基于BOPPPS混合教学模式探索与实践

［摘 要］ 在新工科背景下，线上线下混合教学模式倡导“以学生为中心”，非常注重学生创新精神和应用能力的培养，已经成为当前高校教学改革的重中之重。研究适用于线上线下混合式教学的“应用光学”课程教学内容整合和教学目标建立。在此基础上开展基于BOPPPS教学模式的教学改革与实践，设计了丰富多彩的教学活动，建立了多元化考核方式。经过了几学期教学实践，该实践能够得到大多数学生的认可。从成绩来看，参与混合式的班级也比参与非混合式的班级优秀成绩的占比要高，教学效果显著。

［关键词］ 应用光学；线上线下混合；BOPPPS

［基金项目］ 2020年度教育部高等学校电子信息类专业教学指导委员会光电教指分委教育教学研究项目“‘以学生为中心’的‘应用光学’课程线上线下混合教学模式探索”（2020SYL13）

［作者简介］ 牟 达（1979—），女，吉林磐石人，博士，长春理工大学光电工程学院教授，主要从事光学设计、太赫兹技术研究；刘冬梅（1970—），女，吉林长春人，硕士，长春理工大学光电工程学院教授，主要从事薄膜光学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）03-0141-04 ［收稿日期］ 2023-01-03

新工科背景下，应注重培养学生严谨独立的工程思维与创新意识，使学生树立严肃认真的科学作风和理论联系实际的工程观点，以提升学生解决复杂问题能力。混合教学模式以学生为主体，促使学生转变思维方式，主动融入教学过程，鼓励学生对教学内容进行探索，提高学生将知识运用于解决实际问题的能力。“应用光学”课程作为光电信息科学与技术、光电信息工程、测控技术与仪器等专业的专业基础课和学位基础课，是后续专业课程的核心基础之一，也是相关专业的考研专业课，在课程体系中占有重要地位。为此，针对应用光学课程开展了基于BOPPPS模式线上线下混合式教学的探索与实践。

一、线上线下混合教学内容的整合

长春理工大学“应用光学”课程已历经60余年的演变历程。“应用光学”课程经过几代光学专家及教育工作者的建设与发展，为应用光学课程积累了大量的资源。现有微课知识点视频90个（智慧树网站）、全程教学视频2套（爱课程网站）、在线习题1 100余题，这些资源为开展线上线下混合教学提供了有力的支撑。在此基础上，根据课程教学目标合理分配学时，线上为24学时，线下为32学时，线上学时占总学时的42.85%，满足教育部提出的线上线下混合金课的学时要求。此外，针对微课视频中没有涉及的知识点内容进行适度补充，以确保教学内容完整化、连续化，避免出现知识断层或理解上的误区。重新梳理整合教学内容，将涵盖课程大纲要求的基础教学内容设置成三个教学模块：几何光学理论、初级像差理论、典型光学系统及设计。这三个教学模块循序渐进、相互关联，形成了一个有机整体。将课本以外的时新内容、前沿技术、专业以外的扩展信息，如机器视觉、虚拟现实技术等恰当地融入教学活动中，丰富教学内容［1］。

二、线上线下混合教学目标的建立

根据应用光学的课程特点，考虑到学生的学习需求和习惯，从知识传授、学生接受方式及混合教学特点等多方面综合考虑，设置合理恰当的课程教学目标。为此，建立了以学生为中心的、明确的、具体的、以学习成果的角度衡量的“应用光学”总的三维教学目标（知识、能力、素质）和知识点视频学习目标设计。每个知识点视频学习目标与课程教学总目标保持一致，但比总目标更为具体，基于“布鲁姆认知目标”的分类，用可观察、可测量的行为动词为智慧树平台上90个知识点视频建立了学习目标共计382个，精确描述了学生在整个线上自学过程中每隔一定时间能够掌握和展现的具体能力、技能和知识。例如，1.7知识点视频 “全反射现象的应用”的三个学习目标，分别是能够举例说明全反射现象在现实中的应用（知识目标）、能够计算光纤数值孔径NA（含纤芯和包层的折射率）（能力目标）、自学查找光纤的发明过程（价值观目标）［2］。

三、基于BOPPPS模式的教学过程实践

“坚持以学生为中心，以成果为导向”的基于BOPPPS应用光学线上线下混合式教学模式如图1所示。该模式强调教学结果的及时反馈，方便教学活动的及时改进，做到了教学理论与实践的完美结合［3］。

B（Bridge-in）为导入。在每次线上课之前，首先向学生阐明本次课在所属课程中的地位和作用，并给出知识图谱，强调学习的重点和难点。结合当前的时事要闻抛出问题。例如，课程进行期间，恰逢神舟十三号带着三位宇航员安全返回，教师可以向学生提问在测控和转播神舟十三号安全着陆的过程中，会用到哪些光学仪器（说出用途也可以）。从而引起学生的学习兴趣和深入思考［4］。

O（Objective）为目标。将碎片化的知识点内容和学习目标布置给学生，学生线上进行自主学习。以小知识点、小目标、小问题、小奖励入手，学生初步吸收知识、分析解决问题，从而减轻学生的学习压力，在规定时间内达成各项学习目标（见上一点）。这种方式能够收到立竿见影的学习效果，增强其自信心和成就感。期间，教师根据慕课平台学生的学习数据，实时关注学生的学习动态，做到常督促、勤提醒。

第一个P（Pre-assessment）为前测，根据每次线上课程的教学目标、难点和重点设定四五道自测题，题型为选择题和填空题，答题时间为10分钟，既要考查学生的基础知识掌握情况，又要侧重考查学生分析、解决问题的能力，用以检测学生的自学情况，了解学生的学习效果。指导教师可以有针对性地准备线下课的教学内容，调整教学策略。例如针对智慧树知识点视频7.10～7.12“望远镜”的自测题之一“10倍望远镜，出瞳口径为5 mm，其理论分辨率为？”考查的就是学生分析、解决问题的能力。

第二个P（Participatory-Learning）为参与式学习。本课程全程采用小组协作式教学，小组成员自学后由组长组织开展组内讨论，总结有疑问的地方汇报给教师，方便教师有针对性地解决问题、扫清障碍。首先，教师在线下课堂对知识点进行重点和难点的精讲和知识的拓展，以及梳理各碎片化知识点之间的链接；其次，依托雨课堂强大的互动功能，开展匿名卡片、闯关竞赛、强化训练、翻转课堂等多种多样的教学活动。教学活动设计以问题为切入点，着重锻炼学生提出问题和解决问题的能力，督促学生自主学习、勇于探索。通过研讨掌握知识点，研究如何解决问题，为后期专业课学习和实践奠定基础。以下列举了几类典型教学活动。

（一）“匿名卡片”

此类教学活动适合课程教学刚开始，内容较浅显的阶段。每个小组提交一个与本次课程教学内容相关的问题，由教师收集并审查。课上随机将问题分发到每个小组，每个小组以Think-Pair-Share模式开展小组讨论，然后派出一个代表，轮流回答所收到的卡片问题，最后由教师进行各问题的总结陈词。教师通过引导学生主动思考，培养学生独立思考、批判性思维与合作探究的能力。例如，问题“请解释天空为什么是蓝色的？”，通过结合日常生活，激发学生对本课程的学习兴趣，对应知识类和能力类教学目标。

（二）闯关竞赛

此类教学活动适合“作图法求解物像关系”“棱镜坐标变换判断”“棱镜展开”一类具有应用光学特色的模块知识点。选择难度递增作图题或者坐标判断题，采用闯关竞赛的方式，学生通过独立思考再进行小组内讨论（或组间讨论），组间竞赛依据做出正确答案的时长进行裁判。推举小组代表到黑板前展示讲解，任课教师倾听并点评。竞赛难度递增，具有一定挑战性，对应能力类以及不畏困难的情感类教学目标。

（三）强化训练

基于雨课堂开展大幅度强化训练，划分难度层次（易、中、难）。题型为选择题、抢答题、判断是非题等。所有学生必须参与分析思考，但允许少部分学生不做最后答案上传，给学生足够的答题自由，对于总不参与的学生有惩罚措施。根据学生答题情况了解其学习目标达成情况，采用适度讲解+引导+小组内讨论+小组间讨论方式，加强学生对知识的理解及灵活运用。对应能力类以及严谨求真的情感类教学目标。

（四）翻转课堂

针对课程目标设计合适的翻转课堂形式。例如，“利用费马原理推导折射定律”，翻转课堂能够在确保课程质量的前提下，达到提升课程挑战度、加强课堂师生交互、为学生提供学习灵活性等目标，锻炼学生的团队合作精神、逻辑思维能力和表达能力。对应能力类以及情感类教学目标。

第三个P（Post-assessment）为后测，后测的主要形式为课后作业和单元自测。学生的作业字迹是否工整、是否有抄袭现象可以映射出学生学习的态度，作业答案的正确与否则体现了学生对知识的掌握程度，以及分析、解决问题能力的达成程度。测试题从题库中随机抽取，更具有客观性和公正性，测试完成的情况则体现了学生对前后章节知识是否完全融会贯通。这些都为任课教师掌握学生的学习情况和调整教学计划提供了依据。

最后的S（Summary）即总结。由任课教师对教学过程中碰到的问题进一步解惑、总结和提升。教师引导学生透过现象观察事物实质，并通过运用这些理论知识来解决现实的问题，从而帮助学生理解问题背后所包含的深刻的含义。例如，恰逢中国航天日的到来，提出问题“如何拍摄中国空间站和‘东方红’卫星同框？”，引导学生结合所学知识开展思考。通过设置拓展作业、高阶训练、小组任务等具有挑战度的进阶性任务，促进学生总结反思，以兴趣为着力点，探究前沿知识。

四、多元化的教学考核方式设计

传统教学评价的过程性评价在教学过程中难以实施，以终结性评价为主。混合教学模式的教学评价为过程性评价与终结性评价有机结合，如图2所示。

过程考核的方案设计基于教育教学的基本规律，其考核方案内容丰富多样、结构完整，所涉及的各主要构成环节应能够科学、合理、全面、真实地反映学生在不同阶段的学习状态、学习效果，具有很强的科学性、灵活性。教师可以及时发现学生学习过程中的潜在问题，有针对性地进行教学干预和调整，从而改进教学方法。在学生方面，学生进行自我评价，自我反思，自我导向适应性学习，优化学习轨迹和学习过程，全面提高人才培养质量［5］。

五、教学效果

最近一学期长春理工大学光电工程学院应用光学课程参与混合式教学的学生共196人，非混合式教学的学生共244人。其中，参与混合式教学的学生中90分以上占比为52%，非混合式教学的学生中90分以上占比为29%。从整体来看，参与混合式教学的学生大部分成绩都较为理想，要高于非混合式的班级。说明混合教学模式能够被大部分学生所接受，其教学优势得以充分体现，教学改善的措施是行之有效的。

互联网各类教学平台的使用给师生提供了一个更为广阔的教与学的空间，它打破了时间、空间的限制，教与学不再拘泥于有限的理论教学时间。学生自主安排线上学习时间，锻炼了他们的自我掌控能力。灵活、轻松的课下教学任务及教学情境安排，自然而然地引导学生开展课程课余学习，潜移默化地影响学生的学习习惯，激发学生的学习热情，改善教学效果，从而提高了教学质量。一些自主性、随机性教学任务的设置将在无形中给学生增加大量的、不受限制的隐形学习内容，而隐形学习内容的确定具有极强的自主性，学生将根据自身的学习兴趣、学习能力、知识底蕴、团队协作有的放矢，做出符合自我意愿的内容选择并进行自主学习、总结汇报，化被动应试式学习为主动探索式学习，在开阔学生眼界的同时，也锻炼了学生的综合学习能力、知识运用能力，增强了其团队合作意识。

参考文献

［1］边心田，陈贵宾.成果导向教育（OBE）理念下的应用光学课程改革［J］.高教学刊，2019（7）：113-115.

［2］张巍，宋宝安，徐培鹏，等.《应用光学》课堂教学改革探索［J］.高教学刊，2020（3）：85-86+90.

［3］邓立儿.“应用光学”课程思政教育的探索与实践［J］.教育现代化，2019，6（87）：292-293.

［4］贺梦冬，吴桂红，李泽军，等.大学物理课程混合式教学模式下问题教学策略的实践研究［J］.高教学刊，2020（26）：82-84+88.

［5］陈颖，王春芳，童凯.工程光学多元化教学模式研究［J］.教学研究，2014，37（2）：89-92.

Exploration and Practice of Hybrid Teaching Mode Based on BOPPPS ： “Applied Optics”