基于BOPPPS模型的工科专业实验有效教学设计
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摘 要：作为学生全方位参与和及时反馈交流的教学模型，BOPPPS教学模式对于提升实验教学的有效性具有重要的意义。文章基于BOPPPS教学模型，在分析工科专业实验教学有效性因素的基础上，提出“材料成型及控制工程”专业实验教学设计策略，并应用于专业人才培养过程，使实验教学效果得到显著提升。
关键词：BOPPPS模型;工科专业;实验教学;有效教学
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2020）06-0036-03
高等院校特别是高等工程院校作为教育强国战略实施的重要阵地之一，肩负着为国家培养一大批创新能力强、适应行业发展需求的高质量工程人才的重大任务[1]。实验教学是高校工科专业工程人才培养过程中的重要环节，在培养学生的知识综合运用能力、实践操作能力和创新研究能力等方面具有不可替代的作用[2]。近年来，国内各高校围绕工科专业的实验教学，面向国家和行业发展需求建设了一大批内容先进的实验教学项目[3-5]，极大地丰富了工科专业的实验教学体系，为工程人才的创新和实践能力培养奠定了良好基础。
实验教学体系的丰富，大大改善了传统工科专业实验教学资源相对匮乏的窘境。但需要指出的是，实验教学作为一项需要学生在有限时间内进行充分实践的能力培养和训练环节，学生学习效益的高低不仅仅依赖于丰富先进的教学内容，而且更加依賴于科学合理的教学设计，以及教学设计下的学生在实验教学过程中的参与和投入程度[6-7]。因此，如何实现实验项目的有效教学是当下每一个工科专业教育工作者需要重点考虑的内容。本文基于BOPPPS教学模型，在分析工科专业实验教学有效性因素的基础上，对“材料成型及控制工程”这一传统工科专业的实验教学进行了设计改革，并在本专业人才培养过程中进行了应用实践，实现了实验教学效益和效果的明显提升。
一、BOPPPS教学模型概述
BOPPPS教学模式是一种学生全方位参与和及时反馈交流的教学模式和监测系统，近年来被北美众多院校所推崇，也得到了国内高校和教师的广泛关注和应用[8]。BOPPPS教学模型针对教学目标的达成，将原有知识学习过程拆分为前后衔接的六个学习单元，即导言（Bridge-in）、目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）与总结（Summary）[9]。通过这六个单元的有机组合，BOPPPS教学模型建立了一种教学互动和反思的闭环教学模式，可有效集中学习者注意力，提升学习效果，是当前高等教育教学设计和改革过程中的一种切实可行的途径。
利用BOPPPS教学模型和教学思想，国内外学者进行了课堂教学改革的系列研究和实践，取得了良好效果[10-11]。但目前关于BOPPPS教学模式在实验教学中的应用还较少[12]，这一方面归因于当前对实验教学的功能认识和模式创新还不够重视，另一方面是BOPPPS教学模式与传统实验教学模式的融合与变革还需要进行深入系统的研究。但可以肯定的是，在工科实验教学过程中推广和使用BOPPPS教学模式，对构建以学生为中心的互动教学模式，解决目前实验教学过程中的学时少、学生参与程度低、考核模式简单等问题具有明显的积极作用。
二、工科专业实验教学的有效性因素
有效教学（Effective Teaching）理论起源于20世纪前期西方的教学科学化运动，广义上指“关注学生及学习进步的教学”，其核心目的是促进学生获得全面发展[13]。
工科专业实验教学作为高等工程教育的基本形式之一，如何提升其有效性是当前教育改革的核心追求。目前，实验教学的有效性还没有一个统一的标准，但综合分析来看，工科专业实验有效教学应包括以下四个基本因素：（1）要有明确的教学目标。明确的教学目标不仅可以指导教师开展有效教学，同时还可为评价教师教学效益提供可靠依据。（2）学生要主动参与教学过程，有效教学以学生发展为目标，必须通过学生主动地参与教学过程才能实现。（3）要体现教师的主导作用和学生的主体地位，同时要强化实验设计和组织管理。（4）课堂气氛和课堂环境要民主、自由和安全。
可见，将BOPPPS教学模式应用于工科专业实验教学，构建实验教学的BOPPPS互动模式，通过合理的实验教学设计，可以实现实验教学的目标清楚、组织有效、评价闭环和知识能力挑战性，以最少的时间、精力和物力投入，达到最大的教学效果。
三、基于BOPPPS模型的实验有效教学设计与实践
以“材料成型及控制工程”这一传统工科专业为试点，进行了真实物理实验和虚拟仿真实验两个版块的教学设计改革，分别建立了基于BOPPPS模型的实验教学方案，并在本专业人才培养过程中进行了改革实践，发现BOPPPS实验教学模式可以充分调动学生的主观能动性，显著提高其实践和创新能力，得到了学生的广泛认可和好评，实现了有效教学。
（一）基于BOPPPS模型的真实物理实验有效教学设计与实践
“材料成型及控制工程”专业的真实物理实验包括验证性实验、综合与设计性实验以及创新与探索性实验等三大层次30余个实验教学项目。本文以“环形件模锻”实验项目为例，介绍基于BOPPPS模型的实验有效教学设计与实践情况。
1. 实验项目简介。“环形件模锻”实验项目利用设计的环形件锻模，由学生完成不同尺寸规格坯料的模锻成形过程，使学生了解环形件模锻不同阶段的金属流动特点，分析不同毛坯尺寸对模锻成形过程的影响规律，熟悉和掌握飞边槽和冲孔连皮的作用及其对环形件模锻成形的影响。
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