“学习通+BOPPPS”模式下的信息论与编码课程教学实践研究

摘要：信息论与编码是高校通信工程专业开设的一门重要基础课程，具有内容抽象繁杂、理解难度较高等特点。为改善原有课程教学中存在的学生学习主动性不高、教学质量不佳等问题，教学团队尝试将学习通+BOPPPS教学模式引入到该课程的教学中，充分将网络时代先进的信息技术与教学思想进行有机融合。文章以课程中的“马尔可夫信源”知识点为例，详述从课前线上学习通预习到课中BOPPPS教学设计再到课后学习通复习巩固的具体实施过程，并对学习通+BOPPPS模式进行教学反思，旨在为改善教学，进一步提升教学质量提供思路。

关键词：信息论与编码；学习通；BOPPPS教学模式；线上教学；马尔可夫信源

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）23-0158-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

信息论与编码是高等院校通信专业的重要基础课程之一，由于该课程的内容过于抽象繁杂，加之课时有限，因此在传统的教学中，容易出现课堂学习氛围不够浓、学生理解掌握知识情况欠佳等问题。学习通，全名超星学习通，它是一款基于移动端打造的网络教学平台，具有课堂签到、分组讨论、问题抢答和问卷投票等功能，可以满足教师实际教学过程中的大部分需求，曾在新冠疫情时期为保障正常的教学活动发挥重大作用[1-2]。BOPPPS教学模式的最大特点是重新定义了教师的角色，使得教师的作用由传统课堂上的主导者转变成以学生为中心的引导者。目前该教学模式已在多个领域的教育教学实践中得到广泛应用[3]。基于“信息论与编码”课程性质及特点，为进一步调动学生学习积极性，提高课程教学质量，课程组尝试将学习通+BOPPPS教学模式引入到信息论与编码的课程教学中，进而更好地引导学生将理论知识付诸应用实践。

1 课程教学现状及问题分析

信息论与编码课程是一门涉及广泛且内容繁杂的课程。学习该课程的目标，一方面是为了让学生理解信息的本质、度量方法、信源的统计特性和信道的容量等内容，并能够运用这些理论概念解决实际问题；另一方面是帮助学生了解不同类型的信源和信道编码方法，如香农编码、哈夫曼编码和卷积码等内容，从而能够将这些方法运用到信息压缩和传输等具体实践中。然而，由于该课程存在理解难度大、课时相对有限等问题，使得要达到这门课程的学习目标面临不少挑战。

首先，课程内容繁杂。它涵盖了从诸如信息熵、互信息等基础的信息理论到复杂的编码技术，这些内容要求学生不仅具备扎实的数学基础，还需要他们理解并掌握大量的专业知识。加之随着信息技术的快速发展，新的编码技术和理论也在不断迭代涌现，使得如何保证及时更新和扩充课程内容变得困难。

其次，教学课时相对有限。在多数高等院校的课程计划中，信息论与编码通常被安排在30至60个课时。这个课时量对于该课程的复杂程度来说，无疑是非常紧张的。如何在有限的课时内，既确保学生能够理解和掌握所有的理论知识，又使他们能够了解和掌握一些基本的编码技术，解决课程知识点多和课时少的矛盾，成为不小的挑战。

最后，学生学习热情不高。信息论与编码是一门相对抽象和复杂的课程，需要学生具备一定的数学基础和逻辑思维能力。在传统的课堂教学中，教师通常会采用满堂灌的教学方式，多数情况下，学生会处于被动接受的状态。这种缺乏有效互动和反馈机制的单向的教学方式，会造成课堂氛围沉闷，学生难以提起较高的学习兴趣。在学习过程中，学生通常只是机械地记忆知识点，很少有提出问题、发表观点或者分享学习经验的机会，缺乏主动思考和探索的过程，因而难以将所学知识应用到具体实践之中。

2 学习通+BOPPPS教学模式概述

2.1 BOPPPS教学模式

BOPPPS是一种以教育目标为导向，强调以学生为中心的新型教学模式。BOPPPS这一名称源自该教学模式6个教学环节的初始组合：导入（Bridge-in， B）、目标（Objective， B）、前测（Pre-assessment， P）、参与式学习 （Participatory learning， P）、后测（Post assessment， P）和总结（Summary， S）[4]。教学实践表明，BOPPPS在提升学生自主学习能力，营造活跃的课堂氛围和改善师生关系上能产生积极作用[5-6]。

2.2 学习通+BOPPPS教学模式

学习通＋BOPPPS不是简单的平台与教学模式相叠加，而是一种适合于信息时代发展的教学模式创新。在这种模式中，教师可以利用学习通上传教学资源（MOOC视频、PPT课件或其他辅助教学资源）、发布课程导学、布置学习任务，通过预评估了解学生学习的基础情况。在参与式学习环节中，教师的作用是引导学生主动参与教学活动，让其以多元化的形式参与课程学习中。在学习结束后，教师可以进行课后评估和总结反馈，以进一步提升教学效果。采用学习通+BOPPPS教学模式在课前、课中和课后的整体示意图（见图1） 。

将学习通与BOPPPS教学模式相结合，总的来说，具有以下优势：一是打破学时限制。学习通可以让学生自主安排学习时间，不受时间和空间的限制。二是提高课堂时效性。BOPPPS教学模式强调教师在教学过程中的引导作用，通过启发式提问、讨论和测试等方式激发学生的思考，使学生能够在较短时间内掌握更多的知识。三是提升整体教学效果。当BOPPPS模式融入学习通平台时，教师可以利用该平台布置课前预习任务，并引导学生通过观看相关的在线课程自主学习。在课程教学过程中，教师可以运用BOPPPS模式进行有效的教学设计和组织整合各种教学资源，最终提高教学效率和效果。

3 基于学习通+BOPPPS的课程教学设计与实践

马尔可夫信源是一种在通信和信息理论中被广泛应用的数学模型，具有深厚的历史理论基础。在自然语言处理领域，它可以用来建立语言模型，实现自动文本生成和语音识别等任务；在金融市场分析中，马尔可夫信源常被用来预测股票价格的变化。此外，无线通信中的信号编码和解码也离不开马尔可夫信源，它有助于提高通信的可靠性和效率。现以“信息论与编码”课程中“马尔可夫信源”知识点为例，详细介绍基于“学习通+BOPPPS”的课程教学设计与实践。

3.1 课前学习通准备

教师在课前根据课程内容、教学大纲和学情等特点，依托学习通线上平台，针对性地整合教学资源，建立课程资源库，包括录制课程视频、教学PPT和测试题库等。然后，发布学习任务，利用学习通统计、通知等功能，督促学生在课前指定时间点内完成PPT课件浏览、问卷调查和预习测试等任务。教师以这种教学方式，可以有效地培养学生自主学习的意识。

3.2 线下学习通+BOPPPS教学模式实践

1） 课前导入。为了吸引学生注意力，让其对将要讲解的知识产生兴趣，从而激发学习动力。在理论教学之前，教师可以通过视频、动画、故事、问题以及热门话题等方式，根据课程教学内容设置对应的导入问题进行课前导入。

在讲解“马尔可夫信源”前，教师可以从同学们熟悉的场景入手，比如将用户浏览网站作为导入，“在网站浏览行为中，用户在网站上的每次点击都是一次状态转移，用户从当前网页（称为现在状态）可能跳转到任何一个其他网页（称为未来状态）。这样的随机跳转行为形成了一阶马尔可夫链。”生活场景的引入既增加了学习过程的趣味性，又帮助学生加深知识概念的理解。

2） 制定学习目标。明确的教学目标有益于教师提高教学效率，避免在不必要的内容上浪费时间，也有助于学生更好地规划自己的学习路径和方法，从而提升学习效果。因此，在BOPPPS学习目标制定环节中，教师要依据课程大纲给学生讲解本节课程教学的相关要求和重难点，便于学生提前了解授课内容重点所在，对要达到的学习要求有清醒的认识。

在“马尔可夫信源”教学中，授课内容主要围绕定义、性质和应用展开，学习目标可以包括：理解马尔可夫信源的定义、基本概念以及平稳性和各态遍历性；掌握状态及转移概率矩阵等计算方法；了解马尔可夫信源在解决各种与随机性和预测相关问题上的应用，如“密码学、区块链和自然语言处理”等。

3） 预习前测。前测阶段主要用于任课教师了解学生对相关知识点的初步理解和把握程度，进而依据学生的课前预习效果，及时优化理论教学模块和调整教学进度。比如，教师在学习通设置诸如：“举例说出生活中还有哪些模型符合马尔可夫过程？”等主题讨论或抢答环节，学生可以在学习通发表观点，教师通过手机端就能即时了解学生对相关内容的掌握情况。

4） 互动教学。参与式学习是BOPPPS教学模式中重要的一环，此阶段强调学生的积极参与，其本质是师生合作。教师通过视频、PPT等多媒体工具或者板书讲解马尔可夫信源的定义性质，向学生示范如何计算马尔可夫信源的稳态分布概率等，然后选择一些实际应用场景进行案例分析，扩充马尔可夫模型的应用等。为确保学生的主体地位，在此环节中，教师要引导学生积极思考，鼓励他们提出自己的观点和解决方案，形成学生参与式课堂。轻松愉快的学习氛围不仅能拉近师生间的距离，也有助于学生更好地融入课程学习中去。

5） 后测评估。课堂教学后，为检测学生对知识点的吸收掌握情况，也为了方便教师对本堂课教学效果进行考核评估，教师可以通过学习通平台发布随堂测试或者布置相应的课后作业，比如设置“对于一个给定的马尔可夫信源，其熵是否会随着状态空间的增大而增大？为什么？”等问题。通过让学生独立思考或分组讨论解决问题，再次进行知识点内化理解，也在潜移默化中激发了他们的发散思维。

6） 总结反思。为了帮助学生更加系统性地掌握和巩固所学知识。在马尔可夫信源理论教学结束后，教师要引导学生依据自身对课程内容的理解情况进行总结反思。这个环节既可以通过提问、口头叙述等形式，也可以鼓励学生采用思维导图法对课程内容的知识架构进行梳理和总结（见图2） 。

以知识点为中心，将繁杂的课程内容利用思维导图按照从简单到复杂、由表面到深入的逻辑顺序进行精简和整理，可以进一步强化学生对知识点的理解和记忆，使得学习过程更加系统和有序，有效降低学习难度。作为教师，为了指导后续教学，也需要对课程理论知识进行教学总结，灵活机动地调整课程内容，使其更好地与学生的接受度适配，从而提高学习效果和教学质量。

3.3 课后学习通的巩固提升

学习通是一款非常实用的在线学习平台，它提供了许多功能来帮助学生在课后巩固和提升学习效果。比如，课后学生可以借助学习通观看录播课程，复习回顾课程笔记、资料等内容，巩固知识点和理解概念；制定和管理自己的学习进度，为课程设定目标和截止日期，以确保按时完成任务。同时，学习通还具有强大的社区功能，支持学生参与教师设置的讨论或问答活动，与教师或其他学生交流观点、分享经验、反馈学习情况，从中获取更多的学习资源和帮助等。总之，学习通提供了许多工具和资源，通过积极参与学习通设置的各种学习活动，可以更好地巩固学习效果。

4 学习通+BOPPPS课程教学设计反思

将学习通与BOPPPS教学模式相结合，改变了以“讲、记、测”为主的传统课堂教学和单一的线上教学模式[7]，为信息论与编码课程教学注入新的活力。然而，学习通+BOPPPS教学模式也存在一些不足和挑战。

首先，BOPPPS教学模式过于强调教学流程的完整性，导致某些教师在实际教学中可能过于拘泥于这6个环节，而忽视了学生的实际需求和反馈，致使学习效果差强人意。

其次，传统的BOPPPS教学模式可能没有充分考虑到线上教学的特点和需求，且过于强调学生的参与，而线上的学习环境，容易使学生分心，造成参与度降低。

为了克服这些挑战和不足，课程组给出以下改进措施来提高学生的参与度和学习效果：

一方面，着力加强对教师的培训，提升他们的课堂引导能力和教学技巧。同时结合信息论与编码课程的特点，鼓励教师根据学生的需求和课程内容灵活调整教学环节，调整BOPPPS模式的阶段和活动，使之更加贴合课程内容，而不必严格遵循BOPPPS的6个步骤。

另一方面，在课程设计阶段，教师要结合BOPPPS模式的特点，明确和细化教学目标并设计具有可检测性的学习任务，加强以结果为导向的教学实践。在教学中，教师要多引入线上线下互动元素，增加学生的参与度，也要善于利用多媒体资源来丰富教学内容，通过不同感官刺激，为学生创造丰富多样的学习体验。

5 结语

将学习通+BOPPPS教学模式应用于信息论与编码课程教学是一种线上（学习通）+线下（BOPPPS）混合教学模式的实践创新，通过强化课前准备、课堂教学和课后评价检测三个阶段来达到提高教学效果的目的。随着信息技术和教学思想的不断发展与革新，学习通+BOPPPS教学模式仍有不断完善与丰富的空间，实施方法和过程也需进一步优化和细化。

参考文献：

[1] 殷贵林，项桂娥.疫情期间基于超星学习通移动教学平台的线上教学研究[J].遵义师范学院学报，2021，23（6）：132-135.

[2] 张春菊，宋华静，史玉香，等.疫情下基于超星学习通平台+QQ平台的五步线上教学法探究与实践[J].中国高等医学教育，2022（10）：121-123.

[3] 武东英，肖达，丁志芳，等.基于BOPPPS教学模型的计算机网络课程教学设计[J].计算机教育，2015（22）：60-63，67.

[4] 黄志璿，许思源，李荔，等.基于BOPPPS的线上线下混合教学模式实践：以“市场营销学”为例[J].现代教育论坛， 2022，5（2）：21-23.

[5] 张傲妮.基于MOOC+BOPPPS的《工业设计史》课程教学探索[J].工业设计，2023（6）：34-36.

[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] 马树杰，李亚青，张利辉，等.基于学习通的BOPPPS教学模式在植物化学保护学教学中的实践探索[J].安徽农学通报，2022，28（11）：179-180，183.

【通联编辑：王 力】