基于BOPPPS模式的GNSS接收機原理教學設計

李曉明 王延霞 鄧岳川 李 鵬 鄧 標

（滁州學院地理信息與旅游學院 安徽·滁州 239000）

0 引言

GNSS（Global Navigation Satellite System，GNSS）接收機原理課為導航工程類相關專業所開設，旨在先修課程衛星導航原理的基礎上進一步掌握接收機內部各定位模塊的原理，大致分為衛星信號的捕獲、跟蹤、數據解調、偽距和載波相位等觀測量的提取以及定位解算。傳統的多媒體教學以文字、流程圖的形式為主，再者，封閉的接收機硬件內部構造無法即時展示，而且學生缺乏硬件設計經驗，軟件設計基礎薄弱，這將在教學過程中給學生造成一定程度的理解障礙。針對上述問題有必要針對此類課程教學內容的特點和教學過程中出現的問題尋求更合適的教學設計模型。

BOPPPS模型于上世紀70年代由加拿大英屬哥倫比亞大學的Douglas Kerr提出，在2014年左右被引入國內并得到一線教師的廣泛應用，文獻參考也逐年增加，在加拿大ISW教學技能培訓中被廣泛采用。其主要分為前導、學習目標/結果、前側、參與式學習、后測、總結六個模塊，每個模塊相互銜接，教師也可以根據教學內容、教學目標以及學習者的反饋實時調整后續模塊的順序和具體的教學策略，實現有效教學，提升教學效果,讓學生在教師的導引之下提升專業認知能力，從而達到對課程或者知識點的理解與融會貫通的教學目標。

在導航工程專業開設的GNSS接收機原理教學中，涉及到衛星信號數字轉換、捕獲、跟蹤及位置解算多個模塊，本文基于BOPPPS教學模式設計一個合理的課程進度，調整授課技巧，以此來解決學生面對此類抽象工科課程如何具象化、軟件設計基礎薄弱、教學效果差的問題。

圖1：BOPPPS教學模型

1 BOPPPS教學設計模式結構及特點

BOPPPS教學模式包含類似鳳頭、豬肚、豹尾的設計元素，其中鳳頭部分包括 B（Bridge-in，引入/導言）、O（Objective，教學目標）和P（Preassessment，課前測驗）三個階段，豬肚部分包括P（Participatorylearning，參與式學習），豹尾部分包括P（Post assessment，后測）和S（Summary，課堂總結）兩個階段，考慮到人的注意力大約維持在15分鐘的自然規律，各階段所占課時均在較短的時間內，以期達到一定的目標和效果，且需注意各部分的“起承轉合”，結合相關教學理念和教學平臺，其大致流程如圖1所示。

第一階段（“B”）通過情景導入、闡述思想，引起學生對本堂課重、難點的學習興趣。教師在授課過程中應該時刻關注學生的注意力是否集中，一方面需要學生自身的自覺性，一方面需要根據教學內容以視頻、圖片解讀或者討論的形式激發學生的學習興趣，循序漸進，此部分時間大致占課時長度的10%。

第二階段（“O”）明確該課程要達到的學習目標和要完成的任務。根據教學內容向學生明確闡述需要掌握的知識點，該環節教師的活動主要為引導學生參與到課堂，明白這節課學什么，怎么學，而學生的活動則主要是根據教師的思路對當堂課的內容有一個大致淺顯的認識，有明確的方向便于后續展開思考或者討論，此部分時間大致占課時長度的5%。

第三階段（“P”）進行課堂前測，理解教學內容涉及到的相關概念。基于學習通、雨課堂等教學平臺以問卷、選擇題、填空題、討論題、現場提問的形式對學生進行相關基礎知識點掌握情況的測試，便于在后續參與式學習過程中調整教學策略和教學重點，還可以結合翻轉課堂教學模式，在課下安排學生預先對所講內容進行預習，課上對預習效果進行測驗，此部分時間大致占課時長度的15%。

第四階段（“P”）為學生多方位參與教學、互動環節，推動“目標”階段確定的教學目標達成。通過老師的教即借助各類教學資源和平臺設置情景，激發學生圍繞知識點發散思維展開討論，在師生之間進行互動交流；以及通過學生的分組討論、實踐操作，在學生之間進行互動交流，營造良好的參與式教學氛圍，此部分為BOPPPS模式的核心環節，時間大致占課時長度的50%。

第五階段（“P”）對參與式教學的效果進行檢測，在課堂接近尾聲時教師及時得到反饋。在此環節中同樣可以借助各學習平臺以不同形式進行隨堂測試、思考發言，主要評價學習效果和學習目標的達成度，分析學生對知識點掌握的較好部分和薄弱部分，方便后續有針對性的強調、總結，此部分時間大致占課時長度的15%。

第六階段（“S”）進行本堂課的小結，在此基礎上拓展、創新。教師可通過思維導圖等方式梳理思路，提煉知識點中的關鍵詞概括重難點，也可引導學生進行自我總結、分享，這將有助于促進學生的記憶并為下一講的內容鋪墊，此部分時間大致占課時長度的5%。

上述六個階段即為BOPPPS教學模式的基本組成結構，既適用于常規課時長度的課堂也適用于短時的“袖珍課”教學設計，教師可根據實際情況對每一個環節進行適當的教學策略調整和創新，針對各個模塊合理設計教學準備，安排教師活動、學生活動。

2 BOPPPS教學模式在GNSS接收機原理課程的應用

2.1 GNSS接收機原理課程特點與授課中存在的問題

GNSS接收機原理課程內容基本按照高頻衛星信號向低頻衛星信號轉換、信號的捕獲、跟蹤、位置解算的順序展開，其中衛星信號的捕獲可認為是包含偽隨機碼、偽碼相位、多普勒頻移在內的三維搜索；衛星信號的跟蹤即通過對載波數控振蕩器和偽碼數控振蕩器持續動態調整來實現信號的穩定跟蹤，從而進行導航電文數據的解調；位置解算部分在跟蹤到的信號通道中提取偽距、多普勒等觀測值，基于最小二乘算法進行接收機位置和鐘差的解算，三個順序不能顛倒，在接收機內部中依次完成，每個過程都涉及到相當多抽象的理論，且相互聯系緊密，需要一定的邏輯思維能力。

表1：基于BOPPPS模型的教學設計—以GNSS接收機原理為例

在工科教學過程中均會出現學生對所授內容的興趣低、課堂易開小差導致參與度低的現象，加之知識點過于抽象模糊，很難在學生的思維里面產生具象的結構，除此之外，學生總是處于被動的學的過程，在教師和學生之間缺乏主動的互動，那么課堂教學效果無法保證，學生對教學內容的理解和掌握也就無從談起，因此有必要針對課程內容和教師傳統授課模式容易出現的問題進行合理的教學模式設計和策略選擇，本文以GNSS接收機原理課程為例，研究BOPPPS模型在工科教學中的應用設計。

2.2 BOPPPS教學模型的具體設計舉例

以GNSS接收機原理課程中信號捕獲的基本概念和偽隨機碼的生成方法為例進行基于BOPPPS模型的教學設計，該知識點是信號捕獲的前導理論，也是接收機軟件工程的基礎和重點內容。各教學模塊對應的時間占比、主要內容、教師活動和學生活動見表1。

3 結束語

本文考慮到傳統教學過程中出現的問題，結合教學內容特征，基于BOPPPS清晰、簡潔的模型，引入雨課堂學習平臺、翻轉課堂教學模型，進行合理的教學方案設計，充分利用各個平臺、理念、模型的優勢，以此提高學生在課堂教學過程中的參與度、積極性，進而提高學習的效率。但是在整個設計過程中，需要教師對每一個環節的時間和銜接要有所把控，同時對教學過程需要的教學資源有充足的準備，然后在一次次的教學嘗試中凝練經驗，并做出改進和完善，從而取得良好的教學效果。