基于BOPPPS模型的实践教学模式探索

摘要：本文针对“开源硬件概论”课程，引入了BOPPPS模型进行实践教学模式的改革。该模型以教学目标为导向，以学生为中心，旨在解决传统教学模式中学生参与度不高、考核方式单一、不能学以致用等问题。经过多轮教学实践数据统计结果证明，本方法能有效地提升学生的学习积极性和教学目标达成度。

关键词：BOPPPS模型；开源硬件概论；线上线下混合；实践教学模式

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2024）08-0081-03

引言

开源硬件凭借其功能模块化、产品价格低廉、兼容性与可扩展性强等特点在教育领域具有极大的发展空间。为更好地满足学生的创新发展需要，笔者所在学院面向计算机师范专业本科生开设了“开源硬件概论”课程，主要讲授常用开源硬件的开发方法、典型应用和新课标下中小学对应模块内容。但目前同类课程较少，对“开源硬件”知识技能的教学探究仍处于起步阶段，其实践教学模式尚未成熟。虽然有同类课程采用了如PBL等教学模式，但学生在学习中仍难以精准把握课程重难点，学习主动性和参与度较低，课程达成度不理想。因此，笔者尝试引入BOPPPS模型，结合课程特点，探索该类课程参与式教学，实践教学新模式。

BOPPPS模型及其基本模式存在的问题

BOPPPS模型[1]注重以学生为中心，实施过程特别强调学生参与度，以各类生生、师生互动的方式开展，有利于调动学生学习兴趣，能快速引导学生建立课程知识结构。BOPPPS模型有六个步骤：Bridge-in（引入）、Objective（目标）、Pre-assessment（课前评估）、Participatory learning（参与）、Post-assessment（课后评估）、Summary（总结）。[2]

由此可以看出，BOPPPS比较适合强实践性课程。从2017年起，我国高校不同学科的课程陆续有该模型的研究实践[3-6]，但缺少“开源硬件概论”或同类课程的相关研究。同时也要注意，此模型的基本模式无法直接适用长学时的大学课程。“开源硬件概论”课程按照培养计划每周3学时，1次课共120分钟，该模型的支撑度不足，特别是Participatory learning（参与）环节还存在不少问题，如设计策略要如何与课程结合并实施，才能让学生深度参与，并保证实施过程中教师能有效引导等。因此，笔者以“开源硬件概论”课程为例，探究基于BOPPPS模型的有效实践教学模式。

“开源硬件概论”课程的Participatory learning（参与）环节实施策略设计

根据课程教学特点，笔者实施的BOPPPS模型如图1所示。课程采用线上线下融合式教学模式，按教学课程阶段总体分为前、中、后三个阶段，其中课中学时占比最多，约为75%。此外，课程采用超星学习平台，在课前导入、前测及课中随堂测试时使用，约占总学时的25%。

Participatory learning环节是BOPPPS模型的重点，同时也是课时占比最多的环节。本课程的实施过程主要由理论讲授、小组探究、演示演练、情境式案例、实践实操等几个环节构成。

以《数字信号的获取》一节为例，将Participatory learning（参与）环节加以改进使其适用于“开源硬件概论”课程的实践教学，其具体实施如下。

1.《数字信号的获取》一节授课的基本信息（如下页表）

2.《数字信号的获取》一节参与式学习与测试的设计

从教师角度来说，设计一个切实可行的参与式学习计划，能迅速且高效地提升教学目标达成度，而对学生来说，课程的学习将有较强的参与感和主动性，提升学习兴趣，促进学习效率。

参与式学习环节以学生为中心，重视师生互动和生生互动，主要方法有演示、简短的应用练习、抛出问题、分析问题、解决问题、案例分析、角色扮演、实验仿真等。《数字信号的获取》中的参与式学习环节如图2所示。

①抛出问题：教师首先给出问题“开源硬件的信号是如何实现输入与输出的，与普通计算机有何异同”，并进行师生互动和生生讨论。

②分析问题：教师讲解数字信号输入输出的相关概念，并给出典型案例，如基于掌控板的按钮、旋钮（角度传感器）等灯光的开关和亮度控制，从而引出数据信号的两种类型——数字和模拟信号。

③小组讨论：在此课程理论授课前，学生已经在超星学习完成了Bridge-in（引入）、Objective（目标）等环节，课上学生以三人为一小组进行思考讨论，并进行分享。教师引导学生总结相关知识点，即“模拟信号是连续的，可以取任意值，而数字信号是离散的，只能取特定值”。

④解决问题：引导学生思考“如何输出模拟信号”，并根据实验现象和相关理论知识总结得出结论——掌控板无法直接输出模拟信号，而是通过PWM方式模拟。然后，讲授PWM脉冲宽度调制信号的基本使用方法。⑤实践总结：在前序环节准备充分的基础上，学生分组完成“小夜灯”课程案例，并进行实践实操。在分析实验仿真结果后，撰写实验报告并上传超星平台，完成作业的提交。

改进的BOPPPS模型在“开源硬件概论”课程中的实践

根据“开源硬件概论”课程在计算机师范专业中的定位与培养目标，笔者制订了课程思政目标和专业目标。

课程思政目标：将课堂思政贯穿教学全过程。结合学科特色与课程特色，落实立德树人的教育方针，学习和培养“四有”好教师，提升学生开源硬件的应用开发能力和精益求精的科学态度。

课程专业目标：目标1——掌握常用开源硬件机器外围硬件、常用传感器和执行器模块使用方法，能基于Python语言进行开源硬件编程，开发典型工程应用；具备团队沟通合作意识和社会责任感，能撰写规范化的需求分析和设计等文档。目标2——能以最新的中学信息学课程标准为基础，理解中学信息学教学中涉及本课程内容的部分，如信息系统与社会、开源硬件项目设计等，能胜任新课标下的信息技术教学或竞赛指导等工作。

其分别对以下两个毕业要求形成了支持。

毕业要求3-3：具备良好的工程意识、工程素质和工程实践能力，能够运用专业知识解决计算机软硬件系统中的实际问题，并具备对其他学科的支持能力。

毕业要求3-4：理解中学信息技术与高校计算机科学的内涵链接，掌握中学信息技术学科核心素养的内容，并能有效指导中学日常教学、竞赛以及社会实践。

笔者设计的BOPPPS模型经过了三轮教学实践，课程目标达成度稳步提升。从对学生成绩数据的分析也可发现，最低分数和平均分数也有同步提升的变化趋势，学生分数稳定成正态分布，这充分表明了教学绩效的提升。

结论

笔者以探索适合强实践性的本科课程“开源硬件概论”有效实践教学模式为目标，引入BOPPPS模型，并结合课程教学要求进行了改进。多轮教学实践结果表明，本方法取得了较好的效果，有效提升了教学目标达成度。

参考文献：

[1]董桂伟，赵国群，管延锦，等.基于雨课堂和BOPPPS模型的有效教学模式探索——以“材料物理化学”课程为例[J].高等工程教育研究，2020（05）：176-182.

[2]曹丹平，印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J].实验室研究与探索，2016，35（02）：196-200+249.

[3]曾德斌，王建夏，王冬，等.基于OBE+BOPPPS的线上线下混合教学模式的探索——以计算机组成原理实验课程为例[J].教育信息技术，2023（Z2）：79-82.

[4]聂秀山，袁艺，杨朝晖，等.基于BOPPPS模型的人工智能专业课程思政教学新方式[J].计算机教育，2023（09）：64-67.

[5]肖尧，王娇琳，刘胜蓝，等.工程认证下计算机类实践课程的BOPPPSI教学模型设计与实践[J].计算机教育，2023（08）：166-171.

[6]陈月芬，张石清，陈荣钦，等.基于OBE理念的“一云三合”课程教学探索[J].计算机教育，2023（10）：179-184.