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《陕西教育》杂志

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BOPPPS模型及其在研究型教学中的应用探究
发布时间:2020-10-01        浏览次数:121        返回列表

穆华 李春

【摘要】本文在阐释BOPPPS模型六个要素内涵的基础上,结合大学理工科教学特点,归纳了各要素的常用形式和设计方法。最后结合《飞行力学基础》课程研究型教学活动的开展,给出了基于BOPPPS模型教学设计的具体做法。

【关键词】BOPPPS模型 教学设计 飞行力学基础 研究型教学

湖南省普通高等学校教学改革研究项目“计算机硬件技术基础系列课程研究型教学改革的探索与研究”;国防科学技术大学“高素质新型军事人才培养”导航技术及应用MOOC课程项目。

中图分类号:G642.2

文献标识码:A

引言

大学年轻老师专业知识丰富,但往往缺乏教育理论和教学经验,在授课过程中采用“满堂灌”“一言堂”等传统授课形式的不在少数。导致台上老师眉飞色舞,台下学生死气沉沉,授课效果欠佳。很多老师想改变这种现状却不知道从何人手。BOPPPS模型是北美地区高校教学技能培训机构Instructional SkillsWorkshop(ISW)提出的一种有效的课程设计模式,旨在提高教师的授课技能。BOPPPS模型强调学生参与,是一种注重教学互动和反思的闭环反馈教学模式,体现了“学生为主体、教师为主导”的教育理念,为开展研究型教学改革提供了切实可行的实施方法。

《飞行力学基础》是自动化专业、仿真专业、导航专业、飞行器设计专业等相关专业学生的专业基础课,这门课符号多、公式多、理论抽象,学生普遍反映“难学”,年轻老师更觉得“难教”。本人在讲授《飞行力学基础》课程时实施研究型教学改革,采用BOPPPS模型进行教学设计,以参与式学习为核心,充分发挥学生的主动性,使他们不再是被动的知识接受者,而真正成为学习的主体,取得了良好的教学效果。本文详细介绍BOPPPS模型的内涵及其在研究型教学课堂中的设计应用,希望对大学年轻教师在课堂教学设计方面有所帮助。

BOPPPS模型的内涵

BOPPPS模型将教学过程分为六个阶段(也称为六要素)f3】,依次为B-Bridge-in(引入)、O-Objective or Outcome(学习目标)、P-Pre-assessment(课前摸底)、P-Participatory Leaming(参与式学习)、P-Post-Assessment(课内评估)、S-Summary(总结)。下面逐一介绍BOPPPS模型六要素的内涵,并阐释其在教学设计中的地位与作用。

1.引入(Bridge-in,B)

即指引入本次课的教学内容。目的是将学生的注意力吸引到将要讲授的内容上来。对于理工类课堂教学,学生自身的学习热情可能不是那么高,这时引入尤为重要。如果一开始不能有效地吸引学生的注意力,学生对所讲授的内容不感兴趣,那么可能整堂课学生都把自己当作“局外人”,从而出现“台上老师眉飞色舞,台下学生死气沉沉”的局面。如果引入部分能够引起学生的注意,激发出学生的兴趣,学生才会去深入思考所学内容“和我有什么关系”“我为什么要学”“在实际中有什么用”等,学生才会真正成为学习的主体。“良好的开端是成功的一半”,一个好的引入就是一个至关重要的开端,要尽可能抓住学生的心。

2.学习目标(Objective or Outcome,O)

学习目标是指课堂学习结束后,学生应该知道什么、会做什么,在什么条件下能够做到什么程度。明确学习目标有以下几方面作用:

①为老师选取授课材料和设计课堂活动提供依据;

②为学习效果评估提供依据;

③为学生的整个学习过程提供指引作用;

④有助于学生进行自我评估,在课堂学习结束时能回答“我学会了吗”。

因此,学习目标既是课程学习的出发点,也是落脚点。一般来说,理工类知识具有评判标准明确、学习效果可预估的特点,因此在描述学习目标时,要明确以下三个要素:能够做什么,在什么条件下,达到什么标准。

3.课前摸底(Pre-assessment,P)

课前摸底也叫前测,通过摸底,一方面帮助学生回顾先导知识,为后续的学习作铺垫;另一方面可以让教师了解学生的知识基础,帮助老师调整授课节奏与形式。比如:研究生课程中学生可能来自不同的学校或者不同的专业,知识结构差别较大。摸底中很可能会发现,有些学生已经具备了相当多的背景知识,另一些学生则欠缺先导课程的学习。此时如果仍采用“一言堂”的授课形式,就会出现这样的情况:有些学生觉得是在“炒剩饭”,毫无新鲜感;另一些学生则听得云里雾里,收获甚微。这种情况下可以采用学生分组讨论的形式组织学习,通过学生之间的教与学使得不同起点的学生都有收获。分组依据来自于摸底的结果,因此,课前摸底是有效开展教学活动的重要前提。

4.参与式学习(Participatory Leaming,P)

参与式学习是课堂教学的主体部分,参与式学习教学活动的设计是研究型教学实施中很重要的一环,组织得好能够有效地提升教学效果。参与式学习强调学生的主动参与,通过设计教学活动,激发学生调动自身的积极性,使大脑、眼、耳、口和手等都投入进来,通过主动学习达到预期的学习目标。根据布鲁姆教学法可知,参与式学习使学生学得更积极、深入和持久,而不是考试后将所学知识“还给老师”。参与式学习有赖于教师的精心设计,这就要求老师及时更新教学理念,积极开展研究型教学。下面尝试解答老师们可能的疑问和困惑。

疑问1:这门课几十年都是采用单纯讲授的形式,有必要改为参与式学习形式吗?

解答:请老师思考以下问题,这些问题中如果有一个回答“是”,那么就有必要改为参与式学习形式;回答“是”的问题越多,改变就越紧迫。

①你是否经常碰到这种情况:自己备课很辛苦、课上讲得也辛苦,但大部分学生提不起兴趣,感觉自己的辛苦付出没有得到应有的回报。

②大部分学生学习之后,虽然能够通过考试,但是会觉得自己没收获。

③大部分学生在日后的工作中用到所学知识时,需要重新自学。

疑问2:理工类课程比较枯燥、抽象,如何采用参与式学习形式?

解答:理论来源于实践,应用于实践;工科知识更是与实践密不可分。找到所讲授知识与实际生活的结合点,使枯燥、抽象的理论情境化、具体化,从而形成便于开展参与式学习的形式。另外,大学生是自学能力和创造性都比较强的群体,要相信学生的能力、尊重学生的主体地位。学生之间的相互学习甚至是学生之间的教与学往往使学生学得更深刻。

疑问3:采用参与式学习形式比单纯讲授花时间,内容讲不完怎么办?

解答:首先,单纯讲授可以把内容讲完,但能否达到教学目标呢?我们习以为常的“满堂灌”式授课效果可以回答这个问题。因此,开展参与式学习是必要的,也是必需的。因为合理的教学评估是看学生学了多少,而不是老师讲了多少。其次,参与式学习不一定比单纯讲授花时间,这需要老师的精心设计,老师要起到“主导”作用。最后,参与式学习形式可以促使学生自学部分内容,有些内容还可以采用课后作业的形式要求学生自学;总之,一切以效果为标准来选取。

5.学习效果评估( Post-assessment,P)

学习效果评估回答两个问题:“学生学到了什么”和“学生达到学习目标了吗”。课堂上及时开展学习效果评估,一方面能够调动学生的学习积极性,帮助学生达到一门课的总体目标;另一方面能够帮助老师反思教学设计,及时作出适当调整。与课后作业的形式相比,课堂学习效果评估更及时、更全面。

6.总结(Summary,S)

课程总结为学生提供一个回顾所学内容并将所学内容系统化的机会,促动学生反思自己学到了什么。总结通常包括对历学内容的回顾,帮助学生形成总体认识。老师还可以在总结部分指出本次课内容在整门课中的地位,或为下次课的学习埋下伏笔。总结通常比较简短,但不可或缺。

BOPPPS模型的应用形式和设计方法

通过上述对BOPPPS模型六个要素内涵的阐释,可以看出,BOPPPS是一种有效的教学组织模式,它在教学实施过程中按照“教学目标一参与式学习一教学评估—教学目标”这个闭环来展开,注重教学互动和反思,能够引导学生主动思考,积极开展研究性学习,符合教育的基本规律和要求。下面将BOPPPS模型各要素的具体应用形式和设计方法加以归纳,并举例提供教学设计参考。

1.引入(B)

引入通常应比较简短,可以采用以下形式:

①讲一个与课堂主题相关的故事;

②提一个与学生个人生活或经历相关的问题;

③叙述一个不同寻常的事实或论述;

④回顾之前的知识,引出新内容,建立课堂主题和已学知识的关联。

例如,在《飞行力学基础》课堂学习中,在介绍“空气动力”的基本概念时,我将新兴的翼装飞行装置作为引入。我是这样设计的:首先播放一小段翼装飞行的视频,之后提出问题“请大家思考人穿上翼装之后为何能飞”,从而引出“空气动力”这一学习主题。这个引入方式,既能吸引学生眼球,又能促使学生思考“空气动力在物理世界中有什么用”,从而成功地将学生的注意力吸引到空气动力这个知识点上来。

2.学习目标(O)

虽然每次课的学习目标只是一两句话,但要写出一个明确、恰当的学习目标需要老师慎重考虑、反复斟酌。学习目标的描述应该以“学生”为主语,阐明学生能够做什么,同时指出条件以及便于进行学习效果评估的指标。比较下面两个学习目标:

(a)学生能够理解变质量质点基本方程;

(b)给出变质量质点基本方程,学生能够解释影响运载火箭推力大小的两个因素。

表述(a)不明确,因为“理解”这种行为是看不到的,导致老师无法评估学生学习效果。类似的,在描述学习目标时还要避免使用“了解”“掌握”这些动词。

表述(b)则具备学习目标描述的三个要求。“解释”得好坏是可评估的,条件是“给出变质量质点基本方程”,评估指标是对“影响运载火箭推力大小的两个因素”作出解释。

学习目标表述中谓语动词的选择可以参照Bloom教育目标分类学。按照Bloom教育目标分类学,学习目标可以分为六个层次:记忆、理解、应用、分析、评价和创造,每个层次都有一些常用动词。例如“理解”层次的动词有:描述、解释、简述、区别、预言、比较等。

3.摸底(P)

摸底通常采用非正式问答的形式,也常通过摸底引出新知识点的学习。例如,由于变质量质点基本方程是由常质量质点动量定理推导出来的,所以在开始学习“变质量质点基本方程”时,可以问学生“在座各位能讲述常质量质点动量定理的内容吗”,然后通过学生的回答帮助全体学生回忆起常质量质点动量定理,为变质量质点基本方程的学习打下基础。当老师对学生的知识结构不太确定时,摸底也可以采用正式的测试,以便全面评估学生对先导知识知晓的程度。

4.参与式学习(P)

选择参与式学习的组织形式时,要考虑到学生的知识水平和学习能力,“因材施教”才会取得好效果。下面列出几种有效的参与式学习组织形式。

①分组讨论分组讨论随时可以应用,少至两人一组,多至五六人一组,就一个问题在规定的时间内展开讨论;讨论结束后由小组代表(自愿或随机挑选)汇报讨论结果。老师要对讨论过程进行监督与引导,在讨论结束后要进行总结。

②角色扮演创造机会,使学生能够扮演学习者之外的角色。比如要学生作报告,听学生作点评。再比如分组讨论中有些学生也会扮演“教师”的角色。

③动手推算理工科知识的学习少不了画图、解方程、推公式,如果这些都由老师代劳,学生只是看一看、听一听,学习效果就会大打折扣。老师可以通过合适的设疑和适当的引导,要求学生动手画一画、算一算、推一推,这些参与式学习活动使学生思维保持活跃,从而通过自主学习和探究获得新知识。

(4专题研讨“专题研讨”的组织方法一般以学生分组合作的形式完成。实施过程是教师提前布置研讨题目,学生通过查阅技术文献、独立思考并完成方案论证和设计,教师适时指导,最后由学生演示汇报、教师讲评。“专题研讨”大多以问题为导向,侧重于对专业综合性问题提供解决方案。“专题研讨”是研究型教学活动最实用的组织形式之一。

(5案例分析理工科知识来源于生活,应用于生活。教师结合相关知识点设计贴近生活的案例,引导学生进行自主探究,并对探究学习过程作出总结和提炼。案例分析是传统课堂中也非常常用的教学方法,但在研究型教学课堂中不仅要通过案例分析给出结论,更要注重引导学生参与,让学生主动投入并经历探究的过程,从而得出结论,回归教育的本真—一“自主学习,自我教育”。

5.学习效果评估(P)

课堂上,可以采用以下学习效果评估的形式:

(1果堂观察在整个教学过程中,注意学生的眼神、面部表情和肢体动作,注意听学生提出的问题,从而判断其对所讲授的内容是否感兴趣,他们是否听懂了。

②课堂测试在学习完一个或多个知识点时,设计填空、判断、选择或简答题进行课堂小测试,及时检验学生的学习效果。对于选择题,答题器Clicker是一个非常有用的工具,支持单选和多选,可以实时记录每个学生的选题结果并进行统计,使老师对全体学生对该知识点的掌握情况一目了然。

③卡片反馈在下课前进行,大约需要5分钟。提出一两个问题,要求每个学生在小卡片上回答问题并上交。问题主要是帮助学生对自己所学进行总结与反思,例如“你今天学到的最重要的东西是什么”,“这次课的难点是什么”,“还有什么问题没有解决”等。

④自我检查教师列出本次课所学知识清单,学生根据自己的学习情况对照打分,并把检查结果统计上交。

6.总结(S)

总结可以由教师讲述进行,也可以引导学生来完成。可以采用板书或口述,也可以事前做好PPT,如果由教师在PPT上展示,要注意结合动画逐项展示,以留给学生回顾思考的空间。

教学设计案例

在应用BOPPPS模型进行教学设计时,一般首先要明确学习目标(O),然后设计能够有效帮助学生实现学习目标的参与式学习活动(P)以及检验学生是否达到学习目标的学习效果评估方式(P);在上述要素确定后,再结合具体的教学情况,灵活设计引入(B)、摸底(P)与总结(S)。

《飞行力学基础》课程中导弹空间运动模型是教学重点,也是难点,其特点是变量多、空间关系复杂嘲。下面以发射坐标系中,导弹主动段空间运动模型的教学实施为例,介绍BOPPPS模型的应用。

引入部分主要阐述建立导弹空间运动模型的必要性,通过播放一段导弹飞行的动画视频来吸引学生的注意力,在视频中同步给出导弹飞行的实时速度、高度、姿态及射程。播放完毕提出如下问题让学生思考:“导弹飞行时的速度、高度等参数可以直观反映导弹的飞行状态,是导弹测控人员关心的参数,那么根据所学的导弹矢量运动方程如何得到这些参数呢?”学生思考后,老师引导学生得出答案:将导弹矢量形式的运动方程在合适的坐标系中投影获得标量方程,即建立相应坐标系中的导弹空间运动模型。这样的引入方式不但能快速入题,也巧妙地关联到学习目标,还回答了“为什么要学”。

本次课的学习目标是能够建立发射坐标系中的导弹主动段空间运动模型,具体可以分解为以下几点:①能够清晰地描述建模的思路,即首先将矢量形式的导弹质心动力学方程在发射坐标系中进行投影,并将矢量形式的导弹绕质心运动方程在弹体坐标系中进行投影,然后增加补充方程以求解投影过程中引入的变量。②能够计算导弹质心动力学方程和绕质心转动方程中每一项矢量在相应坐标系中的投影。③能够列出投影过程中引入的变量并建立补充方程。

导弹主动段运动模型的建立需要用到变质量质点系的质心运动方程和绕质心转动方程以及导弹受力/力矩分析。摸底部分要帮助学生回顾上述知识,进而列写出导弹的质心运动方程和绕质心转动方程,自然过渡到本次课的主体。针对上述学习目标,课堂教学采用以下参与式学习方式:

①示范与角色扮演:对于矢量运动方程投影部分,各矢量项的投影思路都是矢量分解与坐标转换,其中,引力的投影过程最为复杂。因此,这部分教学采用示范与角色扮演的形式,即老师示范讲解引力在发射坐标系的投影过程,然后由学生自学其他项的投影并进行讲解。通过“独立思考一动手推算一展示讲解”这样一个学习过程,学生对每一个物理量的理解会更深刻、更透彻。

②分组讨论:对于投影过程中引入变量的分析,由于涉及变量数目多,且要用到之前四次课导弹受力分析的知识,因此可以采用分组讨论的方式,两至三人一组,列出每一个矢量项投影所引入的变量。在分组讨论之前,老师可以就引力投影所引入的变量进行示范讲解。在分组讨论之后,由小组代表汇报讨论结果,老师进行讲评。

实践表明,通过上述参与式学习方式引导学生自主探究,有效地促进了学生对运动方程物理意义的理解,使学生更容易理清复杂多变量之间的关系,避免老师单纯讲解带来的枯燥与疲劳感。 对于学习效果评估,除了在整个教学过程中观察学生反应之外,还可以提出思考题,如:如何在发射坐标系中建立导弹再入飞行段运动模型。由于再入飞行段与主动段相比受力更为简单,如果学生掌握了主动段建模的思路与过程,就应该能够建立再入飞行段的运动模型。此外,还可以采用前面提到的多种方法,对检验学习效果大有裨益。

总结部分进一步理清建模思路,画出变量之间的逻辑关系,指出方程求解的思路。作为拓展训练,提供一个导弹空间运动模型计算的例程,鼓励学生课后解读程序,提升理解力和应用水平。

结束语

从1978年ISW创办至今,多年的ISW培训经验表明,BOPPPS模型是一种具有很强操作性的有效课程设计模式,BOPPPS模型的核心是为学生创造一个轻松愉快的自主探究学习的氛围,调动学生学习的积极性和参与性。只要学生愿意学,就会有收获;只有学生真正参与到学习过程中来,通过自主探究学习才能学得更深刻,这与我们一直坚持的“学生为主体、教师为主导”的研究型教育教学理念是一致的。因此,BOPPPS模型为大学老师提供了一条开展研究型教学的捷径;按照BOPPPS模型六要素设计每一堂课,可以提高教学设计的效率,增强授课自信心。

作者单位:国防科技大学机电工程与自动化学院 湖南长沙