摘 要:為解決傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容瑣碎不系統(tǒng)、教學(xué)理念刻板守舊和教學(xué)課程考核評(píng)價(jià)體系單一等問題,以物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)課程教學(xué)為例,基于“大云上”SPOC平臺(tái),引入BOPPPS教學(xué)模型,構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式,對(duì)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程進(jìn)行改革與實(shí)踐。結(jié)果表明,將SPOC在線教學(xué)環(huán)境和BOPPPS教學(xué)模型相融合,可以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主觀能動(dòng)性,提升學(xué)習(xí)效果。
關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng)工程;樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā);混合式教學(xué);SPOC;BOPPPS;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):TP311;G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-1302(2024)09-0-03
DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2024.09.038
0 引 言
互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代給傳統(tǒng)的教育體制帶來了新的挑戰(zhàn)。國內(nèi)高校對(duì)慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、SPOC(小規(guī)模限制性在線課程)、混合式教學(xué)等領(lǐng)域展開了相關(guān)研究[1-3]。其中混合式教學(xué)是在傳統(tǒng)課堂教學(xué)基礎(chǔ)上融合在線學(xué)習(xí)的一種教學(xué)模式,充分利用線上學(xué)習(xí)資源調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性,提供靈活、個(gè)性化和互動(dòng)性強(qiáng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。旨在充分發(fā)揮教師在教學(xué)過程中的引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)督等主導(dǎo)作用,同時(shí)也重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,以達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。
樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)課程作為國家級(jí)一流本科專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)核心課,以樹莓派開發(fā)板為硬件載體,旨在設(shè)計(jì)和開發(fā)出有趣和實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。本校針對(duì)該課程于2020年組建混合式教學(xué)團(tuán)隊(duì),借助中國大學(xué)慕課異步SPOC平臺(tái),錄制相關(guān)教學(xué)視頻107個(gè),總計(jì)時(shí)長近600 min,內(nèi)容涵蓋課程全部知識(shí)體系,為線上線下混合式教學(xué)提供了充足的線上資源;2021年將課程全部資源部署至學(xué)?!岸尨笤粕稀本€上慕課平臺(tái),繼續(xù)完善線上資源庫,更新豐富課程教學(xué)內(nèi)容,積極探索線上線下混合式教學(xué)模式,目前已運(yùn)行4輪。
在樹莓派課程線上線下混合式教學(xué)中,為解決傳統(tǒng)教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容瑣碎不系統(tǒng)、教學(xué)理念刻板守舊和教學(xué)課程考核評(píng)價(jià)體系單一等問題,教學(xué)團(tuán)隊(duì)基于現(xiàn)有的“秾大云上”SPOC混合式教學(xué)環(huán)境,引入 BOPPPS 教學(xué)模式優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、加強(qiáng)課堂互動(dòng),進(jìn)而提高課堂教學(xué)效果和趣味性。
1 教學(xué)設(shè)計(jì)理念
1.1 SPOC教學(xué)
SPOC教學(xué)(Small Private Online Course,小規(guī)模限制性在線課程),是一種將課堂教學(xué)與在線學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)組織形式[4-5]。相比于傳統(tǒng)的大規(guī)模在線課程(MOOC),SPOC教學(xué)更注重定制化和個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
在SPOC教學(xué)中,教師能夠根據(jù)學(xué)生的需求和興趣,靈活設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)習(xí)支持。通過在線平臺(tái),學(xué)生可以在自己選擇的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí),獲得靈活性和方便性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時(shí),SPOC教學(xué)注重互動(dòng)和個(gè)性化指導(dǎo),教師與學(xué)生之間可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的交流和反饋。SPOC教學(xué)的小規(guī)模特點(diǎn)使得教師能夠更好地關(guān)注每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展,并提供有針對(duì)性的支持和輔導(dǎo)。通過這種個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持,學(xué)生可以更好地理解和掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容,提高學(xué)習(xí)效果。
1.2 BOPPPS教學(xué)
BOPPPS教學(xué)模型以建構(gòu)主義和交際法作為理論依據(jù),在教學(xué)實(shí)施過程中將教師從“傳統(tǒng)知識(shí)傳遞者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”,將學(xué)生從“被動(dòng)接收者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤罢J(rèn)知主體”,提倡“參與、協(xié)作式教學(xué)”,注重“師生互動(dòng)、生生互動(dòng)”,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,是一種強(qiáng)調(diào)學(xué)生參與和反饋的閉環(huán)教學(xué)過程模式[6]。BOPPPS教學(xué)模型將課堂教學(xué)分為導(dǎo)入(Bridge)、學(xué)習(xí)目標(biāo)(Objectives)、前測(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(jié)(Summary)6個(gè)環(huán)節(jié)[7-8]。通過設(shè)置以上6個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來優(yōu)化課程結(jié)構(gòu),引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí),輔助教師把握課堂節(jié)奏,及時(shí)獲得學(xué)生反饋信息,調(diào)整后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié),從而提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增進(jìn)師生互動(dòng)的教學(xué)效果。
BOPPPS教學(xué)模型為教學(xué)活動(dòng)的開展提供了較為完整科學(xué)的理論指導(dǎo),而SPOC則提供了靈活和個(gè)性化的學(xué)習(xí)環(huán)境。因此,將BOPPPS和SPOC教學(xué)模式相融合,可以充分發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢,形成更為完善的線上線下教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)框架,保證教學(xué)活動(dòng)之間有效地銜接,加深學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解[9-10]。因此,基于BOPPPS模式進(jìn)行SPOC環(huán)境下的混合式教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì),具有一定的系統(tǒng)科學(xué)性和可操作性,為開展線上線下混合式教學(xué)設(shè)計(jì)的改革提供了切實(shí)可行的辦法。
2 基于“SPOC+BOPPPS”的課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐
2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)整體思路
為激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)探究的能力,樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)課程以一流課程“兩性一度”為標(biāo)準(zhǔn),在“成果導(dǎo)向、學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”的教育教學(xué)理念指導(dǎo)下,依據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案和畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn),從知識(shí)應(yīng)用能力、分析能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力4個(gè)方面明確課程目標(biāo)和制定教學(xué)大綱,并引入BOPPPS教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì),整體教學(xué)模型設(shè)計(jì)如圖1所示。
整體教學(xué)設(shè)計(jì)思路為:采用BOPPPS教學(xué)模式實(shí)現(xiàn)“課前自主學(xué)習(xí)-課堂探究學(xué)習(xí)-課后實(shí)踐應(yīng)用”3個(gè)環(huán)節(jié)的線上線下混合式教學(xué)。課前自主學(xué)習(xí)階段,采用線上形式開展。教師基于“秾大云上”信息化平臺(tái)發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)和相關(guān)學(xué)習(xí)資料,學(xué)生利用碎片化時(shí)間觀看視頻并完成相應(yīng)的線上測試,鞏固基礎(chǔ)知識(shí),為課堂學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。課堂探究學(xué)習(xí)階段,利用“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行線下教學(xué)。教師運(yùn)用“現(xiàn)場展示法、小組討論法”為主體的教學(xué)方法,通過現(xiàn)場展示,引導(dǎo)學(xué)生思考、重視體驗(yàn)、強(qiáng)化表達(dá);通過小組討論,增強(qiáng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí),促進(jìn)所學(xué)知識(shí)內(nèi)化,提高學(xué)生積極主動(dòng)性。課后實(shí)踐應(yīng)用階段,采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。學(xué)生通過線上平臺(tái)反饋學(xué)習(xí)情況,教師線下通過項(xiàng)目開發(fā)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,增強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力,達(dá)到學(xué)以致用的目的。
2.2 基于“SPOC+BOPPPS”的教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐
課程團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中提出“1+3+8”思路,即遵循1個(gè)通用嵌入式開發(fā)框架,選擇樹莓派作為開發(fā)板;教學(xué)內(nèi)容覆蓋軟件開發(fā)、硬件設(shè)計(jì)以及樹莓派特有的網(wǎng)絡(luò)編程
3個(gè)模塊,符合從軟件編程到硬件連接,再組合、遞進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)開發(fā)模式;設(shè)計(jì)出8個(gè)專題,分8章進(jìn)行學(xué)習(xí)?!?+3+8”課程思路如圖2所示。
下面選取課程教學(xué)內(nèi)容中的“樹莓派與外設(shè)”知識(shí)點(diǎn),以知識(shí)點(diǎn)第一講作為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)示例,闡述基于“SPOC+BOPPPS”教學(xué)模式的教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)施過程。
(1)學(xué)情分析
本課程授課對(duì)象是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的2020級(jí)學(xué)生,現(xiàn)階段大部分學(xué)生的接受能力和實(shí)踐能力較強(qiáng),思維比較活躍,學(xué)習(xí)積極性較高,對(duì)實(shí)物開發(fā)板的應(yīng)用很感興趣。經(jīng)過前期相關(guān)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和本課程前面內(nèi)容的學(xué)習(xí),學(xué)生已有一定的電路系統(tǒng)分析、程序設(shè)計(jì)與調(diào)試和傳感器技術(shù)等相關(guān)理論知識(shí)的儲(chǔ)備,為本課程的學(xué)習(xí)奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。
(2)教學(xué)實(shí)施過程
①導(dǎo)入(Bridge-in):教師在線上平臺(tái)發(fā)布課前思考題“數(shù)碼管在日常生活中隨處可見,搜集你所知道的數(shù)碼管應(yīng)用案例,考慮如何將這些數(shù)碼管連接到樹莓派上”。學(xué)生搜集相關(guān)資料,試著將數(shù)碼管連接到樹莓派上,在此過程中通過線上平臺(tái)相互討論與分享,更全面地了解課堂上將要講授的內(nèi)容。
②學(xué)習(xí)目標(biāo)(Objectives):教師要求學(xué)生在“秾大云上”完成視頻內(nèi)容的學(xué)習(xí),例如生活中常用的傳感器及其引腳和工作原理,樹莓派讀取傳感器數(shù)據(jù)的方法,以及輸出設(shè)備(四位數(shù)碼管、LED燈)的連接和控制等,并針對(duì)本次課程確立明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
③前測(Pre-assessment):課前學(xué)生在“秾大云上”教學(xué)平臺(tái)觀看相關(guān)視頻等各類學(xué)習(xí)資源,并結(jié)合課前預(yù)習(xí)知識(shí)完成發(fā)布的前測練習(xí),檢驗(yàn)其預(yù)習(xí)情況并鞏固所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。
④參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning):課堂參與式教學(xué)主要分為“知識(shí)回顧”“教學(xué)引導(dǎo)”“課堂展示”“小組討論”四部分。在“知識(shí)回顧P1”環(huán)節(jié),教師回顧知識(shí)點(diǎn)“樹莓派GPIO的操作”,并提問“現(xiàn)在需要利用樹莓派上GPIO引腳控制LED的亮滅,那么所連接的LED引腳是作為輸入模式還是輸出模式,如何編寫代碼實(shí)現(xiàn)”。教師通過“提問點(diǎn)評(píng)-現(xiàn)場演示”,檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,加深學(xué)生對(duì)先前知識(shí)的理解,提升他們的學(xué)習(xí)興趣。在“教學(xué)引導(dǎo)P2”環(huán)節(jié),針對(duì)課前任務(wù)中關(guān)于數(shù)碼管應(yīng)用的思考題,教師與學(xué)生共同探究“如何判斷數(shù)碼管是共陽極還是共陰極”,強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn),提升理性分析問題的能力。在“課堂展示P3”環(huán)節(jié),課前由學(xué)生自主選擇發(fā)布的展示專題,完成課堂展示。比如:主題為樹莓派上玩三字經(jīng)游戲,由學(xué)生主導(dǎo)演示,通過該主題引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)《三字經(jīng)》文化遺產(chǎn)的內(nèi)涵,體會(huì)中國文化的魅力,同時(shí)加強(qiáng)生生互動(dòng),抓住學(xué)生的興趣點(diǎn),開闊學(xué)生的知識(shí)視野。在“小組討論P(yáng)4”環(huán)節(jié),教師發(fā)布討論主題“你能想象和總結(jié)出哪些樹莓派結(jié)合外設(shè)的應(yīng)用場景?請(qǐng)簡單描述這些場景中樹莓派和外設(shè)的作用”。給定時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行分組討論,由小組推選一位組代表,匯報(bào)討論結(jié)果,在討論過程中加強(qiáng)“師生互動(dòng)、生生互動(dòng)”,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)和解決問題的能力。
⑤后測(Post-assessment):本課程通過“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐環(huán)節(jié)展開后測,考查學(xué)生對(duì)整節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)的完成度。本次實(shí)驗(yàn)利用樹莓派驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示環(huán)境溫度,學(xué)生以分組形式完成,在實(shí)驗(yàn)過程中將所學(xué)知識(shí)學(xué)以致用,深化對(duì)理論知識(shí)的理解和掌握。
⑥總結(jié)(Summary):分為課堂總結(jié)和課后總結(jié)兩部分。課堂總結(jié)主要是教師對(duì)本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理總結(jié),理清各知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián),引導(dǎo)學(xué)生回顧知識(shí)和收獲,對(duì)課前預(yù)習(xí)及時(shí)、線上測驗(yàn)準(zhǔn)確率高、課堂表現(xiàn)活躍、課后實(shí)驗(yàn)完成度高的學(xué)生予以表揚(yáng),并提醒學(xué)生按時(shí)完成平臺(tái)上實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的提交。課后總結(jié)是教師通過分析總結(jié)學(xué)生線上學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和線下表現(xiàn)情況,對(duì)教學(xué)各環(huán)節(jié)進(jìn)行反饋、完善,形成教學(xué)設(shè)計(jì)閉環(huán)。
3 教學(xué)評(píng)價(jià)與分析
3.1 課程考核方式
課程采用過程性考核評(píng)價(jià)方式,分為線上和線下兩大部分。如圖3所示,線上考核占40%,包含理論學(xué)習(xí)、單元測驗(yàn)、線上實(shí)驗(yàn)。線下考核占60%,包含課堂討論、項(xiàng)目開發(fā)。每位學(xué)生需要完成單元測驗(yàn)8次,參與課堂討論1次,完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目8個(gè),項(xiàng)目開發(fā)8個(gè)。其中單元測驗(yàn)內(nèi)容由平臺(tái)自動(dòng)判分,線上實(shí)驗(yàn)由學(xué)生互評(píng),課堂討論和項(xiàng)目開發(fā)由教師進(jìn)行判分。
3.2 教學(xué)效果評(píng)價(jià)及成效
在2020級(jí)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)中引入BOPPPS教學(xué)模型后,學(xué)生對(duì)課程的接受度和滿意度明顯提高,評(píng)教分?jǐn)?shù)均在90分以上。從評(píng)教結(jié)果來看,大部分學(xué)生滿意度較高,認(rèn)為課程內(nèi)容設(shè)計(jì)合理、教學(xué)方法行之有效、課程教學(xué)效果顯著。評(píng)教結(jié)果見表1所列。
自開展基于BOPPPS教學(xué)模型的混合式教學(xué)方式以來,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣高漲,開放實(shí)驗(yàn)室常出現(xiàn)周末也搶座的現(xiàn)象;學(xué)生合作意識(shí)增強(qiáng),組隊(duì)參加各類競賽的人數(shù)持續(xù)攀高;學(xué)生的實(shí)踐能力有所提升,積極參加大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、全國機(jī)器人大賽等,收獲頗豐。
4 結(jié) 語
為適應(yīng)“新工科”對(duì)人才綜合性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)需求,教學(xué)團(tuán)隊(duì)將基于 “SPOC+BOPPPS”模型的混合式教學(xué)模式應(yīng)用于樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)課程中,引入BOPPPS六步教學(xué)法,依托“秾大云上”SPOC平臺(tái),采用線上自主學(xué)習(xí)與線下輔導(dǎo)相結(jié)合的模式,線上學(xué)生借助豐富的線上資源開展自主學(xué)習(xí),線下實(shí)踐環(huán)節(jié)以項(xiàng)目為任務(wù)驅(qū)動(dòng),課堂中將展示、討論相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)“項(xiàng)目+展示”雙驅(qū)動(dòng)。教學(xué)閉環(huán)串聯(lián)課前、課中、課后3個(gè)環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)學(xué)生深度參與的課堂翻轉(zhuǎn)互動(dòng)。將單元測驗(yàn)、展示與討論、實(shí)驗(yàn)操作、項(xiàng)目開發(fā)內(nèi)容相組合,完成覆蓋教學(xué)全流程的過程性考核,強(qiáng)調(diào)學(xué)生課堂參與度,營造集體學(xué)習(xí)、成果共享氛圍,真正做到以學(xué)生為中心,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,有效提升課堂教學(xué)水平。
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32(5):650-661.
收稿日期:2023-09-15 修回日期:2023-10-13
基金項(xiàng)目:2024年新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目:《樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)》課程教學(xué)案例集資源建設(shè)與應(yīng)用研究(2024PTJG037);2020年新農(nóng)科改革與實(shí)踐項(xiàng)目:西部多民族地區(qū)“新農(nóng)科-智慧農(nóng)業(yè)”復(fù)合型人才培養(yǎng)改革與實(shí)踐(2020044);2022年新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)教育教學(xué)綜合改革與實(shí)踐項(xiàng)目:物聯(lián)網(wǎng)工程國家一流本科專業(yè)核心課程體系改革研究(2022JXGG06);2023年第二批國家級(jí)一流本科課程-線上線下混合式一流課程——“樹莓派接口及項(xiàng)目開發(fā)”
作者簡介:文 歡(1991—),女,碩士,講師,研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)。
孟小艷(1978—),女,博士,副教授,研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋?/p>
馮向萍(1975—),女,碩士,副教授,研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件與應(yīng)用。
王 磊(1985—),男,在讀博士研究生,講師,研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)。
柯春艷(1985—),女,在讀博士研究生,講師,研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)。