BOPPPS 教學(xué)模式下基于大數(shù)據(jù)的化工原理課堂教學(xué)創(chuàng)新

王要令，趙海鵬，丁明潔，任海波，宋成建，程相龍

(河南城建學(xué)院 材料與化工學(xué)院，河南 平頂山 467036)

1 引言

現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，工業(yè)4.0、互聯(lián)網(wǎng)+、云空間、一帶一路、分享經(jīng)濟(jì)、人工智能、中國(guó)制造2025等新技術(shù)風(fēng)起云涌，信息化的新時(shí)代來(lái)了。隨著教育部相繼提出教育信息化2.0、雙一流建設(shè)、新高教40條、金課建設(shè)等，中國(guó)大學(xué)慕課、超星爾雅、智慧樹(shù)、優(yōu)學(xué)院、高校邦、學(xué)堂在線(xiàn)等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)及雨課堂、慕課堂等智慧教學(xué)工具很快融入了高校日常教學(xué)，并且以這些新技術(shù)、新軟件為依托的線(xiàn)上教學(xué)顛覆了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，改變著教學(xué)理念、模式、方法、過(guò)程和評(píng)價(jià)。

而課堂是教育教學(xué)的主陣地、主渠道、主戰(zhàn)場(chǎng)，只有課堂進(jìn)行了革命，教育才能真正革新。所以積極推進(jìn)“一流課堂”，將是高校教學(xué)改革中的重中之重。

2 傳統(tǒng)課堂教學(xué)現(xiàn)狀及問(wèn)題

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是以說(shuō)教式、填鴨式為主，課堂氛圍不夠活躍，學(xué)生參與度不高，獲得感和滿(mǎn)意度較低[1]。課堂以教師為中心，教師是課堂的主導(dǎo)者和實(shí)施者，教學(xué)過(guò)程基本滿(mǎn)堂講；學(xué)生則是滿(mǎn)堂聽(tīng)、被動(dòng)的接受，缺乏主動(dòng)性和積極性，缺少師生的互動(dòng)、生生的互動(dòng)。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，教學(xué)效果與質(zhì)量也無(wú)法直接獲取[2]。在教學(xué)中，教學(xué)設(shè)計(jì)是否適合學(xué)生、所講教學(xué)內(nèi)容學(xué)生掌握的情況如何等等都不能得到時(shí)時(shí)的反饋，教學(xué)過(guò)程很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和調(diào)整教學(xué)環(huán)節(jié)。

3 BOPPPS教學(xué)模式

BOPPPS教學(xué)模式的核心在于以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與課堂，主動(dòng)學(xué)習(xí)。BOPPPS教學(xué)模式將課堂劃分為幾個(gè)15min的單元，分別為導(dǎo)入(B，Bridge-in)、學(xué)習(xí)目標(biāo)(O，Objective)、前測(cè)(P，Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(P，Participatory Learning)、后測(cè)(P，Post-assessment)和總結(jié)(S，Summary)六個(gè)環(huán)節(jié)[3]，各環(huán)節(jié)既有起承轉(zhuǎn)合作用，彼此間又相互銜接，構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)式的反饋教學(xué)模式。

4 基于大數(shù)據(jù)的BOPPPS教學(xué)模式課堂創(chuàng)新

信息時(shí)代，隨著現(xiàn)代化科技和通訊技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用已在高等教育的多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)出其高效性、針對(duì)性和不受時(shí)間或空間的限制性等優(yōu)勢(shì)[4]?！拔宕蠼鹫n”的提出，更是對(duì)新時(shí)代的人才培養(yǎng)提出了新標(biāo)準(zhǔn)和新要求，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的大數(shù)據(jù)，如何吸引學(xué)生的注意力、充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上的積極性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，如何使學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者、參與者、合作者，開(kāi)展深層次、高階層次的進(jìn)階學(xué)習(xí)，成為高等教育的大勢(shì)，也成為新時(shí)代高等教育改革發(fā)展的核心任務(wù)。

本文根據(jù)BOPPPS教學(xué)模式，基于大數(shù)據(jù)時(shí)時(shí)反饋的結(jié)果，以《化工原理》課程為例，采用“翻轉(zhuǎn)課堂+案例”的形式開(kāi)展課堂教學(xué)新設(shè)計(jì)。

4.1 “以學(xué)為中心”的教學(xué)理念

以學(xué)為中心的化工原理教學(xué)，關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)成效，重視引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造創(chuàng)新精神、自主能動(dòng)性學(xué)習(xí)能力、全面和諧及個(gè)性化發(fā)展的素質(zhì)。學(xué)生在整個(gè)課堂中起主體作用，參與課堂的“翻轉(zhuǎn)課堂”環(huán)節(jié)。教學(xué)過(guò)程采用“生活案例”吸引學(xué)生的注意、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，課堂以“協(xié)作小組”為單元，開(kāi)展“工程案例”等教學(xué)手段，把課堂還給學(xué)生并全程參與，而教師起引導(dǎo)者和答疑者的角色。

4.2 課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

4.2.1 導(dǎo)入(B，Bridge-in)

導(dǎo)入是引入課程某次課的內(nèi)容，化工原理通過(guò)“生活案例”導(dǎo)入課程內(nèi)容。根據(jù)BOPPPS教學(xué)模式，該環(huán)節(jié)要吸引學(xué)生的注意力、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而化工原理課程是一門(mén)偏工程的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，公式和計(jì)算較多、枯燥乏味，并且使學(xué)生感覺(jué)是一門(mén)與工廠生產(chǎn)有關(guān)的課程，離自己很遙遠(yuǎn)，也無(wú)法想象，更不可能觸手可及，所以心理上一開(kāi)始就產(chǎn)生了巨大的距離感和陌生度。實(shí)際上化工原理的內(nèi)容在我們生活的周邊到處可見(jiàn)，為此，根據(jù)各單元操作的原理分別引入“生活案例”，讓同學(xué)們覺(jué)得熟悉、親切、好奇，從而能喜歡上或?qū)ぴ懋a(chǎn)生興趣，激發(fā)大家的好奇心與科學(xué)探究精神。譬如流體流動(dòng)單元操作引入打乒乓球時(shí)“旋轉(zhuǎn)球”的生活案例、吸收單元操作時(shí)引入“切洋蔥”的生活案例、萃取單元操作時(shí)引入漂洗衣服的生活案例等等。

4.2.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)(O，Objective)

學(xué)習(xí)目標(biāo)是讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)要求、教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)能把握學(xué)習(xí)的方向、重難點(diǎn)?；ぴ硎窃谡n前發(fā)布學(xué)習(xí)目標(biāo)，然后讓學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)以“協(xié)作小組”為單元開(kāi)展自學(xué)和課前討論，并將遇到的問(wèn)題列出提綱，以便課堂中開(kāi)展討論和翻轉(zhuǎn)課堂。

4.2.3 前測(cè)(P，Pre-assessment)

前測(cè)是課前對(duì)學(xué)生進(jìn)行測(cè)試，以便了解學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)幫助老師調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)、進(jìn)度和深度?；ぴ碚n堂運(yùn)用智慧教學(xué)工具“慕課堂”，首先開(kāi)展匿名問(wèn)卷或投票，初步了解學(xué)生課前開(kāi)展自學(xué)的人數(shù)，根據(jù)時(shí)時(shí)反饋的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，掌握有多少學(xué)生有一定的知識(shí)基礎(chǔ)；然后發(fā)布簡(jiǎn)單練習(xí)題，根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)作答正確情況，以考查絕大部分學(xué)生對(duì)本次課基本內(nèi)容的掌握情況，以便確定是否調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)；最后發(fā)布深層次的練習(xí)題，根據(jù)大數(shù)據(jù)反饋結(jié)果以確定討論的時(shí)間長(zhǎng)短、是否需要教師引導(dǎo)討論、是否可以讓個(gè)別學(xué)生引導(dǎo)討論等。這個(gè)環(huán)節(jié)非常重要，它是確定課堂教學(xué)廣度、深度和教學(xué)過(guò)程實(shí)施的關(guān)鍵依據(jù)。

4.2.4 參與式學(xué)習(xí)(P，Participatory Learning)

參與式學(xué)習(xí)是課堂教學(xué)過(guò)程的主體環(huán)節(jié)，整個(gè)環(huán)節(jié)都以學(xué)生為主體，學(xué)生全程參與，可以是生-生互動(dòng)，也可以是師-生互動(dòng)，可以是個(gè)人-個(gè)人互動(dòng)，也可以是小組-小組互動(dòng)，而教師在整個(gè)環(huán)節(jié)中起引導(dǎo)作用?；ぴ碚n程根據(jù)“前測(cè)”，點(diǎn)出學(xué)生掌握不扎實(shí)的知識(shí)點(diǎn)，必要時(shí)重點(diǎn)講授一下，然后以“協(xié)作小組”為單元展開(kāi)“工程案例”的討論，讓學(xué)生充分利用自然科學(xué)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)課知識(shí)進(jìn)行分析、推導(dǎo)、總結(jié)，開(kāi)展深層次、高階層次的進(jìn)階自主學(xué)習(xí)和探究，這樣不僅基礎(chǔ)知識(shí)得到了鞏固和加強(qiáng)，高階層次的知識(shí)也得到了挖掘和掌握。

4.2.5 后測(cè)(P，Post-assessment)

后測(cè)是對(duì)本次課程內(nèi)容掌握程度的一個(gè)檢驗(yàn)，是對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成度的一個(gè)考察和反饋?；ぴ聿捎谩皬椖?大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”、“測(cè)試+大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”、“作業(yè)+大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”、“案例+大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)”等多種形式，在課堂上時(shí)時(shí)反饋教學(xué)效果，把控教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)對(duì)于討論、案例中的疑問(wèn)可以“彈幕”在大屏幕上，在老師的引導(dǎo)下，導(dǎo)出下次課的教學(xué)內(nèi)容。

4.2.6 總結(jié)(S，Summary)

總結(jié)是對(duì)本次課學(xué)習(xí)內(nèi)容的一個(gè)小結(jié)，對(duì)課堂教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況或偏離情況的一個(gè)反思和持續(xù)改進(jìn)的重要環(huán)節(jié)。化工原理采用“學(xué)生總結(jié)、老師引導(dǎo)”、“學(xué)生總結(jié)+教師總結(jié)”等方式，同時(shí)以“思維導(dǎo)圖”、“知識(shí)樹(shù)”等形式展示或匯報(bào)，并評(píng)出優(yōu)秀成果。

該環(huán)節(jié)很多教師都只開(kāi)展了一部分，只是對(duì)課程主講內(nèi)容用幾個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)概括了一下，但實(shí)際上總結(jié)不僅僅是針對(duì)教師的，同時(shí)也需要學(xué)生總結(jié)。學(xué)生需要總結(jié)通過(guò)本次課程學(xué)習(xí)到了什么？培養(yǎng)了什么能力和素質(zhì)？哪些是沒(méi)有掌握的？哪些能力和素質(zhì)仍需要以后培養(yǎng)和加強(qiáng)？……這樣能有儀式感的讓學(xué)生有種獲得感、滿(mǎn)足感和學(xué)有所用感，也明確自己與目標(biāo)的差距。而教師通過(guò)大數(shù)據(jù)反饋發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)中的問(wèn)題及學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，可以時(shí)時(shí)小結(jié)并當(dāng)即調(diào)整教學(xué)過(guò)程或設(shè)計(jì)，后期再針對(duì)性的強(qiáng)化。譬如，基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)的可以通過(guò)線(xiàn)上視頻、個(gè)性化的反復(fù)學(xué)習(xí)；深層次、高階的知識(shí)或能力可以通過(guò)“協(xié)作小組”開(kāi)展案例分析和討論，必要時(shí)可以進(jìn)行小組匯報(bào)或優(yōu)秀成果展示等，以增加學(xué)生探究的興趣和動(dòng)力，從而達(dá)到最終的教學(xué)目標(biāo)。

4.3 課堂教學(xué)閉式循環(huán)及教學(xué)效果

化工原理課堂教學(xué)通過(guò)生活案例導(dǎo)入、教學(xué)目標(biāo)課前發(fā)布、課前測(cè)試-大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)反饋、“工程案例”參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)-大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、總結(jié)教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度與持續(xù)改進(jìn)等六個(gè)大的環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)閉環(huán)式的反饋教學(xué)模式，如圖1所示。

圖1 化工原理課堂教學(xué)閉式循環(huán)

由“生活案例”讓學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)感性認(rèn)識(shí)，并激發(fā)探究興趣。提前發(fā)布學(xué)習(xí)指導(dǎo)和學(xué)習(xí)任務(wù)，教師根據(jù)課前線(xiàn)上的大數(shù)據(jù)分析掌握學(xué)生自主學(xué)習(xí)的“面”和“度”，設(shè)計(jì)和組織教學(xué)過(guò)程。課堂中根據(jù)智慧教學(xué)工具“慕課堂”等實(shí)時(shí)掌握學(xué)生動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)組織；并根據(jù)線(xiàn)上大數(shù)據(jù)、課中大數(shù)據(jù)、智慧教學(xué)工具大數(shù)據(jù)和翻轉(zhuǎn)課堂情況設(shè)計(jì)線(xiàn)上任務(wù)和測(cè)試等，檢測(cè)是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。最后教師總結(jié)分析課程達(dá)成度與持續(xù)改進(jìn)，并由此引出下次課的新內(nèi)容；而同時(shí)學(xué)生根據(jù)老師的達(dá)成度分析總結(jié)自己是否獲得了應(yīng)該具備的知識(shí)、能力和素質(zhì)。

通過(guò)對(duì)《化工原理》課堂教學(xué)效果進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，學(xué)生互動(dòng)滿(mǎn)意度91%，總體滿(mǎn)意度94%。

5 結(jié)論

BOPPPS 教學(xué)模式下基于大數(shù)據(jù)的化工原理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)六步教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了環(huán)閉式反饋課堂教學(xué)模式。教學(xué)過(guò)程采用以學(xué)為中心的教學(xué)理念，以教師為引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)的大數(shù)據(jù)，使學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)者、參與者、合作者，通過(guò)開(kāi)展深層次、高階層次的進(jìn)階學(xué)習(xí)，達(dá)到了較好的教學(xué)效果。