BOPPPS框架下“信號與系統(tǒng)”混合式教學策略探索

摘?要：以BOPPPS教學模型框架為基礎(chǔ)，以“雨課堂”作為智慧教學工具，開展“信號與系統(tǒng)”線上線下混合式教學，激發(fā)學生學習熱情，提高教學效率。“信號與系統(tǒng)”課程教學實踐表明，BOPPPS模型框架下基于雨課堂的線上線下混合式教學策略能夠有效激發(fā)學生學習主動性，可顯著提高課堂參與率、抬頭率、入腦率，提升教學效果。

關(guān)鍵詞：BOPPPS；雨課堂；混合式教學

1 概述

第十二屆新華網(wǎng)教育論壇在2021年12月召開，時任教育部高等教育司司長的吳巖明確表示高校教學工作的“新基建”必須重視，對教師、學習技術(shù)方法、教材、課程以及專業(yè)進行“五抓”，進而對高等教育質(zhì)量提供保障。吳巖強調(diào)教師在教學中要學會運用新技術(shù)，學生要積極學習新技術(shù)。教學和技術(shù)的有效結(jié)合必然會推進新一輪學習革命。高校教育必然以混合式教學為主要方向進行發(fā)展，并且這種線上下融合的教學模式也必然成為未來教學方式的常態(tài)。［1］

“信號與系統(tǒng)”課程不僅是電子信息工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，還是通信和電子等專業(yè)的碩士研究生入學考試的必考科目。“信號與系統(tǒng)”需要應(yīng)用到很多數(shù)學知識，如三角函數(shù)計算、積分計算以及微分方程求解等，因此對數(shù)學提出更高要求。學生在課堂學習過程中認為課程內(nèi)容中圖、公式等枯燥，內(nèi)容單一乏味，理解起來難度很大，所以探索新型教學方式是尤為重要的。以清華大學雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學平臺為教學平臺，激發(fā)學生自主學習和思考，對課程知識進行更深層次的探索與理解，從而提升學生的學習效率。

BOPPPS教學模型對教學的互動與反饋更為重視，使課程“信號與系統(tǒng)”設(shè)計的理論基礎(chǔ)更為堅實［2］。本文探索將BOPPPS模型應(yīng)用到基于雨課堂的“信號與系統(tǒng)”課程線上線下混合式教學中，以提高課程的教學效果。

2 BOPPPS模型

BOPPPS模型是由加拿大教師教學技能培訓工作坊最先提出的，是一種以教學目標為導向，以學生為中心的教學模式。［3］該模型包括六個部分：課程引入（Bridge-in）、學習目標（Objective）、課前摸底（Pre-assessment）、參與式學習（Participatory Learning）、測驗評估（Post-assessment）、課程總結(jié)（Summary）。［3-5］其中，課程引入采用靈活多樣的方式，比如提出問題、動畫展示、預(yù)習課件、慕課視頻等形式，引入課程教學內(nèi)容吸引學生注意力，激發(fā)學生對教學內(nèi)容的興趣，引導學生將思維進入課程內(nèi)容中。以布魯姆學習目標分類模型［6］為依據(jù)，基于內(nèi)容與行為兩個維度，結(jié)合六大認知——理解、分析、應(yīng)用、記憶、創(chuàng)造和評價，對每節(jié)課目標進行確定，也就是明確地規(guī)定每一節(jié)課應(yīng)該達到的水平，確保學習目標是能夠測量和觀察的。課前摸底主要通過問卷調(diào)查、小測驗、匿名表決等方式了解學生對即將要學習的知識點的先備知識，以便于教師調(diào)整后續(xù)教學內(nèi)容的深度及進度，更加聚焦課程目標。參與式教學方式圍繞學生展開，在講清概念、重點、難點等知識點后，在教學過程中充分應(yīng)用個人報告、角色扮演、翻轉(zhuǎn)課堂、小組探討、提問、做實驗和接龍等豐富有趣的方式，提高學生學習興趣，激勵學生積極參與，加深學生對課程內(nèi)容的理解。測驗評估可采用測試、練習、個人/小組匯報等方式進行，通過測驗結(jié)果了解學生對這節(jié)課程內(nèi)容的掌握情況，檢驗學生的學習目標達成度，同時有助于教師反思課堂教學方式，促進教師改進教學方法。課程總結(jié)由教師對本節(jié)課的知識點進行匯總，將課程的知識點、難點與重點知識進行明確和強調(diào)，使學生對重難點知識有更深刻的印象。BOPPPS是教師進行教學設(shè)計及課堂組織的有效教學模式之一，其重視教學過程中學生反饋的時效性，有助于教師及時調(diào)整授課課程內(nèi)容和教學方式，形成科學有效的教學模式。

3 雨課堂概述

清華大學與學堂在線聯(lián)合研發(fā)了雨課堂這種新型的智慧教學工具，使課前到課后的全過程都以全新的教學模式來推進，實現(xiàn)教學改革的加速進行［7］。雨課堂將信息技術(shù)融入課程課件和微信中，覆蓋課前—課中—課后的每一個環(huán)節(jié)，并采集課前—課堂—課后全教學過程的數(shù)據(jù)，幫助教師了解學生學習情況，分析教學行為，評估教學成效，構(gòu)成全方面、多層次的學習評價體系。雨課堂可實現(xiàn)線上與線下、課內(nèi)與課外的全方位教學與互動，推動混合式教學模式的發(fā)展。

雨課堂具有支持課前預(yù)習材料推送、課堂授課點名、課堂測試、課堂互動、課后作業(yè)點評、交流討論以及學生學習數(shù)據(jù)反饋等功能。教師利用雨課堂能夠向?qū)W生手機推送預(yù)習資料和學習任務(wù)，包括語音、視頻和習題等，同時保證學生預(yù)習情況反饋的時效性。教師以學生實際預(yù)習情況為依據(jù)，針對性地設(shè)計課程課件，突出課程重點和難點，并在課堂中解答課程預(yù)習中存在的問題。與此同時，雨課堂支持彈幕互動、課堂紅包、隨機點名和實時答題等師生互動形式，使教師與學生能夠?qū)崟r交互，實現(xiàn)教與學頻繁高效互動，提高教學成效。雨課堂后臺還可以對學生學習行為進行搜集并記錄，使課堂學習能夠?qū)崿F(xiàn)更精準的過程評估［8］。雨課堂實現(xiàn)課前到課后的所有教學過程，有利于入腦率、抬頭率的提高，教師與學生之間可進行更及時高效的交流互動，從而使課堂教學水平得以提高，教學效果更加理想。

4 BOPPPS框架下基于“雨課堂”的混合式教學策略及案例

“信號與系統(tǒng)”課程在電子信息專業(yè)中是非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。課程主要特征是涉及很多方面的內(nèi)容，包括復雜的計算、抽象的內(nèi)容、較強的理論等，對學生物理和數(shù)學知識的要求更高，對模型分析、系統(tǒng)分析等專業(yè)能力也提出了較高的要求［2］。師教生學的方式是最傳統(tǒng)的教學模式，顯然這種教學模式已無法吸引學生的注意力，不能得到較好的教學效果。混合式教學方法可以支持教師充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、有效的教學模式和先進的信息技術(shù)改進教學成效。在BOPPPS模型框架下，利用雨課堂這一網(wǎng)絡(luò)教學工具探索“信號與系統(tǒng)”課程的線上線下混合式教學模式，如下圖所示。同時，以傅里葉變換這一知識點為例，說明基于BOPPPS模型和“雨課堂”的混合式教學策略。

4.1 線上教學

線上教學由課程引入（B）、學習目標（O）、課前摸底（P）、學習課程（L）、學習測試（L）五部分組成。教師制作線上教學學習課件，涵蓋上述線上教學的五個部分。教師通過雨課堂將線上學習課件推送到學生的微信中，由學生在線下課堂授課前完成。

4.1.1 課程引入（Bridge-in）

“課程引入”的引入方式通常包括提問、背景了解和相關(guān)慕課視頻等，吸引學生注意力，激發(fā)學生興趣，鼓勵學生自主學習和思考。在傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程中，通過在雨課堂發(fā)布內(nèi)嵌約瑟夫·傅里葉的科研生平和音樂頻率顯示器等相關(guān)視頻的預(yù)習課件，引導學生調(diào)研傅里葉級數(shù)的應(yīng)用，激發(fā)學生的學習興趣，從而完成課程引入環(huán)節(jié)。

4.1.2 學習目標（Objective）

“學習目標”是以布魯姆學習目標分類模型［6］為依據(jù)，基于內(nèi)容與行為兩個維度，結(jié)合理解、分析、應(yīng)用、記憶、創(chuàng)造和評價六大認知綜合分析，對每節(jié)課的目標進行確定，同時指出課程內(nèi)容的重難點。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程內(nèi)容為例，向同學們提出學習目標如下：（1）記憶傅里葉級數(shù)的三角形式和指數(shù)形式；（2）理解周期信號可展開為傅里葉級數(shù)的三角形式的原因；（3）理解頻譜圖的含義；（4）運用傅里葉級數(shù)的三角形式和指數(shù)形式畫出頻譜圖。其中，傅里葉級數(shù)的三角形式、指數(shù)形式和頻譜圖是本節(jié)內(nèi)容的重點和難點。

4.1.3 課前摸底（Pre-assessment）

“課前摸底”的方式以問卷調(diào)查、小練習等方式為主，對學生先備知識進行了解，有利于教師對課堂教學進度的控制和教學思路的調(diào)節(jié)。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程為例，通過雨課堂問卷了解學生對歐拉公式、正交函數(shù)集及微積分的掌握情況，調(diào)整教師的課程內(nèi)容和課程進度。

4.1.4 學習課程（Learning）

通過在預(yù)習課件中插入慕課、學堂在線的國家精品課程的方式，讓學生對課程內(nèi)容進行學習。在我校電子信息工程專業(yè)“信號與系統(tǒng)”課程教學過程中，在預(yù)習課件中使用與本專業(yè)“信號與系統(tǒng)”教學大綱一致的學堂在線國家精品課程，引導學生在線上學習本節(jié)課程內(nèi)容和重難點。

4.1.5 學習測試（Learning-assessment）

在預(yù)習課件中通過測試等方式完成預(yù)習測試。教師據(jù)此了解學生學習情況，了解學生在線上學習中遇到的問題和易錯題，及時調(diào)整教師的線下課程內(nèi)容。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程為例，通過在雨課堂預(yù)習課件中增加以選擇題、填空題、判斷題為主的測試題型，了解學生在線上學習過程中對傅里葉級數(shù)的三角形式和頻譜圖的掌握情況，并通過問卷收集學生反饋不懂的知識點。

4.2 線下教學

線下教學由參與式學習（P）、測驗評估（P）、課程總結(jié)構(gòu)成（S），由教師在線下課堂中完成。

4.2.1 參與式學習（Participatory Learning）

“參與式學習”在課程中是最關(guān)鍵的構(gòu)成部分，以學生為核心，通過知識點回顧、翻轉(zhuǎn)課堂、小組探討、提問等方法鼓勵學生積極參與。針對課前摸底環(huán)節(jié)及預(yù)習測試中存在的問題，教師有針對性地設(shè)計課程課件，對重難點內(nèi)容指導性講解，為學生答疑解惑，強化學生對知識的接受程度。課堂教學過程中增加課堂練習和問題討論環(huán)節(jié)，引導學生積極思考、小組討論，從而提高學生在課堂中的參與度。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程為例，首先，教師帶領(lǐng)學生回顧傅里葉級數(shù)展開為三角形式和指數(shù)形式的過程及頻譜圖的形成，為開展后續(xù)教學過程做好理論鋪墊；然后，請同學們討論如下兩個問題：為什么周期函數(shù)可以由三角函數(shù)的線性組合表示？是否任意周期信號都能進行傅里葉級數(shù)展開？通過開展課堂討論，在雨課堂對學生進行點名回答，根據(jù)回答情況，在雨課堂中進行適當加分，以此激勵學生參與課堂教學，進一步提高學生參與度。

4.2.2 測驗評估（Post-assessment）

“測驗評估”環(huán)節(jié)是指課程馬上結(jié)束前組織的測試，學生參加測試后教師能夠?qū)W生學習情況有更全面的了解，進而掌握學生對提前設(shè)置的課程目標的完成情況。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程為例，通過在雨課堂中發(fā)布練習的方式，了解學生對傅里葉級數(shù)展開形式和頻譜圖的掌握情況，另外請學生反饋是否存在不懂的知識點，在雨課堂中收集后，教師在下次課上集中進行解惑。

4.2.3 課程總結(jié)（Summary）

在每節(jié)課即將結(jié)束時，教師使用精簡的語句對整節(jié)課程內(nèi)容中需要掌握的知識點進行總結(jié)，使學生對課程內(nèi)容形成清晰的認知并加深印象。以傅里葉級數(shù)這一節(jié)課程為例，教師總結(jié)傅里葉級數(shù)的三角形式、指數(shù)形式及其頻譜圖，鞏固學生對傅里葉級數(shù)的展開形式及頻譜圖的理解，加深學生對傅里葉級數(shù)課程內(nèi)容的印象。

以上所有環(huán)節(jié)均在雨課堂中進行。首先，教師通過雨課堂推送內(nèi)嵌國家精品課程視頻和練習的線上學習課件，完成線上教學環(huán)節(jié)；其次，教師在雨課堂中實施線下課堂教學，主要通過回顧知識點、課程討論、翻轉(zhuǎn)課堂等交互式的學習方式讓學生參與到教學過程中，實施參與式學習環(huán)節(jié)，同時在課堂中對學生進行隨堂測驗，實施測驗評估環(huán)節(jié)；最后，在每一節(jié)課即將結(jié)束前，教師對課程內(nèi)容進行總結(jié)，有助于學生深刻理解、加深印象。除此以外，教師在雨課堂中發(fā)布課后作業(yè)和每章測試題，用于檢測學生對已學課程內(nèi)容的掌握程度。此外，教師可以根據(jù)測試結(jié)果對教學方法、教學思路和教學進度等進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。教師借助雨課堂開展混合式教學，有效地結(jié)合線上教學與線下教學兩種教學方式，使教學活動更加豐富且具有成效。

5 教學效果與教學反思

筆者針對2020級電子信息工程專業(yè)學生在“信號與系統(tǒng)”課程教學中開展BOPPPS模型框架下基于雨課堂的線上線下混合式教學方法的探索，對比2019級電子信息工程專業(yè)學生考試結(jié)果可知，學生成績提升非常明顯。學生的不及格率由18.86%降低到7.14%，平均分由61.53分提高到66.54分。由此可見，BOPPPS模型、雨課堂和混合式教學模式的結(jié)合能夠顯著提高教學效果。

總而言之，對BOPPPS模型框架下以雨課堂為基礎(chǔ)的混合式教學模式進行應(yīng)用，明確學生在教學實施過程中的核心地位，利用課前摸底、引入、學習目標、參與、測評以及總結(jié)的框架，借助雨課堂激發(fā)學生對“信號與系統(tǒng)”的濃厚興趣，激勵學生更多地參與到教學活動中，從而實現(xiàn)教學效果的不斷提升。

參考文獻：

［1］吳巖.吳巖：抓好教育教學“新基建”走好人才自主培養(yǎng)之路［N］.新華網(wǎng)，2021-12-2.

［2］賈永興，余璟，王淵，等.BOPPPS模型在“信號與系統(tǒng)”課程教學中的實踐［J］.工業(yè)和信息化教育，2021（2）：45-48.

［3］孫凱傳，馬麗生，張妙飛.BOPPPS教學框架下的移動課程教學設(shè)計——以《信號與系統(tǒng)》為例［J］.電腦知識與技術(shù)，2019（12）：128-130，135.

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［7］學堂在線.學堂在線推出智慧教學工具——雨課堂［N］.清華大學新聞網(wǎng)，2016-06-17.

［8］賈瓊瓊.基于“雨課堂”的“信號與系統(tǒng)”翻轉(zhuǎn)課堂教學改革［J］.教育教學論壇，2021（08）：43-46.

基金項目：江蘇省高校哲學社會科學專題研究項目“教育生態(tài)學視域下高校‘第二課堂’評價體系的構(gòu)建研究”（編號：2018SJSZ491）

作者簡介：施文娟（1981—?），女，漢族，江蘇鹽城人，工學博士，副教授，研究方向：無人機通信、無線通信及無線視頻質(zhì)量評價等。