基于BOPPPS模式的GNSS接收机原理教学设计

李晓明 王延霞 邓岳川 李 鹏 邓 标

（滁州学院地理信息与旅游学院 安徽·滁州 239000）

0 引言

GNSS（Global Navigation Satellite System，GNSS）接收机原理课为导航工程类相关专业所开设，旨在先修课程卫星导航原理的基础上进一步掌握接收机内部各定位模块的原理，大致分为卫星信号的捕获、跟踪、数据解调、伪距和载波相位等观测量的提取以及定位解算。传统的多媒体教学以文字、流程图的形式为主，再者，封闭的接收机硬件内部构造无法即时展示，而且学生缺乏硬件设计经验，软件设计基础薄弱，这将在教学过程中给学生造成一定程度的理解障碍。针对上述问题有必要针对此类课程教学内容的特点和教学过程中出现的问题寻求更合适的教学设计模型。

BOPPPS模型于上世纪70年代由加拿大英属哥伦比亚大学的Douglas Kerr提出，在2014年左右被引入国内并得到一线教师的广泛应用，文献参考也逐年增加，在加拿大ISW教学技能培训中被广泛采用。其主要分为前导、学习目标/结果、前侧、参与式学习、后测、总结六个模块，每个模块相互衔接，教师也可以根据教学内容、教学目标以及学习者的反馈实时调整后续模块的顺序和具体的教学策略，实现有效教学，提升教学效果,让学生在教师的导引之下提升专业认知能力，从而达到对课程或者知识点的理解与融会贯通的教学目标。

在导航工程专业开设的GNSS接收机原理教学中，涉及到卫星信号数字转换、捕获、跟踪及位置解算多个模块，本文基于BOPPPS教学模式设计一个合理的课程进度，调整授课技巧，以此来解决学生面对此类抽象工科课程如何具象化、软件设计基础薄弱、教学效果差的问题。

图1：BOPPPS教学模型

1 BOPPPS教学设计模式结构及特点

BOPPPS教学模式包含类似凤头、猪肚、豹尾的设计元素，其中凤头部分包括 B（Bridge-in，引入/导言）、O（Objective，教学目标）和P（Preassessment，课前测验）三个阶段，猪肚部分包括P（Participatorylearning，参与式学习），豹尾部分包括P（Post assessment，后测）和S（Summary，课堂总结）两个阶段，考虑到人的注意力大约维持在15分钟的自然规律，各阶段所占课时均在较短的时间内，以期达到一定的目标和效果，且需注意各部分的“起承转合”，结合相关教学理念和教学平台，其大致流程如图1所示。

第一阶段（“B”）通过情景导入、阐述思想，引起学生对本堂课重、难点的学习兴趣。教师在授课过程中应该时刻关注学生的注意力是否集中，一方面需要学生自身的自觉性，一方面需要根据教学内容以视频、图片解读或者讨论的形式激发学生的学习兴趣，循序渐进，此部分时间大致占课时长度的10%。

第二阶段（“O”）明确该课程要达到的学习目标和要完成的任务。根据教学内容向学生明确阐述需要掌握的知识点，该环节教师的活动主要为引导学生参与到课堂，明白这节课学什么，怎么学，而学生的活动则主要是根据教师的思路对当堂课的内容有一个大致浅显的认识，有明确的方向便于后续展开思考或者讨论，此部分时间大致占课时长度的5%。

第三阶段（“P”）进行课堂前测，理解教学内容涉及到的相关概念。基于学习通、雨课堂等教学平台以问卷、选择题、填空题、讨论题、现场提问的形式对学生进行相关基础知识点掌握情况的测试，便于在后续参与式学习过程中调整教学策略和教学重点，还可以结合翻转课堂教学模式，在课下安排学生预先对所讲内容进行预习，课上对预习效果进行测验，此部分时间大致占课时长度的15%。

第四阶段（“P”）为学生多方位参与教学、互动环节，推动“目标”阶段确定的教学目标达成。通过老师的教即借助各类教学资源和平台设置情景，激发学生围绕知识点发散思维展开讨论，在师生之间进行互动交流；以及通过学生的分组讨论、实践操作，在学生之间进行互动交流，营造良好的参与式教学氛围，此部分为BOPPPS模式的核心环节，时间大致占课时长度的50%。

第五阶段（“P”）对参与式教学的效果进行检测，在课堂接近尾声时教师及时得到反馈。在此环节中同样可以借助各学习平台以不同形式进行随堂测试、思考发言，主要评价学习效果和学习目标的达成度，分析学生对知识点掌握的较好部分和薄弱部分，方便后续有针对性的强调、总结，此部分时间大致占课时长度的15%。

第六阶段（“S”）进行本堂课的小结，在此基础上拓展、创新。教师可通过思维导图等方式梳理思路，提炼知识点中的关键词概括重难点，也可引导学生进行自我总结、分享，这将有助于促进学生的记忆并为下一讲的内容铺垫，此部分时间大致占课时长度的5%。

上述六个阶段即为BOPPPS教学模式的基本组成结构，既适用于常规课时长度的课堂也适用于短时的“袖珍课”教学设计，教师可根据实际情况对每一个环节进行适当的教学策略调整和创新，针对各个模块合理设计教学准备，安排教师活动、学生活动。

2 BOPPPS教学模式在GNSS接收机原理课程的应用

2.1 GNSS接收机原理课程特点与授课中存在的问题

GNSS接收机原理课程内容基本按照高频卫星信号向低频卫星信号转换、信号的捕获、跟踪、位置解算的顺序展开，其中卫星信号的捕获可认为是包含伪随机码、伪码相位、多普勒频移在内的三维搜索；卫星信号的跟踪即通过对载波数控振荡器和伪码数控振荡器持续动态调整来实现信号的稳定跟踪，从而进行导航电文数据的解调；位置解算部分在跟踪到的信号通道中提取伪距、多普勒等观测值，基于最小二乘算法进行接收机位置和钟差的解算，三个顺序不能颠倒，在接收机内部中依次完成，每个过程都涉及到相当多抽象的理论，且相互联系紧密，需要一定的逻辑思维能力。

表1：基于BOPPPS模型的教学设计—以GNSS接收机原理为例

在工科教学过程中均会出现学生对所授内容的兴趣低、课堂易开小差导致参与度低的现象，加之知识点过于抽象模糊，很难在学生的思维里面产生具象的结构，除此之外，学生总是处于被动的学的过程，在教师和学生之间缺乏主动的互动，那么课堂教学效果无法保证，学生对教学内容的理解和掌握也就无从谈起，因此有必要针对课程内容和教师传统授课模式容易出现的问题进行合理的教学模式设计和策略选择，本文以GNSS接收机原理课程为例，研究BOPPPS模型在工科教学中的应用设计。

2.2 BOPPPS教学模型的具体设计举例

以GNSS接收机原理课程中信号捕获的基本概念和伪随机码的生成方法为例进行基于BOPPPS模型的教学设计，该知识点是信号捕获的前导理论，也是接收机软件工程的基础和重点内容。各教学模块对应的时间占比、主要内容、教师活动和学生活动见表1。

3 结束语

本文考虑到传统教学过程中出现的问题，结合教学内容特征，基于BOPPPS清晰、简洁的模型，引入雨课堂学习平台、翻转课堂教学模型，进行合理的教学方案设计，充分利用各个平台、理念、模型的优势，以此提高学生在课堂教学过程中的参与度、积极性，进而提高学习的效率。但是在整个设计过程中，需要教师对每一个环节的时间和衔接要有所把控，同时对教学过程需要的教学资源有充足的准备，然后在一次次的教学尝试中凝练经验，并做出改进和完善，从而取得良好的教学效果。