基于BOPPPS 模型和EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程智慧教學(xué)模式

韓秋楓，王鳳芹，呂 潔

（海軍航空大學(xué) 航空基礎(chǔ)學(xué)院，山東 煙臺(tái) 264001）

0 引 言

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等計(jì)算機(jī)新技術(shù)的普及與發(fā)展，如何更好地培養(yǎng)大學(xué)生的信息素養(yǎng)越來越重要。大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作為大學(xué)生所接觸的第一門計(jì)算機(jī)課程，如何上好第一門計(jì)算機(jī)課程，讓學(xué)生更好地進(jìn)入計(jì)算機(jī)的世界，更好地在計(jì)算機(jī)的海洋里暢游，是我們當(dāng)前計(jì)算機(jī)課程教學(xué)必須要做好的第一步。

BOPPPS 教學(xué)模型是北美高校教師技能培訓(xùn)過程中推崇的一個(gè)教學(xué)模型[1]，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性和及時(shí)的教學(xué)反饋。EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是一個(gè)由國(guó)內(nèi)知名高校、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和大型企業(yè)共同發(fā)起的新型信息技術(shù)工程教育平臺(tái)，將實(shí)訓(xùn)任務(wù)設(shè)置成游戲關(guān)卡的模式，且支持實(shí)時(shí)的學(xué)習(xí)反饋。利用EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，有助于提高教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1 現(xiàn)狀與問題

通過近兩年的教學(xué)實(shí)踐及文獻(xiàn)研究可以發(fā)現(xiàn)，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)目前主要存在下列問題。

1）知識(shí)點(diǎn)多，概念多而龐雜。

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作為計(jì)算機(jī)的一門基礎(chǔ)入門課程，幾乎羅列了計(jì)算機(jī)專業(yè)的所有專業(yè)課程，如計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，教材中大部分章節(jié)都可以作為單獨(dú)的一門計(jì)算機(jī)專業(yè)課程來講授，必然會(huì)導(dǎo)致涉及的知識(shí)點(diǎn)和概念比較多，學(xué)生理解有難度。

2）對(duì)Python 語言要求高，學(xué)生練習(xí)時(shí)間少。

本門課程兼顧計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)和計(jì)算思維，選擇Python 作為實(shí)踐語言，在各章節(jié)的內(nèi)容介紹中都穿插了Python 程序，以更好地讓學(xué)生理解所講內(nèi)容。對(duì)于幾乎沒有接觸過計(jì)算機(jī)編程語言的大一新生來說，存在一定的畏難情緒，且課外練習(xí)時(shí)間相對(duì)較少，對(duì)Python 語言的掌握情況不理想。

3）學(xué)生參與度低，沒有真正理解所學(xué)知識(shí)。

介于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程知識(shí)點(diǎn)多、概念龐雜等特點(diǎn)，大多數(shù)的課程教學(xué)還是采取教師講授與學(xué)生聽講的模式，教師授課內(nèi)容多，學(xué)生消化吸收不了，掌握知識(shí)不透徹，接受知識(shí)方式過于被動(dòng)。授課過程中，教師沒能及時(shí)收集學(xué)生的反饋，按照設(shè)想的進(jìn)度完成教學(xué)，即學(xué)生沒有真正地參與教學(xué)活動(dòng)中。

4）學(xué)生創(chuàng)新性低，計(jì)算思維沒有得到較好的培養(yǎng)。

針對(duì)所學(xué)知識(shí)，學(xué)生較難做到“舉一反三”，如在講圖靈機(jī)時(shí)，較少有學(xué)生能設(shè)計(jì)出較完整的圖靈機(jī)規(guī)則；在學(xué)完計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)相關(guān)知識(shí)后，學(xué)生很難較完整地復(fù)述出指令的執(zhí)行過程，計(jì)算思維沒有得到好的培養(yǎng)。

2 智慧教學(xué)

文獻(xiàn)[1]中提出智慧教育的基本內(nèi)涵是通過構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，運(yùn)用智慧教學(xué)法，促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行智慧學(xué)習(xí)，其核心就是培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力。智慧教學(xué)就是運(yùn)用智慧教育的思想，以培養(yǎng)智慧型人才為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的21 世紀(jì)生存技能、批判性思考和解決問題能力、溝通與協(xié)作能力、創(chuàng)造與革新能力[2]。教師應(yīng)盡可能給學(xué)生構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法進(jìn)行智慧教學(xué)，注重提高學(xué)生解決問題的能力和創(chuàng)新能力，不只是傳授知識(shí)。智慧教學(xué)模式依托國(guó)防科技大學(xué)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)MOOC 課程，借助較流行的BOPPPS 模型和EduCoder 在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)盡可能為學(xué)生構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性和教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的及時(shí)反饋。

3 BOPPPS模型與EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

BOPPPS 模型將知識(shí)點(diǎn)教學(xué)過程劃分為引入（Bridge-in）、目標(biāo)（Objective）、預(yù)測(cè)（Preassessment）、參與式學(xué)習(xí)（Participatory learning）、后測(cè)（Post-assessment）和小結(jié)（Summary）6 個(gè)部分，簡(jiǎn)稱BOPPPS[3]。

引入環(huán)節(jié)主要是吸引學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，建立新知識(shí)與學(xué)生已有知識(shí)之間的聯(lián)系；目標(biāo)主要為教師和學(xué)生充分了解本節(jié)課所要達(dá)到的教學(xué)目標(biāo)，有了目標(biāo)才能不迷航；預(yù)測(cè)也稱前測(cè)，主要讓教師充分了解學(xué)生的已有知識(shí)水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣等，以便教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等；參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS 模型最核心的部分，鼓勵(lì)學(xué)生全方位地參與教學(xué)學(xué)習(xí)過程中，甚至鼓勵(lì)學(xué)生教學(xué)；后測(cè)主要測(cè)試通過學(xué)習(xí)學(xué)生是否達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，也便于教師及時(shí)獲得教學(xué)反饋信息，來進(jìn)一步地調(diào)整教學(xué)；小結(jié)主要為教師總結(jié)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生評(píng)估自己的學(xué)習(xí)效果，好的總結(jié)是一節(jié)課的點(diǎn)睛之筆。不難發(fā)現(xiàn)，及時(shí)反饋和學(xué)生的全方位參與是BOPPPS最大的特點(diǎn)。

EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（www.educoder.net）是一個(gè)面向計(jì)算機(jī)類的互聯(lián)網(wǎng)IT 教育和實(shí)戰(zhàn)平臺(tái)，為全軍大學(xué)計(jì)算機(jī)教改支撐平臺(tái)，主要優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生可以隨時(shí)隨地動(dòng)手實(shí)訓(xùn)，平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)評(píng)實(shí)訓(xùn)任務(wù)、實(shí)現(xiàn)技能統(tǒng)計(jì)等；教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求，給學(xué)生提供循序漸進(jìn)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，幫助學(xué)生快速提升實(shí)戰(zhàn)能力，同時(shí)平臺(tái)可為教師提供教學(xué)活動(dòng)分析報(bào)告等，便于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

4 基于BOPPPS模型和EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的智慧教學(xué)模式

本教學(xué)模式基于BOPPPS 模型和EduCoder實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，主要分為引入新知、明確目標(biāo)、知識(shí)前測(cè)、知識(shí)探討、任務(wù)實(shí)訓(xùn)、知識(shí)后測(cè)和課堂小結(jié)，共7 個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，如圖1 所示。

圖1 基于BOPPPS 模型和EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的智慧教學(xué)模式

4.1 引入新知

引入新知環(huán)節(jié)，教師不僅要緊密聯(lián)系生活實(shí)際，還要緊密聯(lián)系學(xué)生已有的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。好的開端是成功的一半，引入新知要能激起學(xué)生的求知欲和學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生有了主動(dòng)探索知識(shí)的欲望，才能全身心地投入到學(xué)習(xí)中，如在講授數(shù)據(jù)庫(kù)模型的設(shè)計(jì)中，提出跟軍隊(duì)學(xué)生緊密相關(guān)的飛行管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)如何設(shè)計(jì)。

4.2 明確目標(biāo)

教學(xué)目標(biāo)的確定，需要教師精心指定。教學(xué)目標(biāo)既要根據(jù)教學(xué)大綱的要求，又要結(jié)合學(xué)生實(shí)際，應(yīng)是學(xué)生跳一跳能摸得著的目標(biāo)。指定教學(xué)目標(biāo)前應(yīng)充分了解學(xué)生的知識(shí)水平，且表述方式應(yīng)以學(xué)生為中心，目標(biāo)應(yīng)該是具體可操作的，如在講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)時(shí)，其中一個(gè)目標(biāo)為可以解釋說明Internet 與Intranet 的異同。

4.3 知識(shí)前測(cè)

知識(shí)前測(cè)的方式可以有多種，如測(cè)試題、回顧提問、小組討論匯報(bào)等。問題的組織要緊密結(jié)合本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)。知識(shí)前測(cè)也可以在課前完成，通過發(fā)放調(diào)查問卷或者在考試平臺(tái)布置練習(xí)題目的方式。課前教師可以布置一些學(xué)習(xí)任務(wù)，如看MOOC 視頻某一部分，或查閱資料等，前測(cè)內(nèi)容要結(jié)合學(xué)習(xí)任務(wù)。通過前測(cè)，教師及時(shí)地整理出學(xué)生的已有知識(shí)情況，及時(shí)調(diào)整課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、方法策略等，如在講授計(jì)算機(jī)新技術(shù)之前，讓學(xué)生查閱大數(shù)據(jù)和人工智能的資料。

4.4 知識(shí)探討

知識(shí)探討環(huán)節(jié)可由教師講授，也可以是教師課前提出問題，讓學(xué)生通過小組匯報(bào)等形式解決問題。知識(shí)探討環(huán)節(jié)重點(diǎn)解決本節(jié)課的重難點(diǎn)，突出學(xué)生的參與性。教師首先要把握好重難點(diǎn)，以及通過什么方式高效地解決重難點(diǎn)。知識(shí)應(yīng)該層層遞進(jìn)地呈現(xiàn)，教師可以設(shè)計(jì)一些遞進(jìn)的問題。知識(shí)探討環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性，重視師生互動(dòng)和生生互動(dòng)的高效性，如在講述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，始終圍繞計(jì)算機(jī)A 和計(jì)算機(jī)B 是如何進(jìn)行通信的，需要哪些軟件和硬件這一系列問題進(jìn)行逐層研討。

4.5 任務(wù)實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)任務(wù)的布置可以借助EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，教師可以根據(jù)教學(xué)目標(biāo)選擇或建立合適的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，也可根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，布置難度不同的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。教師通過教師頁(yè)面可以實(shí)時(shí)查看到學(xué)生做任務(wù)的情況，以便及時(shí)調(diào)整實(shí)訓(xùn)任務(wù)。實(shí)訓(xùn)任務(wù)也可以課前先布置下去，讓學(xué)生有所思考，也可以留給學(xué)生課下完成。在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)——計(jì)算思維實(shí)踐課程中有Python編程基礎(chǔ)、Python 面向?qū)ο缶幊袒A(chǔ)、典型應(yīng)用問題求解、信息編碼與數(shù)據(jù)表示等7 個(gè)專題和上百個(gè)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。

4.6 知識(shí)后測(cè)

知識(shí)后測(cè)可以采取測(cè)試題、小組研討匯報(bào)、調(diào)查問卷或考試平臺(tái)等形式，如調(diào)查問卷可以問學(xué)生這節(jié)課學(xué)到了哪些知識(shí)，喜歡哪些知識(shí)，是否喜歡教師的教學(xué)方式等。后測(cè)應(yīng)該緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，突出重難點(diǎn)，讓教師和學(xué)生及時(shí)掌握學(xué)習(xí)情況，教師更好地把握后續(xù)的教學(xué)，學(xué)生也更了解自己的學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地查漏補(bǔ)缺，如在講述數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)時(shí)，可將武器裝備管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)作為后測(cè)。

4.7 課堂小結(jié)

課堂小結(jié)是畫龍點(diǎn)睛之筆，可采用概念圖、交流反饋、師生評(píng)價(jià)等形式進(jìn)行總結(jié)。總結(jié)時(shí)要注重知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，可以將整門課程或者一章的內(nèi)容畫成一個(gè)概念圖，每次課總結(jié)時(shí)擴(kuò)充完善概念圖，這樣學(xué)生更好地把握整門課程的脈絡(luò)，也更有利于學(xué)生將新識(shí)與舊知相聯(lián)系，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這一章的總結(jié)可以借助圖2 概念圖總結(jié)。

另外，教師和學(xué)生的課后反思也是重要的一部分。

圖2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)章節(jié)概念圖

5 教學(xué)模式實(shí)施效果和要點(diǎn)

2019 年2 月至2019 年5 月，針對(duì)本校2018級(jí)某專業(yè)29 人教學(xué)班次，進(jìn)行了基于BOPPPS模型的智慧教學(xué)模式試點(diǎn)，采用了國(guó)防科技大學(xué)的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)MOOC 視頻、網(wǎng)絡(luò)考試平臺(tái)等智慧資源，教學(xué)效果較往年好很多，其中Python 程序設(shè)計(jì)題目成績(jī)比往年平均成績(jī)高出50%。課程結(jié)束后進(jìn)行了問卷調(diào)查，其中全部學(xué)生認(rèn)為教學(xué)方式新穎，參與度高，學(xué)習(xí)效果較好；28 人認(rèn)為明確了本門課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，學(xué)習(xí)本課程后對(duì)其專業(yè)學(xué)習(xí)和日常生活有較大幫助。從課程成績(jī)也可以看出，該班次學(xué)生整體成績(jī)和程序設(shè)計(jì)題目成績(jī)都較好。下一學(xué)年的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)打算借助EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)一步提升教學(xué)效果。

基于BOPPPS 模型和EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的智慧教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的全程參與性和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的及時(shí)反饋，充分利用各種信息資源，如MOOC 視頻、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、考試平臺(tái)等，如條件允許，也可以利用微信、網(wǎng)絡(luò)問卷等及時(shí)地反饋交流。

教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)。教學(xué)內(nèi)容盡可能貼近生活實(shí)際和部隊(duì)需求，提高學(xué)生解決問題的能力。各環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該是層層遞進(jìn)，承上啟下的。每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都應(yīng)考慮學(xué)生的參與性，根據(jù)學(xué)生不同的反應(yīng)情況，應(yīng)該有不同的預(yù)設(shè)、教學(xué)策略的調(diào)整等，精心設(shè)計(jì)每一教學(xué)環(huán)節(jié)。學(xué)生的參與性不是簡(jiǎn)單的回答問題，而是要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中有所思考，有較強(qiáng)的原動(dòng)力。教師可將學(xué)生課堂參與性作為過程性評(píng)價(jià)重要的一部分，提高學(xué)生的參與積極性，多鼓勵(lì)學(xué)生。

教學(xué)過程中應(yīng)注重多方面、多角度收集學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，全方位關(guān)注每一名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。教師要根據(jù)實(shí)時(shí)的反饋情況，及時(shí)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或給予必要的支撐材料等。這對(duì)教師的要求比較高，要求教師精心備課并充分準(zhǔn)備多種課堂預(yù)設(shè)。

6 結(jié) 語

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的教學(xué)中，由于其知識(shí)點(diǎn)多，但系統(tǒng)性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)之間緊密關(guān)聯(lián)，因此應(yīng)始終圍繞“信息表示和信息處理”這一主線，使教學(xué)內(nèi)容形散神不散。合理運(yùn)用相關(guān)MOOC課程、BOPPPS 模型、EduCoder 實(shí)訓(xùn)平臺(tái)和考試平臺(tái)等，注重學(xué)生的參與性和學(xué)習(xí)情況的及時(shí)反饋，能更好地提高教學(xué)效果，提高學(xué)生的解決問題能力和創(chuàng)新能力。