基于BOPPPS模型的大学物理教学设计

摘要：在全球化科技革命与产业变革的背景下，大学物理教学需要改革和创新来打破传统教学模式的局限性。本文提出基于BOPPPS模型的大学物理教学模式，并以“简谐振动”为例，设计了教学过程，将课堂从教师为主体转变为学生为主体，提高学生学习的积极性和主动性，为提高大学物理教学质量提供一些参考。

关键词：大学物理；BOPPPS模型；简谐振动

1 引言

大学物理是理工科教育的基础核心课程，在培养学生科学素养、逻辑思维和创新能力方面有着重要作用。但是传统大学物理教学面临着教学模式单一、内容与需求脱节、学生参与度不足等问题，难以实现大学物理课程目标。为了解决以上问题，提高教学质量，教师需要优化教学模式，探索更加有效的物理教学方法。

BOPPPS模型起源于加拿大教师技能培训，包含导入（Bridge-in）、目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）六个环节[1]。该模型是一种强调以学生为中心、强调互动反馈的教学模式，在近年来，诸多高等院校在教学过程中引入了BOPPPS模型，并通过教学实践发现，该模型可以有效提升课堂互动性和学习效果[2-4]。

2 基于BOPPPS模型的“简谐振动”教学设计

本文以“简谐振动”为例，基于BOPPPS模型进行教学设计，将课堂分为六个环节，教学逻辑清晰，学生能在教学过程中参与各个环节，提升学生参与度和积极性，同时教师可以通过前测和后测环节的反馈情况及时动态调整教学。

2.1导入（Bridge-in）

导入环节用来引出课堂内容，对于教学效果有着不可忽视的作用，一个好的导入可以激发学生的好奇心，引起学生的学习兴趣。引入方式可以使用动画、图片、视频等，最好与生活实际或前沿科技相联系。

本次课可使用生活现象进行引入。在课前教师通过线上学习平台上传视频，如地震时物体的运动、扬声器播放时在其上的纸屑的运动以及小朋友荡秋千时的运动，让学生观看并思考问题：这些运动有什么共通之处？在上课时再次播放视频并让学生回答问题，总结学生的答案，引出机械振动的概念。接着展示方波信号可由一系列不同频率的简谐振动叠加而成的动图，从而引出最简单、最基础的振动-简谐振动。

2.2学习目标（Objective）

学习目标可以帮助学生明确本节课的学习重点以及应达到的能力要求。

本节课的学习目标是：掌握描述简谐振动的各物理量（特别是相位）的物理意义及各物理量之间的相互关系；掌握简谐振动的基本特征，能建立弹簧振子的微分方程。

2.3前测（Pre-assessment）

前测环节的目的是了解学生对于本次所学内容相关知识的掌握情况，以便教师调整后续环节的教学内容。

本节课不仅包含物理知识还需要高数基础，教师可提出两个问题：（1）物体做往复运动的原因；（2）高数中二阶齐次微分方程的通解形式。教师根据学生回答给出正确答案，帮助学生温习旧知识，并建立与本节课内容间的联系。

2.4参与式学习（Participatory Learning）

参与式学习是课堂的中心环节，在这个环节中，教师可采取多种教学方式来提高学生课堂上的积极性和参与度，让学生从被动接受者变为主动参与者。

对于简谐振动，主要通过研究弹簧振子在平面上的小幅度振动时的运动规律来学习。首先需要引入弹簧振子模型-弹簧质量可忽略，物体与平面间的摩擦可忽略，这样的系统称为弹簧振子。对于该模型，使用了科学化思维进行了理想化处理，即突出主要因素，忽略次要因素[5]。首先定性地讨论弹簧振子运动情况，使用动画展示弹簧振子在平面上的运动，让学生分析物体在最大位移处和平衡位置处的运动和受力情况。提出问题：物体在做什么运动？为什么会做这种运动？总结归纳学生回答并给出正确答案：物体在做机械振动，弹性回复力和惯性是产生振动的根本原因。

对于弹簧振子的运动进行定量的分析，继续让学生观看演示动画，要求学生使用牛顿第二定律分析物体的运动，根据已学习内容，学生能很容易写出运动微分方程，在这里需要强调的因为弹性回复力方向和位移的方向总是相反的，所以在式中出现了负号。可以将上式改写为（），这是一个二阶齐次微分方程，可得到通解为，即为弹簧振子的运动学方程。由这个方程可以看出弹簧振子的位置坐标按照余弦函数规律随时间变化，因此可以判断弹簧振子在平面上的小幅度振动为简谐振动。方程中A表示振幅，为角频率，与周期和频率的关系分别为，称为相位，t=0时，常量为初相，这些都是描述简谐振动的基本物理量，需要学生掌握。请学生结合质点运动学的相关知识，根据运动学方程回答弹簧振子的速度和加速度表达式，分别将位移和速度对时间求一阶导数即可得到结果及。引导学生对比位移和加速度的表达式，可以发现位移和加速度的大小成正比，而两者的方向始终相反，这就是简谐振动的运动学特征。

2.5后测（Post-assessment）

后测环节旨在检验学生的学习效果，可以帮助教师了解学生的学习情况，及时调整后续教学内容，同时也可以让学生明确自身的不足与薄弱点，以便课下针对性进行学习。请同学们分组讨论并回答以下两个问题：（1）弹簧振子作简谐振动的运动学方程；（2）如果一弹簧振子在t=0时刻的位移为正向最大，在同一坐标系中画出位移-时间、速度-时间以及加速度-时间曲线图。这两个问题既考查了学生对本节课最核心的知识掌握情况，也帮助学生建立振动过程和振动图像间的关系，使得后续的教学内容更加容易理解和掌握。

2.6总结（Summary）

总结是对本次所学知识的概括和复习，可以帮助学生梳理学习内容，强化知识点。在这个过程中要以学生为主导，教师可以通过提问、补充等方式进行引导，最后对学生回答的内容进行总结归纳。

本节课学习了机械振动、简谐振动的概念，并通过分析弹簧振子的小幅度振动得到了弹簧振子简谐振动的运动学方程，了解了描述简谐振动的基本物理量以及运动方程所对应的速度、加速度表达式。通过讲解例题，引导全员参与，让学生在实际应用中再次强化本节课知识点。

4 总结

本文以简谐振动为例，基于BOPPPS模型进行了大学物理课程教学设计，将教学过程分为六个环节，结构清晰、目标明确。通过导入环节激发学生学习兴趣，前测和后测环节准确帮助教师掌握学情，及时调整教学内容，参与式学习和总结环节以学生为主体，通过提问、小组讨论等形式提高学生的课堂参与度，促进学生对知识的理解和掌握，培养学生独立思考和解决问题的能力。希望BOPPPS模型能在大学物理课程上有更多的应用，为提高教学质量提供一定帮助。

参考文献

[1] 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，2016，35（02）：196-200+249

[2] 吕文明，李晓端.BOPPPS模型在大学物理课程中的实践探索[J].大学物理，2022，41（02）：53-57.

[3] 房丽彬，刘秀敏.基于BOPPPS模型的大学物理课程设计[J].大学物理，2025，44（01）：82-84+105.

[4] 李萍，代丽娟，马亚斌，等.BOPPPS模式在大学物理教学中的实践—以转动定律为例[J].科技风，2023，（21）：94-96.

[5] 常旭.课程思政背景下的问题导向式教学—以大学物理中简谐振动为例[J].物理通报，2022，（S1）：11-13.

作者信息：房倩，女（1997.9—），汉族，硕士，助教，研究方向：大学物理教学   籍贯（安徽省宿州市砀山县）