BOPPPS教學框架下的移動課堂教學設計

孫凱傳 馬麗生 張妙飛

摘要：在移動學習時代的背景下，手機逐漸成為課堂中有效的教學工具，而BOPPPS教學是一種以目標為導向的有效教學框架。本文以BOPPPS教學模型為框架，以《信號與系統》課程教學目標為中心，構建課程六大模塊，并將移動教學方法融入其中，從而實現學生全方位參與的互動式教學。教學實踐表明BOPPPS教學模型下的移動教學方法能夠有效吸引學生的學習興趣，提高教學效果。

關鍵詞：BOOOPS;移動課堂教學;信號與系統

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0128-03

1教改背景

信號與系統是電子信息類專業的一門重要的專業基礎課程，也是電子信息類碩士研究生入學考試專業課之一。該課程以高等數學、電路分析等課程為基礎，是后繼的通信原理、數字信號處理、信息論編碼等專業課程的先修課程，在教學環節中起著承上啟下的作用，在電子信息類專業本科教學中占有重要的地位。信號與系統課程的教學目的是讓學生掌握信號與系統分析的基本理論、基本原理和基本方法，使學生能夠靈活運用這些知識為后續課程的學習打下基礎，并能夠運用學到的方法解決實際中的問題。該課程的特點是課程教學內容多，內容理論性強且抽象，從而造成了教師難教、學生難學的現狀。目前，信號與系統課程的教學主要存在以下幾個方面問題：

（1）授課手段單一，通常采用傳統的講授式教學方法：采用幻燈片講解或者是板書講解，這兩種授課方式都很難與學生產生良好的互動，或者是課程互動模式比較單一、枯燥;

（2）課程具有很強的理論性，需要學生牢固掌握高等數學、復變函數、離散數學、電路分析等多門課程的相關知識，若授課教師不了解學生的學習情況，一味地填鴨式的講授方法，會直接導致學生課堂上跟不上講懈思路，從而很容易讓學生對這門課程失去興趣和信心;

（3）學生對課程的學習目標不明確，目前教師在上課的過程中大都滿堂灌，缺少教學環節和設計，在上課的過程中僅僅是將課程的知識點進行羅列，從而會導致學生對課程的學習目標不明確;

（4）課程互動較少，由于課程的理論性較強，涉及很多定理和性質的推導和證明。僅僅通過板書或PPT很難開展有效的互動活動，而且此課程很難開展課堂習題，或者傳統課堂練習很耗時，而且無法及時地了解到學生答題情況;

（5）考核方式落后，課程采取期末閉卷考試來評定，這種傳統的考核方式不能很好評測出學生的學習情況，也不能達到以考促學的效果，體現不出過程性考核，不滿足新工科和工程教育認證的教育思想。

上述存在的問題，很大程度上制約了信號與系統課堂教學的效果，教師很難教、學生很難學。本人所在教學團隊也嘗試了項目驅動、興趣分組以及翻轉課程等教學方法，雖然有一些小的改善，但是收效甚微，教師的工作量成倍的增長，但是學生的學習沒有明顯的提高。偶然一次機會，參加學院組織的教學工作坊活動，基于BOPPPS教學模型報告和基于移動教學工具的培訓，受益匪淺。于是便開始了以BOPPPS教學框架下的移動課堂教學設計探索，經過實兩個學期的實踐證明本方法確實能夠在很大程度上提升學生的學習效果。

2 BOPPPS教學模型與移動課堂教學概述

2.1 BOPPPS教學模型

BOPPPS教學模型起源于加拿大教師技能培訓工作坊（ISW），目前已被全世界30多個國家采用，100多所大學和培訓機構實施[1]。BOPPPS教學模型核心是整個教學課堂的設計都圍繞著怎么樣達成課程目標為中心，與當下的工程教育認證以及基于學習產出的教育模式思想相吻合。BOPPPS教學模型為了達成課程學習目標，將課堂設計分為六個環節：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（Summar）[2-4]。其中，“課程引入”環節主要是通過問題、情節、作業、提問等導入的方法，吸引學生的興趣，引導學生進一步的思考問題，跟著教師的思路進入到課程。一個好的導人情節設計，能夠很快將學生的思維引入到課堂內容中來。“學習目標”環節主要通過明確地告訴學生通過本節課的學習能夠學到什么，學到的知識有什么作用或應用，需要達到什么的要求，才能達到教學目標，從而讓學生明確學習的目標。“課前摸底”主要通過提問、問卷、作業等方式對學生掌握情況進行摸底，從而能夠掌握學生對即將要講的內容的掌握程度，有助于教師根據課程目標適時的調整課堂的講解思路，通過測試也能增強與學生之間的互動。“參與式學習”環節是課程的核心環節，主要通過交互式的學習方式讓學生參與到教學過程中，以學生為中心。“測驗評估”環節是在課程快要結束時對學生進行測驗，通過測驗了解學生的掌握情況，從而了解學生是否達到課程之前所設的目標。“課程總結”環節，通過課程總結，進一步加深學生對課堂內容的理解。BOPPPS教學模型強調以學生為中心，以教學目標為導向的教學設計，可以有效地提升課堂教學效果。

2.2移動課堂教學

學生上課玩手機是高校一直以來難以解決的難題，學校也采取了多種多樣的方法去杜絕學生上課玩手機，但是效果往往不理想。隨著互聯網+、大數據以及移動信息技術的快速發展，各類教育教學輔助工具應運而生，如超星學習通、藍墨云班課、雨課堂等[5-7]，這些教學工具在一定程度上改善了傳統教學的課堂不足，把學生課堂上“玩手機”變成了學習的一部分，提升了教學效果。這些移動教學工具大都具有即時互動的特點，能夠進行現場點名簽到、主題討論、測驗、搶答等，如圖l所示，通過即時課堂活動，便能夠即時得到統計結果，從而能夠更好了解學生的學習情況。

利用手機進行課堂活動已經成為越來越多高校教學改革的一部分。通過這些移動教學工具，能夠有效促進了教學活動的高效開展，也提高了學生的學習興趣，移動教學工具也正在影響著我們教育和學習方式。

3 BOPPPS教學框架下的移動課堂案例設計

《信號與系統》是電子信息類專業的重要專業基礎課，其課程特點是具有較強的理論性。目前，傳統教學方式很難吸引學生專心聽講，教學效果較差。本文以BOPPPS教學模型為框架，利用移動教學工具超星學習通來輔助開展教學。下面以《信號與系統》中的“周期信號的傅里葉級數”為例來闡述BOPPPS教學框架下的移動課堂教學實踐。

課前預熱：通過超星學習通平臺來布置課前任務，讓學生以“傅里葉級數在實際生活中的應用”為主題進行調研，并在學習通上傳調研報告。課程助理（一般由同專業高年級該課程學習較為優秀的學生擔任）對課程調研報告進行整理，并將一些優秀的調研報告在平臺中進行推薦。通過課程調研，讓學生對傅里葉級數有一個初步的認識。

3.1課程引入

傅里葉級數中涉及級數的推導和公式的定義，在課程的一開始采用通過播放一些電子設計競賽作品所制作的音樂頻譜顯示器，同學們調研的傅里葉變換的應用來吸引同學的注意，進而引入本次課的內容。同學們通過視頻以及課前的調研，相信大家對傅里葉級數的應用有了一些感性的認識，但是同學們想一想這些應用到底如何通過傅里葉級數實現，跟傅里葉級數有何聯系。下面我們將通過本節課的學習來了解傅里葉級數應用的基礎原理。

3.2學習目標

向學生闡述本節課的學習目標和重難點內容，通過本節課的學習讓學生記住傅里葉級數的三角形式展開，能夠知道為什么周期信號要展開成三角形，能夠知道頻譜圖的含義，重點在于傅里葉級數三角形式的展開和頻譜圖的含義，難點在于理解頻譜圖的含義。

3.3課前摸底一以學習通為輔助工具

周期信號的傅里葉級數涉及很多基礎性的高等數學和復變函數的內容。因此，可以通過調查問卷的方式來調研學生的基礎內容掌握得如何，以此根據學生的學習情況來及時調整講課的思路。為了使學生能夠達到學習目標，先通過問卷了解學生對歐拉公式、傅里葉級數的開展以及微積分的掌握情況，適時調整講課的進度和思路。

3.4參與式學習一以學習通為輔助工具

參與式學習是整個課程的核心環節，主要以學生為中心來設計整個教學內容。在高等數學中大家都學過傅里葉級數的展開方法，請各位同學討論一個問題：為什么任意一個函數都可以分解成三角函數系數和的形式？（開展課堂討論，并通過學習通點名學生進行回答），根據回答的情況，可以直接在學習通中加適當的平時分，這樣對學生也是一種激勵，節省了教師記錄成績的時間。

若兩個函數gl（t）、g2（t）在區間（t1，t2）內滿足：

則說這兩個函數在區間（t1，t2）正交，或它們是區間（t1，t2）上的正交函數。

若函數集{gi（t）}在區間（t1，t2）內且函數g.（t），…，gu（t）滿足：

則這個函數集就是正交函數集，當ki=l時為歸一化正交函數集。滿足一定條件的信號可以被分解為正交函數的線性組合。即任意信號廠（t）在區間（t1，t2）內可由組成信號空間的n個正交函數的線性組合近似表示為：

若正交函數集是完備的，則：

正、余弦函數的三角函數集是最重要的完備正交函數集。那為什么周期信號一定要展開成三角形式呢，原因在于：（1）三角函數是基本函數;（2）用三角函數表示信號，建立了時間與頻率兩個基本物理量之間的聯系;（3）單頻三角函數是簡諧信號，簡諧信號容易產生、傳輸、處理;（4）三角函數信號通過線性時不變系統后，仍為同頻三角函數信號，僅幅度和相位有變化，計算更方便。

以此引出三角形式的周期信號的傅里葉級展開，由于展開式比較復雜，記憶比較困難。通過學習通讓學生現場以小組的形式進行討論，如何能夠快速的記憶周期信號的傅里葉級數展開式，以此加深學生的印象。

給出一個周期信號，讓學生分成6組討論，在作業本上進行傅里葉級數的展開形式，并且展開后請同學們以橫坐標為頻率，縱坐標分別為振幅和相位來畫關系圖。每組出一個代表來表達他們的解答過程和關系圖，每組介紹完后全班同學通過學習通對他們的表述進行打分，最后全部表述完后，由教師進行點評和闡述，并告訴學生他們畫的關系圖即為頻譜圖，進而引出頻譜圖的概念，以及頻譜圖的作用。

3.5測驗評估

在課程快要結束之前，通過學習通進行課程測驗，主要是通過問卷的方式來了解學生對傅里葉級數的三角形式的展開有沒有記住，有沒有理解頻譜圖的概念和作用。另外讓學生反饋本節課的內容是否存在有不懂的地方，可以在下次課之前統一進行解釋。

3.6課程總結

通過簡明扼要的總結本節課的內容，讓學生有一個系統的概念，同時鞏固本節課的上課內容。讓學生對周期信號的三角形式的展開，頻譜圖的概念能夠理解的更深入，同時也拋出問題讓學生思考一下，除了三角形式展開還有沒有其他形式展開，如果有，其他的展開形式有什么作業？請學生課后思考，下節課請同學回答。

4教學效果與教學反思

BOPPPS教學框架下的移動課堂教學方法能夠激發學生主動學習，并且在一定程度上控制了學生課堂玩手機和睡覺的現象，同時也提高了教師的工作效率，提升了教學效果。本人針對2016級通信工程學生開展BOPPPS教學框架下的移動課堂教學方法，通過與2015級通信工程學生的考試情況作對比分析發現，學生的成績有了明顯的提高。如圖2所示，學生的不及格率降低了6.3%，考試平均分也由62.7提高到65.9，最高分也有了突破。

綜上，通過利用BOPPPS教學框架下的移動課堂教學方法，以學生為課堂的中心，通過課程預熱、課程引入、學習目標、課前摸底、參與式學習、測驗評估、課程總結的教學框架，并以移動教學工具為輔助，能夠讓學生學會主動學習，全程參與課堂互動，跟著教師的思路完成課程教學，同時也提高了教師的課堂效果。但是移動教學工具目前來看還不夠智能化，特別是需要教師在課下花較多的時間來錄入課程的題目，討論的話題，試卷和作業庫，備課工作量負擔增大。

筆者的學校教師發展中心于2018年12月開展了雨課堂的培訓，這款移動教學工具，有望減少教師備課的工作量，后續筆者將繼續利用雨課堂進行探索更加優質的教學方法。

參考文獻：

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[7]王光榮，常帥，于曉鋒.基于移動教學的無機及分析化學課堂教學設計與實踐[J].化學教育（中英文），2018，39（20）：73-77.

【通聯編輯：光文玲】

作者簡介：孫凱傳（1991-），安徽六安人，碩士，助教;馬麗生（1982-），山西呂梁人，博士，副教授;張妙飛（1989-），內蒙古人，碩士，助教。