“學習通+BOPPPS”模式下的信息論與編碼課程教學實踐研究

摘要：信息論與編碼是高校通信工程專業開設的一門重要基礎課程，具有內容抽象繁雜、理解難度較高等特點。為改善原有課程教學中存在的學生學習主動性不高、教學質量不佳等問題，教學團隊嘗試將學習通+BOPPPS教學模式引入到該課程的教學中，充分將網絡時代先進的信息技術與教學思想進行有機融合。文章以課程中的“馬爾可夫信源”知識點為例，詳述從課前線上學習通預習到課中BOPPPS教學設計再到課后學習通復習鞏固的具體實施過程，并對學習通+BOPPPS模式進行教學反思，旨在為改善教學，進一步提升教學質量提供思路。

關鍵詞：信息論與編碼；學習通；BOPPPS教學模式；線上教學；馬爾可夫信源

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）23-0158-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

0 引言

信息論與編碼是高等院校通信專業的重要基礎課程之一，由于該課程的內容過于抽象繁雜，加之課時有限，因此在傳統的教學中，容易出現課堂學習氛圍不夠濃、學生理解掌握知識情況欠佳等問題。學習通，全名超星學習通，它是一款基于移動端打造的網絡教學平臺，具有課堂簽到、分組討論、問題搶答和問卷投票等功能，可以滿足教師實際教學過程中的大部分需求，曾在新冠疫情時期為保障正常的教學活動發揮重大作用[1-2]。BOPPPS教學模式的最大特點是重新定義了教師的角色，使得教師的作用由傳統課堂上的主導者轉變成以學生為中心的引導者。目前該教學模式已在多個領域的教育教學實踐中得到廣泛應用[3]。基于“信息論與編碼”課程性質及特點，為進一步調動學生學習積極性，提高課程教學質量，課程組嘗試將學習通+BOPPPS教學模式引入到信息論與編碼的課程教學中，進而更好地引導學生將理論知識付諸應用實踐。

1 課程教學現狀及問題分析

信息論與編碼課程是一門涉及廣泛且內容繁雜的課程。學習該課程的目標，一方面是為了讓學生理解信息的本質、度量方法、信源的統計特性和信道的容量等內容，并能夠運用這些理論概念解決實際問題；另一方面是幫助學生了解不同類型的信源和信道編碼方法，如香農編碼、哈夫曼編碼和卷積碼等內容，從而能夠將這些方法運用到信息壓縮和傳輸等具體實踐中。然而，由于該課程存在理解難度大、課時相對有限等問題，使得要達到這門課程的學習目標面臨不少挑戰。

首先，課程內容繁雜。它涵蓋了從諸如信息熵、互信息等基礎的信息理論到復雜的編碼技術，這些內容要求學生不僅具備扎實的數學基礎，還需要他們理解并掌握大量的專業知識。加之隨著信息技術的快速發展，新的編碼技術和理論也在不斷迭代涌現，使得如何保證及時更新和擴充課程內容變得困難。

其次，教學課時相對有限。在多數高等院校的課程計劃中，信息論與編碼通常被安排在30至60個課時。這個課時量對于該課程的復雜程度來說，無疑是非常緊張的。如何在有限的課時內，既確保學生能夠理解和掌握所有的理論知識，又使他們能夠了解和掌握一些基本的編碼技術，解決課程知識點多和課時少的矛盾，成為不小的挑戰。

最后，學生學習熱情不高。信息論與編碼是一門相對抽象和復雜的課程，需要學生具備一定的數學基礎和邏輯思維能力。在傳統的課堂教學中，教師通常會采用滿堂灌的教學方式，多數情況下，學生會處于被動接受的狀態。這種缺乏有效互動和反饋機制的單向的教學方式，會造成課堂氛圍沉悶，學生難以提起較高的學習興趣。在學習過程中，學生通常只是機械地記憶知識點，很少有提出問題、發表觀點或者分享學習經驗的機會，缺乏主動思考和探索的過程，因而難以將所學知識應用到具體實踐之中。

2 學習通+BOPPPS教學模式概述

2.1 BOPPPS教學模式

BOPPPS是一種以教育目標為導向，強調以學生為中心的新型教學模式。BOPPPS這一名稱源自該教學模式6個教學環節的初始組合：導入（Bridge-in， B）、目標（Objective， B）、前測（Pre-assessment， P）、參與式學習 （Participatory learning， P）、后測（Post assessment， P）和總結（Summary， S）[4]。教學實踐表明，BOPPPS在提升學生自主學習能力，營造活躍的課堂氛圍和改善師生關系上能產生積極作用[5-6]。

2.2 學習通+BOPPPS教學模式

學習通＋BOPPPS不是簡單的平臺與教學模式相疊加，而是一種適合于信息時代發展的教學模式創新。在這種模式中，教師可以利用學習通上傳教學資源（MOOC視頻、PPT課件或其他輔助教學資源）、發布課程導學、布置學習任務，通過預評估了解學生學習的基礎情況。在參與式學習環節中，教師的作用是引導學生主動參與教學活動，讓其以多元化的形式參與課程學習中。在學習結束后，教師可以進行課后評估和總結反饋，以進一步提升教學效果。采用學習通+BOPPPS教學模式在課前、課中和課后的整體示意圖（見圖1） 。

將學習通與BOPPPS教學模式相結合，總的來說，具有以下優勢：一是打破學時限制。學習通可以讓學生自主安排學習時間，不受時間和空間的限制。二是提高課堂時效性。BOPPPS教學模式強調教師在教學過程中的引導作用，通過啟發式提問、討論和測試等方式激發學生的思考，使學生能夠在較短時間內掌握更多的知識。三是提升整體教學效果。當BOPPPS模式融入學習通平臺時，教師可以利用該平臺布置課前預習任務，并引導學生通過觀看相關的在線課程自主學習。在課程教學過程中，教師可以運用BOPPPS模式進行有效的教學設計和組織整合各種教學資源，最終提高教學效率和效果。

3 基于學習通+BOPPPS的課程教學設計與實踐

馬爾可夫信源是一種在通信和信息理論中被廣泛應用的數學模型，具有深厚的歷史理論基礎。在自然語言處理領域，它可以用來建立語言模型，實現自動文本生成和語音識別等任務；在金融市場分析中，馬爾可夫信源常被用來預測股票價格的變化。此外，無線通信中的信號編碼和解碼也離不開馬爾可夫信源，它有助于提高通信的可靠性和效率。現以“信息論與編碼”課程中“馬爾可夫信源”知識點為例，詳細介紹基于“學習通+BOPPPS”的課程教學設計與實踐。

3.1 課前學習通準備

教師在課前根據課程內容、教學大綱和學情等特點，依托學習通線上平臺，針對性地整合教學資源，建立課程資源庫，包括錄制課程視頻、教學PPT和測試題庫等。然后，發布學習任務，利用學習通統計、通知等功能，督促學生在課前指定時間點內完成PPT課件瀏覽、問卷調查和預習測試等任務。教師以這種教學方式，可以有效地培養學生自主學習的意識。

3.2 線下學習通+BOPPPS教學模式實踐

1） 課前導入。為了吸引學生注意力，讓其對將要講解的知識產生興趣，從而激發學習動力。在理論教學之前，教師可以通過視頻、動畫、故事、問題以及熱門話題等方式，根據課程教學內容設置對應的導入問題進行課前導入。

在講解“馬爾可夫信源”前，教師可以從同學們熟悉的場景入手，比如將用戶瀏覽網站作為導入，“在網站瀏覽行為中，用戶在網站上的每次點擊都是一次狀態轉移，用戶從當前網頁（稱為現在狀態）可能跳轉到任何一個其他網頁（稱為未來狀態）。這樣的隨機跳轉行為形成了一階馬爾可夫鏈。”生活場景的引入既增加了學習過程的趣味性，又幫助學生加深知識概念的理解。

2） 制定學習目標。明確的教學目標有益于教師提高教學效率，避免在不必要的內容上浪費時間，也有助于學生更好地規劃自己的學習路徑和方法，從而提升學習效果。因此，在BOPPPS學習目標制定環節中，教師要依據課程大綱給學生講解本節課程教學的相關要求和重難點，便于學生提前了解授課內容重點所在，對要達到的學習要求有清醒的認識。

在“馬爾可夫信源”教學中，授課內容主要圍繞定義、性質和應用展開，學習目標可以包括：理解馬爾可夫信源的定義、基本概念以及平穩性和各態遍歷性；掌握狀態及轉移概率矩陣等計算方法；了解馬爾可夫信源在解決各種與隨機性和預測相關問題上的應用，如“密碼學、區塊鏈和自然語言處理”等。

3） 預習前測。前測階段主要用于任課教師了解學生對相關知識點的初步理解和把握程度，進而依據學生的課前預習效果，及時優化理論教學模塊和調整教學進度。比如，教師在學習通設置諸如：“舉例說出生活中還有哪些模型符合馬爾可夫過程？”等主題討論或搶答環節，學生可以在學習通發表觀點，教師通過手機端就能即時了解學生對相關內容的掌握情況。

4） 互動教學。參與式學習是BOPPPS教學模式中重要的一環，此階段強調學生的積極參與，其本質是師生合作。教師通過視頻、PPT等多媒體工具或者板書講解馬爾可夫信源的定義性質，向學生示范如何計算馬爾可夫信源的穩態分布概率等，然后選擇一些實際應用場景進行案例分析，擴充馬爾可夫模型的應用等。為確保學生的主體地位，在此環節中，教師要引導學生積極思考，鼓勵他們提出自己的觀點和解決方案，形成學生參與式課堂。輕松愉快的學習氛圍不僅能拉近師生間的距離，也有助于學生更好地融入課程學習中去。

5） 后測評估。課堂教學后，為檢測學生對知識點的吸收掌握情況，也為了方便教師對本堂課教學效果進行考核評估，教師可以通過學習通平臺發布隨堂測試或者布置相應的課后作業，比如設置“對于一個給定的馬爾可夫信源，其熵是否會隨著狀態空間的增大而增大？為什么？”等問題。通過讓學生獨立思考或分組討論解決問題，再次進行知識點內化理解，也在潛移默化中激發了他們的發散思維。

6） 總結反思。為了幫助學生更加系統性地掌握和鞏固所學知識。在馬爾可夫信源理論教學結束后，教師要引導學生依據自身對課程內容的理解情況進行總結反思。這個環節既可以通過提問、口頭敘述等形式，也可以鼓勵學生采用思維導圖法對課程內容的知識架構進行梳理和總結（見圖2） 。

以知識點為中心，將繁雜的課程內容利用思維導圖按照從簡單到復雜、由表面到深入的邏輯順序進行精簡和整理，可以進一步強化學生對知識點的理解和記憶，使得學習過程更加系統和有序，有效降低學習難度。作為教師，為了指導后續教學，也需要對課程理論知識進行教學總結，靈活機動地調整課程內容，使其更好地與學生的接受度適配，從而提高學習效果和教學質量。

3.3 課后學習通的鞏固提升

學習通是一款非常實用的在線學習平臺，它提供了許多功能來幫助學生在課后鞏固和提升學習效果。比如，課后學生可以借助學習通觀看錄播課程，復習回顧課程筆記、資料等內容，鞏固知識點和理解概念；制定和管理自己的學習進度，為課程設定目標和截止日期，以確保按時完成任務。同時，學習通還具有強大的社區功能，支持學生參與教師設置的討論或問答活動，與教師或其他學生交流觀點、分享經驗、反饋學習情況，從中獲取更多的學習資源和幫助等。總之，學習通提供了許多工具和資源，通過積極參與學習通設置的各種學習活動，可以更好地鞏固學習效果。

4 學習通+BOPPPS課程教學設計反思

將學習通與BOPPPS教學模式相結合，改變了以“講、記、測”為主的傳統課堂教學和單一的線上教學模式[7]，為信息論與編碼課程教學注入新的活力。然而，學習通+BOPPPS教學模式也存在一些不足和挑戰。

首先，BOPPPS教學模式過于強調教學流程的完整性，導致某些教師在實際教學中可能過于拘泥于這6個環節，而忽視了學生的實際需求和反饋，致使學習效果差強人意。

其次，傳統的BOPPPS教學模式可能沒有充分考慮到線上教學的特點和需求，且過于強調學生的參與，而線上的學習環境，容易使學生分心，造成參與度降低。

為了克服這些挑戰和不足，課程組給出以下改進措施來提高學生的參與度和學習效果：

一方面，著力加強對教師的培訓，提升他們的課堂引導能力和教學技巧。同時結合信息論與編碼課程的特點，鼓勵教師根據學生的需求和課程內容靈活調整教學環節，調整BOPPPS模式的階段和活動，使之更加貼合課程內容，而不必嚴格遵循BOPPPS的6個步驟。

另一方面，在課程設計階段，教師要結合BOPPPS模式的特點，明確和細化教學目標并設計具有可檢測性的學習任務，加強以結果為導向的教學實踐。在教學中，教師要多引入線上線下互動元素，增加學生的參與度，也要善于利用多媒體資源來豐富教學內容，通過不同感官刺激，為學生創造豐富多樣的學習體驗。

5 結語

將學習通+BOPPPS教學模式應用于信息論與編碼課程教學是一種線上（學習通）+線下（BOPPPS）混合教學模式的實踐創新，通過強化課前準備、課堂教學和課后評價檢測三個階段來達到提高教學效果的目的。隨著信息技術和教學思想的不斷發展與革新，學習通+BOPPPS教學模式仍有不斷完善與豐富的空間，實施方法和過程也需進一步優化和細化。

參考文獻：

[1] 殷貴林，項桂娥.疫情期間基于超星學習通移動教學平臺的線上教學研究[J].遵義師范學院學報，2021，23（6）：132-135.

[2] 張春菊，宋華靜，史玉香，等.疫情下基于超星學習通平臺+QQ平臺的五步線上教學法探究與實踐[J].中國高等醫學教育，2022（10）：121-123.

[3] 武東英，肖達，丁志芳，等.基于BOPPPS教學模型的計算機網絡課程教學設計[J].計算機教育，2015（22）：60-63，67.

[4] 黃志璿，許思源，李荔，等.基于BOPPPS的線上線下混合教學模式實踐：以“市場營銷學”為例[J].現代教育論壇， 2022，5（2）：21-23.

[5] 張傲妮.基于MOOC+BOPPPS的《工業設計史》課程教學探索[J].工業設計，2023（6）：34-36.

[6] 王晴，張興桃，錢玉梅，等.基于超星學習通的物理化學BOPPPS教學模式改革實踐[J].大學化學，2018，33（10）：68-74.

[7] 馬樹杰，李亞青，張利輝，等.基于學習通的BOPPPS教學模式在植物化學保護學教學中的實踐探索[J].安徽農學通報，2022，28（11）：179-180，183.

【通聯編輯：王 力】