基于BOPPPS+Bloom的物聯網工程專業通信原理教學改革

孫 晨

（南昌航空大學，江西 南昌 330063）

0 引 言

（1）設計了符合物聯網工程專業要求的教學目標，調整了教學內容，以能力產出為導向，支撐了物聯網工程專業的畢業要求。

（2）基于BOPPPS教學模型進行了課堂教學設計，按照導入、目標、前測、參與式學習、后測、總結六個階段展開，以學生為中心，促進了課堂教學向學生的學習活動轉變。

（3）基于Bloom認知層次模型，描述了課程教學目標，在此基礎上設計了具有高階性和挑戰度的課堂目標，并將其具象化，方便學生理解。

（4）通過多階段、全方位的教學評價反饋，幫助教師掌握學情，幫助學生鞏固所掌握的能力。

1 物聯網工程專業通信原理課程教學現狀

物聯網工程專業自2012年開始設立，其課程體系和培養方案還處于探索完善階段。本課程的教學一般都是直接借鑒電子信息類專業的《通信原理》課程。在2013學年至2015學年間，教學任務由通信工程系教師承擔，難以從物聯網工程專業的特點和要求出發，對課程進行改革和創新。從2016學年開始，教學任務由物聯網工程系教師承擔，并針對本專業的特點和對《通信原理》課程的要求，根據工程教育專業認證的理念，對課程教學現狀進行了思考和調研，開始著手從課程目標、課程內容、教學方法、教學評價方式進行改革和探索。

經過調研之后，得到了一些有價值的反饋。有些畢業生反映：“在后面的課程和工作過程中，本課程中學到的東西用不上”“有時候需要用到通信方面知識時，自己又想不起來，概念和原理似是而非”；已經修完課程的高年級學生反映：“課程比較枯燥，公式很多，無法保持動力”“內容比較難，很多知識當作了默認學過，實際上沒有學過，聽不太懂”。

通過分析以上學生反饋和對課程的思考，得出了本課程教學時的痛點：

觀察組對護理滿意評分為(95.68±2.77)分,參考組對護理滿意評分為(90.89±3.06)分,兩組比較差異顯著(T=7.340,P=0.000)。

（1）已有課程大多不面向物聯網工程專業

大部分的《通信原理》課程面向電子信息類專業開設，其教學目標和教學內容很多不適用于物聯網工程專業。物聯網工程所需要的通信知識和原理與電子信息類專業所需要的有較大差別，主要體現在需要掌握的程度不同，通信工程需要掌握模擬調制系統中的抗噪聲性能分析方法及其原理，而物聯網工程中很少面對模擬通信系統，因此只需要理解不同調制方式對抗噪聲性能的影響；需要覆蓋的范圍也不同，例如在物聯網工程中不需要專門掌握通信系統的同步和時域均衡等技術。因此，教學目標和教學內容應根據物聯網工程專業的需要而進行調整和裁剪。

（2）教學模式需要從被動式向主動式轉變

《通信原理》這類專業基礎課一直以來都相對枯燥，又較重要；而過去的教學模式以教師講授為主，缺乏師生互動。經常使得學生從一開始信心滿滿地學變成痛苦地學。現代教育理論指出，需要讓學生主動地學才能有效克服這一困難。因此，需要從“把知識教給學生”的被動教學模式轉變為“幫助學生掌握能力”的主動教學模式，提高學生的主動性和學習熱情。而實施主動教學模式難度較大，需要教師和學生的共同努力。

（3）缺乏對學生理解能力的了解

傳統教學方式下只能了解到學生數理基礎差，但是難以把握學生理解能力的情況。《通信原理》是一門涉及知識較為抽象的課程，其中很多概念和原理需要有較強的數理基礎才能理解。而本專業培養方案中沒有設計在本課程開始前開設信息與系統課程，復變函數和高頻電子電路也僅在高等數學和電工電子技術中少量提及。在學習該課程時，一部分學生表現出雖然沒有知識儲備，但是具備較好的理解能力，依然能夠進行理解和應用新知識，這部分同學約占20%；一部分學生理解能力一般，但能夠記住概念，并可以根據給出的示例進行模仿應用，約占50%；剩下的學生表現出知識儲備明顯不足、難以入門、學習熱情不高等問題，學了一段時間后就會處于要放棄的狀態，開始表現出上課聽不懂、作業無法獨立完成，并寄期望于期末考試別太難。因此，一方面需要學生補充和提高前序知識和數理基礎，另一方面要求教師較好地掌握學情，及時調整教學設計。

2 教學改革措施和方法

下面以《數字基帶傳輸中的碼間干擾》的課堂教學為例，介紹本課程的教學改革舉措和方法。

2.1 以物聯網工程專業學生的能力產出為導向設計本課程的教學目標和調整教學內容

本課程的主要任務是使學生具備將通信相關知識和方法用于物聯網工程問題推演和解決方案的比較和綜合中。根據Bloom認知層次模型，本課程是以為推演、比較和綜合等高層次認知能力提供基礎為目標的，所以將目標定義為記憶、理解和應用通信知識、原理和方法三個層次。以《數字基帶傳輸中的碼間干擾》為例，對應的課程目標是理解數字基帶傳輸中碼間干擾產生的原因，掌握碼間干擾產生的判斷原則和產生來源。另外，還根據物聯網工程的特點，調整了教學內容，保留了對物聯網工程較為重要的概論、信號分析、模擬調制、數字基帶傳輸、數字調制五大部分，精簡了課時。

2.2 為每節課設計具有挑戰度和高階性且具象化的課堂教學目標

在例課中，設計的課堂目標描述為：“學生通過對碼間干擾原理的理解能夠解釋某個數字基帶傳輸系統的時域仿真波形中哪些現象是由碼間干擾引起的？”這個目標描述了一個相對“理解數字基帶傳輸中碼間干擾產生的原因，能掌握碼間干擾產生的判斷原則和產生來源”更高階的認知要求，要求能夠分析現象產生的內在原因。通過完成這個目標，能夠證明學生是否達到課程的教學目標。另外，這個目標有具體的場景和完成要求，學生能夠更加清楚自己是否達到該目標。

2.3 通過BOPPPS教學模型展開以學生的學為主的教學

教學按照導入、目標、前測、參與式學習、后測、總結六個階段展開。在教學中注重三方面：（1）導入和具象化教學目標，方便學生理解；（2）通過前測和后測靈活調整教學；（3）教學方法以演繹型為主，以全體學生積極主動地參與學習為目標。在導入和目標階段一般以教師建立工程場景和解釋學習目標為主。前測過程中，通過互動性教學活動讓教師了解學生對前序知識的理解程度，例如通過“繞口令傳話”游戲，既可以讓學生理解數字信號傳輸過程中可能產生錯誤，又可以讓教師了解學生對數字傳輸系統模型的理解。在參與式教學中，教師通過對學生理解情況的把握，調整教學，可以增加幫助學生演繹的環節，也可以通過引導式提問讓學生推演出碼間干擾產生的過程，最后由教師或學生總結碼間干擾的原理。在后測中，通過對課堂練習的示范，引導學生回答。在總結中留下課后作業的提示并回顧前五個階段。

2.4 引入線上教學，借助信息技術和已有優秀資源補足學生數理基礎

由于線下課時有限，可以通過推薦觀看優秀教學視頻和制作教學視頻的方式補足學生的數理基礎。有些優秀教學團隊的教學短片深入淺出，能將一個知識點講得十分清楚；但教學視頻數量眾多且難以尋找，因此教師要向學生推薦或剪成合輯后推薦。有一部分分享自身學習心得的自媒體，雖然良莠不齊，但學生更容易理解，也可以挑選其中質量較高的向學生推薦。

2.5 進行多階段、全方位的教學評價反饋

在課前、課中、課后等階段，采用線下、線上等多種手段，問卷、作業、訪談、實驗等多種評價方式，推薦教學資源、剪輯視頻、直播、在線互動、回答問題等多種反饋方式。在每部分課程開始前，教師可以通過師生QQ群的問卷從學生主觀意識出發了解其前序基礎掌握程度；在課中通過前測了解學生客觀掌握程度，通過后測了解學生課堂掌握情況；在課后通過作業了解學生對部分教學內容的掌握情況，通過訪談聽取學生對教學方法的建議。與此同時，學生也能通過前測和后測了解自己的能力現狀和能力發展情況，通過作業完成情況了解能力提升情況，并根據教師對作業情況的反饋進一步提高自己，還可以通過向教師提問得到更精確的反饋。

3 教學改革成效和反思

經過三年的教學改革，學生的能力不斷提高。近三年的課程試卷均分為53.64（16級）、65.34（17級）、68.4（18級），總評均分為63.73（16級）、67.67（17級）、71.45（18級）。在題目難度有所增加的情況下，成績有明顯提高。

學生對于教學的評價也進一步提高。學生評教得分為94.4056（16級）、96.6957（17級）、97.7926（18級），呈現逐年提高的趨勢，主要體現在對教學內容和教學方法的評價提高。在學生反饋意見中，16級的正面評價多集中在老師上課認真負責；有效意見多為希望增加作業練習、講解題庫等。17級的正面評價多集中在上課效果好；有效意見多為知識點不是很理解，希望更加深入淺出。18級的正面評價為解答學生問題，課后講解復習視頻很有用；有效意見多為反映課程難，希望再多點實際例子，增加互動。

目前課程改革還有很多可以提高的空間：

（1）每節課的課堂目標需要進一步改進，有些目標比較模糊，尚不合理的目標也有很多。

（2）課堂教學手段還需要進一步修改，有些課堂教學手段的教學效果不是很理想，遠低于預期，學生反映也不好。

（3）教學中實際例子還不夠豐富，有些例子屬于較久的、目前較少見的物聯網應用，缺乏現實說服力。

（4）互動效果還有待提高，課堂引導效果不好，教師講的部分過多。

（5）教學評價過程還不夠合理，有些作業不能很好地反映能力，有些題目難度過大，削弱了學習動力。

4 結 語

本文針對物聯網工程專業的《通信原理》課程教學中存在的問題，提出以學生主動學為中心，以物聯網工程專業的能力產出為導向，通過多階段全方位的教學評價反饋不斷進行教學改革。在教學過程中采用Bloom認知層次模型和BOPPPS教學模型，強調學生在理解課堂目標的基礎上進行參與式學習。通過不斷的教學改革，使學生的能力得到提升，增加了對課程的正面評價。

注：本文通訊作者為孫晨。