基于任务驱动的BOPPPS混合式教学模式构建

摘要：针对传统控制类课程教学模式存在的不足，以及新工科背景下对人才培养的新要求，文章提出一种以行业工程背景任务为驱动的BOPPPS混合式教学模式，并以“自动控制原理”课程为例，详细阐述了该模式的设计目标、内容、实现思路以及可行性。研究表明，该模式有助于提高教学效果，增强学生工程实践能力，为新工科背景下控制类课程教学改革提供参考。

关键词：控制类课程；任务驱动；BOPPPS；混合式教学；新工科

中图分类号：G642      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2025）07-0153-03

开放科学（资源服务） 标识码（OSID）

0 引言

现代社会中，自动控制技术在医疗、航空、电力、化工等众多工业生产领域都获得了广泛应用，机器人、无人驾驶、人工智能等自动化成果也逐步促进着人民生活质量的提高。控制类课程是工科高校自动化及其相关专业的重要基础课程之一。随着互联网技术的发展，此类课程的教学方式也面临了新的挑战[1]。习近平总书记在二十大报告中指出，“推进教育数字化，建设全民终身学习的学习型社会、学习型大国”，“培养造就大批德才兼备的高素质人才，是国家和民族长远发展大计”。在教育数字化背景下，进一步完善混合式教学流程，强化学生在控制类课程学习中的主体意识、创新意识与工程意识，从而提高新工科人才的培养质量，这是目前高校控制类课程建设所需面临的紧迫任务。

本文研究与构建的控制类课程任务驱动BOPPPS混合式教学模式，可以在进一步丰富混合式教学理论体系的同时，增加学生掌握知识的理论深度与实践能力，提升其学习动力和工程意识，具有重要理论研究与实践价值。以下将对控制类课程的特点进行具体分析，并逐步实现教学新模式的构建。

1 控制类课程特点与分析

为主动应对新一轮科技革命的挑战，我国教育部与知名高校合作提出了“新工科”计划并从多方面系统性地推进“新工科”建设。2020年8月27日，教育部新闻发布会上，教育部高等教育司司长吴岩再次表示，全面深入推进新工科、新医科、新农科、新文科等“四新”建设将成为教育部重点推进的四项工作之一[2]。在我国教育部首批公布的“新工科”计划研究与实践项目名单中，自动化类课程赫然在列，表明对工科院校的自动化及相关专业课程进行对应课程建设与教学改革已经迫在眉睫。

控制类课程指高等院校较多工科专业所开设的含自动控制原理、智能控制、过程控制等的系列课程。作为高校自动化及相关专业的必修基础课程，控制类课程涵盖了控制科学中的重要理论与成果，并以高等数学、电子电路等知识为基础。传统的控制类课程教学模式以教师为中心、以数学推导为主，即LBL（Lecture-Based Learning） 讲授模式。但由于此类课程的理论性、抽象性和逻辑性较强，传统教学模式易使学生出现学习主动性低、对知识的系统性和工程意义理解不足等问题。例如自动控制原理课程的时域分析部分，学生多对基本例题掌握较好，但对其变形扩展感觉困难，更极易对实际系统的分析望而却步，知识并未融会贯通。与此同时，思政内容也不易与课程紧密融合，仅靠课堂的硬性灌输难以满足对学生思想素质培养的需求。

新工科建设的内核在于提升学生解决复杂工程问题的能力，推广更具工程性的教学方法。控制类课程的新工科建设需着重于保障学生的主体地位，强化学生的主动学习和解决工程化问题的能力[3-4]。在教育数字化背景下，控制类课程若能有机结合互联网科技与传统教学方式，设计科学实用的混合式教学模式（Blending Learning） ，将可在发挥教师的教学主导作用的同时，更好体现学生的主体地位，改善课程教学效果、提高学生主动分析与解决问题的能力。

2 控制类课程特点与分析

近年来，混合式教学模式研究日益增多，但仍存在线上线下结合不紧密、互动性及反馈不足等问题。BOPPPS模型最初提出于加拿大和北美地区，它进一步强调了互动和反思的闭环反馈，将教学分为引入（Bridge-in， B） 、学习目标（Learning Objective， O） 、课前评估（Pre-Assessment， P） 、参与式学习（Participatory Learning， P） 、课后评估（Post-Assessment， P） 、总结（Summary， S） 等6个环节，较完善涵盖了5W教学要素（Why、Who、What、How和Whether or not） 的相关需求[5-6]。将BOPPPS混合式教学模式应用于控制类课程教学，有助于提高学生自主学习能力，增强师生互动，体现以学生为中心的教学理念，最终提升教学效果。

同时，考虑到课程的强逻辑性、系统性特点，仅采用BOPPPS混合式教学有可能使学习目标碎片化，令知识的整体性、逻辑性、工程性、目的性不足。任务驱动教学法（Task Based Learning，TBL） 是一种由教师设计符合实践情境的任务作为知识的载体，学生通过完成任务掌握知识与技能的教学模式。任务驱动适用于与混合式教学相结合以强化理论知识的工程背景、明确课程的学习目的、提高学生实践能力[7]。

将任务驱动与BOPPPS相融进行混合式教学，“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”，营造让学生主动参与学习和研究的氛围，应更好地保证控制类课程教学中的工程导向，提高教学效果，增强教学驱动力，符合数字化和新工科导向中的高校工科专业“面向工程”培养高素质人才的教育需求。

3 控制类课程的任务驱动BOPPPS混合式教学模式

基于分析，对控制类课程的任务驱动BOPPPS混合式教学模式的设计目标、内容、设计思路与可行性等研究与分析如下。

3.1 教学模式设计目标

控制类课程的建设与改革是以相关课程的数字化建设为基础，借助信息技术的飞速发展，对课程的新型教学模式进行研究与实践探索，其设计须紧密围绕新型人才培养的下述目标进行。

1） 教学环节的流畅性。理顺线上线下教学资源与手段，使BOPPPS教学各环节更为科学与实用，进一步提高线上线下教学环节相混合的紧密性，从而保障多时空教学环节的流畅性。

2） 驱动任务的有效性。设计与教学环节有机结合的工程化、个性化的驱动任务，其中涉及对受教育者科研创新素养、思想政治素养等素质教育的培养内容，以保证对高等教育人才培养的有效驱动作用和工程化导向。

3） 考核机制的保障作用。根据需求设计对应的具有导向性的新型考核机制，强化任务对学习者的驱动力，保障BOPPPS教学的有效进行，并切实实现课程中思政教育的有效融入。

3.2 教学模式设计与分析

为实现上述目标，本文以本校自动控制原理课程为例，设计并分析了任务驱动BOPPPS混合式教学模式的改革方案，并探讨其可行性。

3.2.1 更新教学理念，建设教学团队

团队的建设是新教学模式实现的基础，主要内容如下。

1） 思想建设。定期开展教学研讨会，对新型混合式教学理论进行学习，分享教学经验和研究成果；邀请专家开展讲座，帮助教师了解教学技术的前沿动态，统一团队思想，进一步明确“学生为中心”和高素质人才培养的教学目标。

2） 能力建设。开展网络与教学技术的培训，如雨课堂、学习通等应用技巧，强化教师数字化教学能力；组织教师参与行业培训，赴企业参观实习，提升教师的工程实践能力。

3） 制度建设。同时，根据需求设计对应教师考核激励制度，进一步保证教学经验交流和结果反馈的及时性和有效性。

3.2.2 理顺知识体系，完善教学流程

1） 知识框架研究。分析课程授课对象的特点与需求，在充分进行团队内部和师生之间的分析、研究、交流、论证的基础上，针对性理顺课程的知识体系，形成顺畅的BOPPPS混合式教学流程。例如对非自动化专业的自动控制原理课程教学中，根据具体专业特点和培养目标，并考虑到其课程前续知识储备可能不充分等具体情况，可将知识框架整理为课程基础、数理基础、方法应用等三条主线，再由主线下分具体支线，知识体系框架清晰且符合需求。

2） 知识模块优化。根据BOPPPS混合式教学需求，沿主线划分知识模块并加以优化，使其适应工程性任务驱动需求。例如：在新能源科学与工程专业的自动控制原理课程教学中，对“系统设计”和“非线性系统”知识进行调整，删减“线性系统的校正方法”“非线性控制系统分析”等内容；削弱部分强理论性的分析推导，降低“时域分析”中的“高阶系统分析”“频域分析”中的“非最小相位系统分析”等部分的理论推导强度，同时可根据对象专业特点，增加风电、核电相关的应用性内容，强化知识的工程化导向。

3） 教学方案制定。研究、设计和修正数字化混合式BOPPPS教学方案。根据模块内容，明确线上、线下以及两者混合的教学内容，沿准备、教学和评估反馈三个阶段实现知识的教学。

3.2.3 丰富教学手段，积累教学资源

目前我国工科高校的控制类课程，大多已对网络教学资源进行过一定的建设。以自动控制原理课程为例，在线题库、微课、慕课等都是较为常见的辅助教学手段。但考虑新教学模式对在线学习资源、行业工程背景、课程思政等的网络资源的需求，需要有针对性地进行课程资源的进一步建设，例如：如开发针对性的虚拟实验平台，让学生可在虚拟环境中自主进行实验；利用VR等新技术实现抽象控制理论的可视化，增强学生的直观认识；建立在线交流社区，实现师生之间的即时交流等。

教学资源建设是一项长期而烦琐的工作，需要团队的长期努力与维护，因此也可能是建设中时间与精力投入最大的部分。

3.2.4 细化特色需求，实现任务驱动

任务驱动是动力保障，具体实现需进行充分的专业需求分析，选择适当工程应用案例中先进性、工程性和逻辑性的问题，设计教学驱动任务与任务驱动BOPPPS的具体实施方案与指导性纲领文件。

以新能源科学与工程专业的自动控制原理课程教学为例，由于专业的行业背景为风电、核电等新能源电力企业，因此其自动控制原理课程授课中可根据对象特点选取风力发电机或核电设备作为研究对象设置任务主线，继而设置如“课题行业背景分析”“系统模型分析”“系统时域性能分析”“系统频域性能分析”“综合分析及结论”等逐步深入的任务模块，并设定模块对应的报告模板和计算与分析的要求。学生通过线上线下学习，逐步自主完成各模块研究报告的写作，并整合形成完整的具有行业特色的研究报告。任务模块中各内容要点与BOPPPS教学中“课程背景”“模型分析”“时域分析”“频域分析”等教学模块相对应，并与课程网站提供的“思政资料”“行业背景资料”“工程网站推荐”以及“知网”论文检索等网络资源相对应，实现任务与混合教学紧密呼应的强驱动力教学模式，强化教学效果，培养科研创新能力。

任务驱动与BOPPPS相结合的混合式教学模式的主要思路如图1所示。

3.2.5 强化素质教育，改进考核机制

改进成绩考核构成及比例，在进一步丰富教学前测、后测等过程性考核的同时，完善课程考核机制。例如，设置任务报告占最终课程总成绩的30%，以原创性为基本条件，以报告中行业背景综述的全面性和文献写作格式的规范性各占任务报告成绩的10%， 以各模块问题计算准确性与分析的深度进行评分，并引入行业竞赛获奖加分制度。改进考核机制可在加强学生思考能力的同时，强化学生的思想素质和科研能力，为其后续从事相关行业工作打下基础。

3.2.6 逐步探索实践，实现反馈修正

在实现教学后，仍需进行不断的实践探索与闭环修正，并在课程结束后提供支持与帮助，如提供部分较为艰深但有实践意义的工程问题作为扩展问题，鼓励学生对知识的进一步探索与深入挖掘，鼓励学生终身学习。同时教学团队总结经验教训，长期持续改进与修正。