BOPPPS模型在化學(xué)電源的應(yīng)用

導(dǎo)語(yǔ)：BOPPPS模型在化學(xué)電源的應(yīng)用一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：結(jié)合本校新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)化學(xué)電源課程的特點(diǎn)，基于boppps模型設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。該教學(xué)方式能提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和課堂參與度，以及師生間的互動(dòng)，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：新能源材料與器件；BOPPPS模型；化學(xué)電源；教學(xué)設(shè)計(jì)

隨著全國(guó)高校學(xué)科教學(xué)改革和發(fā)展，為貼合不同教育需求，出現(xiàn)了許多富有特色的教學(xué)模式，如BOPPPS、翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學(xué)法和OBE理念等[1-4]。這些教學(xué)模式獲得了較好的教學(xué)效果，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高了教學(xué)質(zhì)量。源于加拿大的BOPPPS教學(xué)模型較好地契合了專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)設(shè)計(jì)的需求，將教學(xué)過(guò)程劃分為引入、目標(biāo)、預(yù)測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)以及小結(jié)六個(gè)部分，是一種以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以參與式學(xué)習(xí)為核心，指導(dǎo)課堂教學(xué)各環(huán)節(jié)的教學(xué)模式[5-6]。本文以新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)核心課程化學(xué)電源為例，圍繞教學(xué)目標(biāo)，將BOPPPS教學(xué)模型引入課堂教學(xué)過(guò)程，建立以教師正確引導(dǎo)為基礎(chǔ)，以師生有效互動(dòng)為載體的創(chuàng)新型教學(xué)模式，打造“有智慧、有溫度、有活力”的課堂教學(xué)，旨在提高課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。化學(xué)電源是面向新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)本科三年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，使用教材為程新群主編的《化學(xué)電源》，化學(xué)工業(yè)出版社2018年9月第二版，主要講解鉛酸蓄電池、鋰電池、鋰離子電池、燃料電池、金屬空氣電池和電化學(xué)電容器等內(nèi)容。通過(guò)本課程的理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐，學(xué)生可掌握常見(jiàn)化學(xué)電源的工作原理、結(jié)構(gòu)與制造工藝流程，了解所涉及的物理、化學(xué)、材料及儲(chǔ)能科學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)研究方法、材料體系應(yīng)用。同時(shí)，兼顧化學(xué)電源技術(shù)研究前沿，包括鋰硫電池、鋅離子電池、鈉離子電池和固態(tài)電解質(zhì)等，以有效知識(shí)為主體，搭建能夠支持學(xué)生終身學(xué)習(xí)的知識(shí)和能力基礎(chǔ)，為后續(xù)從事儲(chǔ)能材料設(shè)計(jì)與制備、器件與系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)、制造和管理技術(shù)能力和工程實(shí)踐能力打下一定的基礎(chǔ)，以適應(yīng)各種新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)θ瞬诺男枨骩7-8]。

一、學(xué)情分析

在新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)過(guò)程中，化學(xué)電源作為一門(mén)承前啟后的專(zhuān)業(yè)主干課程，具有多學(xué)科融合交叉、知識(shí)理論復(fù)雜及實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)[9-10]。在該專(zhuān)業(yè)課程體系中，先修課程有固體物理、材料物理化學(xué)、電化學(xué)原理等，后續(xù)課程為儲(chǔ)能材料制備技術(shù)、電池設(shè)計(jì)與制造工藝學(xué)、電池管理系統(tǒng)等。引導(dǎo)學(xué)生適應(yīng)從專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程到專(zhuān)業(yè)方向課程的知識(shí)轉(zhuǎn)變具有非常重要的意義，不僅關(guān)系到加深專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)、拓展理論深度、提升工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，而且影響對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建，以及對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教學(xué)模式可劃分為以教師為主體和以學(xué)生為中心的兩個(gè)層面。以教師作為主體的教學(xué)過(guò)程中，往往出現(xiàn)“填鴨式”教育，學(xué)生無(wú)思維拓展和能力提升空間，難以調(diào)動(dòng)主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造性[11]。以學(xué)生為中心的自主探索式教學(xué)，盡管在一定程度上能提高學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體作用，也存在流于形式、難以引發(fā)深入思考及教學(xué)過(guò)程組織紀(jì)律松散等問(wèn)題，其規(guī)模化推廣受到了極大限制。無(wú)論是通過(guò)以教師為主體的灌輸式教學(xué)，還是單純以學(xué)生為中心的自主探索式教學(xué)，都不能做到專(zhuān)業(yè)知識(shí)與技能的良好傳授，只有建立教師正確引導(dǎo)和師生有效互動(dòng)的協(xié)同作用機(jī)制，才能在最大程度上提升教學(xué)質(zhì)量。

二、BOPPPS教學(xué)模型教學(xué)探索

以化學(xué)電源第九章節(jié)中鋰離子電池的正極材料為案例，將BOPPPS教學(xué)模型應(yīng)用于課程教學(xué)，通過(guò)引導(dǎo)式提問(wèn)測(cè)試、課堂觀察及課后反思等，考察BOPPPS教學(xué)模型的實(shí)際效果。

（一）引入

一個(gè)好的開(kāi)場(chǎng)往往可以使學(xué)生快速融入課堂教學(xué)，以主動(dòng)的態(tài)度尋求知識(shí)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也為形成師生間良好課堂互動(dòng)打下基礎(chǔ)[12]。首先觀看寧德時(shí)代和比亞迪動(dòng)力電池制造視頻。通過(guò)視頻并結(jié)合課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，提出鋰離子電池工作原理是什么，主要由哪幾部分組成，正負(fù)極材料分別用的是什么等具有實(shí)際應(yīng)用背景的問(wèn)題。視頻導(dǎo)入既讓學(xué)生直觀了解鋰離子電池的生產(chǎn)制造流程和最新前沿技術(shù)研發(fā)動(dòng)向，也激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。

（二）目標(biāo)

通過(guò)課件和講解方式提出目標(biāo)要求，讓學(xué)生對(duì)新知識(shí)需要掌握的程度有清晰明確的認(rèn)識(shí)，領(lǐng)會(huì)和了解本節(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)和知識(shí)的重點(diǎn)難點(diǎn)。鋰離子電池的正極材料學(xué)習(xí)目標(biāo)包括掌握作為鋰離子電池正極材料應(yīng)滿(mǎn)足哪些基本要求，常見(jiàn)正極材料的晶型結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)能機(jī)理，了解不同種類(lèi)鋰離子電池正極材料應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。上述學(xué)習(xí)目標(biāo)也是教師的教學(xué)依據(jù)和檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，反映了學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)能夠掌握的知識(shí)和具備的能力。

（三）預(yù)測(cè)

在課程講解之前，通過(guò)問(wèn)題引導(dǎo)了解學(xué)生對(duì)于鋰離子電池正極材料的認(rèn)知，結(jié)合引入階段所提及的問(wèn)題，讓學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)要回答，如“常見(jiàn)的鋰離子電池正極材料有哪些”，“充電和放電過(guò)程正極材料中鋰離子和電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”等。通過(guò)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的回答情況，了解學(xué)生關(guān)于鋰離子電池正極材料的基本概念及相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備，為下一步課程內(nèi)容講解作準(zhǔn)備。

（四）參與式學(xué)習(xí)

參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS教學(xué)模型重要、核心的教學(xué)環(huán)節(jié)，重在體現(xiàn)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)地位的教學(xué)思路。目的是積極引導(dǎo)學(xué)生自我管理、主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率，提升自主學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生深入?yún)⑴c教學(xué)互動(dòng)[13]。教學(xué)過(guò)程中針對(duì)不同教學(xué)內(nèi)容，可以采取不同參與式學(xué)習(xí)方案，以適應(yīng)不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)風(fēng)格，增強(qiáng)學(xué)生上課的積極性、主動(dòng)性和學(xué)習(xí)熱情[14]。例如，在討論正極材料的晶型結(jié)構(gòu)時(shí)，可以?huà)伋鰡?wèn)題“快速充電技術(shù)對(duì)鋰離子電池正極材料結(jié)構(gòu)有什么要求”，“鋰離子電池容量衰減和正極材料結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系”等與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密的問(wèn)題。這些問(wèn)題涉及課程的核心知識(shí)點(diǎn)，可以讓學(xué)生分組討論。這種方式不僅強(qiáng)化了合作意識(shí)，也使學(xué)生在獨(dú)立思索的基礎(chǔ)上，協(xié)作探究問(wèn)題本質(zhì)，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。也可以采用演示匯報(bào)的參與式學(xué)習(xí)方案，如提出“為解決目前動(dòng)力電池能量密度低的問(wèn)題，從鋰離子電池正極材料著手有哪些方法”，“下一代鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向有哪些”等開(kāi)放式問(wèn)題。學(xué)生通過(guò)課前查閱資料，收集信息，并在課堂上演示匯報(bào)自己對(duì)問(wèn)題的理解和思考。這種方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)自主性的充分發(fā)揮，強(qiáng)化了教學(xué)活動(dòng)對(duì)于學(xué)生自主創(chuàng)新能力與自主創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，使學(xué)生善于利用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)積極主動(dòng)探究新知識(shí)，形成穩(wěn)定的探索與創(chuàng)新意識(shí)。教師的主導(dǎo)地位體現(xiàn)在對(duì)參與式學(xué)習(xí)方案的整體把控，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新性思維，著力創(chuàng)設(shè)寬松和諧的課堂氣氛，為學(xué)生自主創(chuàng)新性思維提供良好的環(huán)境；針對(duì)學(xué)生對(duì)新知識(shí)理解的不深刻、不全面的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行具體講解。參與式學(xué)習(xí)明晰教師引導(dǎo)方法和課堂師生互動(dòng)間的內(nèi)在協(xié)同機(jī)制，深化理解參與式教學(xué)方法對(duì)于知識(shí)傳授的具體作用。建立針對(duì)不同具體課程內(nèi)容、不同學(xué)習(xí)者的多元化教學(xué)模式，將原本冰冷的課堂變?yōu)橹R(shí)與知識(shí)碰撞、心與心交流的場(chǎng)所，在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，著力培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，達(dá)到師生高度和諧，學(xué)生獨(dú)立自主發(fā)展的目標(biāo)。

（五）后測(cè)

課堂知識(shí)講解結(jié)束后，圍繞教學(xué)目標(biāo)有針對(duì)性地選擇一些隨堂測(cè)試題，以檢驗(yàn)課堂教學(xué)效果。通過(guò)讓學(xué)生回答“常見(jiàn)鋰離子電池正極材料合成方法有哪些，各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么”，“鋰離子嵌入和脫出過(guò)程對(duì)正極材料結(jié)構(gòu)有什么影響”，“為什么大電流充放電時(shí)正極材料充放電比容量會(huì)減小”等一系列測(cè)試題，從材料合成、結(jié)構(gòu)變化和電化學(xué)性能等不同層面檢測(cè)學(xué)習(xí)效果和教學(xué)效果。教師通過(guò)對(duì)學(xué)生回答情況的反饋判斷教學(xué)設(shè)計(jì)的活動(dòng)是否達(dá)到預(yù)期效果，進(jìn)而對(duì)教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)情況作出評(píng)估。

（六）小結(jié)

教師圍繞教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)要回顧和總結(jié)，點(diǎn)明重點(diǎn)和化解難點(diǎn)。同時(shí)，可以安排一些課外拓展內(nèi)容，讓學(xué)生體會(huì)鋰離子電池在電化學(xué)儲(chǔ)能器件中的重要地位，感受材料科學(xué)結(jié)構(gòu)之美和孕育的巨大價(jià)值，理解大力發(fā)展清潔能源為早日實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的重要戰(zhàn)略意義。充分挖掘課程中蘊(yùn)含的思政元素，與專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行有效融合，達(dá)到教書(shū)與育人的統(tǒng)一[15]。既強(qiáng)化教學(xué)目標(biāo)，又對(duì)學(xué)生進(jìn)行人文素養(yǎng)熏陶和思政教育。

三、結(jié)論

將BOPPPS教學(xué)模式應(yīng)用到新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)課教學(xué)，能夠提高化學(xué)電源課程的成績(jī)，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)教學(xué)過(guò)程的深度參與及建立良好的師生互動(dòng)關(guān)系，使教學(xué)質(zhì)量大幅提升。值得注意的是，由于化學(xué)電源課程內(nèi)容較多，并不是所有的章節(jié)都可以嚴(yán)格采用BOPPPS模型來(lái)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)課程教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容對(duì)模型中的細(xì)節(jié)進(jìn)行調(diào)整，并建立適用于不同具體課程的多元化創(chuàng)新教學(xué)方法，提高該方法的可實(shí)踐性。

作者：俞娟 趙俊楷 袁艷 李林波 張朝暉 單位：西安建筑科技大學(xué)冶金工程學(xué)院