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基于问题驱动法的BOPPPS教学模式在电工理论教学的应用

作者:未知

  摘要:本文针对目前电工理论教学出现的问题,研究了问题驱动法以及当前正在推广的BOPPPS教学模式的特点与联系,综合运用两者的优势,在工程案例的背景下两种教学方法融合运用,构建基于问题驱动法的BOPPPS教学模式,并在电工理论教学上加以实践。教学实践证明,此教学模式能够持续激发学生学习兴趣和求知欲,培养学生的工程应用思维能力,提高了教学效率。
  关键词:电工理论教学;问题驱动法;BOPPPS教学模型
  中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1674-9324(2018)17-0210-03
  一、电工理论教学现状
  电工电子技术是面向非电类专业本科生开设的一门必修公共基础课,通过本课程的学习,可使学生获得电工技术和电子技术必要的基本概念、基本理论、基本知识和基本技能;从工程角度培养学生分析、解决问题的能力;使学生具有将电工和电子技术应用于本专业和发展本专业的一定能力并为学习后续课程和从事工程技术工作、科学研究打下一定的基础。故本门课程对于非电类专业学生拓宽知识面、培养工程实践能力和创新能力具有非常重要的意义。然而作为重中之重的电工理论部分,目前的教学现状却存在以下问题。
  1.教学方法与当今的教育要求不相适应。目前主要体现在教学方式仍然以知识传播为主,仍然以教师、课堂和教材为中心,不利于学生能力的培养。“我国高等教育教学方法长期没有突破性进展,方法呆板,课堂上很难形成生动活泼的气氛,讲课过于追求系统性,没有给学生留下思维的空间和余地,大家都追求完整,造成低水平的重复。”
  2.教学内容与当今迅速发展的新技术有很大差距。“学的用上的不多,有用的没学多少”,主要原因是受教学基本要求和教材的约束太多,教学与科学技术发展、与科学研究脱节。
  3.理论教学与实践分离。理论部分因为抽象,大多数情况下老师采用讲授法,很少结合实践或者应用案例讲授,故听起来也很枯燥,学生也只背背公式应付考试,对这些理论如何应用却很茫然,导致学习兴趣不高。因此电工理论历来是这门课程中不被学生重视的环节,但是作为电工应用部分基础,电工理论的重要性是不言而喻的。因此,改变电工理论教学的现状迫在眉睫。
  针对以上列举的教学现状1,本文拟应用新的教学模式――BOPPPS教学模式。针对问题2和3提出以应用案例为基础的问题驱动法教学。问题驱动法融入BOPPPS教学模式即两者相结合的教学方法。教学实践证明,此教学方法使得教学效果得到显著提高。
  二、问题驱动法与BOPPPS教学模型
  问题驱动法和BOPPPS教学模式都是基于建构主义教学理论的教学方法。建构主义教学理论强调:教学过程的主体是学员自己。学员的学习活动必须与具体的问题相结合,借助学习资料,在教员指导和帮助下,以探索问题来引动和维持作为学习者的学习兴趣和动机,通过建构主义的方式即“已知―未知―新的已知”的循环渐进的模式来学习新内容、获取新知识。
  1.问题驱动法。问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL),是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。教师在此过程中的角色是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。一般有以下几个环节:提出��题,分析问题,解决问题,结果评价等。
  问题设计是PBL教学法的基础,问题设计得科学与否直接关系到教学的成败。一般地说,问题设计应当遵循以下几个原则:(1)明确的教学目标。问题设计必须紧紧围绕教学目标,教师要尽量了解教材和学生的具体情况,设计的问题要明确。(2)循序渐进。在设计问题时,要给学生以清晰的层次感,由易到难,以便增强学生的自信心,激发学生的学习兴趣,促使学生积极思考。(3)难度适当。过于简单的问题难以激发学生的兴趣,但如果问题太难,学生就会望而生畏。(4)面向全体学生。在设计问题时,要注意调动每一个学生的学习积极性,力争让每个人都有发挥和表现的机会。
  2.BOPPPS教学模式解析。BOPPPS模型是北美高校教师技能培训过程中推崇的一个教学模型,是根据教育学的认知理论提出的一种教学过程设计。
  BOPPPS是该模型的6个阶段的缩写,其中B―Bridge
  -in(导言),O―Objective(学习目标),P―Pre-assessment(前测),P―Participatory-learning(参与学习),P―Post-assessment(后测),S―Summary(总结)。其具体内涵可用下表来表示。
  BOPPPS教学模式也是一种有效教学模式,即能成功引起、维持和促进学生学习,并且能够相对有效的达到预期教学效果的教学过程。有效的内涵涉及效果、效率和效益三个方面:有效果是指教学的结果与预期的学习目标相吻合;有效率是指学生的收获与教师的教学投入成正比;有效益是指教学目标和特定的社会或个人教育期望相吻合。
  在BOPPPS中的6个环节设计中,必须环环相扣,知识上有衔接,逻辑上有层次,持续抓住学生注意力和兴趣,进入思考―学习―吸收―应用这样一个良性循环中。
  3.问题驱动法与BOPPPS教学模式的有效融合。问题驱动法与BOPPPS有共同的目标和要求。都强调以学生为主体,教师是过程的设计者和学习的引导者。这就为两者的有效融合提供了可能。
  孔子《论语・雍也》上说:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者”,问题驱动教学法能够提高学生学习的主动性,提高学生在教学过程中的参与程度,活跃其思维,提高解决问题带来的成就感。
  BOPPPS模型从教学设计结构上,给出了遵循“教学目标→教学行为→学习活动→教学评估→教学目标”的教学循环过程,期间教师能获取反馈信息,然后根据反馈信息有效地组织与调整课程教学目标难度。问题驱动法能在BOPPPS不同的环节贯穿其中,显示出两者优势互补,如图1所示。   第一步的导言中,提出工程案例,让学生了解理论在工程应用的背景,激起学生学习兴趣;第二步:针对学习目标提出问题,引起学生思考;第三步,围绕目标设计先测试题以了解学生的基础,然后以案例为载体分析问题;第四步:参与式学习,引导学生讨论,逐步由浅入深,循序渐进地解决问题,解决问题过程中实际就是在完成目标学习,此过程不同于传统讲授式,是学生主动思考参与式学习,这个过程的可贵之处不仅在于让学生习得了理论知识,更是一种从理论到实践的工程思维的学习过程;第五步后测,结合案例了解学生对目标的掌握情况;第六步:总结与评价,对学习目标的总结,对学生掌握以及解决问题的结果评价。
  值得说明的是,第三步的先测部分给教师提供了即时的反馈,教师可以根据测试结果及时调整学习目标;第五步的后测检验学生对学习目标的掌握情况,可以提问的形式,或者测验的形式等。最后一步的总结部分语言上要简要,同时可以结合工程案例,给出下一个问题,引导学生对下一个学习目标的期待与思考。
  在这里问题驱动法所引用的工程案例,可以是一个知识点相对单一的应用,也可以是多课程跨学科的综合应用系统,无论相对难易程度如何,包含的学习目标必须明确。
  三、教学案例设计
  以电工理论教学部分的电路分析方法之一――节点电压法为例介绍基于问题驱动法的BOPPPS教学模式的应用。
  导言(Bridge-in)以应用案例形式给出:如图2所示是变电站的接地网,是确保电力系统稳定运行、保障运行人员和设备安全的重要设施,但是埋入地下的接地网长期受土壤腐蚀作用,难免出现截面积变小、断点或连接不良等故障,降低其电气性能,成为设备和人身安全事故的隐患,因此对接地网进行故障诊断具有重要意义。
  诊断故障必然要知道物理量在故障前后的差别,可测的物理量是电压或者电流,激励一定的情况下某一点或者多点发生故障,必然对此图的节点电位有影响,其电路模型如图3所示。在此提出问题:(1)接地网的各节点电位如何计算呢?(2)提出教学目标(Objective)。电路的分析方法:节点电压法。要求学生能根据电路的特点,即刻准确无误地列写出方程组并求解各节点电压或者各支路电流。(3)先测(Pre-assessment)。什么是节点?什么是支路?电压与电位的区别?什么是电导?基尔霍夫定律?支路电流法的分析过程?(4)参与式学习(Participatory-learning)。引导学生参分析与讨论,此电阻网络没有激励源,怎么有电位呢?对此电阻网络加上激励源,例如加在两节点之间,如何快速计算各支路的电流?抓住支路电流只与该支路的电压和电阻大小有关系这个特点,选择参考节点,剩下的节点为独立节点,以独立节点的电位为求解变量,根据基尔霍夫电流定理和支路的欧姆定律,列写方程组,求出各独立节点的电位;再代入各支路中求得支路电压与电流。整理出节点电压法的公式与特点,引出自导与互导的概念,区分注入与流出节点的电流。(5)后测(Post-assessment)。①参考节点选择不同的位置,各节点电位和支路电流的变化情况?②激励源加在不同的位置,或者加多个激励源,如何直接用节点电压法计算各节点电位和各支路电流?③如果是在某一条支路串接一个电流源作为激励,结果又如何?(6)总结与评价。节点电压法的总结包括:评价学生对此方法的掌握情况;总结适用电路特点;分析步骤;方程组的特点;与支路电流法对比有什么优势?根据第五步的后测情况总结注意事项,比如与电流源串联的支路上的电阻要去掉等。
  同时抛出另一个问题:如果只求某一支路的电流,或者某一条支路的电阻参数有变化,求这一条支路的电流,此时讨论用节点电压法的局限性,思考用什么方法更好呢?从而引出下一个学习目标,激起学生持续的学习兴趣。
  四、结语
  在网络信息发达的今天,学生每天面对各种诱惑,如何引导学生把主要精力投入到学习中来,光靠讲道理或者强制性的策略可能并不能达到好的效果,那么如何科学地设计有效课堂教学,是值得每个老师思考的问题。
  单一的教学方法可能也有自己的缺陷,本文以案例为背景引入问题驱动法,结合BOPPPS教学模式的优势,提出两者融合的教学方法在电工理论教学中的应用,学生能够在参与式教学中解决问题,完成学习目标,更重要的是,促进了学生的工程应用思维训练,逐步从应试思维向工程应用思维转变,提高了理论教学效率,这无疑对其他工科类课程的教学也有借鉴意义。
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