北京化工大学数理学院，北京

收稿日期：2024年4月8日；录用日期：2024年5月5日；发布日期：2024年5月14日

摘要

《固态电子与光电子》是电子科学与技术专业的必修专业基础课程，它的开设为后续半导体器件专业课的教学打下基础。传统的“填鸭式”教学方法往往难以激发学生的主动学习意愿和深入思考能力。因此，本文秉承以学生为中心的教学原则，引入了BOPPPS教学理念到《固态电子与光电子》的教学实践中。通过以具体章节知识点为例，展示BOPPPS教学模型的六大要素与教学内容的有机结合，从而在课堂中促进师生之间的互动，提升学生的参与度和专业素养，并培养他们的辩证思维能力。通过这种教学方式，学生可以更深入地理解《固态电子与光电子》中的复杂概念和原理，并将所学知识应用到实际问题解决中。

关键词

BOPPPS教学模式，固态电子与光电子，参与式教学

Promoting Reform in Teaching “Solid State Electronics and Optoelectronics” with the BOPPPS Teaching Model

Ting Liu, Jicai Zhang

College of Mathematics and Physics, Beijing University of Chemical Technology, Beijing

Received: Apr. 8^th, 2024; accepted: May 5^th, 2024; published: May 14^th, 2024

ABSTRACT

“Solid-State Electronics and Optoelectronics” is a compulsory foundational course for the Electronic Science and Technology major, laying the groundwork for subsequent specialized courses in semiconductor devices. Traditional “spoon-feeding” teaching methods often fail to stimulate students’ active learning enthusiasm and critical thinking abilities. Therefore, adhering to the student-centered teaching principle, this paper introduces the BOPPPS teaching concept into the teaching practices of “Solid-State Electronics and Optoelectronics.” By using specific chapter knowledge points as examples, it demonstrates the organic integration of the six elements of the BOPPPS teaching model with the teaching content, aiming to promote interaction between teachers and students in the classroom, enhance student engagement and professional competence, and cultivate their critical thinking skills. Through this teaching approach, students can gain a deeper understanding of the complex concepts and principles in “Solid-State Electronics and Optoelectronics” and apply the knowledge learned to solve practical problems.

Keywords:BOPPPS Teaching Model, Solid-State Electronics and Optoelectronics, Participatory Teaching

Copyright © 2024 by author(s) and Hans Publishers Inc.

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1. 引言

《固态电子与光电子》是高等学校电子信息类专业的专业课程。然而，传统“填鸭式”的教学模式难以有效激发学生的课堂学习积极性，导致学生缺乏参与感，忽视电子信息理论的实践性和应用性，导致实际应用效果不尽如人意。因此，有必要将以“参与式教学”为核心的BOPPPS教学模式引入到《固态电子与光电子》课程中，以促进教学创新和改革。

2. 概述

2.1. BOPPPS教学模型

BOPPPS教学模型最初来自加拿大的教师技能培训，是一种以教学目标为导向、突出学生主体性的特色教学模式 [1] 。该模式基于交际法和建构主义理论，包括引言(Bridge-in)、教学目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式互动教学(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)六个闭环式教学过程 [2] 。BOPPPS教学模式鼓励学生积极参与教学活动，通过多样的教学方法和灵活的课堂授课技巧，提高他们的自主学习效率和分析思考能力 [3] 。

2.2. 《固态电子与光电子》课程介绍

《固态电子与光电子》是电子信息类专业的高校专业课程，适用于电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电信息科学与工程、信息工程等相关专业 [4] 。课程旨在介绍固态电子学和光电子学的基本概念、原理和理论，涵盖固体物理和半导体器件物理的基础知识，探讨固体中电子和光子的行为及相互作用，以及分析常见光电子器件的工作原理。通过学习这门课程，学生将全面了解固态电子和光电子学的基础知识，以适应光电子技术快速发展的社会需求。

2.3. 《固态电子与光电子》教学现状分析

在当前的《固态电子与光电子》课堂上，部分学生缺乏学习主动性和自觉性。同时，一些教师采取“满堂灌”的授课方法，仅仅简单地搬运知识，导致学生未能深入理解知识，不能融会贯通知识点。此外，年轻教师缺乏教学经验、教学目标不明确、课前准备不足以及课堂互动欠缺也是大学课堂普遍存在的问题。教师们过度依赖PPT、较少使用黑板书写也是教学督导一直关注的问题。以“参与式教学”为核心的BOPPPS教学模式能够极大激发课堂活力，因此被认为是解决上述问题的有效策略。同时，这种教学模式为年轻教师提供了一个可遵循的教学范式，有助于青年教师快速提升教学效果。

3. BOPPPS教学模型应用于《固态电子与光电子》课堂教学

如表1所示，本文以《固态电子与光电子》课程第二章“晶体结构的周期性”知识点为例，展示如何把BOPPPS教学模型运用到《固态电子与光电子》具体章节的教学中。同时将采用传统教学方法作为对照组，对照组仅采用PPT授课，以教师讲授为主、学生自行消化为辅，且不设置课堂互动。以下为导言、学习目标、前测、参与式学习、后测和总结部分的详细阐述：

表1. BOPPPS模式教学设计(以晶体结构的周期性为例)

3.1. 导入(Bridge-In)

在BOPPPS教学模型中，导入环节是第一个步骤，即“B”。这一环节的目的是吸引学生的注意力、激发思考，帮助他们建立学习动机、专注于即将学习的内容，并帮助教师启动学习过程、营造教学氛围。为了成功导入课堂主题，教师可以采用展示与主题相关的实例、提出挑战性问题和有争议的观点，以及回顾先前课程等方法。举例来说，在介绍“晶体结构的周期性”这一知识点时，教师可以展示石墨和钻石的实物模型，这种生动的导入方式能够迅速吸引学生的注意力，促使他们自然而然地比较这两种物质的相同点(比如都是碳单质)和不同点(比如硬度)，并且主动思考二者的差异来源，从而引出本节课的主题——晶体结构的周期性。

3.2. 学习目标(Objective)

教学目标是课程教学的出发点和归宿，指明了教学的方向和最终要达到的效果。每节课的教学目标必须明确定义且具体，以便教师组织教学活动，学生明确学习方向。教学目标的设定应以学生为中心，体现“以学生为中心”的基本原则，并遵循SMART原则，该原则包含具体性、可测量性、可实现性、相关性和时限性五个要素 [5] 。《固态电子与光电子》的总体教学目标是培养学生掌握固体电子材料及器件分析的基本概念、基本理论和方法，初步具备分析和解决固体电子学工程问题的能力，为未来深入学习和实践奠定良好的理论基础。对于“晶体结构的周期性”这一知识点，学习目标包括正确写出给定基矢的布拉菲格子的格矢，正确绘制晶格的原胞，并且具备根据物质的微观结构分析其宏观性质的能力。

3.3. 前测(Pre-Assessment)

前测环节是指在正式教学开始之前，对学生进行的知识、能力和态度等方面的测试。该环节有助于教师了解学生的先备知识、对即将讲授的课程内容的了解程度 [6] ，以及学生的兴趣和能力，从而及时调整教学内容的深度和进度，提高教学效率。为了成功实施这一环节，教师可以采用开放式问题、头脑风暴、小测验和投票等方法。具体到“晶体结构的周期性”这一知识点，在课程开始时，教师可以提出若干关于固体微结构的简单问题，以掌握学生对本课程的了解水平。例如，教师可以列举金刚石、食盐、石墨烯、玻璃、塑料等生活中常见的物品，让学生区分晶体、非晶体和准晶体。教师根据问题反馈和互动参与程度，了解学生对这些知识的了解和定位，为接下来的教学内容提问做好铺垫。

3.4. 参与式学习(Participation)

研究表明，学生在课前和课后注意力最集中，而教师通常在课堂中间段的专注度最高。因此，我们需要通过“参与式学习”来弥补师生注意力差异的问题，从而提高课堂教学效率 [7] 。参与式学习是课堂教学的核心，应当遵循学习科学原则，采用各种有效的教学策略增强师生互动和生生互动，以满足多层次的教学目标 [8] 。在《固态电子与光电子》课程中，可以通过案例分析、情景模拟、小组讨论和实际操作等方式来实施参与式学习活动。对于“晶体结构的周期性”这一知识点，教师结合PPT和视频动画讲述知识点，并采取小组讨论的形式，让学生在小组内进行充分讨论，然后由每个小组选派代表发言。最后，教师对学生的讨论进行点评，并补充相关知识和信息。

3.5. 后测(Post-Test)

BOPPPS教学模型的后测旨在评估学生的学习成效，以核实是否达成学习目标。后测分为四种类型：知识理解型(如选择题或简答题)、应用分析型(涉及特定情境的分析和问题解决作业)、技能传授型(需要进行现场展示)和态度价值型(包括反思日志、短文和心得)。在这节课中，通过课堂练习题的形式来评估学习成效。例如，教师给出四组晶格点阵，要求学生判断哪些是原胞，并给出判断依据。这种形式的后测可以帮助教师了解学生对“晶体结构的周期性”知识点的掌握情况，同时促使学生运用所学知识进行实际应用和分析。此外，后测内容还要回归到导入环节的问题，让学生从晶体结构周期性的角度分析金刚石和石墨的硬度差异。后测和导入环节的首尾呼应可以帮助学生加深对所学知识点的理解，达到学以致用的目标，同时也能进一步激发学生的学习兴趣。

3.6. 总结(Summary)

总结是BOPPPS教学模式的最后一个环节，总结包括教师总结和学生反馈。在教师总结中，通常会回顾重点内容、强调学习要点、布置作业以及提供拓展延伸的学习资源，旨在帮助学生“站在教材知识之上，拓展认知领域”。同时，教师应对学生给予评价，这对学生来说至关重要，因为可以帮助他们了解学习情况和未来努力方向。学生反馈涵盖总结所学、提出问题和疑虑。通过学生反馈，教师也可以总结课程优缺点，进一步完善BOPPPS教学模式的实际运用。对于“晶体结构的周期性”这一知识点的总结，教师需要板书强调“基元”、“晶格”、“格点”、“原胞”、和“晶体结构”等重点概念，梳理描述晶体结构周期性的组成要素，展示原胞选取的思维导图，并布置相关的课后任务。

4. 基于BOPPPS教学模型的《固态电子与光电子》课程教学心得

4.1. BOPPPS教学模式有助于优化教学效果

在日常教学中，经常会出现教师为了赶进度而牺牲深度教学的现象。BOPPPS教学模式的每个环节都有其独特作用，它们的有机结合可以最大程度地提高教学效果。BOPPPS教学模型不仅规划了整体教学流程，而且包括每一环节所需的时间安排 [5] 。通过模块化课程内容，更容易把控课程进度，确保课堂内容的完整性。对于缺乏教学经验的教师来说，采用BOPPPS教学模式可以避免遗漏重要教学环节。特别是对于新教师来说，在课堂教学中灵活运用BOPPPS的六大要素，可以让教学更具逻辑性，避免偏离教学主题。综上所述，BOPPPS教学模式操作简单高效，促使教学与学习融为一体，在课堂上呈现出紧凑有序的节奏，因此能够提高教学效率、优化教学效果。然而在对照组中，教师只是一味照本宣科，很难吸引学生认真听讲。在后测环节中，对照组学生对教学目标的完成度明显低于BOPPPS教学模式组。

4.2. BOPPPS有助于提升课堂活力

传统的教学方式通常以教师讲解为主，学生自行消化为辅 [5] 。相比之下，BOPPPS教学模式颠覆了传统的教学流程，强调学生的参与式学习，可以显著提升学生的注意力，鼓励他们在课后更深入地学习和探索。学生认为参与式活动设计得越有趣，他们参与的积极性就越高。相比于传统的讲授式课堂，BOPPPS教学模式通过情景模拟、小组讨论、实际操作和头脑风暴等多样化教学活动，极大地吸引了学生的注意力，使他们更积极地参与学习。在应用BOPPPS教学模式时，师生双方都能感受到学生的学习热情显著提升，师生交流和生生交流增多。同时，教师的教学热情也随之高涨。此外，BOPPPS教学模式还有助于增强学生的学习动机和主动性，帮助他们更深入地理解和运用所学知识。因此，在《固态电子与光电子》教学中采用BOPPPS教学模式是十分必要的。然而在对照组中，由于缺少课堂互动，很多学生注意力不集中，甚至有些人全程都在低头玩手机。在这种不良氛围下，教师也很难提升教学热情，最终造成恶性循环。

4.3. BOPPPS教学模式有助于课后教学反思

课后的教学反思对于教师的专业成长至关重要，它不仅可以提高教师的课堂管理能力，还有助于不断优化教学方法和策略。尽管有些人可能对BOPPPS教学模式感到陌生，但一旦被要求应用这一模式，参与者将不得不深入审视自己的课程规划和教学发展方式 [9] 。运用BOPPPS教学模型的教师会更加注重课程设计的精细化和深入思考，并通过同伴互评来发现自身不足。同时，每个学习目标的设定都旨在确保课程的全面考核，因此教师在教学过程中需要聚焦既定的学习目标和评估情境，以便全面了解学生在学习环境中的实际表现。此外，教学模型中的每一个环节都旨在测试和评价学生的学习状态及知识掌握情况。这种综合评价能帮助教师反思学生学习的实际状况，并灵活调整教学计划，更好地满足学生的学习需求，从而提高教学效率。在对照组中，教师对已完成的课堂教学基本不做反馈，这不仅难以解决现存的课堂问题，而且导致教师难以快速成长、教学水平止步不前。

4.4. BOPPPS教学模式有助于突出学生主体性

在BOPPPS教学模式中，每个环节都强调学生是课堂的主体，注重激发学生的主动性和参与性。在导入环节中，教师的任务不仅是传授知识，更重要的是引起学生的好奇心，让他们主动参与到学习中去。设定清晰简明的学习目标可以帮助学生明确自己的学习方向，从而更好地自我评估和调整学习策略。前测环节让教师能够根据学生的实际水平做出针对性的教学安排，有助于提高教学效率。在参与式学习中，学生通过互动合作来共同探讨和解决问题，可以充分展示自己的逻辑思维和创造力。后测阶段的反馈评价不仅能检验学生的学习成果，还能帮助学生认识到自身不足并改进。总结环节帮助学生对所学知识进行整合和归纳，从而更深入地理解和巩固所学内容。整体来看，BOPPPS教学模式以学生为中心，通过六大环节的有机衔接和互动，促进学生全面发展，达到教学效果最优化的目标。然而在对照组中，课堂教学以教师讲述为主，学生自行消化为辅。这导致学生难以积极主动地学习知识，只是被动地接受教学内容，对知识的掌握程度和运用熟练度明显低于BOPPPS教学模式组。

5. 结束语

BOPPPS教学模型强调参与式学习，凸显学生主体地位，因此能够显著提升学生的学习兴趣、拓展学习深度。尽管年轻教师初始应用BOPPPS模式时可能会比较机械、生硬，但是通过坚持不懈地课后教学反思和持续改进教学方法，可以帮助教师快速成长，最终灵活掌握BOPPPS教学模式，在日常教学中游刃有余。

文章引用

刘 婷,张纪才. BOPPPS教学模式助力《固态电子与光电子》课程教学改革
Promoting Reform in Teaching “Solid State Electronics and Optoelectronics” with the BOPPPS Teaching Model[J]. 创新教育研究, 2024, 12(05): 438-443. https://doi.org/10.12677/ces.2024.125306

参考文献