基于BOPPPS教學(xué)模式的“大學(xué)物理”教學(xué)探討

楊亞宏 楊菲宇 馬亞斌 李萍 尹偉

摘?要：本文針對當(dāng)前“大學(xué)物理”教學(xué)中存在的問題，探討了基于BOPPPS教學(xué)模式的“大學(xué)物理”教學(xué)設(shè)計。研究表明，BOPPPS教學(xué)模式可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提高學(xué)習(xí)成績和效果，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和批判思維能力。文章首先介紹了BOPPPS教學(xué)模式的概念、特征及其對“大學(xué)物理”教學(xué)的意義，然后以“磁場對運(yùn)動電荷的作用”為例，設(shè)計了基于BOPPPS模式的具體教學(xué)過程，最后討論了該教學(xué)模式在應(yīng)用過程中可能面臨的挑戰(zhàn)及應(yīng)對策略。本文為改進(jìn)“大學(xué)物理”教學(xué)提供了一種可行的教學(xué)模式選擇。

關(guān)鍵詞：大學(xué)物理；BOPPPS教學(xué)模式；磁場對運(yùn)動電荷的作用

“大學(xué)物理”是低年級應(yīng)用型理工科學(xué)生必修的一門基礎(chǔ)課程［1］。通過“大學(xué)物理”的學(xué)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和邏輯思維，提高問題解決能力和數(shù)學(xué)能力［23］。特別是在最新的《理工科類“大學(xué)物理”課程教學(xué)基本要求》中指出，“大學(xué)物理”課程在為學(xué)生系統(tǒng)地打好必要的物理基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生樹立科學(xué)的世界觀，增強(qiáng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識等方面，具有其他課程不能替代的重要作用。然而，教師和學(xué)生在物理教學(xué)中也面臨著一些挑戰(zhàn)，如抽象概念難以理解、實驗條件有限、缺乏學(xué)習(xí)動機(jī)等［4］。為提高“大學(xué)物理”教學(xué)質(zhì)量，教學(xué)者需不斷探索有效的教學(xué)模式。BOPPPS教學(xué)模式因其強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體性和目標(biāo)導(dǎo)向性，逐漸在“大學(xué)物理”教學(xué)中得到應(yīng)用［5］。

一、BOPPPS教學(xué)模式及其特征

教育界一直在尋求更有效的教學(xué)方法，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)成效。隨著對學(xué)生主動參與、互動式學(xué)習(xí)和個性化教學(xué)的需求不斷增加，教育者開始嘗試各種不同的教學(xué)策略和模式。BOPPPS模式正是在這個背景下逐漸形成的。這種教學(xué)模式的目標(biāo)是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、鼓勵他們積極參與、促進(jìn)深入學(xué)習(xí)和理解。

BOPPPS教學(xué)模式是一種以教育目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的新型教學(xué)模式，包括六個教學(xué)環(huán)節(jié)：課程導(dǎo)入（Bridge）、學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective）、預(yù)評估（Preassessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory?Learning）、后評估（Postassessment）和總結(jié)（Summary）。通過這些教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以更有針對性地設(shè)計教學(xué)，創(chuàng)造更豐富的學(xué)習(xí)體驗，從而促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力的提升。

BOPPPS教學(xué)模式最重要的兩個特征是以學(xué)生為中心和目標(biāo)導(dǎo)向［56］。以學(xué)生為中心的教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，而目標(biāo)導(dǎo)向的教學(xué)模式可以幫助學(xué)生在課程中聚焦學(xué)習(xí)重點，增強(qiáng)學(xué)習(xí)動機(jī)。這將有效提高“大學(xué)物理”課堂教學(xué)的效果，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動力和學(xué)習(xí)能力。

二、BOPPPS教學(xué)模式對“大學(xué)物理”教學(xué)的意義

研究表明，BOPPPS教學(xué)模式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)成績和批判思維能力。在學(xué)習(xí)動機(jī)方面，該模式通過多種手段激發(fā)學(xué)生興趣；在成績方面，其個性化指導(dǎo)促進(jìn)學(xué)習(xí)效果提升；在批判思維方面，其學(xué)習(xí)過程培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力［7］。因此，BOPPPS教學(xué)模式為提升“大學(xué)物理”教學(xué)質(zhì)量提供了一種新思路。

BOPPPS教學(xué)模式通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、明確學(xué)習(xí)目標(biāo)、提供及時反饋、鼓勵積極參與學(xué)習(xí)和個性化教學(xué)等方面的設(shè)計，對學(xué)生學(xué)習(xí)動機(jī)產(chǎn)生積極的影響。這種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法通過多個階段的設(shè)計，創(chuàng)造了一個鼓勵學(xué)生參與和主動學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)。例如，在課程導(dǎo)入階段，教師將新的學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生的現(xiàn)實生活和先前知識聯(lián)系起來，這種引入的方式能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心和興趣，使他們主動探索新的知識領(lǐng)域。當(dāng)學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)對他們?nèi)粘Ｉ畹膶嶋H意義時，他們更愿意參與到學(xué)習(xí)過程中，以此提高學(xué)習(xí)動機(jī)。在學(xué)習(xí)目標(biāo)階段，教師清晰地向?qū)W生傳達(dá)了學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓他們知道預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。學(xué)生了解學(xué)習(xí)目標(biāo)后，能夠更好地規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)程，并感受到自己在學(xué)習(xí)中的進(jìn)展，從而增強(qiáng)學(xué)習(xí)的自信心和動機(jī)。綜上所述，教師在教學(xué)中采用BOPPPS教學(xué)模式時，可以期待學(xué)生表現(xiàn)出更高的學(xué)習(xí)動機(jī)和更積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

除此之外，BOPPPS教學(xué)模式對學(xué)生學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效果的提升有積極影響。這種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法通過多個階段的設(shè)計，創(chuàng)造了一個積極、互動和個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而促進(jìn)了學(xué)生在學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效果方面的提升。例如在預(yù)估階段對學(xué)生的學(xué)習(xí)水平進(jìn)行評估，有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和差異。根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)水平，教師可以提供個性化的學(xué)習(xí)支持和指導(dǎo)，使學(xué)生更容易掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)成績。在后評估和總結(jié)階段，教師為學(xué)生提供了及時的反饋和總結(jié)。學(xué)生通過反思學(xué)習(xí)過程和總結(jié)學(xué)習(xí)成果，能夠發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的不足，并在接下來的學(xué)習(xí)中加以改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)成績。綜上所述，教師在教學(xué)中采用BOPPPS教學(xué)模式時，可以期待學(xué)生在學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效果方面有明顯的進(jìn)步。

BOPPPS教學(xué)模式在激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和批判性思維方面也發(fā)揮著重要的作用。這種以學(xué)生為中心的教學(xué)方法通過多個階段的設(shè)計，鼓勵學(xué)生積極參與、主動探索和深入思考，從而培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和批判性思維。例如，在課程導(dǎo)入階段，教師將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生的現(xiàn)實生活和先前知識聯(lián)系起來。這種引入方式引發(fā)了學(xué)生的好奇心和思考欲望，激發(fā)他們對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深入思考和質(zhì)疑。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生被鼓勵思考問題的本質(zhì)和原因，學(xué)會運(yùn)用批判性思維分析和解決問題。這種批判性思維能力培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力，使他們能夠在學(xué)習(xí)和生活中更加靈活地應(yīng)對各種情境。在總結(jié)階段，教師讓學(xué)生回顧和歸納學(xué)習(xí)的關(guān)鍵概念。學(xué)生通過總結(jié)，對所學(xué)知識進(jìn)行反思，進(jìn)一步加深對學(xué)科知識的理解。這種反思過程促使學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行思考，培養(yǎng)了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和批判性思維的能力。

綜上所述，學(xué)生在這種教學(xué)模式下成為學(xué)習(xí)的主體，積極參與學(xué)習(xí)過程，培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)的能力。同時，學(xué)生通過深入思考和批判性思維，提高了對知識的理解和應(yīng)用能力。因此，教師在教學(xué)中采用BOPPPS教學(xué)模式時，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和批判性思維，使他們成為更加獨立、思辨能力強(qiáng)的學(xué)習(xí)者。

三、基于BOPPPS教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計——以“磁場對運(yùn)動電荷的作用”為例

（一）課程導(dǎo)入（Bridge）

在“大學(xué)物理”教學(xué)中，能否有效引發(fā)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動力，將學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)生的經(jīng)驗和現(xiàn)實聯(lián)系起來是提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要手段。因此，在這一階段教師提出問題：帶電粒子在磁場中受力嗎？其表達(dá)式是什么？為什么有這樣的表達(dá)式？以此吸引學(xué)生注意力，進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective）

在這一階段，我們將明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生知道他們將學(xué)到什么，以便更有目的地學(xué)習(xí)。本節(jié)課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)為：（1）掌握磁場對運(yùn)動電荷的作用力；（2）能夠正確判斷運(yùn)動電荷在磁場中的受力情況，分析其運(yùn)動狀態(tài)；（3）通過基于霍爾效應(yīng)應(yīng)用的研究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。

（三）預(yù)評估（Preassessment）

在正式學(xué)習(xí)之前，進(jìn)行簡短的預(yù)測測驗，評估學(xué)生對相關(guān)知識的了解程度，幫助教師了解學(xué)生的起點。利用智慧樹線上教學(xué)平臺發(fā)布選擇題，學(xué)生在線回答，例如：洛倫茲力的方向與下面哪個因素?zé)o關(guān)？A.帶電粒子的電荷量；B.帶電粒子的速度；C.磁場的方向；D.電場的強(qiáng)度。根據(jù)學(xué)生的作答情況，合理安排下一環(huán)節(jié)的教學(xué)活動。

（四）參與式學(xué)習(xí)（Participatory?Learning）

采用互動和參與式的教學(xué)方法，讓學(xué)生在課堂中積極參與，促進(jìn)知識的深入理解和應(yīng)用。

回顧高中物理學(xué)習(xí)過的知識點——洛倫茲力，運(yùn)動電荷激發(fā)的磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的表達(dá)式的推導(dǎo)過程，引導(dǎo)學(xué)生尋找推導(dǎo)洛倫茲力表達(dá)式的方法。教師總結(jié)推導(dǎo)過程，并對比“運(yùn)動電荷激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度”的知識點，加強(qiáng)學(xué)生對推導(dǎo)過程的掌握，幫助學(xué)生構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，具體的授課思路如下圖所示。

在學(xué)生掌握洛倫茲力的推導(dǎo)方法后，教師以磁聚焦技術(shù)為例，引導(dǎo)學(xué)生思考并進(jìn)行小組討論“帶電粒子在均勻磁場中的運(yùn)動軌跡”；教師對三種情況進(jìn)行總結(jié)。

教師介紹薛其坤院士在“反?；魻栃?yīng)”方面的重要成就，引入霍爾效應(yīng)；并引導(dǎo)學(xué)生分小組探究霍爾效應(yīng)的原理以及霍爾效應(yīng)在生活中的應(yīng)用；教師總結(jié)并啟發(fā)學(xué)生霍爾效應(yīng)的創(chuàng)新應(yīng)用。

（五）后評估（Postassessment）

在學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行測驗，檢查學(xué)生是否達(dá)到了預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。問題一，一束帶正電的粒子在垂直于磁場方向的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，如果粒子的初速度與磁場方向平行，那么它的軌跡是：A.圓形；B.直線；C.螺旋狀；D.橢圓形。問題二，一個帶負(fù)電的粒子以一定速度在垂直于磁場方向的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，如果粒子的初速度與磁場方向垂直，那么它的軌跡是：A.圓形；B.直線；C.螺旋狀；D.橢圓形。根據(jù)學(xué)生的作答情況，在最后的總結(jié)環(huán)節(jié)對學(xué)生沒有掌握的知識再次鞏固。

（六）總結(jié)（Summary）

教師進(jìn)行課堂總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點，概括學(xué)習(xí)成果，鞏固學(xué)習(xí)效果；讓學(xué)生總結(jié)洛倫茲力的推導(dǎo)方法、帶電粒子在穩(wěn)恒磁場中的運(yùn)動軌跡及霍爾效應(yīng)原理，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)“霍爾效應(yīng)”進(jìn)行物理創(chuàng)新應(yīng)用。

四、“大學(xué)物理”教學(xué)中應(yīng)用BOPPPS教學(xué)模式的挑戰(zhàn)與應(yīng)對

在實施BOPPPS教學(xué)模式時，教師可能會面臨一些困難和挑戰(zhàn)。雖然這種教學(xué)模式可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高成績、自主學(xué)習(xí)和批判性思維，但也可能會面臨以下挑戰(zhàn)。

首先是時間管理問題。BOPPPS教學(xué)模式需要在課堂中劃分多個階段，涉及課程引入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、預(yù)評估、參與式學(xué)習(xí)、后評估和總結(jié)等步驟。教師需要合理安排時間，確保每個階段的時間都能充分利用，同時保證教學(xué)進(jìn)度不受影響。

其次是學(xué)生抵觸情緒。對于習(xí)慣于傳統(tǒng)教學(xué)模式的學(xué)生來說，BOPPPS教學(xué)模式可能是一個新的教學(xué)方式，他們可能不習(xí)慣于主動參與和自主學(xué)習(xí)。在初期，學(xué)生可能對這種新的教學(xué)模式產(chǎn)生抵觸情緒，教師需要適應(yīng)學(xué)生的需求，逐漸引導(dǎo)他們適應(yīng)并接受這種教學(xué)方式。

最后是個性化教學(xué)困難。BOPPPS教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)個性化教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)水平提供個性化的學(xué)習(xí)支持。然而，在班級規(guī)模較大的情況下，教師可能難以滿足每個學(xué)生的個性化需求，需要尋找合適的方式來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)。

綜上所述，實施BOPPPS教學(xué)模式可能面臨時間管理、學(xué)生抵觸情緒、個性化教學(xué)困難等方面的困難和挑戰(zhàn)。然而，通過適當(dāng)?shù)牟呗院团?，教師可以克服這些挑戰(zhàn)，確保BOPPPS教學(xué)模式在教學(xué)中發(fā)揮有效的作用，提高學(xué)生學(xué)習(xí)成績和學(xué)習(xí)效果。

五、BOPPPS教學(xué)模式在未來“大學(xué)物理”教學(xué)中的前景

BOPPPS教學(xué)模式在未來“大學(xué)物理”教育領(lǐng)域的發(fā)展趨勢將更加注重數(shù)字化教學(xué)工具的融入、個性化學(xué)習(xí)的發(fā)展、與其他學(xué)科的融合。這些發(fā)展趨勢有望進(jìn)一步提升“大學(xué)物理”教育的質(zhì)量和效果，培養(yǎng)更具有綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的學(xué)生。

首先，隨著科技的不斷進(jìn)步，未來的“大學(xué)物理”教育中可能會更廣泛地融入數(shù)字化教學(xué)工具。這些工具可以幫助教師更好地設(shè)計和實施BOPPPS教學(xué)模式中的各個階段，同時提供更豐富的學(xué)習(xí)資源和實踐機(jī)會，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗和參與度。

其次，未來的教育趨勢將更加關(guān)注學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。BOPPPS教學(xué)模式中強(qiáng)調(diào)個性化教學(xué)，根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)水平提供個性化的學(xué)習(xí)支持。隨著教育技術(shù)的發(fā)展，個性化學(xué)習(xí)將變得更加容易實現(xiàn)，教師可以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)習(xí)效果。

最后是跨學(xué)科知識的融合，“大學(xué)物理”教育不再僅僅局限于傳授物理學(xué)的基礎(chǔ)知識，未來可能更加強(qiáng)調(diào)與其他學(xué)科的融合。BOPPPS教學(xué)模式為學(xué)生提供了更多的參與性學(xué)習(xí)機(jī)會，鼓勵學(xué)生在物理學(xué)中運(yùn)用批判性思維和解決問題的能力。這種批判性思維和解決問題的能力可以幫助學(xué)生更好地應(yīng)用物理學(xué)知識于實際問題中，同時促進(jìn)與其他學(xué)科的交叉學(xué)習(xí)。

結(jié)語

總的來說，BOPPPS教學(xué)模式在未來“大學(xué)物理”教學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢將更加注重學(xué)生主體性和實踐能力的培養(yǎng)，結(jié)合教學(xué)技術(shù)和跨學(xué)科內(nèi)容，更好地滿足未來社會和產(chǎn)業(yè)的需求。同時，教師在實踐中也需要不斷創(chuàng)新和提升教學(xué)方法，以適應(yīng)未來物理教學(xué)的發(fā)展。

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項目基金：本文章受新疆理工學(xué)院2023年度校級課程思政示范課程教改項目支持

作者簡介：楊亞宏（1995—?），女，漢族，山西呂梁人，碩士研究生，助教，研究方向：等離子體物理、大學(xué)物理教學(xué)。

*通訊作者：楊菲宇（1996—?），男，漢族，湖北宜昌人，碩士研究生，助教，研究方向：粒子物理與原子核物理。