基于智慧教室的多維度混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施

韓萬江，楊金翠，陳晉鵬，孫鵬飛，金 昕

（北京郵電大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院（國(guó)家示范性軟件學(xué)院），北京 100876）

0 引言

高等教育的根本任務(wù)是人才培養(yǎng)，包括知識(shí)與能力的培養(yǎng)、人格與品性的養(yǎng)成、理想與價(jià)值觀的建立。而課程是人才培養(yǎng)的核心載體和前沿陣地，每個(gè)課堂都是直接面向?qū)W生的教學(xué)單元，是學(xué)生學(xué)習(xí)的最直接有效的方式和途徑，課程建設(shè)是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。美國(guó)著名教育家、心理學(xué)家本杰明·布盧姆（Bloom）從認(rèn)知領(lǐng)域?qū)逃繕?biāo)進(jìn)行分類，將認(rèn)知過程分為知識(shí)、理解、應(yīng)用、分析、綜合和創(chuàng)新6個(gè)層次。其中知識(shí)、理解和應(yīng)用屬于低層次認(rèn)知，分析、綜合和創(chuàng)新屬于高層次認(rèn)知。

傳統(tǒng)的傳授式教學(xué)偏重于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解及應(yīng)用的低階思維能力，探索面向高階思維能力發(fā)展的人才培養(yǎng)教學(xué)模式需要開發(fā)創(chuàng)新型課堂教學(xué)方式。傳統(tǒng)課堂教學(xué)中單純使用講授的教學(xué)方式會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性、參與度不高，不同學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果差異過大。混合式教學(xué)模式重構(gòu)傳統(tǒng)課堂教學(xué)，期望改變傳統(tǒng)課堂教學(xué)中的問題，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的OBE人才培養(yǎng)理念?；旌鲜浇虒W(xué)能運(yùn)用多種教學(xué)技術(shù)、教學(xué)手段整合教學(xué)資源，教學(xué)效果顯著?；旌鲜浇虒W(xué)模式的出現(xiàn)為教育教學(xué)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(shè)計(jì)的線上資源具有吸引力和互動(dòng)性，能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率。線下交互即課堂教師與學(xué)生面對(duì)面交互，在此環(huán)節(jié)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生回答問題，或通過演示實(shí)驗(yàn)、分小組討論匯報(bào)等式進(jìn)行交互。

BOPPPS（Bridge-in，Objective，Pre-assessment，Participatory Learning，Post-assessment，Summary）教學(xué)模型，即導(dǎo)入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)和總結(jié)6步教學(xué)法，由溫哥華大學(xué)道格拉斯·克爾教授的團(tuán)隊(duì)提出。BOPPPS模型是強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與式互動(dòng)和反饋的閉環(huán)教學(xué)活動(dòng)模型。它以學(xué)生為中心，將課堂教學(xué)分解為多個(gè)模塊，注重課堂的互動(dòng)交流與課后的反思改進(jìn)，打破以教師為主體的模式，學(xué)生全程參與各模塊的互動(dòng)，模塊間環(huán)環(huán)相扣，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性和主動(dòng)性［1-2］。

隨著教育教學(xué)理論的發(fā)展，以學(xué)生為中心的教學(xué)逐漸成為教學(xué)改革的方向。BOPPPS教學(xué)模型體現(xiàn)為：教師關(guān)注的重點(diǎn)是學(xué)生“學(xué)到了什么”，而不是自己“教了什么”；在教學(xué)方法上，強(qiáng)調(diào)參與式教學(xué)，力求學(xué)生能在課堂上充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)造性思維的能力。BOPPPS模型與混合式教學(xué)設(shè)計(jì)理念一致，并且同時(shí)考慮了教師與學(xué)生的整體參與度［3］。

本文以軟件項(xiàng)目管理的“敏捷估算”教學(xué)單元為例，以智慧教室為依托，以高新課程為建設(shè)目標(biāo)，探討B(tài)OPPPS式的混合教學(xué)模型的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

1 課程目標(biāo)和內(nèi)容

軟件項(xiàng)目管理是軟件工程專業(yè)課程，2個(gè)學(xué)分32學(xué)時(shí)。課程講述了軟件項(xiàng)目初始、項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目執(zhí)行控制到項(xiàng)目結(jié)束的軟件項(xiàng)目管理全過程，是理論與實(shí)踐結(jié)合比較緊密的課程。通過課程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)和提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力，團(tuán)隊(duì)工程素養(yǎng)以及管理軟件項(xiàng)目的能力。其中“敏捷估算”是2個(gè)學(xué)時(shí)的教學(xué)單元，下文描述其教學(xué)目標(biāo)、學(xué)情分析和教學(xué)內(nèi)容。

1.1 教學(xué)目標(biāo)

“敏捷估算”單元的教學(xué)目標(biāo)旨在幫助學(xué)生理解敏捷估算、故事點(diǎn)等概念，掌握故事點(diǎn)估算的特點(diǎn)和主要方法，通過課程學(xué)習(xí)和實(shí)踐，培養(yǎng)學(xué)生利用Fast Story Point Estimation和Planning Poker方法進(jìn)行敏捷估算的能力。同時(shí)，結(jié)合課程內(nèi)容，拓展相關(guān)思政項(xiàng)目案例，培養(yǎng)學(xué)生的愛國(guó)情懷。

1.2 學(xué)情分析

“敏捷估算”教學(xué)單元的學(xué)情分析如下：

（1）課程的授課對(duì)象是大三學(xué)生。

（2）學(xué)生課前已經(jīng)完成敏捷估算的MOOC線上學(xué)習(xí)，基本了解敏捷估算的過程和方法，但是對(duì)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造的高階認(rèn)識(shí)有待提高。

（3）學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握比較碎片化，缺少系統(tǒng)性。

（4）學(xué)生缺少項(xiàng)目估算的實(shí)踐鍛煉，欠缺團(tuán)隊(duì)快速交付的理解。

本教學(xué)單元將通過實(shí)操過程增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力，邀請(qǐng)企業(yè)敏捷專家指導(dǎo)敏捷估算過程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合。

1.3 教學(xué)內(nèi)容

“敏捷估算”單元教學(xué)內(nèi)容是軟件項(xiàng)目的敏捷估算。

（1）估算方法：故事點(diǎn)估算。

（2）故事點(diǎn)估算值參照標(biāo)準(zhǔn)：斐波那契額數(shù)列。

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

（4）課程拓展：敏捷思維成就眾多互聯(lián)網(wǎng)巨人，例如小米和閃送企業(yè)。

（5）思政案例：疫情期間的二神山項(xiàng)目案例，彰顯中國(guó)速度。

2 多維度混合教學(xué)模式設(shè)計(jì)

“敏捷估算”教學(xué)單元的教學(xué)設(shè)計(jì)以面向產(chǎn)出為核心思想，采用了線上與線下混合、雙師（教師與企業(yè)專家）混合、老師與學(xué)生混合（參與式教學(xué)）、傳統(tǒng)（敏捷卡片）與智慧（智慧設(shè)備）混合、課程與思政混合等多維度混合教學(xué)模式（見圖1）。

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

多維度混合教學(xué)模式通過BOPPPS教學(xué)流程實(shí)現(xiàn)串聯(lián)，教學(xué)過程采用了PBL、小組研討、科教融合、翻轉(zhuǎn)課堂、拓展探究等多種教學(xué)方法。

3 基于BOPPPS模型的教學(xué)流程實(shí)施

北京郵電大學(xué)的軟件項(xiàng)目管理課程實(shí)施了多年的混合式教學(xué)改革，而且教學(xué)團(tuán)隊(duì)持續(xù)優(yōu)化課程內(nèi)容、改革教學(xué)方法。課程中增加了課程思政元素和科研項(xiàng)目案例，依托智慧教室，通過BOPPPS模型實(shí)現(xiàn)多維度混合教學(xué)模式。

本文介紹“敏捷估算”單元基于BOPPPS模型的導(dǎo)入（Bridge in）、課程目標(biāo)（Objective）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式教學(xué)（Participatory Learning）、后測(cè)（Post-assessment）、總結(jié)（Summary）等環(huán)節(jié)的教學(xué)實(shí)施過程。

3.1 導(dǎo)入

學(xué)生掃碼進(jìn)入雨課堂，利用雨課堂進(jìn)行問題互動(dòng)，學(xué)生彈幕式回答，引入“今天你敏捷了嗎？”的問題強(qiáng)化課程的敏捷化思維。通過回顧上次課程知識(shí)點(diǎn)，引出本次課程知識(shí)點(diǎn)。采用智慧教室的多顯示屏幕，智慧教室的設(shè)計(jì)讓教師、專家、學(xué)生三類角色協(xié)調(diào)出現(xiàn)。

3.2 課程目標(biāo)

課程目標(biāo)是學(xué)習(xí)目標(biāo)或結(jié)果，以學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化、激發(fā)學(xué)生思維、形成自我評(píng)價(jià)體系為目標(biāo)，目標(biāo)是可達(dá)成、可評(píng)估的。該環(huán)節(jié)讓學(xué)生知曉課程要到達(dá)的教學(xué)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心。

“敏捷估算”單元的課程目標(biāo)過程：教師強(qiáng)調(diào)本次課程通過小組研討和實(shí)操過程掌握敏捷估算方法，強(qiáng)調(diào)估算實(shí)施要點(diǎn)。采用智慧教室的多屏幕和觸摸筆相結(jié)合。

3.3 前測(cè)

“敏捷估算”單元的前測(cè)過程：基于PBL進(jìn)行問題導(dǎo)入來檢驗(yàn)學(xué)生課前線上學(xué)習(xí)的效果，課堂上通過雨課堂彈幕和答題功能進(jìn)行問題互動(dòng)，教師以此了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué)過程。此處同時(shí)使用智慧教室的主屏和分屏。教師與敏捷教練對(duì)前側(cè)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析，學(xué)生也可以了解自己線上學(xué)習(xí)的效果，實(shí)現(xiàn)從線上到線下的過渡。

3.4 知識(shí)點(diǎn)梳理

根據(jù)前測(cè)結(jié)果，教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)難點(diǎn)，同時(shí)解答學(xué)生疑問，必要時(shí)增加思考題目，引入本次課程參與式學(xué)習(xí)的內(nèi)容。此處采用智慧教室的主屏+分屏形式，利用物理黑板海報(bào)協(xié)助知識(shí)點(diǎn)的理解。

3.5 參與式學(xué)習(xí)

參與式學(xué)習(xí)是一種翻轉(zhuǎn)課堂形式，是本次課程的重點(diǎn)部分，設(shè)計(jì)了2個(gè)參與式實(shí)操環(huán)節(jié)，以小組研討和游戲化形式進(jìn)行，針對(duì)某科研項(xiàng)目分別采用Fast Story Point Estimation和Planning Poker進(jìn)行估算，其中有企業(yè)敏捷教練的指導(dǎo)。

3.5.1 快速估算方法實(shí)操

第一個(gè)參與式實(shí)操環(huán)節(jié)采用快速估算方法（Fast Story Point Estimation）對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行總估算，這是一個(gè)粗略估算過程［4］?；静襟E如下：

（1）教師通過動(dòng)畫視頻給出Fast Story Point Estimation估算規(guī)則。

（2）教師介紹項(xiàng)目需求，要求每組針對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行快速估算，給出項(xiàng)目總的估算結(jié)果。

（3）每組利用智慧教室的分組研討設(shè)計(jì)，圍坐一起進(jìn)行小組研討，每組擁有一個(gè)獨(dú)立屏幕。

（4）每組學(xué)生在Scrum Master帶領(lǐng)下編寫故事卡片，粘貼到各組獨(dú)立屏幕上，如圖2。每組的獨(dú)立屏幕是主屏+分屏的混合，實(shí)現(xiàn)物理看板功能。

Fig.2 Group discussion圖2 小組研討

（5）每組按照估算規(guī)則給出估算結(jié)果，教師與敏捷專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

（6）每組估算結(jié)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(jié)果，便于進(jìn)行小組比對(duì)和討論（見如圖3）。

Fig.3 Group comparison discussion圖3 小組對(duì)比討論

（7）老師和敏捷專家對(duì)大家的估算結(jié)果進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和互動(dòng)（見圖4）。

Fig.4 Agile expert coach review圖4 敏捷專家教練復(fù)盤

3.5.2 撲克估算方法實(shí)操

第二個(gè)參與式實(shí)操環(huán)節(jié)是采用撲克估算方法（Planning Poker）對(duì)項(xiàng)目的第一個(gè)迭代進(jìn)行詳細(xì)估算，這是一個(gè)詳細(xì)估算過程［5］?；静襟E如下：

（1）教師說明Planning Poker估算規(guī)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(shè)計(jì)，圍坐一起進(jìn)行研討，采用Planning Poker估算項(xiàng)目的第一個(gè)迭代規(guī)模，如圖5。

Fig.5 Planning Poker estimation method圖5 采用Planning Poker估算方法進(jìn)行估算

（3）教師與敏捷專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。

（4）在估算過程中，每組使用智能手機(jī)記錄估算估算。

（5）估算結(jié)果后，每組將手機(jī)記錄過程通過智慧教室的獨(dú)立投屏與大家進(jìn)行分享，敏捷教練帶領(lǐng)大家復(fù)盤，如圖6。

Fig.6 Review by independent projection screen圖6 通過獨(dú)立投屏進(jìn)行復(fù)盤

參與式教學(xué)本身是一種翻轉(zhuǎn)課堂的方式，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式注重互動(dòng)和交流，在教學(xué)過程中更加關(guān)注學(xué)生，能夠促進(jìn)學(xué)生和學(xué)生之間的合作，促進(jìn)教師和學(xué)生之間的交流，給學(xué)生建立良好的交流空間，以學(xué)生為中心，提升學(xué)生的課堂參與度，促進(jìn)學(xué)生的有效學(xué)習(xí)。而本次的參與式教學(xué)也體現(xiàn)了這個(gè)翻轉(zhuǎn)的特征。

3.6 后測(cè)

學(xué)生完成實(shí)踐操作之后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)參與式實(shí)操過程進(jìn)行反思和總結(jié)，給出一個(gè)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(jìn)行評(píng)述，然后將屏幕內(nèi)容通過智慧屏幕的數(shù)字化功能轉(zhuǎn)為文件保存，方便學(xué)生記錄課堂筆記。最后，為了鼓勵(lì)學(xué)生參與式學(xué)習(xí)的熱情，對(duì)實(shí)操過程中表現(xiàn)突出的敏捷團(tuán)隊(duì)頒發(fā)優(yōu)秀獎(jiǎng)狀。

3.7 課程思政拓展

將課程思政融入知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)過程中，組織多層次多類型的課程思政教學(xué)案例，在提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和專業(yè)能力的同時(shí)，培養(yǎng)愛國(guó)、愛學(xué)校、愛集體等家國(guó)情懷意識(shí)和正確價(jià)值觀，堅(jiān)持立德樹人教育理念。深度挖掘與課程知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的思政案例庫(kù)，并完成思政案例庫(kù)的建設(shè)。

本次課程的拓展探究?jī)?nèi)容是敏捷快速交付理念。敏捷成就了很多中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)巨頭，課程拓展探究了小米和閃送的敏捷化項(xiàng)目管理和實(shí)施帶來的效果，同時(shí)也給出了彰顯中國(guó)速度的項(xiàng)目案例，案例中疫情期間武漢二神山項(xiàng)目采用了敏捷化交付模式。讓學(xué)生感受到中國(guó)在疫情期間的快速響應(yīng)和大國(guó)擔(dān)當(dāng)，實(shí)現(xiàn)思政教學(xué)的嵌入，達(dá)到潤(rùn)物細(xì)無聲的效果。

3.8 課程小結(jié)

總結(jié)環(huán)節(jié)是根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，教師總結(jié)教學(xué)內(nèi)容，并引出下一次課的內(nèi)容，重點(diǎn)內(nèi)容扼要概括、延伸思考、布置作業(yè)。

“敏捷估算”單元的總結(jié)過程：教生根據(jù)老師的引導(dǎo)進(jìn)行自我總結(jié)，教師進(jìn)行本節(jié)課程的小結(jié)和知識(shí)點(diǎn)匯總，最后布置線上作業(yè)和線上預(yù)習(xí)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)線上到線下再回到線上的閉環(huán)。

4 實(shí)施效果和推廣

4.1 教學(xué)設(shè)計(jì)總結(jié)

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

BOPPPS模式的教學(xué)設(shè)計(jì)理念是將課堂教學(xué)分為導(dǎo)入、學(xué)習(xí)目標(biāo)、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)、總結(jié)等環(huán)節(jié)?！皩?dǎo)入”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)線上到線下的引入；“學(xué)習(xí)目標(biāo)”環(huán)節(jié)強(qiáng)化線上線下學(xué)習(xí)核心目的；“前測(cè)”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)線上到線下的的過渡；參與式學(xué)習(xí)”環(huán)節(jié)是線下課堂的主要活動(dòng)，通過分組研討、師生互動(dòng)完成；“后測(cè)”環(huán)節(jié)是提升線下學(xué)習(xí)效果的環(huán)節(jié)；最后的“總結(jié)”環(huán)節(jié)除了整理本單元的知識(shí)點(diǎn)，也布署線上學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)線下到線上的過渡。圖7總結(jié)了該單元教學(xué)通過采用BOPPPS模型實(shí)現(xiàn)從線上到線下再到線上的閉環(huán)流程，完成教學(xué)活動(dòng)與教學(xué)目標(biāo)的一致性，使學(xué)生的知識(shí)、能力、價(jià)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(huán)教學(xué)設(shè)計(jì)

在教學(xué)過程中采用了多種教學(xué)方法：通過問題引導(dǎo)檢驗(yàn)線上學(xué)習(xí)效果的PBL教學(xué)方法；體現(xiàn)參與式學(xué)習(xí)過程的小組研討方法；實(shí)踐過程與科研項(xiàng)目相結(jié)合的科教融合方法；企業(yè)專家參與教學(xué)，實(shí)現(xiàn)雙師授課的產(chǎn)教融合方法、提升學(xué)生主動(dòng)性；探究性的參與式教學(xué)方法；拓展相關(guān)行業(yè)案例和思政案例的探究方法。

4.2 實(shí)施效果

評(píng)價(jià)課程改革實(shí)施效果成效的關(guān)鍵是學(xué)生是否通過改革后的教學(xué)有更多收獲，學(xué)生是否認(rèn)可改革后的教學(xué)模式。線上線下多維度混合教學(xué)模式改變了原有的單一教學(xué)模式，為學(xué)生的探索性學(xué)習(xí)和個(gè)性化教學(xué)提供了可能，同時(shí)也提高了教與學(xué)的效率。

該教學(xué)模式的實(shí)施提高了學(xué)生課堂內(nèi)的主動(dòng)參與程度，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主動(dòng)理解知識(shí)、掌握規(guī)律、豐富學(xué)識(shí)，拓展了創(chuàng)新能力，塑造了品格，提高了對(duì)專業(yè)課程的興趣和獨(dú)立獲取知識(shí)的能力。

4.2.1 學(xué)習(xí)成績(jī)結(jié)果

表1展示了實(shí)施混合式教學(xué)以來的學(xué)生成績(jī)情況。

Table 1 Comparison of student achievement of 2020，2021，and 2022 school year表1 2020學(xué)年、2021學(xué)年、2022學(xué)年的成績(jī)比較

成績(jī)體現(xiàn)為逐年提高的趨勢(shì)，而且實(shí)踐能力有較大的進(jìn)步，說明多維度混合教學(xué)模式以及參與式學(xué)習(xí)過程，更加符合以學(xué)生為中心的面向產(chǎn)出導(dǎo)向的教學(xué)理念。

4.2.2 課程滿意度調(diào)查

針對(duì)多維度混合式教學(xué)模式，通過問卷調(diào)查了解學(xué)生對(duì)授課滿意度和學(xué)習(xí)效果的反饋。其中，對(duì)授課十分滿意占比71.2%，滿意占比18.9%；學(xué)習(xí)效果十分滿意占比52.3%，滿意占比28.5%。多維度混合式教學(xué)獲得更多學(xué)生的認(rèn)可，無論是授課效果還是學(xué)習(xí)效果，都有不錯(cuò)的反饋結(jié)果。

4.3 模式推廣

高新課程還需繼續(xù)完善課程設(shè)計(jì)和課堂改革，希望可以為更多課堂提供一個(gè)好的示范?；旌鲜浇虒W(xué)模式也逐步推廣到軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程，如圖8。軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)課程中邀請(qǐng)經(jīng)濟(jì)學(xué)專家參與混合式教學(xué)過程，充分利用智慧課堂實(shí)現(xiàn)課堂翻轉(zhuǎn)效果。

Fig.8 Promotion and application of blended teaching mode in software engineering economics course圖8 混合式教學(xué)模式推廣到“軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)”

5 結(jié)語

本文以軟件項(xiàng)目管理的“敏捷估算”課程單元為對(duì)象，利用智慧教室，實(shí)施基于BOPPPS模型的多維度混合式教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為中心的OBE教學(xué)理念。該教學(xué)模式的實(shí)施提高了學(xué)生課堂內(nèi)的主動(dòng)參與程度，提高了高新課程的教學(xué)質(zhì)量。