BOPPPS 教学模式下基于大数据的化工原理课堂教学创新

2020-11-27王要令赵海鹏丁明洁任海波宋成建程相龙

山东化工 2020年21期

王要令，赵海鹏，丁明洁，任海波，宋成建，程相龙

(河南城建学院材料与化工学院，河南平顶山 467036)

1 引言

现代信息技术飞速发展，工业4.0、互联网+、云空间、一带一路、分享经济、人工智能、中国制造2025等新技术风起云涌，信息化的新时代来了。随着教育部相继提出教育信息化2.0、双一流建设、新高教40条、金课建设等，中国大学慕课、超星尔雅、智慧树、优学院、高校邦、学堂在线等网络教学平台及雨课堂、慕课堂等智慧教学工具很快融入了高校日常教学，并且以这些新技术、新软件为依托的线上教学颠覆了传统的课堂教学，改变着教学理念、模式、方法、过程和评价。

而课堂是教育教学的主阵地、主渠道、主战场，只有课堂进行了革命，教育才能真正革新。所以积极推进“一流课堂”，将是高校教学改革中的重中之重。

2 传统课堂教学现状及问题

传统的课堂教学是以说教式、填鸭式为主，课堂氛围不够活跃，学生参与度不高，获得感和满意度较低[1]。课堂以教师为中心，教师是课堂的主导者和实施者，教学过程基本满堂讲；学生则是满堂听、被动的接受，缺乏主动性和积极性，缺少师生的互动、生生的互动。

传统的课堂教学，教学效果与质量也无法直接获取[2]。在教学中，教学设计是否适合学生、所讲教学内容学生掌握的情况如何等等都不能得到时时的反馈，教学过程很难及时发现问题和调整教学环节。

3 BOPPPS教学模式

BOPPPS教学模式的核心在于以学生为中心，强调学生参与课堂，主动学习。BOPPPS教学模式将课堂划分为几个15min的单元，分别为导入(B，Bridge-in)、学习目标(O，Objective)、前测(P，Pre-assessment)、参与式学习(P，Participatory Learning)、后测(P，Post-assessment)和总结(S，Summary)六个环节[3]，各环节既有起承转合作用，彼此间又相互衔接，构成了一个闭环式的反馈教学模式。

4 基于大数据的BOPPPS教学模式课堂创新

信息时代，随着现代化科技和通讯技术的发展，大数据技术的应用已在高等教育的多个领域展现出其高效性、针对性和不受时间或空间的限制性等优势[4]。“五大金课”的提出，更是对新时代的人才培养提出了新标准和新要求，结合现代信息技术的大数据，如何吸引学生的注意力、充分调动学生在课堂上的积极性、激发学生的学习兴趣，如何使学生成为课堂的主导者、参与者、合作者，开展深层次、高阶层次的进阶学习，成为高等教育的大势，也成为新时代高等教育改革发展的核心任务。

本文根据BOPPPS教学模式，基于大数据时时反馈的结果，以《化工原理》课程为例，采用“翻转课堂+案例”的形式开展课堂教学新设计。

4.1 “以学为中心”的教学理念

以学为中心的化工原理教学，关注学生的学习过程和学习成效，重视引导和培养学生的创造创新精神、自主能动性学习能力、全面和谐及个性化发展的素质。学生在整个课堂中起主体作用，参与课堂的“翻转课堂”环节。教学过程采用“生活案例”吸引学生的注意、激发学生学习的兴趣，课堂以“协作小组”为单元，开展“工程案例”等教学手段，把课堂还给学生并全程参与，而教师起引导者和答疑者的角色。

4.2 课堂教学设计与实施

4.2.1 导入(B，Bridge-in)

导入是引入课程某次课的内容，化工原理通过“生活案例”导入课程内容。根据BOPPPS教学模式，该环节要吸引学生的注意力、激发学生的学习兴趣，而化工原理课程是一门偏工程的专业基础课，公式和计算较多、枯燥乏味，并且使学生感觉是一门与工厂生产有关的课程，离自己很遥远，也无法想象，更不可能触手可及，所以心理上一开始就产生了巨大的距离感和陌生度。实际上化工原理的内容在我们生活的周边到处可见，为此，根据各单元操作的原理分别引入“生活案例”，让同学们觉得熟悉、亲切、好奇，从而能喜欢上或对化工原理产生兴趣，激发大家的好奇心与科学探究精神。譬如流体流动单元操作引入打乒乓球时“旋转球”的生活案例、吸收单元操作时引入“切洋葱”的生活案例、萃取单元操作时引入漂洗衣服的生活案例等等。

4.2.2 学习目标(O，Objective)

学习目标是让学生明确学习要求、教学目标，让学生在学习时能把握学习的方向、重难点。化工原理是在课前发布学习目标，然后让学生根据学习目标以“协作小组”为单元开展自学和课前讨论，并将遇到的问题列出提纲，以便课堂中开展讨论和翻转课堂。

4.2.3 前测(P，Pre-assessment)

前测是课前对学生进行测试，以便了解学生的知识基础，同时帮助老师调整教学设计、进度和深度。化工原理课堂运用智慧教学工具“慕课堂”，首先开展匿名问卷或投票，初步了解学生课前开展自学的人数，根据时时反馈的大数据统计结果，掌握有多少学生有一定的知识基础；然后发布简单练习题，根据大数据统计作答正确情况，以考查绝大部分学生对本次课基本内容的掌握情况，以便确定是否调整教学设计；最后发布深层次的练习题，根据大数据反馈结果以确定讨论的时间长短、是否需要教师引导讨论、是否可以让个别学生引导讨论等。这个环节非常重要，它是确定课堂教学广度、深度和教学过程实施的关键依据。

4.2.4 参与式学习(P，Participatory Learning)

参与式学习是课堂教学过程的主体环节，整个环节都以学生为主体，学生全程参与，可以是生-生互动，也可以是师-生互动，可以是个人-个人互动，也可以是小组-小组互动，而教师在整个环节中起引导作用。化工原理课程根据“前测”，点出学生掌握不扎实的知识点，必要时重点讲授一下，然后以“协作小组”为单元展开“工程案例”的讨论，让学生充分利用自然科学知识和专业课知识进行分析、推导、总结，开展深层次、高阶层次的进阶自主学习和探究，这样不仅基础知识得到了巩固和加强，高阶层次的知识也得到了挖掘和掌握。

4.2.5 后测(P，Post-assessment)

后测是对本次课程内容掌握程度的一个检验，是对课程目标达成度的一个考察和反馈。化工原理采用“弹幕+大数据统计”、“测试+大数据统计”、“作业+大数据统计”、“案例+大数据统计”等多种形式，在课堂上时时反馈教学效果，把控教学质量。同时对于讨论、案例中的疑问可以“弹幕”在大屏幕上，在老师的引导下，导出下次课的教学内容。

4.2.6 总结(S，Summary)

总结是对本次课学习内容的一个小结，对课堂教学过程中出现的异常情况或偏离情况的一个反思和持续改进的重要环节。化工原理采用“学生总结、老师引导”、“学生总结+教师总结”等方式，同时以“思维导图”、“知识树”等形式展示或汇报，并评出优秀成果。

该环节很多教师都只开展了一部分，只是对课程主讲内容用几个关键词语概括了一下，但实际上总结不仅仅是针对教师的，同时也需要学生总结。学生需要总结通过本次课程学习到了什么？培养了什么能力和素质？哪些是没有掌握的？哪些能力和素质仍需要以后培养和加强？……这样能有仪式感的让学生有种获得感、满足感和学有所用感，也明确自己与目标的差距。而教师通过大数据反馈发现课堂教学中的问题及学生的薄弱环节，可以时时小结并当即调整教学过程或设计，后期再针对性的强化。譬如，基础知识不扎实的可以通过线上视频、个性化的反复学习；深层次、高阶的知识或能力可以通过“协作小组”开展案例分析和讨论，必要时可以进行小组汇报或优秀成果展示等，以增加学生探究的兴趣和动力，从而达到最终的教学目标。

4.3 课堂教学闭式循环及教学效果

化工原理课堂教学通过生活案例导入、教学目标课前发布、课前测试-大数据统计反馈、“工程案例”参与式学习、后测-大数据统计、总结教学目标达成度与持续改进等六个大的环节实现了一个闭环式的反馈教学模式，如图1所示。

图1 化工原理课堂教学闭式循环

由“生活案例”让学生对知识点有个感性认识，并激发探究兴趣。提前发布学习指导和学习任务，教师根据课前线上的大数据分析掌握学生自主学习的“面”和“度”，设计和组织教学过程。课堂中根据智慧教学工具“慕课堂”等实时掌握学生动态，及时调整教学组织；并根据线上大数据、课中大数据、智慧教学工具大数据和翻转课堂情况设计线上任务和测试等，检测是否达到教学目标。最后教师总结分析课程达成度与持续改进，并由此引出下次课的新内容；而同时学生根据老师的达成度分析总结自己是否获得了应该具备的知识、能力和素质。

通过对《化工原理》课堂教学效果进行问卷调查，学生互动满意度91%，总体满意度94%。