BOPPPS模式在“電路原理”課程中的應(yīng)用

摘 ?要：在當(dāng)前“新工科”與“金課”的建設(shè)背景下，為更好地提高教學(xué)質(zhì)量與成效，在“電路原理”課程教學(xué)中引入智慧教學(xué)工具“雨課堂”，以中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)在線課程資源為參考，建設(shè)基于BOPPPS模式的線上線下混合式“金課”。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，這種教學(xué)方法有效加強(qiáng)了學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：新工科;金課;電路原理;BOPPPS模式

中圖分類號(hào)：TM13;G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2021）06-0054-03

Application of BOPPPS Mode in “Circuit Principle” Course

WANG Yuhan

（School of Electrical and Electronic Engineering，Chongqing University of Technology，Chongqing ?400054，China）

Abstract：Based on the current background of the construction of “new engineering” and “golden course”，in order to better improve the quality and effectiveness of teaching，the intelligent teaching tool “Yuketang” is introduced in the teaching of “Circuit Principle” course，taking the high-quality online curriculum resources on the China University MOOC and XuetangX and other platforms as reference，the online and offline blended “gold course” based on BOPPPS mode is constructed. Through teaching practice，it is proved that this teaching method effectively strengthens studentslearning of theoretical knowledge，increases studentsinterest in learning，and lays a good theoretical foundation for follow-up study of related courses.

Keywords：new engineering;golden course;circuit principle;BOPPPS mode

0 ?引 ?言

電路原理課程是高等院校電氣與信息類專業(yè)的主干學(xué)科基礎(chǔ)課程之一，在電氣與信息類專業(yè)學(xué)生的人才培養(yǎng)計(jì)劃和課程體系中起著承前啟后的重要作用，主要培養(yǎng)學(xué)生掌握電路的基本理論、分析計(jì)算電路的基本方法[1]?；诋?dāng)前“新工科”與“金課”的建設(shè)背景[2-5]，課題組堅(jiān)持采用多種教學(xué)方法與手段，推進(jìn)教學(xué)改革，以更好地提高教學(xué)質(zhì)量與成效。本文主要介紹在“電路原理”課程教學(xué)中引入BOPPPS模式，建設(shè)基于BOPPPS模式的線上線下混合式“金課”[6]。

1 ?構(gòu)建BOPPPS模式下“電路原理”分知識(shí)點(diǎn)課堂

BOPPPS教學(xué)模式起源于20世紀(jì)70年代加拿大教師教學(xué)技能工作坊Instruc-tional Skill Workshop（ISW）項(xiàng)目，以建構(gòu)主義和交際法為理論依據(jù)，強(qiáng)調(diào)教學(xué)過(guò)程中以學(xué)生為中心，有效提高學(xué)生在課堂教學(xué)中的參與度[6]。

有效的課堂教學(xué)模式——BOPPPS模式，將教學(xué)過(guò)程劃分為6個(gè)部分，如圖1所示[6]。將“電路原理”課程內(nèi)容分為四個(gè)模塊，分別為直流電阻電路分析、直流暫態(tài)電路分析、正弦交流電路分析、二端口電路分析。每個(gè)模塊下再細(xì)分為各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，按照?qǐng)D1針對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)以BOPPPS模式設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。

2 ?BOPPPS模式實(shí)施舉例——“一階電路初值求解”

以一階電路初值求解為例，按照?qǐng)D1設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程的六個(gè)部分，介紹BOPPPS有效課堂教學(xué)模式的實(shí)施過(guò)程。

2.1 ?由仿真“引入”初始值的求解

引入“知識(shí)點(diǎn)”。通過(guò)實(shí)例、仿真或作業(yè)安排預(yù)習(xí)內(nèi)容，針對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)置不同級(jí)別的預(yù)習(xí)任務(wù)，解決現(xiàn)有課程學(xué)習(xí)中學(xué)生課前預(yù)習(xí)不充分，個(gè)別學(xué)生參與度不高等問(wèn)題，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生參與度，進(jìn)而提升課程的學(xué)習(xí)效果與含金量。

本知識(shí)點(diǎn)課前布置仿真作業(yè)如圖2所示，令us=12 V，R=1 kΩ，C=1 μF，讓學(xué)生課前完成一階RC電路仿真，多次撥動(dòng)A、B之間的開關(guān)S，并觀察記錄波形，總結(jié)初值在換路前后的變化，完成表1預(yù)習(xí)作業(yè)與問(wèn)題，所有同學(xué)都要完成基礎(chǔ)預(yù)習(xí)任務(wù)，有能力的同學(xué)可同時(shí)完成中級(jí)預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)有余力的同學(xué)還可以完成高級(jí)預(yù)習(xí)任務(wù)。

2.2 ?給出知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)“目標(biāo)”

制定“教學(xué)目標(biāo)”。圍繞本校建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)的定位，基于工程專業(yè)認(rèn)證的理念，面向通信、電子信息等市級(jí)一流專業(yè)人才培養(yǎng)需求，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，從知識(shí)、能力、情感三個(gè)方面制定課程各知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)目標(biāo)。

一階電路初值求解知識(shí)目標(biāo)：了解一階電路的定義;理解一階電路分析中計(jì)算初值的必要性;掌握如何分析計(jì)算一階電路的初值。能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)，提高學(xué)生分析能力、解決問(wèn)題能力、邏輯思維能力;培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的意識(shí)和思維;培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力[5，6]。情感目標(biāo)：拓展學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)生對(duì)電路原理學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣;樹立求實(shí)創(chuàng)新的科學(xué)精神和人生觀[7，8]。

2.3 ?通過(guò)雨課堂推送“課前測(cè)”

引入智慧教學(xué)工具“雨課堂”，以中國(guó)大學(xué)MOOC、學(xué)堂在線等平臺(tái)上的優(yōu)質(zhì)在線課程資源為參考，通過(guò)雨課堂推送課前測(cè)，檢驗(yàn)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況與效果。課堂上針對(duì)課前測(cè)情況，對(duì)錯(cuò)誤較多的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行著重講解。

2.4 ?引導(dǎo)學(xué)生“參與”課堂學(xué)習(xí)

引領(lǐng)學(xué)生帶著問(wèn)題積極參與到課堂學(xué)習(xí)之中。首先講解求解一階電路初值的必要性。為方便體現(xiàn)多次換路，將輸入電壓用方波替代且方波持續(xù)時(shí)間足夠長(zhǎng)，足以保證電路的暫態(tài)過(guò)程可以完成，觀察如圖3所示的仿真波形，有的初值在換路前后躍變，而有的不會(huì)躍變，需要我們總結(jié)求解方法，針對(duì)不同的初始值采用不同的求解方法。然后講解一階電路普適的方法——列方程法，采用KCL和元件伏安關(guān)系，即兩類約束列方程，發(fā)現(xiàn)只含一個(gè)動(dòng)態(tài)元件的電路，換路后的方程為一階常系數(shù)非齊次微分方程，根據(jù)高等數(shù)學(xué)求解知識(shí)，可知方程的解有兩部份，即通解和特解。通解是Aept，要確定系數(shù)A，就必須要知道初始值，因此從理論的角度分析，求解初值也很重要。最后理論聯(lián)系實(shí)際，從實(shí)踐的角度說(shuō)明初值的重要性。生活中有很多常見(jiàn)的定時(shí)、延時(shí)電路的分析都需要用到本知識(shí)點(diǎn)，這些電路內(nèi)部含有微積分電路、觸發(fā)器電路等都有利于電容充放電計(jì)時(shí)，因此需要認(rèn)真學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容，掌握如何求解一階電路的初始值。

從仿真、理論、應(yīng)用的角度說(shuō)明求解初值的必要性，激發(fā)學(xué)生的興趣。然后重點(diǎn)講解如何求解，將仿真中不能躍變滿足換路定律的初始值定義為獨(dú)立的初始值，不滿足換路定律的初始值定義為非獨(dú)立的初始值。從圖3電容電壓uc（t）波形圖不難發(fā)現(xiàn)，波形是連續(xù)變化的，要計(jì)算換路時(shí)的初值，只需計(jì)算換路前的穩(wěn)態(tài)值即可，因?yàn)閾Q路前后值相等，滿足換路定律。針對(duì)圖3中電阻電壓uR（t），換路時(shí)初始值會(huì)躍變，和換路前取值無(wú)關(guān)，則采用兩類約束求解，列寫換路后的KVL方程有：ui（t）=uR（t）+uc（t），其中電源電壓與電容電壓換路后的值已經(jīng)確定，可以求解uR（t）的值。進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析在求解初值的瞬間，該如何處理電容元件？電容電壓值是定值嗎？給出學(xué)生消化理解與歸納總結(jié)的時(shí)間。

課堂上一起完成求解初值的例題，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)初值求解的理解。然后針對(duì)有代表性的例題，選用雨課堂“隨機(jī)點(diǎn)名”功能，抽選學(xué)生在黑板上分步驟完成求解，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，如果抽選學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤，則邀請(qǐng)學(xué)生們一起發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并立刻指正，尤其是針對(duì)初始值的寫法、初學(xué)者經(jīng)常犯的錯(cuò)誤等，多加強(qiáng)調(diào)與指引。最后將求解一階RC電路初值的步驟通過(guò)PPT展示給學(xué)生，接著提出問(wèn)題——若電路是一階RL電路，求解初值的步驟與一階RC電路的區(qū)別？統(tǒng)計(jì)預(yù)習(xí)階段完成高級(jí)預(yù)習(xí)任務(wù)的學(xué)生人數(shù)，從這些學(xué)生中挑選一些學(xué)生，利用對(duì)偶性引導(dǎo)他們說(shuō)出一階RL電路初始值求解步驟，進(jìn)而去完成一階RL電路初值求解的例題，最后總結(jié)得到一階電路求解步驟。

2.5 ?課后布置作業(yè)并通過(guò)雨課堂推送“后測(cè)”

課下布置書面作業(yè)，并通過(guò)雨課堂推送一些檢測(cè)習(xí)題，讓學(xué)生可以更好地鞏固課堂所學(xué)。課后測(cè)試題型分為：記憶理解型——基本概念、方法、電路;客觀題目、應(yīng)用分析型——工程問(wèn)題探究;非標(biāo)準(zhǔn)答案題目、評(píng)價(jià)創(chuàng)造型——設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn);仿真和實(shí)操。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況調(diào)整講課的速度與進(jìn)度，保證大部分學(xué)生跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度，提高學(xué)習(xí)效果。

2.6 ?學(xué)習(xí)結(jié)束及時(shí)“總結(jié)”

課堂教學(xué)已經(jīng)總結(jié)一階電路初始值求解的步驟，課下要求所有同學(xué)將求解步驟寫到作業(yè)本上，再完成作業(yè)。并要求學(xué)有余力的同學(xué)給出知識(shí)點(diǎn)的引申求解，如圖4所示，求解多次換路時(shí)，如何確定元件的初始值？

3 ? 結(jié) ?論

以“新工科”和“金課”建設(shè)為背景，課題組為更好地提升課堂教學(xué)質(zhì)量和效果，在教學(xué)中引入BOPPPS模式，以“學(xué)生為中心”分知識(shí)點(diǎn)建立預(yù)習(xí)、目標(biāo)、前測(cè)等六部分內(nèi)容，形成一個(gè)有效的學(xué)習(xí)閉環(huán)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的參與度，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，針對(duì)不同程度的學(xué)生布置完成不同的作業(yè)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。教學(xué)實(shí)踐證明，該方法切實(shí)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與參與度，注重每個(gè)同學(xué)的個(gè)性化發(fā)展，學(xué)生在自己的能力范圍內(nèi)盡可能好地掌握每節(jié)知識(shí)點(diǎn)，基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)更加牢固，為后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。

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作者簡(jiǎn)介：王玉菡（1981—），女，漢族，河北衡水人，副教授，碩士，研究方向：電子類基礎(chǔ)課程理論、實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)和科研等。