BOPPPS模型下的數字電路教學

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［摘要］針對目前軍隊院校數字電路課程教學中存在的問題，項目組嘗試在課堂教學中引入boppps模型，提出將“組合邏輯電路的設計”一節教學內容劃分為以下六個環節，即引入、目標、前測、參與式學習、后測和總結，并付諸教學實踐中。結果表明，該方法改變了傳統以“灌輸”為主的教學模式，可以更好地調動學員的積極性，有利于學員創新能力的培養，在實踐中取得了較好的教學效果。

［關鍵詞］數字電路；BOPPPS模型；軍隊院校

一、我校數字電路課程存在的問題

數字電路作為一門必修專業基礎課程，在我校電子類各專業人才培養方案中起到承前啟后的作用，為后續課程學習、進一步深造和從事電子信息技術等專業打下良好的基礎。該課程的培養目標不僅要求學員掌握扎實的理論基礎，還要求學員具備分析問題和解決問題的能力，使之能運用所學知識解決工程實際問題。針對該課程特點和培養目標，當前我校在數字電路課程教學中存在如下問題。

（一）教學方法與模式單一

數字電路課程在要求學員全面掌握“三基”（即基本理論、基本知識和基本技能）的同時，還特別注重要培養他們的創新思維和工程實踐能力。目前課堂授課方式大多采用講授式，教員大多以教育主體的身份對學員進行理論灌輸，輔以簡單的操作演示。在這種模式下，學員沒有或者很少能參與到學習中去，大多是被動地汲取知識，缺乏主動性和能動性，無法對所學知識進行深層次的理解和認識，導致教學效果不理想。

（二）學員的自主學習能力不足

自主學習能力是提升部隊戰斗力的根本途徑。但不同于地方院校的是，軍校學員在學量專業基礎知識的同時，還要完成軍事體能訓練、隊列訓練和軍事達標考核等任務，而且軍校對學員實行統一管理，這樣就使學員的自主學習時間非常少，大部分學員接受知識都是依靠上課時間，課上弄不懂的知識也很少去主動解決。這就導致了部分學員自主學習意識薄弱，滿足于“60分萬歲，多一分浪費”，完全是只知其然而不知其所以然，至于獨立思考和創新學習就更無從談起了[1]。

（三）學員創新能力較差

受傳統教育觀念影響，學員在學習過程中大多是被動地接受知識，更多的是關注問題的答案是什么，而忽略了為什么。通過研究學員作業我們發現，學員的做題思路大部分局限于教員上課時候的講解方法，不愿意去嘗試新的思路和新的方法。在這種教學氛圍下，培養出來的學員缺乏創新精神，創造能力差[2]。因此，當前迫切需要解決的問題之一就是如何激發學員的學習興趣，引導他們快樂學習、主動學習，以便顯著提升課堂教學效果。解決問題的關鍵就是在課堂上達成有效教學，即遵循教學過程的客觀規律，以盡量少的人力和物力投入，實現盡可能好的教學效果。而要想達成有效學習，教員應兼顧教學過程的每個環節，即教學目標→教學行為→學習活動→教學考評的全過程。

二、BOPPPS模型簡介

BOPPPS是一種十分有效的教學模型。該模型由北美地區高校教學技能培訓機構InstructionalSkillsWork⁃shop（ISW）開發，充分體現了“學員為主體、教員為主導”的理念。BOPPPS模型將知識點教學過程劃分6個部分，如表1所示。BOPPPS教學模型的核心有兩個：一是強調在學習過程中，學員不只是聽講，而是要參與到學習中去；二是要實時掌握學員學習動態，及時調整教學活動。遵照這一模型的基本思想，教員應鼓勵學員積極參與課堂教學過程，并且充分應用各種直觀、形象、靈活多樣的教學手段，幫助學員全面、系統地深入理解和掌握理論知識[3]。對教學結構的設計和相關實踐活動一直以來都是BOPPPS模型強調的重點。對于教員來說，基于BOPPPS模型的課堂教學對教學過程的每一個環節都有明確要求，教員在備課過程中，需要根據BOPPPS模型每一部分的具體要求來準備每一堂課并書寫教案，如表2所示。

三、BOPPPS理念下實踐教學效果的探索

本文利用BOPPPS模型對“組合邏輯電路的設計”一節教學內容進行教學設計，針對其內容進行精心的規劃。

（一）引入

引入（Bridge-in，B）先引出本節課的教學內容。一個好的引入可以吸引學員注意，建立學習動機，激發學習興趣[4]。本次課以一段學員參加合唱比賽的視頻作為引入，比賽過程中考核組由三名評委組成，每名評委面前有一個按鈕，當評委認為合唱可以進入決賽時按下按鈕，當2名或2名以上評委同意時，表明該組可以進入決賽，表示是否通過的指示燈亮。視頻播放結束后，教員可以提出相應問題：視頻中使用的表決器有什么特點?屬于什么電路?如何來實現視頻中的表決器？本設計任務來源于學員的生活實際，引導學員帶著真實的任務進入學習情境，以此激發學員的興趣和求知欲。

（二）目標

目標（Objective，O）學習目標是學員學習的方向，是教員的教學依據，也是評估學員學習效果的標準。學習目標必須是便于學員理解的。這就要求目標的設置必須清晰具體、易于描述和度量[5]。按照BLOOM教學目標分類法的認知、情感和技能三個方面來闡明學習目的，讓學員明確通過本次授課后能夠學會做什么。在制訂學習目標時，要摒棄傳統“了解”“理解”“掌握”的描述方式，而是更多地采用“通過本次課的學習你能夠做什么，達到什么程度”的句式。本次課的學習目標包括：1.知識能力目標。（1）能夠根據要求和給定器件設計簡單的組合邏輯電路；（2）會判斷哪種電路為最優電路。2.方法能力目標。（1）能夠利用數字實驗箱搭建實物電路，培養學員分析和解決實際問題的能力；（2）培養學員融會貫通的創新思維。3.情感能力目標。課堂上通過師生之間、生生之間的交流，培養學員溝通協作的能力。

（三）前測

前測（Pre-assessment，P）前測是在內容講授之前檢驗學員對相關知識的認知程度，根據前測結果教員可以更好地了解學員對知識基礎的掌握情況，以便及時調整講課思路、深度和進度。前測可以采用提問、頭腦風暴、小測試等多種方式進行。本次課采用教員提問、學員回答的互動方式來進行，共測試了三個知識點：1.要求學員黑板上寫出幾種常用門電路的邏輯符號和表達式，并列寫出真值表。2.熟練說出布爾代數運算的基本法則和化簡的基本方法。（這兩部分是本次課的基礎，只有具備這些知識才可以完成組合邏輯電路的設計。）3.接著引導學員思考上節課內容：（1）什么是組合邏輯電路的分析？（2）組合邏輯電路分析的一般步驟有哪幾步？然后用一道題來演練分析步驟，因為設計是分析的逆過程，通過對分析過程進行回顧，一方面可以加深學員印象，另一方面可以為新知識的講授做好鋪墊。

（四）參與式學習

參與式學習（ParticipatoryLearning，P）參與式學習是教學過程的主體部分。教員只是學習的組織者、指導者和幫助者，而學員才是課堂的主體。所以，這一步的關鍵就是如何讓盡量多的學員參與到學習過程中，主動參與討論、發表意見。這就需要教員運用到眾多的技巧和方法，常見的參與式學習方式包括案例分析與討論、頭腦風暴、角色扮演、合作學習、小組研討和動手實踐等[6]。本次課首先以引入部分的表決電路為例，講解組合邏輯電路的設計過程，得出輸出表達式：Y=AB+BC+AC，并畫出電路圖。這時設計問題一：如果用“與非門”來設計該如何實現？將學員分組進行討論，經過邏輯代數的運算和變換后可以得出第二種設計方案：這時設計問題二：兩種方案的表決電路哪種更好？為什么？首先由學員討論并給出結論，然后教員根據每組回答情況進行進一步講解，與前面介紹的組合邏輯電路設計的“最優”原則相呼應，通過層層設疑，激發學員的學習熱情。為了讓學員更好地參與到學習過程中，增加課堂樂趣，本次課設有課堂實踐環節：學員以小組為單位用74LS00和74LS20芯片在數字實驗箱上搭接3人表決器，以培養他們的動手能力和解決實際問題的能力。首先給出74LS00和74LS20的引腳圖，引導學員根據方案二完成實物搭建，如圖1所示。在此過程中，提醒學員思考：對于74LS20，多余引腳應如何處理？在活動結束后，請每個小組成員思考：在實際操作過程中有哪些需要注意的事項？在本組實操過程中出現了哪些問題？這些問題是如何解決的？通過總結感想和體會，加深學員對所學知識的理解，培養學員的自我反思和自我評價意識。

（五）后測

后測（Post-assessment，P）后測與前面制訂的教學目標相呼應，是為了了解本次課是否達到了前述教學目標。有時學員不一定能達到該課程對知識單元的要求，需要根據后測的結果進行作業的布置。在本次課的后測環節，讓學員設計一個特快、普快和普慢列車開車的控制電路。設計任務從一個輸出量提升到三個，加大了工作量，提高了難度。學員在完成三人表決電路的實物搭建之后，已基本掌握組合邏輯電路的設計方法，通過一道難度適當增加的練習題，可以鼓勵學員開拓思路，創新思維。

（六）小結

小結（Summary，S）總結是對課程教學內容的匯總提煉[7]。為了進一步鞏固學習目標，要求學員用簡練的語言對本次教學的知識點進行總結，并對授課內容進行整理和回顧。課堂總結起著承前啟后、上掛下聯的關鍵作用。一方面，通過對本次授課內容的總結，有助于學員整合學習知識；另一方面，也可以引出下次課的授課內容，并對下次課的教學過程提出新的期望和要求[8]。本次課采用思維導圖構建課堂知識脈絡，和學員一起對本次課的難點和重點內容進行總結[9]，如圖2所示。該思維導圖清楚表達了組合邏輯電路設計的定義、步驟和驗證方法。本次課程總結結束后，向學員介紹隨著電子技術的發展，組合邏輯電路設計的重心和實際邏輯命題也朝著中規模甚至大規模的方向發展。同時，引導學員思考：如果想用中規模集成器件來實現組合邏輯電路的設計，又該如何實現呢？從而引出下次課內容。 

四、結語

BOPPPS遵循“教學目標→教學行為→學習活動→教學評估→教學目標”的循環過程，其核心是充分調動學員的學習積極性，提高他們的學習參與度，進而創造出輕松愉快、自主學習、探究式的熱烈氛圍，使教員能夠有效地組織課程教學，獲取反饋信息[10]，從而更好地服務課堂教學。實踐表明，將BOPPPS模型引入課堂教學，能夠大大激發學員學習興趣，十分有效地解決我校本課程課堂教學中存在的諸多問題，收到良好的效果。

［參考文獻］

［1］牛玉缽.提升軍校學員自主學習能力的路徑思考［J］.邊疆經濟與文化，2016（5）：76-77.

［2］羅宇，付紹靜，李暾.從BOPPPS教學模型看課堂教學改革［J］.計算機教育，2015（6）：16-18.

［3］高磊，馬青娜，李海洋.基于軍校學員創新能力培養的教學改革［J］.大學教育，2019（1）：171-173.

［4］陳桂友，張姣，王平，等.基于BOPPPS和LBD的單片機教學研究［J］.電氣電子教學學報，2015（5）：65-68.

［5］穆華，李春.BOPPPS模型及其在研究型教學中的應用探究［J］.陜西教育（高教），2015（10）：27-30.

［6］武東英，肖達，丁志芳，等.基于BOPPPS教學模型的計算機網絡課程教學設計［J］.計算機教育，2015（22）：60-63+67.

［7］楊斌.基于BOPPPS模型的Android程序設計課程教學設計［J］.計算機教育，2018（5）：144-146.

［8］曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學模式及其對高等教育改革的啟示［J］.實驗室研究與探索，2016（2）：196-200+249.

［9］李香宇，張亞周，張靜.BOPPPS在軍校“電子技術”課程教學的應用［J］.電氣電子教學學報，2019（4）：69-72.

［10］陳衛衛，李清，李志剛，等.基于概念圖和BOPPPS模型的教學研究與實踐［J］.計算機教育，2015（6）：61-65.

作者：張亞周 鐘兆根 孫雪麗 單位：海軍航空大學航空基礎學院