BOPPPS教学框架下的移动课堂教学设计

孙凯传 马丽生 张妙飞

摘要：在移动学习时代的背景下，手机逐渐成为课堂中有效的教学工具，而BOPPPS教学是一种以目标为导向的有效教学框架。本文以BOPPPS教学模型为框架，以《信号与系统》课程教学目标为中心，构建课程六大模块，并将移动教学方法融入其中，从而实现学生全方位参与的互动式教学。教学实践表明BOPPPS教学模型下的移动教学方法能够有效吸引学生的学习兴趣，提高教学效果。

关键词：BOOOPS;移动课堂教学;信号与系统

中图分类号：G420 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）36-0128-03

1教改背景

信号与系统是电子信息类专业的一门重要的专业基础课程，也是电子信息类硕士研究生入学考试专业课之一。该课程以高等数学、电路分析等课程为基础，是后继的通信原理、数字信号处理、信息论编码等专业课程的先修课程，在教学环节中起着承上启下的作用，在电子信息类专业本科教学中占有重要的地位。信号与系统课程的教学目的是让学生掌握信号与系统分析的基本理论、基本原理和基本方法，使学生能够灵活运用这些知识为后续课程的学习打下基础，并能够运用学到的方法解决实际中的问题。该课程的特点是课程教学内容多，内容理论性强且抽象，从而造成了教师难教、学生难学的现状。目前，信号与系统课程的教学主要存在以下几个方面问题：

（1）授课手段单一，通常采用传统的讲授式教学方法：采用幻灯片讲解或者是板书讲解，这两种授课方式都很难与学生产生良好的互动，或者是课程互动模式比较单一、枯燥;

（2）课程具有很强的理论性，需要学生牢固掌握高等数学、复变函数、离散数学、电路分析等多门课程的相关知识，若授课教师不了解学生的学习情况，一味地填鸭式的讲授方法，会直接导致学生课堂上跟不上讲懈思路，从而很容易让学生对这门课程失去兴趣和信心;

（3）学生对课程的学习目标不明确，目前教师在上课的过程中大都满堂灌，缺少教学环节和设计，在上课的过程中仅仅是将课程的知识点进行罗列，从而会导致学生对课程的学习目标不明确;

（4）课程互动较少，由于课程的理论性较强，涉及很多定理和性质的推导和证明。仅仅通过板书或PPT很难开展有效的互动活动，而且此课程很难开展课堂习题，或者传统课堂练习很耗时，而且无法及时地了解到学生答题情况;

（5）考核方式落后，课程采取期末闭卷考试来评定，这种传统的考核方式不能很好评测出学生的学习情况，也不能达到以考促学的效果，体现不出过程性考核，不满足新工科和工程教育认证的教育思想。

上述存在的问题，很大程度上制约了信号与系统课堂教学的效果，教师很难教、学生很难学。本人所在教学团队也尝试了项目驱动、兴趣分组以及翻转课程等教学方法，虽然有一些小的改善，但是收效甚微，教师的工作量成倍的增长，但是学生的学习没有明显的提高。偶然一次机会，参加学院组织的教学工作坊活动，基于BOPPPS教学模型报告和基于移动教学工具的培训，受益匪浅。于是便开始了以BOPPPS教学框架下的移动课堂教学设计探索，经过实两个学期的实践证明本方法确实能够在很大程度上提升学生的学习效果。

2 BOPPPS教学模型与移动课堂教学概述

2.1 BOPPPS教学模型

BOPPPS教学模型起源于加拿大教师技能培训工作坊（ISW），目前已被全世界30多个国家采用，100多所大学和培训机构实施[1]。BOPPPS教学模型核心是整个教学课堂的设计都围绕着怎么样达成课程目标为中心，与当下的工程教育认证以及基于学习产出的教育模式思想相吻合。BOPPPS教学模型为了达成课程学习目标，将课堂设计分为六个环节：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（Summar）[2-4]。其中，“課程引入”环节主要是通过问题、情节、作业、提问等导入的方法，吸引学生的兴趣，引导学生进一步的思考问题，跟着教师的思路进入到课程。一个好的导人情节设计，能够很快将学生的思维引入到课堂内容中来。“学习目标”环节主要通过明确地告诉学生通过本节课的学习能够学到什么，学到的知识有什么作用或应用，需要达到什么的要求，才能达到教学目标，从而让学生明确学习的目标。“课前摸底”主要通过提问、问卷、作业等方式对学生掌握情况进行摸底，从而能够掌握学生对即将要讲的内容的掌握程度，有助于教师根据课程目标适时的调整课堂的讲解思路，通过测试也能增强与学生之间的互动。“参与式学习”环节是课程的核心环节，主要通过交互式的学习方式让学生参与到教学过程中，以学生为中心。“测验评估”环节是在课程快要结束时对学生进行测验，通过测验了解学生的掌握情况，从而了解学生是否达到课程之前所设的目标。“课程总结”环节，通过课程总结，进一步加深学生对课堂内容的理解。BOPPPS教学模型强调以学生为中心，以教学目标为导向的教学设计，可以有效地提升课堂教学效果。

2.2移动课堂教学

学生上课玩手机是高校一直以来难以解决的难题，学校也采取了多种多样的方法去杜绝学生上课玩手机，但是效果往往不理想。随着互联网+、大数据以及移动信息技术的快速发展，各类教育教学辅助工具应运而生，如超星学习通、蓝墨云班课、雨课堂等[5-7]，这些教学工具在一定程度上改善了传统教学的课堂不足，把学生课堂上“玩手机”变成了学习的一部分，提升了教学效果。这些移动教学工具大都具有即时互动的特点，能够进行现场点名签到、主题讨论、测验、抢答等，如图l所示，通过即时课堂活动，便能够即时得到统计结果，从而能够更好了解学生的学习情况。

利用手机进行课堂活动已经成为越来越多高校教学改革的一部分。通过这些移动教学工具，能够有效促进了教学活动的高效开展，也提高了学生的学习兴趣，移动教学工具也正在影响着我们教育和学习方式。

3 BOPPPS教学框架下的移动课堂案例设计

《信号与系统》是电子信息类专业的重要专业基础课，其课程特点是具有较强的理论性。目前，傳统教学方式很难吸引学生专心听讲，教学效果较差。本文以BOPPPS教学模型为框架，利用移动教学工具超星学习通来辅助开展教学。下面以《信号与系统》中的“周期信号的傅里叶级数”为例来阐述BOPPPS教学框架下的移动课堂教学实践。

课前预热：通过超星学习通平台来布置课前任务，让学生以“傅里叶级数在实际生活中的应用”为主题进行调研，并在学习通上传调研报告。课程助理（一般由同专业高年级该课程学习较为优秀的学生担任）对课程调研报告进行整理，并将一些优秀的调研报告在平台中进行推荐。通过课程调研，让学生对傅里叶级数有一个初步的认识。

3.1课程引入

傅里叶级数中涉及级数的推导和公式的定义，在课程的一开始采用通过播放一些电子设计竞赛作品所制作的音乐频谱显示器，同学们调研的傅里叶变换的应用来吸引同学的注意，进而引入本次课的内容。同学们通过视频以及课前的调研，相信大家对傅里叶级数的应用有了一些感性的认识，但是同学们想一想这些应用到底如何通过傅里叶级数实现，跟傅里叶级数有何联系。下面我们将通过本节课的学习来了解傅里叶级数应用的基础原理。

3.2学习目标

向学生阐述本节课的学习目标和重难点内容，通过本节课的学习让学生记住傅里叶级数的三角形式展开，能够知道为什么周期信号要展开成三角形，能够知道频谱图的含义，重点在于傅里叶级数三角形式的展开和频谱图的含义，难点在于理解频谱图的含义。

3.3课前摸底一以学习通为辅助工具

周期信号的傅里叶级数涉及很多基础性的高等数学和复变函数的内容。因此，可以通过调查问卷的方式来调研学生的基础内容掌握得如何，以此根据学生的学习情况来及时调整讲课的思路。为了使学生能够达到学习目标，先通过问卷了解学生对欧拉公式、傅里叶级数的开展以及微积分的掌握情况，适时调整讲课的进度和思路。

3.4参与式学习一以学习通为辅助工具

参与式学习是整个课程的核心环节，主要以学生为中心来设计整个教学内容。在高等数学中大家都学过傅里叶级数的展开方法，请各位同学讨论一个问题：为什么任意一个函数都可以分解成三角函数系数和的形式？（开展课堂讨论，并通过学习通点名学生进行回答），根据回答的情况，可以直接在学习通中加适当的平时分，这样对学生也是一种激励，节省了教师记录成绩的时间。

若两个函数gl（t）、g2（t）在区间（t1，t2）内满足：

则说这两个函数在区间（t1，t2）正交，或它们是区间（t1，t2）上的正交函数。

若函数集{gi（t）}在区间（t1，t2）内且函数g.（t），…，gu（t）满足：

则这个函数集就是正交函数集，当ki=l时为归一化正交函数集。满足一定条件的信号可以被分解为正交函数的线性组合。即任意信号厂（t）在区间（t1，t2）内可由组成信号空间的n个正交函数的线性组合近似表示为：

若正交函数集是完备的，则：

正、余弦函数的三角函数集是最重要的完备正交函数集。那为什么周期信号一定要展开成三角形式呢，原因在于：（1）三角函数是基本函数;（2）用三角函数表示信号，建立了时间与频率两个基本物理量之间的联系;（3）单频三角函数是简谐信号，简谐信号容易产生、传输、处理;（4）三角函数信号通过线性时不变系统后，仍为同频三角函数信号，仅幅度和相位有变化，计算更方便。

以此引出三角形式的周期信号的傅里叶级展开，由于展开式比较复杂，记忆比较困难。通过学习通让学生现场以小组的形式进行讨论，如何能够快速的记忆周期信号的傅里叶级数展开式，以此加深学生的印象。

给出一个周期信号，让学生分成6组讨论，在作业本上进行傅里叶级数的展开形式，并且展开后请同学们以横坐标为频率，纵坐标分别为振幅和相位来画关系图。每组出一个代表来表达他们的解答过程和关系图，每组介绍完后全班同学通过学习通对他们的表述进行打分，最后全部表述完后，由教师进行点评和阐述，并告诉学生他们画的关系图即为频谱图，进而引出频谱图的概念，以及频谱图的作用。

3.5测验评估

在课程快要结束之前，通过学习通进行课程测验，主要是通过问卷的方式来了解学生对傅里叶级数的三角形式的展开有没有记住，有没有理解频谱图的概念和作用。另外让学生反馈本节课的内容是否存在有不懂的地方，可以在下次课之前统一进行解释。

3.6课程总结

通过简明扼要的总结本节课的内容，让学生有一个系统的概念，同时巩固本节课的上课内容。让学生对周期信号的三角形式的展开，频谱图的概念能够理解的更深入，同时也抛出问题让学生思考一下，除了三角形式展开还有没有其他形式展开，如果有，其他的展开形式有什么作业？请学生课后思考，下节课请同学回答。

4教学效果与教学反思

BOPPPS教学框架下的移动课堂教学方法能够激发学生主动学习，并且在一定程度上控制了学生课堂玩手机和睡觉的现象，同时也提高了教师的工作效率，提升了教学效果。本人针对2016级通信工程学生开展BOPPPS教学框架下的移动课堂教学方法，通过与2015级通信工程学生的考试情况作对比分析发现，学生的成绩有了明显的提高。如图2所示，学生的不及格率降低了6.3%，考试平均分也由62.7提高到65.9，最高分也有了突破。

综上，通过利用BOPPPS教学框架下的移动课堂教学方法，以学生为课堂的中心，通过课程预热、课程引入、学习目标、课前摸底、参与式学习、测验评估、课程总结的教学框架，并以移动教学工具为辅助，能够让学生学会主动学习，全程参与课堂互动，跟着教师的思路完成课程教学，同时也提高了教师的课堂效果。但是移动教学工具目前来看还不够智能化，特别是需要教师在课下花较多的时间来录入课程的题目，讨论的话题，试卷和作业库，备课工作量负担增大。

笔者的学校教师发展中心于2018年12月开展了雨课堂的培训，这款移动教学工具，有望减少教师备课的工作量，后续笔者将继续利用雨课堂进行探索更加优质的教学方法。

参考文献：

[1]杨玫.BOPPPS教学模型在计算机硬件基础课程中的探索和实践[J].福建电脑，2017（3）：73-74.

[2]陈丹.BOPPPS模型下“计算机系统基础”课程翻转课堂教学设计[J].工业和信息化教育，2018（9）：33-37.

[3]刘蕾，刘冰月.基于BOPPPS教学模型的跨平台移动开发课程教学设计[J].软件工程，2019，22（5）：49-52.

[4]崔海华，范冬云.BOPPPS教学模型在实际教学中的应用研究[J].工业和信息化教育，2019（1）：43-39.

[5]许缦.基于蓝墨云班课的BOPPPS教学模式设计研究一以战略管理课程为例[J].湖北函授大学学报，2018，31（19）：131-133.

[6]王晴，张兴桃，钱玉梅，等.基于超星学习通的物理化学BOPPPS教学模式改革实践[J].大学化学，2018，33（10）：68-74.

[7]王光荣，常帅，于晓锋.基于移动教学的无机及分析化学课堂教学设计与实践[J].化学教育（中英文），2018，39（20）：73-77.

【通联编辑：光文玲】

作者简介：孙凯传（1991-），安徽六安人，硕士，助教;马丽生（1982-），山西吕梁人，博士，副教授;张妙飞（1989-），内蒙古人，硕士，助教。