BOPPPS框架下“信號與系統”混合式教學策略探索

摘?要：以BOPPPS教學模型框架為基礎，以“雨課堂”作為智慧教學工具，開展“信號與系統”線上線下混合式教學，激發學生學習熱情，提高教學效率。“信號與系統”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。

關鍵詞：BOPPPS；雨課堂；混合式教學

1 概述

第十二屆新華網教育論壇在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、學習技術方法、教材、課程以及專業進行“五抓”，進而對高等教育質量提供保障。吳巖強調教師在教學中要學會運用新技術，學生要積極學習新技術。教學和技術的有效結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。［1］

“信號與系統”課程不僅是電子信息工程專業重要的專業基礎課程，還是通信和電子等專業的碩士研究生入學考試的必考科目。“信號與系統”需要應用到很多數學知識，如三角函數計算、積分計算以及微分方程求解等，因此對數學提出更高要求。學生在課堂學習過程中認為課程內容中圖、公式等枯燥，內容單一乏味，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絡教學平臺為教學平臺，激發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”設計的理論基礎更為堅實［2］。本文探索將BOPPPS模型應用到基于雨課堂的“信號與系統”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（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、預習課件、慕課視頻等形式，引入課程教學內容吸引學生注意力，激發學生對教學內容的興趣，引導學生將思維進入課程內容中。以布魯姆學習目標分類模型［6］為依據，基于內容與行為兩個維度，結合六大認知——理解、分析、應用、記憶、創造和評價，對每節課目標進行確定，也就是明確地規定每一節課應該達到的水平，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，以便于教師調整后續教學內容的深度及進度，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用個人報告、角色扮演、翻轉課堂、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，通過測驗結果了解學生對這節課程內容的掌握情況，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。課程總結由教師對本節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，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，有助于教師及時調整授課課程內容和教學方式，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合研發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，實現教學改革的加速進行［7］。雨課堂將信息技術融入課程課件和微信中，覆蓋課前—課中—課后的每一個環節，并采集課前—課堂—課后全教學過程的數據，幫助教師了解學生學習情況，分析教學行為，評估教學成效，構成全方面、多層次的學習評價體系。雨課堂可實現線上與線下、課內與課外的全方位教學與互動，推動混合式教學模式的發展。

雨課堂具有支持課前預習材料推送、課堂授課點名、課堂測試、課堂互動、課后作業點評、交流討論以及學生學習數據反饋等功能。教師利用雨課堂能夠向學生手機推送預習資料和學習任務，包括語音、視頻和習題等，同時保證學生預習情況反饋的時效性。教師以學生實際預習情況為依據，針對性地設計課程課件，突出課程重點和難點，并在課堂中解答課程預習中存在的問題。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，使教師與學生能夠實時交互，實現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，使課堂學習能夠實現更精準的過程評估［8］。雨課堂實現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”課程在電子信息專業中是非常關鍵的基礎課程。課程主要特征是涉及很多方面的內容，包括復雜的計算、抽象的內容、較強的理論等，對學生物理和數學知識的要求更高，對模型分析、系統分析等專業能力也提出了較高的要求［2］。師教生學的方式是最傳統的教學模式，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絡資源、有效的教學模式和先進的信息技術改進教學成效。在BOPPPS模型框架下，利用雨課堂這一網絡教學工具探索“信號與系統”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、背景了解和相關慕課視頻等，吸引學生注意力，激發學生興趣，鼓勵學生自主學習和思考。在傅里葉級數這一節課程中，通過在雨課堂發布內嵌約瑟夫·傅里葉的科研生平和音樂頻率顯示器等相關視頻的預習課件，引導學生調研傅里葉級數的應用，激發學生的學習興趣，從而完成課程引入環節。

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，基于內容與行為兩個維度，結合理解、分析、應用、記憶、創造和評價六大認知綜合分析，對每節課的目標進行確定，同時指出課程內容的重難點。以傅里葉級數這一節課程內容為例，向同學們提出學習目標如下：（1）記憶傅里葉級數的三角形式和指數形式；（2）理解周期信號可展開為傅里葉級數的三角形式的原因；（3）理解頻譜圖的含義；（4）運用傅里葉級數的三角形式和指數形式畫出頻譜圖。其中，傅里葉級數的三角形式、指數形式和頻譜圖是本節內容的重點和難點。

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節。以傅里葉級數這一節課程為例，通過雨課堂問卷了解學生對歐拉公式、正交函數集及微積分的掌握情況，調整教師的課程內容和課程進度。

4.1.4 學習課程（Learning）

通過在預習課件中插入慕課、學堂在線的國家精品課程的方式，讓學生對課程內容進行學習。在我校電子信息工程專業“信號與系統”課程教學過程中，在預習課件中使用與本專業“信號與系統”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課程內容和重難點。

4.1.5 學習測試（Learning-assessment）

在預習課件中通過測試等方式完成預習測試。教師據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，及時調整教師的線下課程內容。以傅里葉級數這一節課程為例，通過在雨課堂預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）、課程總結構成（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”在課程中是最關鍵的構成部分，以學生為核心，通過知識點回顧、翻轉課堂、小組探討、提問等方法鼓勵學生積極參與。針對課前摸底環節及預習測試中存在的問題，教師有針對性地設計課程課件，對重難點內容指導性講解，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節，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。以傅里葉級數這一節課程為例，首先，教師帶領學生回顧傅里葉級數展開為三角形式和指數形式的過程及頻譜圖的形成，為開展后續教學過程做好理論鋪墊；然后，請同學們討論如下兩個問題：為什么周期函數可以由三角函數的線性組合表示？是否任意周期信號都能進行傅里葉級數展開？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”環節是指課程馬上結束前組織的測試，學生參加測試后教師能夠對學生學習情況有更全面的了解，進而掌握學生對提前設置的課程目標的完成情況。以傅里葉級數這一節課程為例，通過在雨課堂中發布練習的方式，了解學生對傅里葉級數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（Summary）

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

以上所有環節均在雨課堂中進行。首先，教師通過雨課堂推送內嵌國家精品課程視頻和練習的線上學習課件，完成線上教學環節；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，實施參與式學習環節，同時在課堂中對學生進行隨堂測驗，實施測驗評估環節；最后，在每一節課即將結束前，教師對課程內容進行總結，有助于學生深刻理解、加深印象。除此以外，教師在雨課堂中發布課后作業和每章測試題，用于檢測學生對已學課程內容的掌握程度。此外，教師可以根據測試結果對教學方法、教學思路和教學進度等進行適當的調節。教師借助雨課堂開展混合式教學，有效地結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學生在“信號與系統”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學生考試結果可知，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的混合式教學模式進行應用，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、測評以及總結的框架，借助雨課堂激發學生對“信號與系統”的濃厚興趣，激勵學生更多地參與到教學活動中，從而實現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”走好人才自主培養之路［N］.新華網，2021-12-2.

［2］賈永興，余璟，王淵，等.BOPPPS模型在“信號與系統”課程教學中的實踐［J］.工業和信息化教育，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計——以《信號與系統》為例［J］.電腦知識與技術，2019（12）：128-130，135.

［4］任怡，寧洪，劉丹，等.BOPPPS模型在微課教學設計與實踐中的運用［J］.計算機教育，2017（4）：104-108.

［5］曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學模式及其對高等教育改革的啟示［J］.實驗室研究與探索，2016，35（2）：196-200.

［6］洛林·W.安德森.布盧姆教育目標分類學（修訂版）——分類學視野下的學與教及其評測［M］.蔣小平，等，譯.外語教學與研究出版社，2018，09.

［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，2016-06-17.

［8］賈瓊瓊.基于“雨課堂”的“信號與系統”翻轉課堂教學改革［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“教育生態學視域下高校‘第二課堂’評價體系的構建研究”（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量評價等。