基于雨课堂+BOPPPS教...器与检测技术”课程教学设计_王勇.pdf
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1、引用格式:王勇,周怡然,范云生基于雨课堂+BOPPPS 教学模型的“传感器与检测技术”课程教学设计J 航海教育研究,2023,40(2):7882基于雨课堂+BOPPPS 教学模型的“传感器与检测技术”课程教学设计王勇,周怡然,范云生(大连海事大学 船舶电气工程学院,辽宁 大连116026)摘要:工程教育专业认证要求专业课程教学须秉承以学生为中心的核心理念,遵循成果导向原则并实现持续改进。作为针对测控技术与仪器专业的专业基础课程“传感器与检测技术”在传统课程教学中存在的重理论轻应用、学生学习兴趣低等问题,提出基于雨课堂智慧教学工具和 BOPPPS 教学模型的教学设计方案,同时挖掘课程内容中的思
2、政元素,通过项目方案设计实现课程理论知识与工程应用实践的融合,并考虑非技术因素对设计方案的影响。关键词:传感器与检测技术;雨课堂;BOPPPS;教学设计;课程思政中图分类号:G642文献标志码:A文章编号:10068724(2023)02007805一、引言高校落实立德树人的根本任务,培养高素质科技人才,是实现科技强国、人才强国的重要保障。我国于 2016 年成为华盛顿协议 的正式会员,截至 2021 年底,已有 288 所高校的 1977 个专业通过了工程教育专业认证,涵盖 24 个专业类1。相较于 2017 年底2,短短 4 年时间增加了90 所高校、1131 个专业,而且专业类分布也增加
3、了 3 个。工程教育专业认证作为提升人才培养质量的重要推动力,已逐渐得到高校的高度重视。“传感器与检测技术”作为测控技术与仪器专业的重要专业基础课,在整个专业课程体系中起着承上启下的作用3。该课程的前序课程包含“电路原理”“模拟电子技术”“信号与系统”等基础课程,后续课程包括“嵌入式系统课程设计”“智能仪表课程设计”“测控系统综合设计”以及“毕业设计”等实践性课程,培养学生理论与实践相结合的能力,为解决实际工程问题奠定基础。“传感器与检测技术”课程的基础理论涉及多门学科知识,具有很强的学科交叉性,部分基础知识的缺乏增加了学生的学习难度4。在传统教学中,教师更倾向于采用多媒体 PPT 讲授的方式
4、根据教材的章节安排逐一讲解每个传感器的定义、公式推导、工作原理和测量电路,但由于学生知识面所限,理论性强的讲解会导致学生主观感受课程内容抽象、知识点多而杂,从而降低学习积极性。此外,传统教学重理论而轻应用,课件以文字和公式为主,容易使课堂变得枯燥乏味,难以激发学生的学习兴趣。同时,缺乏传感器典型应用的内容使学生难以将理论与工程实践相结合,从而影响解决实际工程问题能力的提高5。最后,思政如何与专业课程有机融合也是需要解决的重要问题。为了提高学生对课程理论知识的理解,同时提升应用课程理论解决实际工程问题的能力,本87教改论坛航海教育研究2023 年第 2 期 第 40 卷收稿日期:20230217
5、基金项目:2021 年度辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“工科专业非技术能力培养教学体系的研究与实践”(2021389);辽宁省一流本科课程“传感器与检测技术”(20221438);辽宁省一流本科课程“嵌入式系统课程设计”(20221452);大连海事大学教学改革项目“基于 OBE 理念助力 传感器与检测技术 一流课程建设”(2022032)作者简介:王勇(1987),男,博士,讲师,主要从事材料热物性测量方法与仪器设计、红外目标检测与跟踪方法的研究。文结合雨课堂智慧教学工具和 BOPPPS 教学模型,提出了“传感器与检测技术”课程教学设计方案,并在教学实践中探索课程内容中的思政元素。增
6、加自动检测系统方案设计环节,引导学生应用所学理论知识解决实际工程问题,同时考虑非技术因素对设计方案的影响,通过实际工程应用帮助学生建立完整的课程知识体系,为后续“嵌入式系统课程设计”等实践课程奠定理论基础。二、雨课堂与 BOPPPS 教学模型雨课堂是 2016 年 4 月由清华大学和学堂在线共同推出的一款能够在 PPT 和微信中运行的智慧教学工具,有助于实现“课前、课中和课后”三个环节的有机结合6。课前环节学生能够根据教师推送的内容进行预习,完成教师设置的习题,检验预习效果,提高课堂学习效率。课中环节学生能够同步查看并回顾课件内容,有效避免遗漏重点内容,同时可以在难理解的部分标注“不懂”和“收
7、藏”,并通过回答教师推送的课堂习题检验学习效果。教师能够通过学生的标注和答题情况进行有针对性的进一步讲解,提高教学效果。此外,将弹幕功能引入课堂环境中,学生可以通过弹幕踊跃参与课堂互动,实现由“串行提问”到“并行讨论”的效果,活跃课堂气氛的同时,也能够使教师更全面掌握学生的学习效果。课后环节学生能够随时复习课堂教学内容,教师可以通过雨课堂向学生推送作业,并设置提交时间,进行线上批改,避免了纸质作业批改的局限性。雨课堂形成的教学数据能够为课程考核提供重要的数据支撑,量化反馈学生的学习效果,使教师及时了解学生的学习情况,改进并完善教学方法。BOPPPS 教学模型是由温哥华大学的 DouglasKe
8、rr 团队提出7,包含了问题导入(Bridge in)、教学目标(Objective)、前测(Preassessment)、参与式学习(Participatory learning)、后测(Postassess-ment)和总结(Summary)等六个教学环节。该模型强调以学生为中心的参与式教学理念,有助于提高学生的学习兴趣,引导学生自主学习,促进课程目标的达成。在 BOPPPS 教学模型中,问题导入环节引导学生了解将要进行的教学内容,导入形式包括与时俱进的时事新闻、生动有趣的视频图片以及典型的工程应用等,是激发学生学习兴趣的关键环节;教学目标环节使学生明确课程学习的目标和方向,提高学习效率;
9、前测环节用于对学生课程前序知识水平的摸底,结合学生的反馈,教师可对课程内容深度及讲课进度进行针对性调整;参与式学习环节是 BOPPPS 教学模型的核心,教师通过合理安排以学生为中心的教学设计,使学生能够主动参与到课程教学中,促进教学目标的达成;后测环节能够反馈学生的学习效果,使教师能够了解课程目标的达成情况;总结环节教师引导学生进行知识梳理,整理和回顾课程学习内容,完成所学知识的巩固与提升。由此可以看出,采用雨课堂+BOPPPS 教学模型进行课程教学,能够充分发挥“课前、课中和课后”三个环节的重要作用,使学生明确课程教学目标,提高课程的生动性和趣味性,激发学生的学习兴趣并让其主动参与理论教学过
10、程,总结和梳理课程知识体系,提高解决工程问题的能力,促进课程目标的达成。三、基于雨课堂+BOPPPS 模型的教学设计基于工程教育专业认证“以学生为中心”的核心理念8,开展基于雨课堂+BOPPPS 教学模型的教学设计,充分发挥课前、课中和课后三个环节的重要作用,激发学生自主学习的积极性。(一)课前环节课前环节通过雨课堂推送的方式进行。课前环节是课堂授课的补充,使学生能够提前消化授课过程中所需要的前序课程的基础知识。例如,在学习传感器动态特性前,通过雨课堂推送有声课件,帮助学生回忆信号与系统课程中关于线性时不变系统的相关理论知识;在学习应变式传感器时,通过雨课堂推送帮助学生补充弹性力学知识;在学习
11、电感式传感器时,课前推送高等数学中泰勒展开的内容,使学生能够温故而知新,提高课中学习效果。(二)课中环节课中环节采用雨课堂+BOPPPS 的教学模型,教学环节如图 1 所示。首先,通过图片展示、视频展示和实物展示的方式完成课程教学内容的导入,调动学生学习的积极性。在三种导入方式中,通过课程反馈发现,视频展示是最受学生期待和欢迎的课程导入方97王勇,等:基于雨课堂+BOPPPS 教学模型的“传感器与检测技术”课程教学设计式。一方面,视频展示更为直观而且通常具有一定的趣味性,如超声波传感器章节的课程导入采用自动驾驶汽车的视频,展示超声波传感器在汽车自动驾驶中的作用;另一方面,视频可以充分利用网络资
12、源,紧跟时政为课程思政提供良好的素材,如在绪论章节中通过神州十三号中的新科技激发学生的民族自豪感,同时引出传感器在航天领域的重要作用。图 1课中 BOPPPS 教学环节在此基础上,明确课程的学习目标,包括素质目标、知识目标和能力目标。素质目标是结合课程特点挖掘思政元素,实现思政内容与专业课程的有机融合910。例如在绪论环节,通过对比国内外在高端仪器发展上的差距,引出国家在“十四五”规划中明确提出加强高端科研仪器设备研发制造的目标,培养学生的爱国情怀和建设科技强国和仪器强国的信念;又如讲解传感器的精度时,引导学生在学习工作中要明确目标,具有勇往直前的精神。在此基础上,结合精度四象限的讲解,如图
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