基于BOPPPS模型的数字电路教学研究
张亚周 钟兆根 孙雪丽
[摘 要]针对目前军队院校数字电路课程教学中存在的问题，项目组尝试在课堂教学中引入BOPPPS模型，提出将“组合逻辑电路的设计”一节教学内容划分为以下六个环节，即引入、目标、前测、参与式学习、后测和总结，并付诸教学实践中。结果表明，该方法改变了传统以“灌输”为主的教学模式，可以更好地调动学员的积极性，有利于学员创新能力的培养，在实践中取得了较好的教学效果。
[关键词]数字电路;BOPPPS模型;军队院校
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2021）06-0112-03
一、我校数字电路课程存在的问题
数字电路作为一门必修专业基础课程，在我校电子类各专业人才培养方案中起到承前启后的作用，为后续课程学习、进一步深造和从事电子信息技术等专业打下良好的基础。该课程的培养目标不仅要求学员掌握扎实的理论基础，还要求学员具备分析问题和解决问题的能力，使之能运用所学知识解决工程实际问题。针对该课程特点和培养目标，当前我校在数字电路课程教学中存在如下问题。
（一）教学方法与模式单一
数字电路课程在要求学员全面掌握“三基”（即基本理论、基本知识和基本技能）的同时，还特别注重要培养他们的创新思维和工程实践能力。目前课堂授课方式大多采用讲授式，教员大多以教育主体的身份对学员进行理论灌输，辅以简单的操作演示。在这种模式下，学员没有或者很少能参与到学习中去，大多是被动地汲取知识，缺乏主动性和能动性，无法对所学知识进行深层次的理解和认识，导致教学效果不理想。
（二）学员的自主学习能力不足
自主学习能力是提升部队战斗力的根本途径。但不同于地方院校的是，军校学员在学习大量专业基础知识的同时，还要完成军事体能训练、队列训练和军事达标考核等任务，而且军校对学员实行统一管理，这样就使学员的自主学习时间非常少，大部分学员接受知识都是依靠上课时间，课上弄不懂的知识也很少去主动解决。这就导致了部分学员自主学习意识薄弱，满足于“60分万岁，多一分浪费”，完全是只知其然而不知其所以然，至于独立思考和创新学习就更无从谈起了[1]。
（三）学员创新能力较差
受传统教育观念影响，学员在学习过程中大多是被动地接受知识，更多的是关注问题的答案是什么，而忽略了为什么。通过研究学员作业我们发现，学员的做题思路大部分局限于教员上课时候的讲解方法，不愿意去尝试新的思路和新的方法。在这种教学氛围下，培养出来的学员缺乏创新精神，创造能力差[2]。
因此，当前迫切需要解决的问题之一就是如何激发学员的学习兴趣，引导他们快乐学习、主动学习，以便显著提升课堂教学效果。解决问题的关键就是在课堂上达成有效教学，即遵循教学过程的客观规律，以尽量少的人力和物力投入，實现尽可能好的教学效果。而要想达成有效学习，教员应兼顾教学过程的每个环节，即教学目标→教学行为→学习活动→教学考评的全过程。
二、BOPPPS模型简介
BOPPPS是一种十分有效的教学模型。该模型由北美地区高校教学技能培训机构Instructional Skills Workshop（ISW）开发，充分体现了“学员为主体、教员为主导”的理念。
BOPPPS 模型将知识点教学过程划分6个部分，如表1所示。
BOPPPS教学模型的核心有两个：一是强调在学习过程中，学员不只是听讲，而是要参与到学习中去;二是要实时掌握学员学习动态，及时调整教学活动。遵照这一模型的基本思想，教员应鼓励学员积极参与课堂教学过程，并且充分应用各种直观、形象、灵活多样的教学手段，帮助学员全面、系统地深入理解和掌握理论知识[3]。
对教学结构的设计和相关实践活动一直以来都是BOPPPS模型强调的重点。对于教员来说，基于BOPPPS模型的课堂教学对教学过程的每一个环节都有明确要求，教员在备课过程中，需要根据BOPPPS模型每一部分的具体要求来准备每一堂课并书写教案，如表2所示。
三、BOPPPS理念下实践教学效果的探索
本文利用BOPPPS 模型对“组合逻辑电路的设计”一节教学内容进行教学设计，针对其内容进行精心的规划。
（一）引入（Bridge-in，B）
先引出本节课的教学内容。一个好的引入可以吸引学员注意，建立学习动机，激发学习兴趣[4]。
本次课以一段学员参加合唱比赛的视频作为引入，比赛过程中考核组由三名评委组成，每名评委面前有一个按钮，当评委认为合唱可以进入决赛时按下按钮，当2名或2名以上评委同意时，表明该组可以进入决赛，表示是否通过的指示灯亮。视频播放结束后，教员可以提出相应问题：视频中使用的表决器有什么特点？ 属于什么电路？ 如何来实现视频中的表决器？本设计任务来源于学员的生活实际，引导学员带着真实的任务进入学习情境，以此激发学员的兴趣和求知欲。
（二）目标（Objective，O）
学习目标是学员学习的方向，是教员的教学依据，也是评估学员学习效果的标准。学习目标必须是便于学员理解的。这就要求目标的设置必须清晰具体、易于描述和度量[5]。按照BLOOM教学目标分类法的认知、情感和技能三个方面来阐明学习目的，让学员明确通过本次授课后能够学会做什么。
在制订学习目标时，要摒弃传统“了解”“理解”“掌握”的描述方式，而是更多地采用“通过本次课的学习你能够做什么，达到什么程度”的句式。本次课的学习目标包括：
1.知识能力目标。（1）能够根据要求和给定器件设计简单的组合逻辑电路;（2）会判断哪种电路为最优电路。
2.方法能力目标。（1）能够利用数字实验箱搭建实物电路，培养学员分析和解决实际问题的能力;（2）培养学员融会贯通的创新思维。
3.情感能力目标。课堂上通过师生之间、生生之间的交流，培养学员沟通协作的能力。
（三）前测（Pre-assessment，P）
前测是在内容讲授之前检验学员对相关知识的认知程度，根据前测结果教员可以更好地了解学员对知识基础的掌握情况，以便及时调整讲课思路、深度和进度。前测可以采用提问、头脑风暴、小测试等多种方式进行。
本次课采用教员提问、学员回答的互动方式来进行，共测试了三个知识点：
1.要求学员黑板上写出几种常用门电路的逻辑符号和表达式，并列写出真值表。
2.熟练说出布尔代数运算的基本法则和化简的基本方法。
（这两部分是本次课的基础，只有具备这些知识才可以完成组合逻辑电路的设计。）
3.接着引导学员思考上节课内容：（1）什么是组合逻辑电路的分析？（2）组合逻辑电路分析的一般步骤有哪几步？然后用一道题来演练分析步骤，因为设计是分析的逆过程，通过对分析过程进行回顾，一方面可以加深学员印象，另一方面可以为新知识的讲授做好铺垫。
（四）参与式学习（Participatory Learning，P）
参与式学习是教学过程的主体部分。教员只是学习的组织者、指导者和帮助者，而学员才是课堂的主体。所以，这一步的关键就是如何让尽量多的学员参与到学习过程中，主动参与讨论、发表意见。这就需要教员运用到众多的技巧和方法，常见的参与式学习方式包括案例分析与讨论、头脑风暴、角色扮演、合作学习、小组研讨和动手实践等[6]。
本次课首先以引入部分的表决电路为例，讲解组合逻辑电路的设计过程，得出输出表达式：[Y=AB+BC+AC]，并画出电路图。这时设计问题一：如果用“与非门”来设计该如何实现？将学员分组进行讨论，经过逻辑代数的运算和变换后可以得出第二种设计方案：[Y=AB+BC+AC=AB?BC?AC]
这时设计问题二：两种方案的表决电路哪种更好？为什么？首先由学员讨论并给出结论，然后教员根据每组回答情况进行进一步讲解，与前面介绍的组合逻辑电路设计的“最优”原则相呼应，通过层层设疑，激发学员的学习热情。
为了让学员更好地参与到学习过程中，增加课堂乐趣，本次课设有课堂实践环节：学员以小组为单位用74LS00和74LS20芯片在数字实验箱上搭接3人表决器，以培养他们的动手能力和解决实际问题的能力。
首先给出74LS00和74LS20的引脚图，引导学员根据方案二完成实物搭建，如图1所示。在此过程中，提醒学员思考：对于74LS20，多余引脚应如何处理？
在活动结束后，请每个小组成员思考：在实际操作过程中有哪些需要注意的事项？在本组实操过程中出现了哪些问题？这些问题是如何解决的？通过总结感想和体会，加深学员对所学知识的理解，培养学员的自我反思和自我评价意识。
（五）后测（Post-assessment，P）
后测与前面制订的教学目标相呼应，是为了了解本次课是否达到了前述教学目标。有时学员不一定能达到该课程对知识单元的要求，需要根据后测的结果进行作业的布置。
在本次课的后测环节，让学员设计一个特快、普快和普慢列车开车的控制电路。设计任务从一个输出量提升到三个，加大了工作量，提高了难度。学员在完成三人表决电路的实物搭建之后，已基本掌握组合逻辑电路的设计方法，通过一道难度适当增加的练习题，可以鼓励学员开拓思路，创新思维。
（六）小结（Summary，S）
总结是对课程教学内容的汇总提炼[7]。为了进一步巩固学习目标，要求学员用简练的语言对本次教学的知识点进行总结，并对授课内容进行整理和回顾。课堂总结起着承前启后、上挂下联的关键作用。一方面，通过对本次授课内容的总结，有助于学员整合学习知识;另一方面，也可以引出下次课的授课内容，并对下次课的教学过程提出新的期望和要求[8]。
本次课采用思维导图构建课堂知识脉络，和学员一起对本次课的难点和重点内容进行总结[9]，如图2所示。该思维导图清楚表达了组合逻辑电路设计的定义、步骤和验证方法。
本次课程总结结束后，向学员介绍随着电子技术的发展，组合逻辑电路设计的重心和实际逻辑命题也朝着中规模甚至大规模的方向发展。同时，引导学员思考：如果想用中规模集成器件来实现组合逻辑电路的设计，又该如何实现呢？从而引出下次课内容。
四、结语
BOPPPS遵循“教学目标→教学行為→学习活动→教学评估→教学目标”的循环过程，其核心是充分调动学员的学习积极性，提高他们的学习参与度，进而创造出轻松愉快、自主学习、探究式的热烈氛围，使教员能够有效地组织课程教学，获取反馈信息[10]，从而更好地服务课堂教学。实践表明，将BOPPPS模型引入课堂教学，能够大大激发学员学习兴趣，十分有效地解决我校本课程课堂教学中存在的诸多问题，收到良好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 牛玉钵.提升军校学员自主学习能力的路径思考[J].边疆经济与文化，2016（5）：76-77.
[2] 罗宇，付绍静，李暾.从BOPPPS教学模型看课堂教学改革[J].计算机教育，2015（6）：16-18.
[3] 高磊，马青娜，李海洋.基于军校学员创新能力培养的教学改革[J].大学教育，2019（1）：171-173.
[4] 陈桂友，张姣，王平，等.基于BOPPPS和LBD的单片机教学研究[J].电气电子教学学报，2015（5）：65-68.
[5] 穆华，李春.BOPPPS模型及其在研究型教学中的应用探究[J].陕西教育（高教），2015（10）：27-30.
[6] 武东英，肖达，丁志芳，等.基于BOPPPS教学模型的计算机网络课程教学设计[J].计算机教育，2015（22）：60-63+67.
[7] 杨斌.基于BOPPPS模型的Android程序设计课程教学设计[J].计算机教育，2018（5）：144-146.
[8] 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（2）：196-200+249.
[9] 李香宇，张亚周，张静.BOPPPS在军校“电子技术”课程教学的应用[J].电气电子教学学报，2019（4）：69-72.
[10] 陈卫卫，李清，李志刚，等.基于概念图和BOPPPS模型的教学研究与实践[J].计算机教育，2015（6）：61-65.
[责任编辑：刘凤华]
