靈機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，提出計(jì)算機(jī)硬件如何完成計(jì)算的問題。此階段同學(xué)們聽的非常認(rèn)真，表情很專注，帶著極大的興趣。

2. Objective（“目標(biāo)”）：目標(biāo)設(shè)置可從認(rèn)知、技能、態(tài)度等層次展開，盡量可衡量、可觀測(cè)，少用了解、理解、掌握等詞。我們由以上引入，點(diǎn)出本節(jié)課要以模擬圖靈機(jī)為例，介紹通過OOP編程讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)算的邏輯，簡(jiǎn)要點(diǎn)出本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)為能舉例說出類的封裝含義和成員方法的使用方法;能夠?qū)?jiǎn)單問題進(jìn)行OOP設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。

3. Pre-assessment（“前測(cè)”）：前測(cè)可通過提問、調(diào)查問卷、做選擇題等進(jìn)行，目的是了解學(xué)生對(duì)上節(jié)課內(nèi)容的掌握情況，及學(xué)習(xí)本節(jié)課的背景知識(shí)是否夠用，如果夠用，則順利講解下面的內(nèi)容，否則要對(duì)背景知識(shí)介紹，再開始正式的教學(xué)內(nèi)容。我們通過抽樣提問幾個(gè)OOP知識(shí)點(diǎn)，包括舉例說明類和對(duì)象分別是什么，類支持哪些操作，舉例說出類有哪些特點(diǎn)等，了解學(xué)生對(duì)基本概念的掌握程度。發(fā)現(xiàn)個(gè)別同學(xué)掌握的不好。提問后老師對(duì)某些問題重新進(jìn)行了講解，以幫助那些掌握不好的同學(xué)跟上教學(xué)進(jìn)度。

4. Participatory Learning（“參與式學(xué)習(xí)”）：參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS模型的核心，其充分體現(xiàn)了以學(xué)生為中心的理念，通過精心的教學(xué)設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生參與到課堂中，在充分的課堂參與中達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。常用的方法有個(gè)體參與（如提問、課堂練習(xí)等）和團(tuán)隊(duì)參與（如分組討論、角色扮演、頭腦風(fēng)暴、辯論、拼圖、魚缸式教學(xué)等）。根據(jù)課堂規(guī)模和內(nèi)容特點(diǎn)選擇合適的參與式學(xué)習(xí)方法。由于我們課堂是規(guī)模近140人的大課堂，為了便于控制課堂秩序，我們首先選擇了個(gè)體參與的方式，請(qǐng)一名同學(xué)在黑板上寫出某一串二進(jìn)制數(shù)的反碼，其他同學(xué)觀察其書寫過程。寫完后主講老師啟發(fā)同學(xué)們思考這名同學(xué)寫的過程，從而總結(jié)出紙帶、讀寫頭、轉(zhuǎn)換規(guī)則等基本的概念。隨后請(qǐng)大家一起討論總結(jié)出需要的類、成員變量、成員方法等。從同學(xué)們的表情、坐姿及聲音中我們可以看出，整個(gè)課堂中大家一直在積極主動(dòng)的思考，氣氛非?；钴S，達(dá)到了較好的授課效果。

5. Post-assessment（“后測(cè)”）：后測(cè)的目的在于了解學(xué)生學(xué)習(xí)成效及檢驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)是否達(dá)到。通常可采用選擇題、簡(jiǎn)答題、分析題及讓學(xué)生寫心得體會(huì)等方式進(jìn)行。由于課堂時(shí)間較短，我們?cè)谡n堂出了一些有關(guān)類的應(yīng)用的測(cè)試題，并請(qǐng)同學(xué)們補(bǔ)充代碼來檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果，抽取前后不同位置的同學(xué)進(jìn)行回答，發(fā)現(xiàn)被抽中的同學(xué)均能正確說出答案，我們認(rèn)為大部分同學(xué)通過對(duì)本案例的學(xué)習(xí)已經(jīng)掌握了簡(jiǎn)單的類和對(duì)象的構(gòu)造方法，可以對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用。

6. Summary（“總結(jié)”）：總結(jié)部分比較簡(jiǎn)單，通常是總結(jié)本節(jié)課內(nèi)容，回顧教學(xué)目標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思。本環(huán)節(jié)可以鼓勵(lì)同學(xué)們一起進(jìn)行。在這里我們結(jié)合模擬圖靈機(jī)案例對(duì)OOP的知識(shí)點(diǎn)又重新回顧了一下，并請(qǐng)同學(xué)們思考如何分析問題和設(shè)計(jì)OOP，分享學(xué)到了什么。

四、結(jié)束語

使用BOPPPS對(duì)醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在兩個(gè)班次的教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生對(duì)課堂的參與度提高了，能夠積極的進(jìn)行課堂思考，對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解和掌握的非常好。課下和同學(xué)們交流得知，學(xué)生非常認(rèn)可這種教學(xué)模式，表示希望能更多的參與到教學(xué)活動(dòng)中。

BOPPPS 模型以學(xué)生為中心，注重學(xué)生學(xué)到了多少，而不是教師講授了多少，并從學(xué)生的反饋中了解學(xué)生的掌握程度，更好的指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐，在醫(yī)學(xué)類專業(yè)Python教學(xué)中達(dá)到了很好的效果，值得大力推廣。值得一提的是，BOPPPS模型的六大要素并非一定是獨(dú)立進(jìn)行，順序也可有所調(diào)整，例如引入、目標(biāo)、前測(cè)可放在一起，目標(biāo)和引入可交換順序，后測(cè)和總結(jié)可一起進(jìn)行等，只要能達(dá)到教學(xué)目標(biāo)和好的教學(xué)效果，基于BOPPPS模型的一個(gè)好的教學(xué)設(shè)計(jì)才是最重要的。

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*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“面向肺癌篩查的低劑量CT成像：基于投影篩選與CT圖像庫學(xué)習(xí)的精準(zhǔn)重建”（編號(hào)：11805274）;陜西省自然科學(xué)基金“基于X射線激發(fā)光學(xué)快速成像技術(shù)的深部腫瘤診斷研究”（編號(hào)：2020SF208）

作者簡(jiǎn)介：劉天帥（1991-），男，漢族，山東濟(jì)寧人，博士，講師，研究方向：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)、X射線成像、多模態(tài)成像技術(shù)。

*通訊作者：戎軍艷（1981-），女，漢族，河北正定人，博士，副教授，研究方向：大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)、X射線成像、CT成像。