“檢測與傳感技術(shù)”2O-BOPPPS混合式教學實踐

于新海 烏嵐 蘇日古格

摘? 要：如何對線上資源進行本地化改造和有效利用、如何提升學生主動學習的意愿以及如何提高學生的實踐能力和解決復雜工程問題的能力是三個重要的教學問題。本文以“檢測與傳感技術(shù)”課程為例，提出了2O-BOPPPS混合式教學模式，并就其內(nèi)涵和原則進行了充分闡釋。實踐表明，2O-BOPPPS混合式教學可以有效解決以上三個問題，顯著提高教學質(zhì)量，符合高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)要求，適合應用推廣，對新建本科院校開展教學改革和研究具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：混合式教學;遞進式案例;BOPPPS;教學實踐

中圖分類號：G642.41? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）14-0094-04

近年來，大規(guī)模開放在線課程（Massive Open Online Course， MOOC）因其現(xiàn)代教育技術(shù)特征給全社會帶來的共享價值而受到重視，各種各樣的網(wǎng)絡(luò)平臺和不同平臺上的線上資源不斷涌現(xiàn)。線上教學由于不受時空限制給學生學習帶來了極大便利，對傳統(tǒng)課堂教學產(chǎn)生了一定挑戰(zhàn)[1]。然而，新工科專業(yè)人才培養(yǎng)要求畢業(yè)生具備解決復雜工程問題的能力，這就決定了相關(guān)課程要兼具理論基礎(chǔ)性和工程實踐性，因此線下教學仍然需要占據(jù)主導地位。2018年11月24日，吳巖司長在第11屆中國大學教學論壇上提出要充分應用線上“金課”進行本地化改造，探索線上“金課”的多種應用模式，打造適合本校學生特點和培養(yǎng)需要的“金課”[2]。當前，將課堂從傳統(tǒng)的以“教”為中心轉(zhuǎn)變成以“學”為中心，以“動起來”為主要特征、線上線下有機融合的混合式教學正在逐步成為高等教育的主流發(fā)展模式[3-4]。

在“中國制造2025”的新時代，無人駕駛、智能制造領(lǐng)域等無不依賴檢測與傳感技術(shù)的發(fā)展與應用。“檢測與傳感技術(shù)”課程是河套學院機械電子工程專業(yè)的核心課程。本文結(jié)合成果導向教育（Outcome-based Education，OBE）理念，圍繞著新建地方本科院校教學過程中的主要問題，基于“檢測與傳感技術(shù)”課程的教學實踐，提出既能充分利用線上資源又能為線下教學留有足夠空間的2O-BOPPPS混合式教學模式。

一、2O-BOPPPS混合式教學設(shè)計

在開展線上線下教學過程中普遍存在三個問題：一是優(yōu)質(zhì)的線上資源如何進行本地化改造和應用，二是學生課堂參與度和主動探究意愿如何提升，三是學生實踐能力和解決復雜工程問題的能力如何提高?；旌鲜浇虒W不是將線上和線下教學簡單疊加，而是能解決主要教學問題，結(jié)合學生學習、教學團隊和授課資源的實際情況，主動開展教學改革實踐，逐步形成靈活度高、可操作性強，既能滿足新工科人才培養(yǎng)需求，又具有普適性和可推廣性的教學模式[5-6]。

（一）2O-BOPPPS混合式教學模式

教學模式是混合式教學研究的重點，本文介紹2O-BOPPPS混合式教學的通用模式，旨在提供一般性的框架指導[7]?！?O”是指兩個線上教學環(huán)節(jié)，其中第1個Online要求學生首先自行觀看2—4個視頻、完成線上測試，并利用網(wǎng)絡(luò)開展線上討論。Bridge-in是指導入新課，以工程背景性內(nèi)容介紹為主，同時開展課程思政。如在“檢測與傳感技術(shù)”課程進行電感式傳感器授課時，引入李克強總理的“圓珠筆之問”，以此說明我國在轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中所經(jīng)歷的艱難和取得的矚目成就，強調(diào)精密測量的重要性，從而引出電感式傳感器可以用于精密測量的具體場景，提起學生學習興趣，也激發(fā)學生為國家和社會做貢獻的熱情。Outcome要求結(jié)合具體復雜的應用案例或遞進式案例說明當次課的學習目標，嘗試構(gòu)建可以引發(fā)學生主動學習興趣的工業(yè)場景。Pre-assessment是指預先測試，測試題目的順序要符合自我學習的規(guī)律，環(huán)環(huán)相扣，關(guān)鍵在于引導學生主動參與課堂活動。預先測試可以采取多種活動形式，如搶答、隨機選人、投票、詞云等形式，重點是了解學生線上學習的情況。為學生下一環(huán)節(jié)參與性學習提供可以參考的綱領(lǐng)。Participatory Learning是指參與性學習，以合作探究、小組討論等具體形式開展。Post-assessment是指隨堂測驗，利用線上題庫和網(wǎng)絡(luò)教學工具了解學習效果，發(fā)現(xiàn)存在的問題，可以是對預先測試問題的再次提問，或是轉(zhuǎn)化提高后的搶答互動。Summary要求結(jié)合課程重點、難點，以及預測、后測和學生參與式學習的實際情況進行兩方面工作，一是課程知識點的歸納和總結(jié)，二是對學生學習過程的評價。第2個Online是指課堂教學后的線上作業(yè)或討論，以此鞏固、復習知識點。思政元素可以融入以上各個環(huán)節(jié)，但通常在新課導入或者是總結(jié)中重點設(shè)計和開展。2O-BOPPPS混合式教學模式如圖1所示。

（二）2O-BOPPPS混合式教學內(nèi)涵

2O-BOPPPS混合式教學旨在解決線上線下教學中所存在的三個問題，內(nèi)涵即為解決問題的思路和方法[8]。

1. 有利于對優(yōu)質(zhì)線上資源進行本地化改造和有效利用。2O-BOPPPS混合式教學將線上教學與BOPPPS模型以最直接的方式融合，既簡單易操作，又有足夠的空間用于教學團隊結(jié)合具體學情進行本地化教學設(shè)計。Bridge-in、Outcome環(huán)節(jié)可以用于線上、線下的銜接過渡;2個Online環(huán)節(jié)可以充分利用課程線上資源，如將原理性較弱但涉及前沿技術(shù)的章節(jié)布置給學生線上學習。Pre-assessment、Post-assessment在實施時可充分應用網(wǎng)絡(luò)教學工具。Participatory Learning重點要關(guān)聯(lián)線上學習內(nèi)容、實現(xiàn)線上學習效果最大化。這種教學設(shè)計思路可以充分發(fā)揮線上線下各自優(yōu)勢，實現(xiàn)線上線下有機融合。

2.有利于提升學生課堂參與度和主動探究意愿。2O-BOPPPS混合式教學要求教學方法的組合創(chuàng)新和復雜應用案例的引入。在Online1、Bridge-in、Outcome環(huán)節(jié)中采用遞進式案例教學法[9]，設(shè)計螺旋上升的問題鏈，激發(fā)學生主動探索的欲望和興趣。如在“檢測與傳感技術(shù)”的熱電式傳感器教學過程中，首先以水銀溫度計為例學習溫標等知識，然后給出紅外溫度計的應用案例，引導學生學習熱電式傳感器的概念等知識，隨后通過單晶硅工藝中用到熱電偶為例引導學生探究熱電偶的工作原理，最后以遠程測溫案例促使學生繼續(xù)了解熱電偶的基本定律。復雜程度持續(xù)升級的溫度測量需求遵循了認知規(guī)律和學習心理學，激發(fā)了學生學習的動力和解決問題的欲望。選取典型應用案例，安排學生開展小組討論，可以有效培養(yǎng)團隊協(xié)作精神和溝通交流能力。

3. 有利于提高學生實踐能力和解決復雜工程問題的能力。Bridge-in和Outcome環(huán)節(jié)重點在于明確實際工程應用需求，一方面為線上和線下教學提供過渡，另一方面構(gòu)建浸入式的工程應用場景。具體地，Participatory Learning參與性學習可以合作探究或者翻轉(zhuǎn)課堂的形式開展，可廣泛使用生講生評、小組討論等方式。恰當采用任務(wù)驅(qū)動法，強化教學的高階性與應用性。例如，模擬工業(yè)場景下的故障排查環(huán)節(jié)，設(shè)置熱電式傳感器測溫電路中的旋鈕損壞，要求學生排查故障并基于實驗條件提出解決方案;再如，設(shè)置設(shè)計性項目實驗，引導學生動手設(shè)計、調(diào)試，像智能循跡避障小車的設(shè)計與調(diào)試，充分調(diào)動了學生的積極性，培養(yǎng)了學生解決復雜工程問題的能力。

（三）2O-BOPPPS混合式教學原則

2O-BOPPPS混合式教學須堅持以下原則：

1. OBE理念在課程中的貫徹。將課程教學目標與人才培養(yǎng)目標相匹配，將知識、能力和素質(zhì)的提升與畢業(yè)要求相關(guān)聯(lián)。重視立德樹人，立足知識傳遞，著重能力培養(yǎng)，關(guān)注素質(zhì)提升。

2. 教學內(nèi)容思想性與專業(yè)性并重，自然融入思政元素，將嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和精益求精的工匠精神貫穿在教與學的過程中;傳統(tǒng)性與時代性并重，推動最新科技成果及時引入教學過程，介紹學科研究新進展。

3. 學習過程評價方式的多元性。學習過程評價包括線上和線下兩部分，線上部分包括慕課學習進度及學習行為、慕課章節(jié)測試、慕課期末考試、線上討論情況和線上作業(yè)，線下部分包括考勤、期中考試、實驗以及由投票、隨機點名、課堂搶答、頭腦風暴等構(gòu)成的課堂表現(xiàn)。具體評價方式的設(shè)置因不同學校、不同課程所應用的線上平臺不同而略有差異。

二、2O-BOPPPS混合式教學實踐成效

“檢測與傳感技術(shù)”課程于2019年獲批內(nèi)蒙古自治區(qū)在線開放課程建設(shè)項目，于2021年獲批內(nèi)蒙古自治區(qū)第二批線上線下混合一流本科課程。目前線上視頻總數(shù)57個，總時長505分鐘，其中理論課視頻44個，實驗指導及直播課錄制視頻13個。建設(shè)有習題庫，在知識點后有PPT文檔、隨堂測驗和考試等。課程組針對機械電子工程專業(yè)2017—2019級已經(jīng)開展了三個輪次的2O-BOPPPS混合式教學實踐，取得了一定成效。

（一）線上資源得到充分利用，線上學習參與度明顯提高

截至上學期末，課程線上瀏覽累積183939人次，線上師生互動累積244次。本學期選課學校達到2所，選課班級5個，選課人數(shù)超過178人。2O-BOPPPS混合式教學多個環(huán)節(jié)的設(shè)置，使得課程團隊有足夠的空間結(jié)合本校學生的實際情況對線上資源進行合理應用，達到了線上線下優(yōu)勢互補、有機融合的目的。參與線上討論的學生人數(shù)較多，討論積極熱烈。

（二）學生主動探究意愿明顯提升，教學質(zhì)量顯著提高

教師明顯感到學生在課堂上更加活躍，課堂上互動情況很好。尤其是在參與性學習的過程中，學生的綜合素質(zhì)以及線上線下貫通能力得到了充分鍛煉和展現(xiàn)，從學生提問問題的深度和難度來看，學生主動思考的習慣逐步養(yǎng)成，教學效果明顯提升。從成績分析可以看出，學生連續(xù)兩個學期的平均成績顯著提高，不及格率降低，成績分布更加合理（如圖2所示）;通過調(diào)查問卷發(fā)現(xiàn)，學生自主學習、團隊協(xié)作和溝通能力有所提升，對課程掌握的滿意度較高[10]（如圖3所示），課程目標達成度均有所提高。

（三）學生實踐水平和創(chuàng)新能力得到提升，人才培養(yǎng)效果明顯

2O-BOPPPS混合式教學注重學生實踐能力、溝通能力和團隊協(xié)作精神的培養(yǎng)，在教學過程中盡可能地引入工程應用背景和復雜應用案例，引導學生嘗試解決復雜工程問題和參與學科競賽。近三年來，授課班級和團隊教師指導的學生在各類學科競賽中獲得自治區(qū)級及以上獎項20余項，其中，包括中國高校智能機器人創(chuàng)意大賽一等獎2項，國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目立項2項，華北五省大學生機器人大賽一等獎1項、二等獎2項，等等。

三、結(jié)語

線上線下混合式教學作為目前高等教育改革的重要部分，其教學模式必須要有所創(chuàng)新，并且需要具有較高的可推廣性。與教學模式創(chuàng)新相適應的教學方法、教學內(nèi)容和學習過程評價方式等方面的改革及要求也需要同步開展。以“檢測與傳感技術(shù)”為例的2O-BOPPPS混合式教學取得了一定的實踐成效，但也需要在虛擬仿真實驗和線上資源的動態(tài)更新等幾個方面不斷加強?？傮w來看，2O-BOPPPS混合式教學遵循工程教育OBE和“以學生為中心”的教學理念，注重思想性和時代性特點，可以充分利用線上資源，逐步養(yǎng)成學生主動學習的習慣，有效提升學生實踐能力和解決復雜工程問題的能力，符合高素質(zhì)應用型人才培養(yǎng)的要求，對新建地方本科院校開展課程建設(shè)與改革具有一定的參考價值。

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基金項目：2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)一流本科課程建設(shè)項目（線上線下混合式）;2019年內(nèi)蒙古自治區(qū)在線開放課程建設(shè)項目（檢測與傳感技術(shù)）。

作者簡介：于新海（1987—），男，博士，河套學院科技處副處長，碩士生導師，副教授，研究方向為農(nóng)牧業(yè)智能化技術(shù)、電磁環(huán)境效應及新型材料與器件;烏嵐（1968—），女，學士，河套學院教授，研究方向為電氣工程、高校資源建設(shè)和繼續(xù)教育;蘇日古格（1987—），女，碩士，河套學院助教，研究方向為單片機開發(fā)與應用。