基于智慧教室的多維度混合式教學設計與實施

韓萬江，楊金翠，陳晉鵬，孫鵬飛，金 昕

（北京郵電大學 計算機學院（國家示范性軟件學院），北京 100876）

0 引言

高等教育的根本任務是人才培養，包括知識與能力的培養、人格與品性的養成、理想與價值觀的建立。而課程是人才培養的核心載體和前沿陣地，每個課堂都是直接面向學生的教學單元，是學生學習的最直接有效的方式和途徑，課程建設是人才培養的重要環節。美國著名教育家、心理學家本杰明·布盧姆（Bloom）從認知領域對教育目標進行分類，將認知過程分為知識、理解、應用、分析、綜合和創新6個層次。其中知識、理解和應用屬于低層次認知，分析、綜合和創新屬于高層次認知。

傳統的傳授式教學偏重于培養學生對知識的理解及應用的低階思維能力，探索面向高階思維能力發展的人才培養教學模式需要開發創新型課堂教學方式。傳統課堂教學中單純使用講授的教學方式會導致學生學習主觀能動性、參與度不高，不同學生的學習結果差異過大。混合式教學模式重構傳統課堂教學，期望改變傳統課堂教學中的問題，實現以學生為中心的OBE人才培養理念。混合式教學能運用多種教學技術、教學手段整合教學資源，教學效果顯著。混合式教學模式的出現為教育教學改革提供了新的思路。將課堂交互分為線上和線下，線上交互主要是人與資源的交互，需要教師設計的線上資源具有吸引力和互動性，能提高學生的學習興趣和效率。線下交互即課堂教師與學生面對面交互，在此環節中，教師可以引導學生回答問題，或通過演示實驗、分小組討論匯報等式進行交互。

BOPPPS（Bridge-in，Objective，Pre-assessment，Participatory Learning，Post-assessment，Summary）教學模型，即導入、學習目標、前測、參與式學習、后測和總結6步教學法，由溫哥華大學道格拉斯·克爾教授的團隊提出。BOPPPS模型是強調學生參與式互動和反饋的閉環教學活動模型。它以學生為中心，將課堂教學分解為多個模塊，注重課堂的互動交流與課后的反思改進，打破以教師為主體的模式，學生全程參與各模塊的互動，模塊間環環相扣，充分發揮學生的主體性和主動性［1-2］。

隨著教育教學理論的發展，以學生為中心的教學逐漸成為教學改革的方向。BOPPPS教學模型體現為：教師關注的重點是學生“學到了什么”，而不是自己“教了什么”；在教學方法上，強調參與式教學，力求學生能在課堂上充分發揮主觀能動性，培養學生獨立思考和創造性思維的能力。BOPPPS模型與混合式教學設計理念一致，并且同時考慮了教師與學生的整體參與度［3］。

本文以軟件項目管理的“敏捷估算”教學單元為例，以智慧教室為依托，以高新課程為建設目標，探討BOPPPS式的混合教學模型的設計與實施。

1 課程目標和內容

軟件項目管理是軟件工程專業課程，2個學分32學時。課程講述了軟件項目初始、項目計劃、項目執行控制到項目結束的軟件項目管理全過程，是理論與實踐結合比較緊密的課程。通過課程學習，培養和提高學生的軟件開發能力，團隊工程素養以及管理軟件項目的能力。其中“敏捷估算”是2個學時的教學單元，下文描述其教學目標、學情分析和教學內容。

1.1 教學目標

“敏捷估算”單元的教學目標旨在幫助學生理解敏捷估算、故事點等概念，掌握故事點估算的特點和主要方法，通過課程學習和實踐，培養學生利用Fast Story Point Estimation和Planning Poker方法進行敏捷估算的能力。同時，結合課程內容，拓展相關思政項目案例，培養學生的愛國情懷。

1.2 學情分析

“敏捷估算”教學單元的學情分析如下：

（1）課程的授課對象是大三學生。

（2）學生課前已經完成敏捷估算的MOOC線上學習，基本了解敏捷估算的過程和方法，但是對知識點的應用、分析、評價和創造的高階認識有待提高。

（3）學生對知識點的掌握比較碎片化，缺少系統性。

（4）學生缺少項目估算的實踐鍛煉，欠缺團隊快速交付的理解。

本教學單元將通過實操過程增強學生的實踐能力，邀請企業敏捷專家指導敏捷估算過程，實現產教融合。

1.3 教學內容

“敏捷估算”單元教學內容是軟件項目的敏捷估算。

（1）估算方法：故事點估算。

（2）故事點估算值參照標準：斐波那契額數列。

（3）故事點估算技術：Fast Story Point Estimation和Planning Poker。

（4）課程拓展：敏捷思維成就眾多互聯網巨人，例如小米和閃送企業。

（5）思政案例：疫情期間的二神山項目案例，彰顯中國速度。

2 多維度混合教學模式設計

“敏捷估算”教學單元的教學設計以面向產出為核心思想，采用了線上與線下混合、雙師（教師與企業專家）混合、老師與學生混合（參與式教學）、傳統（敏捷卡片）與智慧（智慧設備）混合、課程與思政混合等多維度混合教學模式（見圖1）。

Fig.1 Multi-dimensional mixed teaching mode圖1 多維度混合教學模式

多維度混合教學模式通過BOPPPS教學流程實現串聯，教學過程采用了PBL、小組研討、科教融合、翻轉課堂、拓展探究等多種教學方法。

3 基于BOPPPS模型的教學流程實施

北京郵電大學的軟件項目管理課程實施了多年的混合式教學改革，而且教學團隊持續優化課程內容、改革教學方法。課程中增加了課程思政元素和科研項目案例，依托智慧教室，通過BOPPPS模型實現多維度混合教學模式。

本文介紹“敏捷估算”單元基于BOPPPS模型的導入（Bridge in）、課程目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式教學（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）、總結（Summary）等環節的教學實施過程。

3.1 導入

學生掃碼進入雨課堂，利用雨課堂進行問題互動，學生彈幕式回答，引入“今天你敏捷了嗎？”的問題強化課程的敏捷化思維。通過回顧上次課程知識點，引出本次課程知識點。采用智慧教室的多顯示屏幕，智慧教室的設計讓教師、專家、學生三類角色協調出現。

3.2 課程目標

課程目標是學習目標或結果，以學生對知識的內化、激發學生思維、形成自我評價體系為目標，目標是可達成、可評估的。該環節讓學生知曉課程要到達的教學目標，實現以學生為中心。

“敏捷估算”單元的課程目標過程：教師強調本次課程通過小組研討和實操過程掌握敏捷估算方法，強調估算實施要點。采用智慧教室的多屏幕和觸摸筆相結合。

3.3 前測

“敏捷估算”單元的前測過程：基于PBL進行問題導入來檢驗學生課前線上學習的效果，課堂上通過雨課堂彈幕和答題功能進行問題互動，教師以此了解學生對知識點的掌握情況，以便及時調整教學過程。此處同時使用智慧教室的主屏和分屏。教師與敏捷教練對前側結果進行總結和分析，學生也可以了解自己線上學習的效果，實現從線上到線下的過渡。

3.4 知識點梳理

根據前測結果，教師對知識點進行梳理，強調重點難點，同時解答學生疑問，必要時增加思考題目，引入本次課程參與式學習的內容。此處采用智慧教室的主屏+分屏形式，利用物理黑板海報協助知識點的理解。

3.5 參與式學習

參與式學習是一種翻轉課堂形式，是本次課程的重點部分，設計了2個參與式實操環節，以小組研討和游戲化形式進行，針對某科研項目分別采用Fast Story Point Estimation和Planning Poker進行估算，其中有企業敏捷教練的指導。

3.5.1 快速估算方法實操

第一個參與式實操環節采用快速估算方法（Fast Story Point Estimation）對項目進行總估算，這是一個粗略估算過程［4］。基本步驟如下：

（1）教師通過動畫視頻給出Fast Story Point Estimation估算規則。

（2）教師介紹項目需求，要求每組針對項目進行快速估算，給出項目總的估算結果。

（3）每組利用智慧教室的分組研討設計，圍坐一起進行小組研討，每組擁有一個獨立屏幕。

（4）每組學生在Scrum Master帶領下編寫故事卡片，粘貼到各組獨立屏幕上，如圖2。每組的獨立屏幕是主屏+分屏的混合，實現物理看板功能。

Fig.2 Group discussion圖2 小組研討

（5）每組按照估算規則給出估算結果，教師與敏捷專家進行現場指導。

（6）每組估算結束后，老師要求每組成員到主屏前，利用主屏畫筆手寫出他們的估算結果，便于進行小組比對和討論（見如圖3）。

Fig.3 Group comparison discussion圖3 小組對比討論

（7）老師和敏捷專家對大家的估算結果進行點評和互動（見圖4）。

Fig.4 Agile expert coach review圖4 敏捷專家教練復盤

3.5.2 撲克估算方法實操

第二個參與式實操環節是采用撲克估算方法（Planning Poker）對項目的第一個迭代進行詳細估算，這是一個詳細估算過程［5］。基本步驟如下：

（1）教師說明Planning Poker估算規則，敏捷專家展示具體估算過程。

（2）每組利用智慧教室的研討設計，圍坐一起進行研討，采用Planning Poker估算項目的第一個迭代規模，如圖5。

Fig.5 Planning Poker estimation method圖5 采用Planning Poker估算方法進行估算

（3）教師與敏捷專家現場指導。

（4）在估算過程中，每組使用智能手機記錄估算估算。

（5）估算結果后，每組將手機記錄過程通過智慧教室的獨立投屏與大家進行分享，敏捷教練帶領大家復盤，如圖6。

Fig.6 Review by independent projection screen圖6 通過獨立投屏進行復盤

參與式教學本身是一種翻轉課堂的方式，翻轉課堂教學方式注重互動和交流，在教學過程中更加關注學生，能夠促進學生和學生之間的合作，促進教師和學生之間的交流，給學生建立良好的交流空間，以學生為中心，提升學生的課堂參與度，促進學生的有效學習。而本次的參與式教學也體現了這個翻轉的特征。

3.6 后測

學生完成實踐操作之后，教師引導學生對參與式實操過程進行反思和總結，給出一個分析題，每組輪流到主屏使用智慧教室的屏幕畫筆作答，敏捷教練進行評述，然后將屏幕內容通過智慧屏幕的數字化功能轉為文件保存，方便學生記錄課堂筆記。最后，為了鼓勵學生參與式學習的熱情，對實操過程中表現突出的敏捷團隊頒發優秀獎狀。

3.7 課程思政拓展

將課程思政融入知識傳授和能力培養過程中，組織多層次多類型的課程思政教學案例，在提高學生科學素養和專業能力的同時，培養愛國、愛學校、愛集體等家國情懷意識和正確價值觀，堅持立德樹人教育理念。深度挖掘與課程知識點相關的思政案例庫，并完成思政案例庫的建設。

本次課程的拓展探究內容是敏捷快速交付理念。敏捷成就了很多中國互聯網巨頭，課程拓展探究了小米和閃送的敏捷化項目管理和實施帶來的效果，同時也給出了彰顯中國速度的項目案例，案例中疫情期間武漢二神山項目采用了敏捷化交付模式。讓學生感受到中國在疫情期間的快速響應和大國擔當，實現思政教學的嵌入，達到潤物細無聲的效果。

3.8 課程小結

總結環節是根據學生對知識的掌握程度，教師總結教學內容，并引出下一次課的內容，重點內容扼要概括、延伸思考、布置作業。

“敏捷估算”單元的總結過程：教生根據老師的引導進行自我總結，教師進行本節課程的小結和知識點匯總，最后布置線上作業和線上預習內容，從而實現線上到線下再回到線上的閉環。

4 實施效果和推廣

4.1 教學設計總結

基于智慧教室的混合式教學，通過引入BOPPPS模式的教學流程，順利完成線上到線下到回到線上的閉環，讓整個教學過程更加順暢。

BOPPPS模式的教學設計理念是將課堂教學分為導入、學習目標、前測、參與式學習、后測、總結等環節。“導入”環節實現線上到線下的引入；“學習目標”環節強化線上線下學習核心目的；“前測”環節實現線上到線下的的過渡；參與式學習”環節是線下課堂的主要活動，通過分組研討、師生互動完成；“后測”環節是提升線下學習效果的環節；最后的“總結”環節除了整理本單元的知識點，也布署線上學習任務，實現線下到線上的過渡。圖7總結了該單元教學通過采用BOPPPS模型實現從線上到線下再到線上的閉環流程，完成教學活動與教學目標的一致性，使學生的知識、能力、價值觀都得到提升［6-7］。

Fig.7 Closed-loop teaching design based on BOPPPS before-during-after class圖7 基于BOPPPS的課前-課中-課后的閉環教學設計

在教學過程中采用了多種教學方法：通過問題引導檢驗線上學習效果的PBL教學方法；體現參與式學習過程的小組研討方法；實踐過程與科研項目相結合的科教融合方法；企業專家參與教學，實現雙師授課的產教融合方法、提升學生主動性；探究性的參與式教學方法；拓展相關行業案例和思政案例的探究方法。

4.2 實施效果

評價課程改革實施效果成效的關鍵是學生是否通過改革后的教學有更多收獲，學生是否認可改革后的教學模式。線上線下多維度混合教學模式改變了原有的單一教學模式，為學生的探索性學習和個性化教學提供了可能，同時也提高了教與學的效率。

該教學模式的實施提高了學生課堂內的主動參與程度，學生在學習過程中主動理解知識、掌握規律、豐富學識，拓展了創新能力，塑造了品格，提高了對專業課程的興趣和獨立獲取知識的能力。

4.2.1 學習成績結果

表1展示了實施混合式教學以來的學生成績情況。

Table 1 Comparison of student achievement of 2020，2021，and 2022 school year表1 2020學年、2021學年、2022學年的成績比較

成績體現為逐年提高的趨勢，而且實踐能力有較大的進步，說明多維度混合教學模式以及參與式學習過程，更加符合以學生為中心的面向產出導向的教學理念。

4.2.2 課程滿意度調查

針對多維度混合式教學模式，通過問卷調查了解學生對授課滿意度和學習效果的反饋。其中，對授課十分滿意占比71.2%，滿意占比18.9%；學習效果十分滿意占比52.3%，滿意占比28.5%。多維度混合式教學獲得更多學生的認可，無論是授課效果還是學習效果，都有不錯的反饋結果。

4.3 模式推廣

高新課程還需繼續完善課程設計和課堂改革，希望可以為更多課堂提供一個好的示范。混合式教學模式也逐步推廣到軟件工程經濟學課程，如圖8。軟件工程經濟學課程中邀請經濟學專家參與混合式教學過程，充分利用智慧課堂實現課堂翻轉效果。

Fig.8 Promotion and application of blended teaching mode in software engineering economics course圖8 混合式教學模式推廣到“軟件工程經濟學”

5 結語

本文以軟件項目管理的“敏捷估算”課程單元為對象，利用智慧教室，實施基于BOPPPS模型的多維度混合式教學，實現了以學生為中心的OBE教學理念。該教學模式的實施提高了學生課堂內的主動參與程度，提高了高新課程的教學質量。