BOPPPS框架下“信號(hào)與系統(tǒng)”混合式教學(xué)策略探索

摘?要：以BOPPPS教學(xué)模型框架為基礎(chǔ)，以“雨課堂”作為智慧教學(xué)工具，開(kāi)展“信號(hào)與系統(tǒng)”線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高教學(xué)效率?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)實(shí)踐表明，BOPPPS模型框架下基于雨課堂的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)策略能夠有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，可顯著提高課堂參與率、抬頭率、入腦率，提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：BOPPPS；雨課堂；混合式教學(xué)

1 概述

第十二屆新華網(wǎng)教育論壇在2021年12月召開(kāi)，時(shí)任教育部高等教育司司長(zhǎng)的吳巖明確表示高校教學(xué)工作的“新基建”必須重視，對(duì)教師、學(xué)習(xí)技術(shù)方法、教材、課程以及專(zhuān)業(yè)進(jìn)行“五抓”，進(jìn)而對(duì)高等教育質(zhì)量提供保障。吳巖強(qiáng)調(diào)教師在教學(xué)中要學(xué)會(huì)運(yùn)用新技術(shù)，學(xué)生要積極學(xué)習(xí)新技術(shù)。教學(xué)和技術(shù)的有效結(jié)合必然會(huì)推進(jìn)新一輪學(xué)習(xí)革命。高校教育必然以混合式教學(xué)為主要方向進(jìn)行發(fā)展，并且這種線(xiàn)上下融合的教學(xué)模式也必然成為未來(lái)教學(xué)方式的常態(tài)。［1］

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程不僅是電子信息工程專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，還是通信和電子等專(zhuān)業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試的必考科目?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”需要應(yīng)用到很多數(shù)學(xué)知識(shí)，如三角函數(shù)計(jì)算、積分計(jì)算以及微分方程求解等，因此對(duì)數(shù)學(xué)提出更高要求。學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過(guò)程中認(rèn)為課程內(nèi)容中圖、公式等枯燥，內(nèi)容單一乏味，理解起來(lái)難度很大，所以探索新型教學(xué)方式是尤為重要的。以清華大學(xué)雨課堂網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)為教學(xué)平臺(tái)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考，對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行更深層次的探索與理解，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

BOPPPS教學(xué)模型對(duì)教學(xué)的互動(dòng)與反饋更為重視，使課程“信號(hào)與系統(tǒng)”設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)更為堅(jiān)實(shí)［2］。本文探索將BOPPPS模型應(yīng)用到基于雨課堂的“信號(hào)與系統(tǒng)”課程線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)中，以提高課程的教學(xué)效果。

2 BOPPPS模型

BOPPPS模型是由加拿大教師教學(xué)技能培訓(xùn)工作坊最先提出的，是一種以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。［3］該模型包括六個(gè)部分：課程引入（Bridge-in）、學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective）、課前摸底（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）、測(cè)驗(yàn)評(píng)估（Post-assessment）、課程總結(jié)（Summary）。［3-5］其中，課程引入采用靈活多樣的方式，比如提出問(wèn)題、動(dòng)畫(huà)展示、預(yù)習(xí)課件、慕課視頻等形式，引入課程教學(xué)內(nèi)容吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的興趣，引導(dǎo)學(xué)生將思維進(jìn)入課程內(nèi)容中。以布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類(lèi)模型［6］為依據(jù)，基于內(nèi)容與行為兩個(gè)維度，結(jié)合六大認(rèn)知——理解、分析、應(yīng)用、記憶、創(chuàng)造和評(píng)價(jià)，對(duì)每節(jié)課目標(biāo)進(jìn)行確定，也就是明確地規(guī)定每一節(jié)課應(yīng)該達(dá)到的水平，確保學(xué)習(xí)目標(biāo)是能夠測(cè)量和觀(guān)察的。課前摸底主要通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、小測(cè)驗(yàn)、匿名表決等方式了解學(xué)生對(duì)即將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)的先備知識(shí)，以便于教師調(diào)整后續(xù)教學(xué)內(nèi)容的深度及進(jìn)度，更加聚焦課程目標(biāo)。參與式教學(xué)方式圍繞學(xué)生展開(kāi)，在講清概念、重點(diǎn)、難點(diǎn)等知識(shí)點(diǎn)后，在教學(xué)過(guò)程中充分應(yīng)用個(gè)人報(bào)告、角色扮演、翻轉(zhuǎn)課堂、小組探討、提問(wèn)、做實(shí)驗(yàn)和接龍等豐富有趣的方式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激勵(lì)學(xué)生積極參與，加深學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解。測(cè)驗(yàn)評(píng)估可采用測(cè)試、練習(xí)、個(gè)人/小組匯報(bào)等方式進(jìn)行，通過(guò)測(cè)驗(yàn)結(jié)果了解學(xué)生對(duì)這節(jié)課程內(nèi)容的掌握情況，檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度，同時(shí)有助于教師反思課堂教學(xué)方式，促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)方法。課程總結(jié)由教師對(duì)本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行匯總，將課程的知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)與重點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行明確和強(qiáng)調(diào)，使學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)有更深刻的印象。BOPPPS是教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)及課堂組織的有效教學(xué)模式之一，其重視教學(xué)過(guò)程中學(xué)生反饋的時(shí)效性，有助于教師及時(shí)調(diào)整授課課程內(nèi)容和教學(xué)方式，形成科學(xué)有效的教學(xué)模式。

3 雨課堂概述

清華大學(xué)與學(xué)堂在線(xiàn)聯(lián)合研發(fā)了雨課堂這種新型的智慧教學(xué)工具，使課前到課后的全過(guò)程都以全新的教學(xué)模式來(lái)推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革的加速進(jìn)行［7］。雨課堂將信息技術(shù)融入課程課件和微信中，覆蓋課前—課中—課后的每一個(gè)環(huán)節(jié)，并采集課前—課堂—課后全教學(xué)過(guò)程的數(shù)據(jù)，幫助教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，分析教學(xué)行為，評(píng)估教學(xué)成效，構(gòu)成全方面、多層次的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系。雨課堂可實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上與線(xiàn)下、課內(nèi)與課外的全方位教學(xué)與互動(dòng)，推動(dòng)混合式教學(xué)模式的發(fā)展。

雨課堂具有支持課前預(yù)習(xí)材料推送、課堂授課點(diǎn)名、課堂測(cè)試、課堂互動(dòng)、課后作業(yè)點(diǎn)評(píng)、交流討論以及學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)反饋等功能。教師利用雨課堂能夠向?qū)W生手機(jī)推送預(yù)習(xí)資料和學(xué)習(xí)任務(wù)，包括語(yǔ)音、視頻和習(xí)題等，同時(shí)保證學(xué)生預(yù)習(xí)情況反饋的時(shí)效性。教師以學(xué)生實(shí)際預(yù)習(xí)情況為依據(jù)，針對(duì)性地設(shè)計(jì)課程課件，突出課程重點(diǎn)和難點(diǎn)，并在課堂中解答課程預(yù)習(xí)中存在的問(wèn)題。與此同時(shí)，雨課堂支持彈幕互動(dòng)、課堂紅包、隨機(jī)點(diǎn)名和實(shí)時(shí)答題等師生互動(dòng)形式，使教師與學(xué)生能夠?qū)崟r(shí)交互，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)頻繁高效互動(dòng)，提高教學(xué)成效。雨課堂后臺(tái)還可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)行為進(jìn)行搜集并記錄，使課堂學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)更精準(zhǔn)的過(guò)程評(píng)估［8］。雨課堂實(shí)現(xiàn)課前到課后的所有教學(xué)過(guò)程，有利于入腦率、抬頭率的提高，教師與學(xué)生之間可進(jìn)行更及時(shí)高效的交流互動(dòng)，從而使課堂教學(xué)水平得以提高，教學(xué)效果更加理想。

4 BOPPPS框架下基于“雨課堂”的混合式教學(xué)策略及案例

“信號(hào)與系統(tǒng)”課程在電子信息專(zhuān)業(yè)中是非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程。課程主要特征是涉及很多方面的內(nèi)容，包括復(fù)雜的計(jì)算、抽象的內(nèi)容、較強(qiáng)的理論等，對(duì)學(xué)生物理和數(shù)學(xué)知識(shí)的要求更高，對(duì)模型分析、系統(tǒng)分析等專(zhuān)業(yè)能力也提出了較高的要求［2］。師教生學(xué)的方式是最傳統(tǒng)的教學(xué)模式，顯然這種教學(xué)模式已無(wú)法吸引學(xué)生的注意力，不能得到較好的教學(xué)效果?；旌鲜浇虒W(xué)方法可以支持教師充分利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源、有效的教學(xué)模式和先進(jìn)的信息技術(shù)改進(jìn)教學(xué)成效。在BOPPPS模型框架下，利用雨課堂這一網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具探索“信號(hào)與系統(tǒng)”課程的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)模式，如下圖所示。同時(shí)，以傅里葉變換這一知識(shí)點(diǎn)為例，說(shuō)明基于BOPPPS模型和“雨課堂”的混合式教學(xué)策略。

4.1 線(xiàn)上教學(xué)

線(xiàn)上教學(xué)由課程引入（B）、學(xué)習(xí)目標(biāo)（O）、課前摸底（P）、學(xué)習(xí)課程（L）、學(xué)習(xí)測(cè)試（L）五部分組成。教師制作線(xiàn)上教學(xué)學(xué)習(xí)課件，涵蓋上述線(xiàn)上教學(xué)的五個(gè)部分。教師通過(guò)雨課堂將線(xiàn)上學(xué)習(xí)課件推送到學(xué)生的微信中，由學(xué)生在線(xiàn)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(wèn)、背景了解和相關(guān)慕課視頻等，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生興趣，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和思考。在傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程中，通過(guò)在雨課堂發(fā)布內(nèi)嵌約瑟夫·傅里葉的科研生平和音樂(lè)頻率顯示器等相關(guān)視頻的預(yù)習(xí)課件，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)研傅里葉級(jí)數(shù)的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而完成課程引入環(huán)節(jié)。

4.1.2 學(xué)習(xí)目標(biāo)（Objective）

“學(xué)習(xí)目標(biāo)”是以布魯姆學(xué)習(xí)目標(biāo)分類(lèi)模型［6］為依據(jù)，基于內(nèi)容與行為兩個(gè)維度，結(jié)合理解、分析、應(yīng)用、記憶、創(chuàng)造和評(píng)價(jià)六大認(rèn)知綜合分析，對(duì)每節(jié)課的目標(biāo)進(jìn)行確定，同時(shí)指出課程內(nèi)容的重難點(diǎn)。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程內(nèi)容為例，向同學(xué)們提出學(xué)習(xí)目標(biāo)如下：（1）記憶傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式和指數(shù)形式；（2）理解周期信號(hào)可展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式的原因；（3）理解頻譜圖的含義；（4）運(yùn)用傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式和指數(shù)形式畫(huà)出頻譜圖。其中，傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式、指數(shù)形式和頻譜圖是本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

4.1.3 課前摸底（Pre-assessment）

“課前摸底”的方式以問(wèn)卷調(diào)查、小練習(xí)等方式為主，對(duì)學(xué)生先備知識(shí)進(jìn)行了解，有利于教師對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)度的控制和教學(xué)思路的調(diào)節(jié)。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程為例，通過(guò)雨課堂問(wèn)卷了解學(xué)生對(duì)歐拉公式、正交函數(shù)集及微積分的掌握情況，調(diào)整教師的課程內(nèi)容和課程進(jìn)度。

4.1.4 學(xué)習(xí)課程（Learning）

通過(guò)在預(yù)習(xí)課件中插入慕課、學(xué)堂在線(xiàn)的國(guó)家精品課程的方式，讓學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。在我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)過(guò)程中，在預(yù)習(xí)課件中使用與本專(zhuān)業(yè)“信號(hào)與系統(tǒng)”教學(xué)大綱一致的學(xué)堂在線(xiàn)國(guó)家精品課程，引導(dǎo)學(xué)生在線(xiàn)上學(xué)習(xí)本節(jié)課程內(nèi)容和重難點(diǎn)。

4.1.5 學(xué)習(xí)測(cè)試（Learning-assessment）

在預(yù)習(xí)課件中通過(guò)測(cè)試等方式完成預(yù)習(xí)測(cè)試。教師據(jù)此了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，了解學(xué)生在線(xiàn)上學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題和易錯(cuò)題，及時(shí)調(diào)整教師的線(xiàn)下課程內(nèi)容。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程為例，通過(guò)在雨課堂預(yù)習(xí)課件中增加以選擇題、填空題、判斷題為主的測(cè)試題型，了解學(xué)生在線(xiàn)上學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式和頻譜圖的掌握情況，并通過(guò)問(wèn)卷收集學(xué)生反饋不懂的知識(shí)點(diǎn)。

4.2 線(xiàn)下教學(xué)

線(xiàn)下教學(xué)由參與式學(xué)習(xí)（P）、測(cè)驗(yàn)評(píng)估（P）、課程總結(jié)構(gòu)成（S），由教師在線(xiàn)下課堂中完成。

4.2.1 參與式學(xué)習(xí)（Participatory Learning）

“參與式學(xué)習(xí)”在課程中是最關(guān)鍵的構(gòu)成部分，以學(xué)生為核心，通過(guò)知識(shí)點(diǎn)回顧、翻轉(zhuǎn)課堂、小組探討、提問(wèn)等方法鼓勵(lì)學(xué)生積極參與。針對(duì)課前摸底環(huán)節(jié)及預(yù)習(xí)測(cè)試中存在的問(wèn)題，教師有針對(duì)性地設(shè)計(jì)課程課件，對(duì)重難點(diǎn)內(nèi)容指導(dǎo)性講解，為學(xué)生答疑解惑，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受程度。課堂教學(xué)過(guò)程中增加課堂練習(xí)和問(wèn)題討論環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考、小組討論，從而提高學(xué)生在課堂中的參與度。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程為例，首先，教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)為三角形式和指數(shù)形式的過(guò)程及頻譜圖的形成，為開(kāi)展后續(xù)教學(xué)過(guò)程做好理論鋪墊；然后，請(qǐng)同學(xué)們討論如下兩個(gè)問(wèn)題：為什么周期函數(shù)可以由三角函數(shù)的線(xiàn)性組合表示？是否任意周期信號(hào)都能進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)？通過(guò)開(kāi)展課堂討論，在雨課堂對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)名回答，根據(jù)回答情況，在雨課堂中進(jìn)行適當(dāng)加分，以此激勵(lì)學(xué)生參與課堂教學(xué)，進(jìn)一步提高學(xué)生參與度。

4.2.2 測(cè)驗(yàn)評(píng)估（Post-assessment）

“測(cè)驗(yàn)評(píng)估”環(huán)節(jié)是指課程馬上結(jié)束前組織的測(cè)試，學(xué)生參加測(cè)試后教師能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)情況有更全面的了解，進(jìn)而掌握學(xué)生對(duì)提前設(shè)置的課程目標(biāo)的完成情況。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程為例，通過(guò)在雨課堂中發(fā)布練習(xí)的方式，了解學(xué)生對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)形式和頻譜圖的掌握情況，另外請(qǐng)學(xué)生反饋是否存在不懂的知識(shí)點(diǎn)，在雨課堂中收集后，教師在下次課上集中進(jìn)行解惑。

4.2.3 課程總結(jié)（Summary）

在每節(jié)課即將結(jié)束時(shí)，教師使用精簡(jiǎn)的語(yǔ)句對(duì)整節(jié)課程內(nèi)容中需要掌握的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容形成清晰的認(rèn)知并加深印象。以傅里葉級(jí)數(shù)這一節(jié)課程為例，教師總結(jié)傅里葉級(jí)數(shù)的三角形式、指數(shù)形式及其頻譜圖，鞏固學(xué)生對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)的展開(kāi)形式及頻譜圖的理解，加深學(xué)生對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)課程內(nèi)容的印象。

以上所有環(huán)節(jié)均在雨課堂中進(jìn)行。首先，教師通過(guò)雨課堂推送內(nèi)嵌國(guó)家精品課程視頻和練習(xí)的線(xiàn)上學(xué)習(xí)課件，完成線(xiàn)上教學(xué)環(huán)節(jié)；其次，教師在雨課堂中實(shí)施線(xiàn)下課堂教學(xué)，主要通過(guò)回顧知識(shí)點(diǎn)、課程討論、翻轉(zhuǎn)課堂等交互式的學(xué)習(xí)方式讓學(xué)生參與到教學(xué)過(guò)程中，實(shí)施參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，同時(shí)在課堂中對(duì)學(xué)生進(jìn)行隨堂測(cè)驗(yàn)，實(shí)施測(cè)驗(yàn)評(píng)估環(huán)節(jié)；最后，在每一節(jié)課即將結(jié)束前，教師對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，有助于學(xué)生深刻理解、加深印象。除此以外，教師在雨課堂中發(fā)布課后作業(yè)和每章測(cè)試題，用于檢測(cè)學(xué)生對(duì)已學(xué)課程內(nèi)容的掌握程度。此外，教師可以根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)思路和教學(xué)進(jìn)度等進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。教師借助雨課堂開(kāi)展混合式教學(xué)，有效地結(jié)合線(xiàn)上教學(xué)與線(xiàn)下教學(xué)兩種教學(xué)方式，使教學(xué)活動(dòng)更加豐富且具有成效。

5 教學(xué)效果與教學(xué)反思

筆者針對(duì)2020級(jí)電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)中開(kāi)展BOPPPS模型框架下基于雨課堂的線(xiàn)上線(xiàn)下混合式教學(xué)方法的探索，對(duì)比2019級(jí)電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生考試結(jié)果可知，學(xué)生成績(jī)提升非常明顯。學(xué)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(jiàn)，BOPPPS模型、雨課堂和混合式教學(xué)模式的結(jié)合能夠顯著提高教學(xué)效果。

總而言之，對(duì)BOPPPS模型框架下以雨課堂為基礎(chǔ)的混合式教學(xué)模式進(jìn)行應(yīng)用，明確學(xué)生在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的核心地位，利用課前摸底、引入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、參與、測(cè)評(píng)以及總結(jié)的框架，借助雨課堂激發(fā)學(xué)生對(duì)“信號(hào)與系統(tǒng)”的濃厚興趣，激勵(lì)學(xué)生更多地參與到教學(xué)活動(dòng)中，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的不斷提升。

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基金項(xiàng)目：江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)專(zhuān)題研究項(xiàng)目“教育生態(tài)學(xué)視域下高?！诙n堂’評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建研究”（編號(hào)：2018SJSZ491）

作者簡(jiǎn)介：施文娟（1981—?），女，漢族，江蘇鹽城人，工學(xué)博士，副教授，研究方向：無(wú)人機(jī)通信、無(wú)線(xiàn)通信及無(wú)線(xiàn)視頻質(zhì)量評(píng)價(jià)等。