BOPPPS 教學模式下基于大數據的化工原理課堂教學創新

王要令，趙海鵬，丁明潔，任海波，宋成建，程相龍

(河南城建學院 材料與化工學院，河南 平頂山 467036)

1 引言

現代信息技術飛速發展，工業4.0、互聯網+、云空間、一帶一路、分享經濟、人工智能、中國制造2025等新技術風起云涌，信息化的新時代來了。隨著教育部相繼提出教育信息化2.0、雙一流建設、新高教40條、金課建設等，中國大學慕課、超星爾雅、智慧樹、優學院、高校邦、學堂在線等網絡教學平臺及雨課堂、慕課堂等智慧教學工具很快融入了高校日常教學，并且以這些新技術、新軟件為依托的線上教學顛覆了傳統的課堂教學，改變著教學理念、模式、方法、過程和評價。

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

2 傳統課堂教學現狀及問題

傳統的課堂教學是以說教式、填鴨式為主，課堂氛圍不夠活躍，學生參與度不高，獲得感和滿意度較低[1]。課堂以教師為中心，教師是課堂的主導者和實施者，教學過程基本滿堂講；學生則是滿堂聽、被動的接受，缺乏主動性和積極性，缺少師生的互動、生生的互動。

傳統的課堂教學，教學效果與質量也無法直接獲取[2]。在教學中，教學設計是否適合學生、所講教學內容學生掌握的情況如何等等都不能得到時時的反饋，教學過程很難及時發現問題和調整教學環節。

3 BOPPPS教學模式

BOPPPS教學模式的核心在于以學生為中心，強調學生參與課堂，主動學習。BOPPPS教學模式將課堂劃分為幾個15min的單元，分別為導入(B，Bridge-in)、學習目標(O，Objective)、前測(P，Pre-assessment)、參與式學習(P，Participatory Learning)、后測(P，Post-assessment)和總結(S，Summary)六個環節[3]，各環節既有起承轉合作用，彼此間又相互銜接，構成了一個閉環式的反饋教學模式。

4 基于大數據的BOPPPS教學模式課堂創新

信息時代，隨著現代化科技和通訊技術的發展，大數據技術的應用已在高等教育的多個領域展現出其高效性、針對性和不受時間或空間的限制性等優勢[4]。“五大金課”的提出，更是對新時代的人才培養提出了新標準和新要求，結合現代信息技術的大數據，如何吸引學生的注意力、充分調動學生在課堂上的積極性、激發學生的學習興趣，如何使學生成為課堂的主導者、參與者、合作者，開展深層次、高階層次的進階學習，成為高等教育的大勢，也成為新時代高等教育改革發展的核心任務。

本文根據BOPPPS教學模式，基于大數據時時反饋的結果，以《化工原理》課程為例，采用“翻轉課堂+案例”的形式開展課堂教學新設計。

4.1 “以學為中心”的教學理念

以學為中心的化工原理教學，關注學生的學習過程和學習成效，重視引導和培養學生的創造創新精神、自主能動性學習能力、全面和諧及個性化發展的素質。學生在整個課堂中起主體作用，參與課堂的“翻轉課堂”環節。教學過程采用“生活案例”吸引學生的注意、激發學生學習的興趣，課堂以“協作小組”為單元，開展“工程案例”等教學手段，把課堂還給學生并全程參與，而教師起引導者和答疑者的角色。

4.2 課堂教學設計與實施

4.2.1 導入(B，Bridge-in)

導入是引入課程某次課的內容，化工原理通過“生活案例”導入課程內容。根據BOPPPS教學模式，該環節要吸引學生的注意力、激發學生的學習興趣，而化工原理課程是一門偏工程的專業基礎課，公式和計算較多、枯燥乏味，并且使學生感覺是一門與工廠生產有關的課程，離自己很遙遠，也無法想象，更不可能觸手可及，所以心理上一開始就產生了巨大的距離感和陌生度。實際上化工原理的內容在我們生活的周邊到處可見，為此，根據各單元操作的原理分別引入“生活案例”，讓同學們覺得熟悉、親切、好奇，從而能喜歡上或對化工原理產生興趣，激發大家的好奇心與科學探究精神。譬如流體流動單元操作引入打乒乓球時“旋轉球”的生活案例、吸收單元操作時引入“切洋蔥”的生活案例、萃取單元操作時引入漂洗衣服的生活案例等等。

4.2.2 學習目標(O，Objective)

學習目標是讓學生明確學習要求、教學目標，讓學生在學習時能把握學習的方向、重難點。化工原理是在課前發布學習目標，然后讓學生根據學習目標以“協作小組”為單元開展自學和課前討論，并將遇到的問題列出提綱，以便課堂中開展討論和翻轉課堂。

4.2.3 前測(P，Pre-assessment)

前測是課前對學生進行測試，以便了解學生的知識基礎，同時幫助老師調整教學設計、進度和深度。化工原理課堂運用智慧教學工具“慕課堂”，首先開展匿名問卷或投票，初步了解學生課前開展自學的人數，根據時時反饋的大數據統計結果，掌握有多少學生有一定的知識基礎；然后發布簡單練習題，根據大數據統計作答正確情況，以考查絕大部分學生對本次課基本內容的掌握情況，以便確定是否調整教學設計；最后發布深層次的練習題，根據大數據反饋結果以確定討論的時間長短、是否需要教師引導討論、是否可以讓個別學生引導討論等。這個環節非常重要，它是確定課堂教學廣度、深度和教學過程實施的關鍵依據。

4.2.4 參與式學習(P，Participatory Learning)

參與式學習是課堂教學過程的主體環節，整個環節都以學生為主體，學生全程參與，可以是生-生互動，也可以是師-生互動，可以是個人-個人互動，也可以是小組-小組互動，而教師在整個環節中起引導作用。化工原理課程根據“前測”，點出學生掌握不扎實的知識點，必要時重點講授一下，然后以“協作小組”為單元展開“工程案例”的討論，讓學生充分利用自然科學知識和專業課知識進行分析、推導、總結，開展深層次、高階層次的進階自主學習和探究，這樣不僅基礎知識得到了鞏固和加強，高階層次的知識也得到了挖掘和掌握。

4.2.5 后測(P，Post-assessment)

后測是對本次課程內容掌握程度的一個檢驗，是對課程目標達成度的一個考察和反饋。化工原理采用“彈幕+大數據統計”、“測試+大數據統計”、“作業+大數據統計”、“案例+大數據統計”等多種形式，在課堂上時時反饋教學效果，把控教學質量。同時對于討論、案例中的疑問可以“彈幕”在大屏幕上，在老師的引導下，導出下次課的教學內容。

4.2.6 總結(S，Summary)

總結是對本次課學習內容的一個小結，對課堂教學過程中出現的異常情況或偏離情況的一個反思和持續改進的重要環節。化工原理采用“學生總結、老師引導”、“學生總結+教師總結”等方式，同時以“思維導圖”、“知識樹”等形式展示或匯報，并評出優秀成果。

該環節很多教師都只開展了一部分，只是對課程主講內容用幾個關鍵詞語概括了一下，但實際上總結不僅僅是針對教師的，同時也需要學生總結。學生需要總結通過本次課程學習到了什么？培養了什么能力和素質？哪些是沒有掌握的？哪些能力和素質仍需要以后培養和加強？……這樣能有儀式感的讓學生有種獲得感、滿足感和學有所用感，也明確自己與目標的差距。而教師通過大數據反饋發現課堂教學中的問題及學生的薄弱環節，可以時時小結并當即調整教學過程或設計，后期再針對性的強化。譬如，基礎知識不扎實的可以通過線上視頻、個性化的反復學習；深層次、高階的知識或能力可以通過“協作小組”開展案例分析和討論，必要時可以進行小組匯報或優秀成果展示等，以增加學生探究的興趣和動力，從而達到最終的教學目標。

4.3 課堂教學閉式循環及教學效果

化工原理課堂教學通過生活案例導入、教學目標課前發布、課前測試-大數據統計反饋、“工程案例”參與式學習、后測-大數據統計、總結教學目標達成度與持續改進等六個大的環節實現了一個閉環式的反饋教學模式，如圖1所示。

圖1 化工原理課堂教學閉式循環

由“生活案例”讓學生對知識點有個感性認識，并激發探究興趣。提前發布學習指導和學習任務，教師根據課前線上的大數據分析掌握學生自主學習的“面”和“度”，設計和組織教學過程。課堂中根據智慧教學工具“慕課堂”等實時掌握學生動態，及時調整教學組織；并根據線上大數據、課中大數據、智慧教學工具大數據和翻轉課堂情況設計線上任務和測試等，檢測是否達到教學目標。最后教師總結分析課程達成度與持續改進，并由此引出下次課的新內容；而同時學生根據老師的達成度分析總結自己是否獲得了應該具備的知識、能力和素質。

通過對《化工原理》課堂教學效果進行問卷調查，學生互動滿意度91%，總體滿意度94%。

5 結論

BOPPPS 教學模式下基于大數據的化工原理課堂教學設計，通過六步教學設計實現了環閉式反饋課堂教學模式。教學過程采用以學為中心的教學理念，以教師為引導，以學生為主體，結合現代信息技術的大數據，使學生成為課堂的主導者、參與者、合作者，通過開展深層次、高階層次的進階學習，達到了較好的教學效果。