1. BOPPPS模型内涵

BOPPPS模型最早起源于上个世纪70年代的加拿大英属哥伦比亚大学（University of British Columbia, UBC）的教师教学技能工作坊项目（Instructional Skills Workshop, ISW）。该项目是一个针对新进教师的技能培训项目，旨在提升教师的教学设计与实施能力。BOPPPS模型正是在这一背景下被提出并逐渐得到广泛应用^[1]。

BOPPPS模型由六个紧密相连的教学环节组成，Bridge（导入）、Objective（目标）、Pre-assessment（前评估）、Participatory Learning（参与式学习）、Post-assessment（后评估）和Summary（总结），每个环节都有其独特的作用和意义，引领学生最大限度地汲取知识并提升能力^[2]。

（1）导入，该环节是课程的开始部分，可通过视频、动画、故事、问题及热门话题等方式导入今日课程主题，其目的在于吸引学生注意力，激发学习兴趣，同时承前启后，将新知识与学生的既有认知或未来的挑战巧妙地串联起来。

（2）目标，该环节教师需要从学生角度出发，清晰地向学生展示本节课的三层次学习目标，包括知识目标、能力目标和素养目标，以便于学生掌握学习的重点和方向。

（3）前测，该环节可通过问答、小测验、集体讨论等方式进行，有助于教师掌握学生的受训能力、学习兴趣及先备知识，以便教师调整后续教学内容的深度及进度。

（4）参与式学习，该环节是BOPPPS教学模型的核心环节，强调学生的主动学习和深度参与。教师可通过采用个人报告、分组讨论、角色扮演、动手推算、专题研讨、案例分析等丰富有趣的方式，让学生全方位参与教学，从而加深对所学内容的理解程度，并强化语言表达能力、沟通能力及合作能力等素养的培养。

（5）后测，该环节用于检测学生是否达到预期学习目标，并对知识进行延展。教师可通过回答问题、小测验、做习题、操作演示、汇报等方式对教学效果进行评估，并根据评估结果进行教学反思和改进，以便更好地达成教学目标。

（6）总结，传统教学模式下的总结是由任课教师归纳当堂课程知识点，理清知识脉络，引出下堂课的内容，BOPPPS模型的教学模式与传统教学模式有很大区别，强调总结应由学生自己对知识点进行归纳，评估自己的学习效果，教师主要起引导作用。

当然，在实际教学过程中，我们需要根据具体课程、具体教学目标以及教学内容对BOPPPS模型中的元素进行调整，达到教学目标并提高教学效果才是最终目的^[1]。

2. 课程教学现状

汽车单片机原理及应用课程主要讲授单片机的基本概念、内部结构、指令系统、开发与应用技术以及单片机在汽车领域的应用与案例分析，是一门较为抽象、难懂、对学生动手能力要求较高的课程。目前的教学过程中，存在以下问题，

（1）理论与实践脱节，目前汽车单片机原理及应用课程在内容上照搬电类专业单片机课程教学经验，理论学时多实验学时少，同时，该课程实验涉及购买电子元器件、电路板制作等，成本相对较高，实验经费有限，实验设备陈旧或不足，无法有效地将理论知识应用于实践，同时，理论授课也并未很好地结合车辆工程专业的实际需求，这导致教学内容抽象、枯燥、难懂，学生难以形成直观的理解和兴趣。

（2）学生参与度低，由于课程内容与车辆工程专业的关联性不强，加之课程本身的抽象性和难度，许多学生对单片机学习的兴趣不高，导致参与度低，

（3）教学方法单一，目前采用“教师讲，学生听”传统教学模式，缺乏互动性和趣味性，难以激发学生学习兴趣和主动性；实验课也往往按照固定流程进行，实验项目仅局限在一些基础验证性实验，缺乏综合性、设计性实验项目，学生只需按照实验指导书上的步骤操作，缺乏独立思考和解决问题的机会，这种机械式的实验方法无法有效培养学生的实践能力、创新能力和解决复杂问题的能力。

因此，我们的汽车单片机原理及应用课程需要从教学内容、教学设计、教学方法、实验安排等多个方面进行改进和优化，以提高课程教学质量和效果。   

3. BOPPPS模型教学设计

汽车单片机原理与应用课程中，单片机的硬件结构、中断系统、定时计数器、串口通信、输入输出外设接口以及模数与数模转换等均是非常重要的章节，下面以定时计数器部分为例，介绍BOPPPS模型的教学设计。

（1）导入

目的：通过具体实例引入定时计数器在汽车单片机中的重要性，激发学生的兴趣。

视频导入：播放一段短视频，演示定时计数器在控制汽车发动机燃油喷射过程中的实际应用，引入定时计数器的概念。

问题讨论：定时计数器是如何完成这个定时工作的呢？如果没有定时计数器，汽车发动机燃油喷射过程会面临哪些挑战？以此引出定时计数器在单片机系统中的核心地位。

（2）目标

知识目标：理解定时计数器的基本概念和工作原理，掌握定时计数器在汽车单片机中的应用场景；

能力目标：能够配置和编程定时计数器，实现基本的定时和计数功能；

素养目标：分析定时计数器在提高汽车电子系统性能中的作用，培养对汽车电子系统优化的理解和应用能力。

（3）前测

目的：评估学生对定时计数器的知识储备，以便调整教学进度、难度和方法。

快速问答或超星平台发布测试题目：

1.什么是定时计数器？

2.定时计数器在单片机中的主要作用是什么？

内容涵盖定时计数器的基本概念和初步知识，从而了解学生先导知识掌握情况。

（4）参与式学习

目的：通过多样化的教学活动，使学生深入理解和掌握定时计数器的知识。

活动设计：

1.简单讲解定时计数器的概念和工作原理，区分定时和计数，介绍相关的控制寄存器及相关编程方法；

2.分组讨论：将学生分成若干小组，每组分配一个汽车单片机中定时计数器的应用场景（如燃油喷射控制、点火正时控制等），讨论其工作原理和实现方式；

3.案例分析：选取一个典型的汽车单片机定时计数器应用案例，如发动机控制单元中的定时计数控制逻辑，引导学生分析定时计数器的具体作用和工作过程；

4.实操演练：利用仿真软件或硬件实验箱，指导学生配置和编程定时计数器，观察并记录定时和计数效果。以下图1和图2是学生尝试使用proteus仿真软件，实现的简单定时功能，鼓励学生尝试不同的定时时间和计数参数，以理解其对系统性能的影响。

图1 课本定时计数器例题1

图2 课本定时计数器例题2

（5）后测

目的：检验学生的学习成果，确保达到教学目标。

小组展示：每个小组展示其讨论结果和编程实践成果，其他同学和教师进行点评和提问。

快速问答或超星平台发布测试题目：全面考察学生对定时计数器的理解和掌握程度。特别关注学生对定时计数器配置和编程能力的评估。

（6）总结

目的：回顾和巩固所学内容，强调重点，提供进一步学习的建议。

教师总结：回顾定时计数器的基本概念、工作原理、在汽车单片机中的应用场景以及配置和编程方法，强调定时计数器在汽车电子系统性能提升中的关键作用，介绍定时计数器的高级应用，如PWM（脉冲宽度调制）生成、频率测量等，并鼓励学生进行自主学习和探索。

学生总结：分享学习心得体会，以及在实际编程过程中遇到的问题和解决方案，提出疑问和建议。

作业布置：要求学生设计一个基于定时计数器的汽车电子系统应用案例，并提交设计报告和编程代码。鼓励学生结合所学内容，创新性地解决实际问题。

4. 创新性项目案例

汽车单片机原理及应用课程，以其高度的实践性为核心特色，旨在通过BOPPPS六步教学法这一先进教学模式，积极促进学生自主学习兴趣，激发其创新思维与动手能力。此教学法不仅强化了理论知识与实践技能的紧密结合，还为学生提供了一个鼓励探索、勇于尝试的学习环境。我们根据学生的学习能力多样性，设计了一系列梯度分布的课后自主设计项目，目的均为满足不同学生的学习需求，同时，进一步加深学生对单片机控制技术的理解与掌握。这些项目不仅是对课堂知识的深化应用，更是引导学生将理论知识转化为解决实际问题的能力的桥梁。接下来，本文将展示几个项目案例，它们不仅涵盖了汽车单片机原理及应用的关键知识点，还融入了创新元素与实用价值，旨在通过具体实践，让学生亲身体验单片机技术在汽车电子系统中的广泛应用与重要作用，从而为后续的专业成长奠定坚实的基础。

项目一：单片机控制ADC0808两路数据采集。利用单片机控制ADC0808实现两路模拟信号的数据采集，滑动变阻器代替传感器信号输入，通过编程配置ADC0808，单片机可依次选择并读取两路模拟信号，经转换后得到数字信号供后续处理或显示，实现数据的采集与实时监控。通过该项目的实践，学生不仅能熟悉单片机编程流程与技巧，还能深入理解AD转换原理及其实现方法，锻炼动手操作能力与问题解决能力。同时，项目促进了理论知识与实际应用的融合，为学生后续在单片机系统及信号处理领域的学习与工作奠定坚实基础。该项目电路仿真图如下图3所示。

图3 单片机控制ADC0809两路数据采集

项目二：智能停车场管理系统设计。该项目主要包含停车场出入口控制系统，停车场内车位监测系统和上位机管理员操作系统这几个部分，学生可根据自身不同情况，选择完成全部或部分需求。出入口控制系统主要实现出入口车辆识别、车辆信息显示、停车计时，停车扣费、道闸自动开启、关闭以及剩余停车位信息显示等功能；停车场内部检测系统主要实现车位状态检测并传输功能；上位机管理员操作系统主要使用Qt Creactor软件进行设计和开发，和下位机采用串口通信进行数据传输，主要实现用户卡片的管理以及车位状态的显示功能。该项目整体设计框图及硬件组建方案如下图4所示。

图4 智能停车场管理系统设计框图及硬件方案

项目三：车辆运行舒适度测量仪设计。该项目主要选用相应传感器实时测量轨道车辆运行过程中的加速度、温度、湿度、光照强度、噪音等参数，综合计算车内运行舒适度，从而给乘客提供更好的乘车体验。该项目整体设计框图及硬件组建方案如下图5所示。

图5 车辆运行舒适度测量仪设计框图

项目四：智能手环设计。该项目设计一款智能手环，该手环能够实现对步数、心率、体温和血氧等关键生理指标的采集。通过高效传感器和先进数据处理技术，用户能够实时获取监测数据，并通过OLED显示屏直观查看以上信息。该项目整体设计框图及硬件组建方案如下图6所示。

图6 智能手环设计框图

项目五：温室大棚控制系统。该项目通过温湿度传感器、土壤湿度传感器、光强度传感器以及二氧化碳传感器来实现对大棚内温湿度、土壤湿度、光照强度和CO₂浓度的智能检测，进而调节大棚内的环境条件，使其达到适宜农作物生长的环境条件。该项目整体设计框图及硬件组建方案如下图7所示。

图7 温室大棚控制系统设计框图

5. 结束语

基于BOPPPS模型的汽车单片机原理及应用课堂教学设计，不仅有效解决了传统课堂中存在的以教师为中心、学生参与度低等问题，还显著提升了教学质量与学生的学习效果。通过导入环节的巧妙设计，激发了学生的学习兴趣和动力；明确的学习目标设定，使学生有了清晰的学习方向；前测环节则帮助教师精准把握学生的知识基础，从而调整教学内容和节奏；参与式学习活动的深入实施，极大地促进了学生的主动学习和深度思考；后测环节则确保了教学目标的达成，为教学质量的持续改进提供了依据；总结阶段的共同反思，不仅巩固了所学知识，还为后续学习打下了良好基础。

尤为重要的是，创新性项目案例的引入，使理论与实践紧密结合，培养了学生的动手能力和解决实际问题的能力，符合当前工程教育专业认证对高素质技术技能人才培养的要求。BOPPPS模型的应用，不仅是对传统教学模式的一次革新，更是对“以学生为中心”教育理念的生动实践。

展望未来，我们将继续深化BOPPPS模型在教学中的应用与研究，不断优化教学设计，探索更多创新教学方法，以期培养出更多具备创新思维和实践能力的汽车单片机领域专业人才，为推动我国汽车工业的发展贡献力量。通过持续的教学改革与实践，相信汽车单片机原理及应用课程的教学质量将会迈上新的台阶。

参考文献：

[1] 尹肖云，BOPPPS模式下飞行原理课程虚拟仿真实验教学设计，实验室研究与探索，2023,42(2)：253-257.

[2] 阮环阳，BOPPPS模型在有机化学实验教学中的实践，实验技术与管理，2020,37(3)：215-217.