基于網絡教學系統和BOPPPS模型的教學研究與實踐

許博　陳衛衛　邢長友　胡超　張國敏

摘要：研究如何基于BOPPPS模型，更有效地組織教學過程，提高教學效果，利用網絡教學系統，對BOPPPS模型進行擴展以實現教學全過程管理，通過計算機網絡原理課程中應用實踐的案例說明實踐過程。

關鍵詞：BOPPPS模型；網絡教學系統；計算機網絡；教學設計

1.概述

“教”與“學”的互動是教學的基本形式，在課堂教學活動中，一切教學環節都緊密圍繞教學目標而展開。從“教”方面而言，教師主要關注于如何確定教學內容的選擇、教學過程的設計與實施和教學效果的檢測與評定；從“學”方面而言，學生主要關注于怎樣分清基礎知識、重點知識和提高知識及對相關知識的具體要求。BOPPPS教學模型是一種起源于北美地區，供教師進行課程設計的模式，它也被稱作有效教學模型。

工欲善其事，必先利其器，我們通過先進的網絡信息技術集成BOPPPS教學模型，將教學管理人員、教師和學生三者有機納入到統一的管理平臺之中，建立一條教學互動、教管互動的信息高速公路。在教學系統中，科學設計教學資源管理、課程管理和教學過程管理3個階段的工作模式，使得BOPPPS模型能夠覆蓋課前、課中和課后3個環節，支持課堂教學并發展創新思維，建立面向課程全過程管理的學習評價方式，使得教師能夠對課程教學的每個環節進行掌控，可以方便地對學生學習效果（如投入時間、參與度及效果與考核成績）和教師教學效果進行評估，同時為學生提供了創新平臺，使得教的質量、學的效果、管的效率能夠得到促進，進而同步提升。

2.BOPPPS模型

BOPPPS模型中包含6個課程教學階段（即為六要素），分別為B（Bridge-in）引入、O（Learning Obiective）學習目標、P（Pre-Test）課前摸底、P（Participatory Learning）參與式學習、P（Post-assessment）課內評估、s（Summary）總結。各個要素的含義見表1，同時呈現了5W教學要素（即Why、Who、What、How和Whetherornot）在BOPPPS模型中出現的位置。

從教學組織實施層面，BOPPPS模型給出了遵循“教學目標—教學行為—學習活動一教學評估_教學目標”的教學循環過程，使教師能夠有效地組織課程教學并獲取反饋信息；另一方面，從培養計算思維的目標出發來看，該模型還可以幫助學生培養如何分析問題、如何探尋學習難點、如何反思學習的盲點等能力，是一種培養計算思維的非常好的工具。

3.網絡教學系統

廣泛普及的網絡為教育改革提供了一個網絡化的發展方向，已成為現代教育的重要特征，為教育發展提供一種新的推動力。基于網絡的教學系統能夠支持面向知識點、自學習等新型教學方式，高效利用教師的教學經驗，提高教學效率，為師生開展有針對性的教學活動提供重要的技術支撐。信息技術和網絡技術的發展使教學的技術手段和載體形式發生了革命性的變化，網絡的開放性、分布性的特點以及基于網絡的巨大計算能力，使學生的自學習能夠突破時間、空間和形式等各方面的約束。網絡教學系統不僅能夠提高教學質量，還能夠促進創新人才培養，并為推進教學模式改革奠定基礎。為了進一步提升網絡課程教學質量，我們采用了SPOC網絡教學系統，將BOPPPS教學模型高效、快速、靈活地應用在教學實踐中，它采用先進的網絡信息技術，將BOPPPS模型的6個階段延伸到了課前與課后，從多個方面調動學生的學習積極性，發揮教師的主導作用，實現對課程教學的全過程管理。

3.1采用問題驅動教學法延伸課堂

“問題驅動教學法”是一種建立在建構主義教學理論基礎上，以具體問題作為教學的出發點，以學生主動學習和教師充分引導相結合為主要特征的教學方法。這種教學法通過構建“問題鏈”，設計問題情景，從而恰當地為學生呈現問題并激發興趣，使學生產生參與解決問題的欲望，并調動其主動探索問題的積極性。通過教師的主導和啟發，展示知識的形成和應用過程，讓學生通過解決問題的過程來加深對知識的理解、構建和實踐經驗的積累。

通過該教學系統，可以分別在課前和課后設置思考題，引導學生進行討論交流，為在課堂上高效應用BOPPPS模型奠定良好的基礎。一般情況下，教師可以精心設計一些問題并將其發布在論壇上，然后對問題進行一定程度的解析，讓學生理解問題的本質；而后組織學生在論壇中探討交流，深入挖掘解決問題的方法；最后教師對問題及學生的解決方案進行總結評價。通過問題能夠揭示理論概念的形成過程，引導學生探索知識的結論與規律，激起學生使用理論知識解決實際應用問題的趣味，提升其信心。

3.2采用教學全過程管理機制關注學生

傳統的教學模式僅關注學生課程的客觀成績而忽視了整個學習過程，導致課程結束后才能對學生學習效果進行評價，錯過了課程學習的最佳時機。BOPPPS教學模型的課前摸底、參與式學習和課內評估可以有效地在課堂上對教學效果進行評價分析，從而及時發現問題解決問題。筆者利用SPOC教學系統，將BOPPPS模型的課內評估延伸至課前與課后，并采用形成性評價（formative assessment）和結論性評價（summativeassessment）對教學效果進行綜合評價。其中，形成性評價是教師在教學過程中根據學生的實時反饋作出的評價，類似于平時成績；結論性評價是課程結束后教師對學生的評價，類似于課程考試成績。在SPOC教學系統中，可以輕松地記錄學生在學習過程中的所有學習行為，包括課程參與度、作業完成情況、自學情況、測試情況和實驗情況等。綜合評價更傾向于過程性評價，因為過程性評價能夠對學生作出及時的反饋，從而幫助教師判斷能否進入下一個教學環節，也能夠對教師的教學方法及其產生的效果作出反饋。

上述評價方式被稱為教學全過程管理機制，其階段示意圖如圖1所示。在該過程中，教師可以利用系統記錄學生學習的每一個環節，包括參與各種教學活動的次數、時間、效果和教師的客觀與主觀評價，使教師能夠對學生學習質量和學習效果進行綜合評定，并能及時發現教學過程中存在的問題，進而調整教學內容和方式，消除降低教學質量的缺陷。

3.3采用精確化和智能化在線測試提高效率

為了了解學生的知識基礎以及教師的教學效果，BOPPPS模型中強調進行前測與后測，而課堂教學活動的效果主要通過水平測試進行檢驗。因此，SPOC網絡教學系統提供了功能完備的試題管理與在線測試分析功能，其結構模型如圖2所示。

利用SPOC教學系統實施BOPPPS模型的前測與后測，能夠將檢驗結果快速反饋給教師，使教師能夠及時調整和改進教學內容。從試題管理功能上講，系統提供試題錄入、試題與知識點或章（反映學習的階段性）綁定等功能；從組卷測試功能上講，系統提供布置課后作業、章講測試、知識點測試、期中測試和期末測試等組卷及在線測試支持功能，實現測試的精確化和智能化。從評價分析功能上講，系統能夠提供自動評分和人工閱卷相結合的功能、分數處理和教學效果分析等。這些功能不僅能夠大大提升應用BOPPPS模型的效率，而且能促進學生自學習，節約時間、人力與財力，獲得更為客觀公正的測試成績。

3.4依托資源，共享機制。促進教學質量不斷提升

目前，高校雖然具有一定的教學資源共享機制和相應的軟件系統，使得教師與學生能夠共享教案、課件、試題庫等教學資源，但這種簡單的資源共享方式具有一定局限性，無法快速、便捷地傳播BOPPPS教學模型及相應的教學資源。我們在SPOC教學系統中提出了一種基于網絡教學系統的資源共享機制，將課程教學劃分為課程資源管理、課程內容管理和教學實施過程管理的3階段循環互動模式，變“課程資源庫”為“教學知識庫”，從而促進BOPPPS教學模型的迅速傳播，其體系結構如圖3所示。

與傳統資源共享方式不同，教師在將課程資源錄入教學系統后，可以根據BOPPPS模型的基本思想，并結合本人的教學經驗以及實施計劃，設計每堂課的實施方案，通過實施計劃，將教與學有機地融合在一起。對于優秀的教師來講，其課程實施方案是多年的經驗積累，是寶貴的教學知識庫，可以通過借助網絡教學平臺，復制其課程的全部資源，包括上述“教學知識庫”，讓更多的教師接觸并逐漸掌握，提升整體的教學水平。采用上述資源共享機制，可以促進基于BOPPPS模型教學方法和教學資源在教師之間快速傳播，提供了一個課程建設成果的推廣平臺。

4.應用案例

在計算機網絡原理課程教學中，將BOPPPS模型和問題驅動教學法結合在一起，在課程教學中貫徹以學生為中心的基本理念。此外，借助理工大學SPOC網絡教學系統，將課堂延伸到課前和課后，為學生提供在線學習環境，為教師提供全過程教學管理手段。

以“數據鏈路層的可靠傳輸”教學設計為例，介紹具體的做法。

（1）首先，將本次課的知識點劃分為3部分，在教學系統中，為每一部分錄制一個10分鐘的教學視頻，并分別設置3道闖關式測試題，在上課前3天推送給所有學生，作為課前預習任務，由學生在課前完成。教師通過教學系統，能夠掌握每一個學生的自學情況，并將自學完成率自動記錄到平時成績中，這樣有效督促了學生完成課前自學任務。高質量的課前預習為有效運用BOPPPS奠定了堅實的基礎。

（2）引入階段：準備一道思考題發布在SPOC教學論壇中，而后組織學生課前討論。使用既簡單又普遍存在的問題，激發學生的學習興趣。將討論放在課前，使教師能準確分析學生在教學論壇中設計的數據可靠傳輸方案和提出的疑問，充分了解學生學習的重難點，更加有針對性地進行課堂教學。

（3）教學目標：根據學生的認知水平，從學生學習角度提出3點學習目標：①在面對不具備計算機網絡專業知識的人時，能夠準確地向他們描述為什么物理傳輸媒體不可靠，可以通過哪些措施來實現數據可靠傳輸；②在分析實際網絡協議時，能夠準確判斷它采用了哪些可靠傳輸機制，是否實現了可靠數據傳輸；③在工程實踐中，能夠自主設計可靠數據傳輸協議。

通過界定這3個學習目標，學生在課程學習時就可以確定學習重點，即什么是“可靠數據傳輸”“可靠數據傳輸機制”有哪些，如何判斷“數據傳輸是可靠的”，怎樣設計實現“可靠數據傳輸協議”。

（4）課前摸底：在課前編制一套測試試卷，包含10道選擇題和5道判斷題，并要求學生在課堂完成。試卷涉及本次課的所有重要知識點，學生通過在線測試功能，通常4分鐘就能完成測試，教學系統為每一次測試都提供了詳細的試卷分析，通過分析能夠實現以下目標：①了解學生對每個知識點的掌握情況，對掌握程度較低的知識點進行側重講解；②有意引導學生分析錯誤率較高的知識點及相關內容；③為設置后測內容提供參考。

（5）參與式學習：參與式學習旨在讓學生能夠自主加入到教學過程中，改變以往被動式學習方式，體現“以學生為中心”的教育理念。我們主要采用問題驅動式教學法，該方法能夠調動學生的學習積極性。對于相對容易理解的問題，直接請學生回答；對于較難理解的問題請學生上臺講解，臺下學生可以進行質疑和補充。

（6）效果評估：呼應引入階段的案例，“設計一種方案，實現發送方到接收方的單向可靠數據通信”，請一個學生綜合運用上述可靠傳輸機制，設計停止等待協議，請其他同學進行補充，考查本次課的教學效果；此外，根據本次課的重難知識點和前測結果，在SPOC教學系統中給學生布置4道作業題，并安排學生對作業進行互評。

（7）總結：在總結階段，首先簡要回顧本次課堂教學內容，點出化解難點和重點的思維方法，最終引導學生思考可靠數據傳輸機制的應用場景。在教學論壇中設置一道思考題：“請綜合運用多種可靠數據傳輸機制，設計一個能夠高效運行的數據鏈路層協議，并分析協議的信道利用率，看哪位同學設計的協議既可靠，又具有較高的信道利用率”，既考查學生的學習效果，又為引出下次課做好準備。

5.結語

實踐表明，通過在教學過程中運用BOPPPS教學模型進行教學設計，教師能夠清晰地構建知識之間的內在聯系，從認知層面提煉問題，確定教學的層次和目標，并易于滲透學科思想方法的培養，提高教學效益。基于網絡教學系統，實施BOPPPS教學模型，能夠高效地將教學過程延伸到課前與課后，使教師能夠對學生學習全過程進行管理；通過在線測試與分析功能，有效地提高了測試效率。基于網絡教學系統實施BOPPPS教學模型，為網絡課程教學改革和在線教學方法研究提供了新的思路。