混合式教学模式下“大学物理”课程BOPPPS教学法实践

［摘 要］ 以《感生电动势》一节为例，阐述了混合式教学模式下，如何采用BOPPPS教学法进行“大学物理”课程教学的具体实践过程。通过实践发现，BOPPPS教学法与混合式教学模式的结合在“大学物理”课程中有很好的教学效果，能够帮助学生更有效地掌握课程知识和提高解决问题的能力。该教学方法使课堂教学内容、节奏安排更加合理化、条理化，有利于教师对教学进行阶段性评价，及时调整教学设计能够更充分体现“以学生为中心，以教师为主导”的教学理念，切实提高“大学物理”课程教学效果。

［关键词］ 混合式教学模式；BOPPPS教学法；大学物理课程

［基金项目］ 2020年度防灾科技学院教育研究与教学改革项目“基于云课堂的‘大学物理’课程混合式教学模式研究与实践”（JY2020A07）

［作者简介］ 杨 健（1979—），女，河北邢台人，硕士，防灾科技学院基础部副教授，主要从事物理研究；李瑞东（1982—），男，天津人，博士，防灾科技学院基础部副教授，主要从事物理研究；王 焱（1990—），女，辽宁朝阳人，博士，防灾科技学院基础部副教授，主要从事物理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）33-0152-04 ［收稿日期］ 2023-06-29

引言

传统的“大学物理”课程教学模式以教师为中心，以教材为依据，以课堂为渠道，教学多采用讲授法，学生被动地接受与重复，制约了自主学习能力发展，弱化了学生对知识的理解和思考，缺失了拓展学生思维能力的培养。如何引入新的教育理念，运用多元化的手段，在有限的学时数内，既保证传统教学内容，又能提升教学质量，成为“大学物理”课程亟待解决的问题［1-4］。为此，将混合式教学模式引入到“大学物理”教育中成为必然。混合式模式结合了面对面教学和网络学习，打破了时间、地点、人数等限制。同时，BOPPPS教学法引入到混合式教学模式中，强调以学生为中心，注重学生的参与式学习，教师逐步转变成为引导学生全方位参与并开展协作式、探究式、问题式学习的“领航者”，使课堂教学形式更加合理。本文以“大学物理”中“感生电动势”内容的教学为例，分析如何在混合式教学模式下借助BOPPPS教学方法对课堂教学进行改革，以此提高学生的学习兴趣，提高“大学物理”课程的教学效果。

一、BOPPPS教学法介绍

BOPPPS教学法是基于学生的学习主导性和互动性，通过引入、学习目标、课前测试、参与式学习、课后测试和总结六个环节构建学习环境，实现学生的主动学习和全面发展。BOPPPS是每个环节首字母缩写，每个字母代表了该环节的具体内容，整个模式可看作一个环环相扣的过程，从引入到总结，循序渐进地引导学生深入学习和思考［5-6］。表1为BOPPPS各个教学环节具体任务解读，从中可以看出该教学法各个教学环节都强调以学生为课堂的主体，重视学生的课堂参与，并通过师生、生生互动获取有效的反馈，以便随时对课堂教学进行及时的调整。

二、混合式教学模式下BOPPPS教学法具体实施过程

在马文蔚等编著的《物理学教程》（第三版）内容中《感生电动势》是第十二章电磁感应中第二节的教学内容，此前学生已学习了法拉第电磁感应定律和动生电动势的内容，对感应电动势的产生原因及其方向判定方法均已掌握，已具备学习本节内容的基础。本节教学内容重点是感生电场性质理解、感生电动势的计算、涡流的物理效应及应用。教学难点为感生电场的理解、运用感生电场及涡流的知识解释实际问题［7-8］。本节教学时长1个学时，以下是以本节课程为例，阐述混合式教学模式中BOPPPS教学法在“大学物理”课程教学中的具体实施过程。

（一）引入

本次课在课前通过雨课堂系统给学生推送动画视频，一个圆环形状电磁铁两侧绕有线圈，左侧线圈与电源连接，右侧线圈与检流计连接，当左侧回路电键闭合或打开的过程中，右侧闭合回路连接的检流计指针会发生偏转。学生对这个电磁感应现象都很熟悉，该视频可引导学生回顾已学习的法拉第电磁感应定律的内容，并根据已学内容知道由于穿过右侧闭合回路的磁通量发生变化而在回路中产生感应电流，并且能够通过对磁通量变化原因上分析出这不属于上次课讲过的动生电动势产生原因。推送动画视频同时提出问题：这个视频中是什么力让自由电子定向运动形成了感应电流？此问题的提出让学生思考存在哪种非静电场力可以让电子运动的同时，能够回顾之前学习的动生电动势的知识点：导体棒切割磁力线运动过程中，导体中自由电子受到洛伦兹力而出现定向运动。而视频中没有导体的切割磁力线运动，因此洛伦兹力是引起自由电子定向运动的非静电场力的可能性被排除。那么这个非静电场力究竟是什么呢？由此引入接下来的学习内容。

（二）学习目标

通过PPT向学生介绍本次课学习目标和应掌握的成果，包括知识层面和能力、素养层面两部分，用时两分钟左右。知识层面的目标为掌握计算回路中产生的感应电动势大小和方向判定方法，理解麦克斯韦感生电场假设，理解感生电动势产生机制、理解涡流的物理效应。能力、素养层面的目标为能从物理现象中找寻和探究到物理规律，能运用感生电场及涡流的知识对实际问题进行分析和解决，能独立获取知识并与其他学生进行交流协作。

（三）课前测试

通过雨课堂推送一道多选题作为课前测试，题目为：一个N匝圆线圈，放在磁感强度为B的匀强磁场中，线圈平面与磁感强度方向成30°角，磁感强度随时均匀变化，线圈导线规格不变，通过什么方法可使线圈中感应电流增加一倍？此题目主要考查对法拉第电磁感应定律及感应电流与磁感强度、线圈匝数、电阻之间的关系的理解，所涉及理论内容在高中物理电磁感应部分已经学习过。通过此题目的推送，可以检验学生对电磁感应知识掌握的程度。在学完感生电动势内容后，还可以让学生运用计算感生电动势的方法再次求解这个题目，帮助学生有效地建立起新旧知识的联系，完成此节知识的建构。

（四）参与式学习

1.教学任务一：麦克斯韦感生电场的提出。根据引入部分中的视频现象，可以看到在闭合或断开电键的过程，右侧闭合回路内部存在一个在变化的磁场，由于穿过闭合回路的磁通量发生变化，从而在回路中激起电流。但要形成电流，不仅要有可移动的电荷，还要有迫使电荷做定向运动的电场，但由穿过右侧闭合导体回路的磁通量变化引起的电场不可能是静电场，于是引出麦克斯韦假设：变化的磁场在其周围空间要激发一种电场，这个电场叫作感生电场。用符号EK表示。

2.教学任务二：感生电动势的计算。第十一章第二节《电源电动势》这一节中给出的电动势定义为：单位正电荷绕闭合回路一周时，非静电场力所做的功为电源的电动势。如以EK表示非静电场强度，那么电动势定义有：。由电动势定义，感生电动势等于感生电场EK沿任意闭合回路的线积分，即：，由于磁通量为：，则感生电动势也可以写为：。若闭合回路是静止的，它所围的面积S也不随时间变化，则上式亦可写成：，式中是闭合回路所围面积内某点的磁感强度随时间的变化率。然后通过设置习题，让学生进一步学习感生电动势的计算。

通过雨课堂推送两道习题，习题一可比较简单，旨在让学生理解感生电动势计算方法，同时将高中物理学习的内容和大学物理的知识点之间建立起联系，由原来的对感生电动势只能做定性分析提升到定量的计算。习题二可用两种方法求解，不论利用哪种方法计算，均可使学生深入理解感生电场强度方向和电场线特点，引导学生总结静电场和感生电场的区别。

3.教学任务三：介绍涡电流及其应用。先播放一个阻尼摆实验视频，把用铜制成的金属板悬挂在电磁铁的两极之间，当电磁铁的线圈没有通电时，两极间没有磁场，这时需要经过较长时间，才能使摆停止下来，当电磁铁线圈中通电后，两极间有了磁场，这时摆会很快停止下来。然后把整块的金属板换成梳型金属板悬挂在电磁铁两极之间，线圈通电后，梳型板停下来的时间比整块金属板要慢一点。根据视频现象提出问题：“为什么有磁场后金属板会很快停止摆动？梳型摆要稍微时间长？”让部分学生解答并进行讨论，通过总结学生的解答，给出涡流定义及涡电流力效应的物理解释。同时介绍电磁仪表中，利用电磁阻尼使摆动的指针迅速停止的平衡位置的应用。

接下来演示将锡箔纸放在电磁炉上会出现上浮和发热的现象并分组讨论。将学生分组后，进行问题讨论：（1）为什么放到电磁炉上的锡箔纸会悬浮并且发热？（2）涡电流会带来危害吗？并搜资料列举。讨论结束后，每个小组可以将讨论结果通过雨课堂上传，平台也可看到其他组提交的讨论结果，公开评论选出最优答案组。通过问题的讨论，学生可以自己总结涡电流的热效应的产生原理，理解电磁炉工作原理，同时通过对涡电流危害的资料搜集，了解涡电流应用，看到事物两面性，要用其利而去其弊。

（五）课后测试

通过雨课堂推送两道选择题，主要考查学生对感生电场性质的理解：电场强度方向与磁场变化的负方向成右手螺旋关系，感生电场电场线是闭合曲线，会计算感生电动势。通过这两道题目，既检验了学生对本节知识的掌握情况，又帮助学生与之前所学静电场知识做对比，理解感生电场和静电场的相同和不同点。教师课后可根据雨课堂反馈数据与课堂表现较差学生进行情况沟通，做到精准施教。

（六）总结

本节课程的总结环节采用提问的方式开展，并进行角色翻转，即选择一名学生扮演教师的角色，让其带领其他学生一起从感生电场产生原因、物理本质、计算的方法、涡流效应及应用几个方面进行总结本次课程主要知识点。待学生完成后，其他学生根据该名学生的讲述情况进行补充，教师再次强调重点内容，加深学生的记忆，并以思维导图形式将主要内容展现给学生。

结语

利用BOPPPS教学法六大模块的逻辑与组合在混合式教学模式下对《感生电动势》这节教学内容进行了教学设计。通过实践认为该教学法可有效增加学生的学习兴趣和参与度，提高学生的知识掌握能力和学术能力。但BOPPPS教学法需要教师详细设计和安排每个环节的内容和教学方式，需要投入较多时间和精力；同时，BOPPPS教学法需要对教学流程时间控制得当并且学生自我管理能力较强，能够主动配合教学过程，否则BOPPPS教学法就会难以实现其教学效果。

参考文献

［1］姜晓坤，朱泓，李志义.面向新工业革命的新工科人才素质结构及培养［J］.中国大学教学，2017（12）：13-17+23.

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［3］张睿，王祖源，徐小凤.混合型教学模式对物理学习态度的影响［J］.物理与工程，2017，27（3）：3-6.

［4］穆良柱.什么是物理与物理的认知过程［J］.大学物理，2018，37（1）：21-24.

［5］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（2）：196-200+249.

［6］侯德亭，柳青峰，杨华，等.抗疫期间提高大学物理线上教学效果的探索实践［J］.物理与工程，2020，30（3）：11-15.

［7］胡森，刘丹.BOPPPS教学模式下大学物理线上课堂的教学设计：以“动生电动势”为例［J］.湖北第二师范学院学报，2021，38（2）：83-88.

［8］李小芳，张旭玲，贾冬梅，等.基于混合式教学模式的大学物理教学设计：以“感生电动势”教学设计为例［J］.物理通报，2021（10）：22-25.

Practice of BOPPPS Teaching Methodology in University Physics Course under Blended Learning