BOPPPS框架下“信号与系统”混合式教学策略探索

摘 要：以BOPPPS教学模型框架为基础，以“雨课堂”作为智慧教学工具，开展“信号与系统”线上线下混合式教学，激发学生学习热情，提高教学效率。“信号与系统”课程教学实践表明，BOPPPS模型框架下基于雨课堂的线上线下混合式教学策略能够有效激发学生学习主动性，可显著提高课堂参与率、抬头率、入脑率，提升教学效果。

关键词：BOPPPS；雨课堂；混合式教学

1 概述

第十二届新华网教育论坛在2021年12月召开，时任教育部高等教育司司长的吴岩明确表示高校教学工作的“新基建”必须重视，对教师、学习技术方法、教材、课程以及专业进行“五抓”，进而对高等教育质量提供保障。吴岩强调教师在教学中要学会运用新技术，学生要积极学习新技术。教学和技术的有效结合必然会推进新一轮学习革命。高校教育必然以混合式教学为主要方向进行发展，并且这种线上下融合的教学模式也必然成为未来教学方式的常态。［1］

“信号与系统”课程不仅是电子信息工程专业重要的专业基础课程，还是通信和电子等专业的硕士研究生入学考试的必考科目。“信号与系统”需要应用到很多数学知识，如三角函数计算、积分计算以及微分方程求解等，因此对数学提出更高要求。学生在课堂学习过程中认为课程内容中图、公式等枯燥，内容单一乏味，理解起来难度很大，所以探索新型教学方式是尤为重要的。以清华大学雨课堂网络教学平台为教学平台，激发学生自主学习和思考，对课程知识进行更深层次的探索与理解，从而提升学生的学习效率。

BOPPPS教学模型对教学的互动与反馈更为重视，使课程“信号与系统”设计的理论基础更为坚实［2］。本文探索将BOPPPS模型应用到基于雨课堂的“信号与系统”课程线上线下混合式教学中，以提高课程的教学效果。

2 BOPPPS模型

BOPPPS模型是由加拿大教师教学技能培训工作坊最先提出的，是一种以教学目标为导向，以学生为中心的教学模式。［3］该模型包括六个部分：课程引入（Bridge-in）、学习目标（Objective）、课前摸底（Pre-assessment）、参与式学习（Participatory Learning）、测验评估（Post-assessment）、课程总结（Summary）。［3-5］其中，课程引入采用灵活多样的方式，比如提出问题、动画展示、预习课件、慕课视频等形式，引入课程教学内容吸引学生注意力，激发学生对教学内容的兴趣，引导学生将思维进入课程内容中。以布鲁姆学习目标分类模型［6］为依据，基于内容与行为两个维度，结合六大认知——理解、分析、应用、记忆、创造和评价，对每节课目标进行确定，也就是明确地规定每一节课应该达到的水平，确保学习目标是能够测量和观察的。课前摸底主要通过问卷调查、小测验、匿名表决等方式了解学生对即将要学习的知识点的先备知识，以便于教师调整后续教学内容的深度及进度，更加聚焦课程目标。参与式教学方式围绕学生展开，在讲清概念、重点、难点等知识点后，在教学过程中充分应用个人报告、角色扮演、翻转课堂、小组探讨、提问、做实验和接龙等丰富有趣的方式，提高学生学习兴趣，激励学生积极参与，加深学生对课程内容的理解。测验评估可采用测试、练习、个人/小组汇报等方式进行，通过测验结果了解学生对这节课程内容的掌握情况，检验学生的学习目标达成度，同时有助于教师反思课堂教学方式，促进教师改进教学方法。课程总结由教师对本节课的知识点进行汇总，将课程的知识点、难点与重点知识进行明确和强调，使学生对重难点知识有更深刻的印象。BOPPPS是教师进行教学设计及课堂组织的有效教学模式之一，其重视教学过程中学生反馈的时效性，有助于教师及时调整授课课程内容和教学方式，形成科学有效的教学模式。

3 雨课堂概述

清华大学与学堂在线联合研发了雨课堂这种新型的智慧教学工具，使课前到课后的全过程都以全新的教学模式来推进，实现教学改革的加速进行［7］。雨课堂将信息技术融入课程课件和微信中，覆盖课前—课中—课后的每一个环节，并采集课前—课堂—课后全教学过程的数据，帮助教师了解学生学习情况，分析教学行为，评估教学成效，构成全方面、多层次的学习评价体系。雨课堂可实现线上与线下、课内与课外的全方位教学与互动，推动混合式教学模式的发展。

雨课堂具有支持课前预习材料推送、课堂授课点名、课堂测试、課堂互动、课后作业点评、交流讨论以及学生学习数据反馈等功能。教师利用雨课堂能够向学生手机推送预习资料和学习任务，包括语音、视频和习题等，同时保证学生预习情况反馈的时效性。教师以学生实际预习情况为依据，针对性地设计课程课件，突出课程重点和难点，并在课堂中解答课程预习中存在的问题。与此同时，雨课堂支持弹幕互动、课堂红包、随机点名和实时答题等师生互动形式，使教师与学生能够实时交互，实现教与学频繁高效互动，提高教学成效。雨课堂后台还可以对学生学习行为进行搜集并记录，使课堂学习能够实现更精准的过程评估［8］。雨课堂实现课前到课后的所有教学过程，有利于入脑率、抬头率的提高，教师与学生之间可进行更及时高效的交流互动，从而使课堂教学水平得以提高，教学效果更加理想。

4 BOPPPS框架下基于“雨课堂”的混合式教学策略及案例

“信号与系统”课程在电子信息专业中是非常关键的基础课程。课程主要特征是涉及很多方面的内容，包括复杂的计算、抽象的内容、较强的理论等，对学生物理和数学知识的要求更高，对模型分析、系统分析等专业能力也提出了较高的要求［2］。师教生学的方式是最传统的教学模式，显然这种教学模式已无法吸引学生的注意力，不能得到较好的教学效果。混合式教学方法可以支持教师充分利用丰富的网络资源、有效的教学模式和先进的信息技术改进教学成效。在BOPPPS模型框架下，利用雨课堂这一网络教学工具探索“信号与系统”课程的线上线下混合式教学模式，如下图所示。同时，以傅里叶变换这一知识点为例，说明基于BOPPPS模型和“雨课堂”的混合式教学策略。

4.1 线上教学

线上教学由课程引入（B）、学习目标（O）、课前摸底（P）、学习课程（L）、学习测试（L）五部分组成。教师制作线上教学学习课件，涵盖上述线上教学的五个部分。教师通过雨课堂将线上学习课件推送到学生的微信中，由学生在线下课堂授课前完成。

4.1.1 课程引入（Bridge-in）

“课程引入”的引入方式通常包括提问、背景了解和相关慕课视频等，吸引学生注意力，激发学生兴趣，鼓励学生自主学习和思考。在傅里叶级数这一节课程中，通过在雨课堂发布内嵌约瑟夫·傅里叶的科研生平和音乐频率显示器等相关视频的预习课件，引导学生调研傅里叶级数的应用，激发学生的学习兴趣，从而完成课程引入环节。

4.1.2 学习目标（Objective）

“学习目标”是以布鲁姆学习目标分类模型［6］为依据，基于内容与行为两个维度，结合理解、分析、应用、记忆、创造和评价六大认知综合分析，对每节课的目标进行确定，同时指出课程内容的重难点。以傅里叶级数这一节课程内容为例，向同学们提出学习目标如下：（1）记忆傅里叶级数的三角形式和指数形式；（2）理解周期信号可展开为傅里叶级数的三角形式的原因；（3）理解频谱图的含义；（4）运用傅里叶级数的三角形式和指数形式画出频谱图。其中，傅里叶级数的三角形式、指数形式和频谱图是本节内容的重点和难点。

4.1.3 课前摸底（Pre-assessment）

“课前摸底”的方式以问卷调查、小练习等方式为主，对学生先备知识进行了解，有利于教师对课堂教学进度的控制和教学思路的调节。以傅里叶级数这一节课程为例，通过雨课堂问卷了解学生对欧拉公式、正交函数集及微积分的掌握情况，调整教师的课程内容和课程进度。

4.1.4 学习课程（Learning）

通过在预习课件中插入慕课、学堂在线的国家精品课程的方式，让学生对课程内容进行学习。在我校电子信息工程专业“信号与系统”课程教学过程中，在预习课件中使用与本专业“信号与系统”教学大纲一致的学堂在线国家精品课程，引导学生在线上学习本节课程内容和重难点。

4.1.5 学习测试（Learning-assessment）

在预习课件中通过测试等方式完成预习测试。教师据此了解学生学习情况，了解学生在线上学习中遇到的问题和易错题，及时调整教师的线下课程内容。以傅里叶级数这一节课程为例，通过在雨课堂预习课件中增加以选择题、填空题、判断题为主的测试题型，了解学生在线上学习过程中对傅里叶级数的三角形式和频谱图的掌握情况，并通过问卷收集学生反馈不懂的知识点。

4.2 线下教学

线下教学由参与式学习（P）、测验评估（P）、课程总结构成（S），由教师在线下课堂中完成。

4.2.1 参与式学习（Participatory Learning）

“参与式学习”在课程中是最关键的构成部分，以学生为核心，通过知识点回顾、翻转课堂、小组探讨、提问等方法鼓励学生积极参与。针对课前摸底环节及预习测试中存在的问题，教师有针对性地设计课程课件，对重难点内容指导性讲解，为学生答疑解惑，强化学生对知识的接受程度。课堂教学过程中增加课堂练习和问题讨论环节，引导学生积极思考、小组讨论，从而提高学生在课堂中的参与度。以傅里叶级数这一节课程为例，首先，教师带领学生回顾傅里叶级数展开为三角形式和指数形式的过程及频谱图的形成，为开展后续教学过程做好理论铺垫；然后，请同学们讨论如下两个问题：为什么周期函数可以由三角函数的线性组合表示？是否任意周期信号都能进行傅里叶级数展开？通过开展课堂讨论，在雨课堂对学生进行点名回答，根据回答情况，在雨课堂中进行适当加分，以此激励学生参与课堂教学，进一步提高学生参与度。

4.2.2 测验评估（Post-assessment）

“测验评估”环节是指课程马上结束前组织的测试，学生参加测试后教师能够对学生学习情况有更全面的了解，进而掌握学生对提前设置的课程目标的完成情况。以傅里叶级数这一节课程为例，通过在雨课堂中发布练习的方式，了解学生对傅里叶级数展开形式和频谱图的掌握情况，另外请学生反馈是否存在不懂的知识点，在雨课堂中收集后，教师在下次课上集中进行解惑。

4.2.3 课程总结（Summary）

在每节课即将结束时，教师使用精简的语句对整节课程内容中需要掌握的知识点进行总结，使学生对课程内容形成清晰的认知并加深印象。以傅里叶级数这一节课程为例，教师总结傅里叶级数的三角形式、指数形式及其频谱图，巩固学生对傅里叶级数的展开形式及频谱图的理解，加深学生对傅里叶级数课程内容的印象。

以上所有环节均在雨课堂中进行。首先，教师通过雨课堂推送内嵌国家精品课程视频和练习的线上学习课件，完成线上教学环节；其次，教师在雨课堂中实施线下课堂教学，主要通过回顾知识点、课程讨论、翻转课堂等交互式的学习方式让学生参与到教学过程中，实施参与式学习环节，同时在课堂中对学生进行随堂测验，实施测验评估环节；最后，在每一节课即将结束前，教师对课程内容进行总结，有助于学生深刻理解、加深印象。除此以外，教师在雨课堂中发布课后作业和每章测试题，用于检测学生对已学课程内容的掌握程度。此外，教师可以根据测试结果对教学方法、教学思路和教学进度等进行适当的调节。教师借助雨课堂开展混合式教学，有效地结合线上教学与线下教学两种教学方式，使教学活动更加丰富且具有成效。

5 教学效果与教学反思

笔者针对2020级电子信息工程专业学生在“信号与系统”课程教学中开展BOPPPS模型框架下基于雨课堂的线上线下混合式教学方法的探索，对比2019级电子信息工程专业学生考试结果可知，学生成绩提升非常明显。学生的不及格率由18.86%降低到7.14%，平均分由61.53分提高到66.54分。由此可见，BOPPPS模型、雨课堂和混合式教学模式的结合能够显著提高教学效果。

总而言之，对BOPPPS模型框架下以雨课堂为基础的混合式教学模式进行应用，明确学生在教学实施过程中的核心地位，利用课前摸底、引入、学习目标、参与、测评以及总结的框架，借助雨课堂激发学生对“信号与系统”的浓厚兴趣，激励学生更多地参与到教学活动中，从而实现教学效果的不断提升。

参考文献：

［1］吴岩.吴岩：抓好教育教学“新基建”走好人才自主培养之路［N］.新华网，2021-12-2.

［2］贾永兴，余璟，王渊，等.BOPPPS模型在“信号与系统”课程教学中的实践［J］.工业和信息化教育，2021（2）：45-48.

［3］孙凯传，马丽生，张妙飞.BOPPPS教学框架下的移动课程教学设计——以《信号与系统》为例［J］.电脑知识与技术，2019（12）：128-130，135.

［4］任怡，宁洪，刘丹，等.BOPPPS模型在微课教学设计与实践中的运用［J］.计算机教育，2017（4）：104-108.

［5］曹丹平，印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示［J］.实验室研究与探索，2016，35（2）：196-200.

［6］洛林·W.安德森.布盧姆教育目标分类学（修订版）——分类学视野下的学与教及其评测［M］.蒋小平，等，译.外语教学与研究出版社，2018，09.

［7］学堂在线.学堂在线推出智慧教学工具——雨课堂［N］.清华大学新闻网，2016-06-17.

［8］贾琼琼.基于“雨课堂”的“信号与系统”翻转课堂教学改革［J］.教育教学论坛，2021（08）：43-46.

基金项目：江苏省高校哲学社会科学专题研究项目“教育生态学视域下高校‘第二课堂’评价体系的构建研究”（编号：2018SJSZ491）

作者简介：施文娟（1981— ），女，汉族，江苏盐城人，工学博士，副教授，研究方向：无人机通信、无线通信及无线视频质量评价等。