基于BOPPPS有效教学结构的双平台在线教学设计
0 引 言
在疫情背景下，教育部和工信部积极落实党中央部署，统筹整合网络资源，提出了“停课不停学”的要求。如期到来的大学开学季，众多高校师生使用各种网络在线教学平台，开始了网上教学活动，从最初以平台稳定为主，逐渐转变到追求线上教学与线下教学质量的“实质等效”的教学本源问题上。
微机原理与接口技术是计算机专业、电子信息和自动化专业开设的一门专业必修课，以我校为例，该课程共48学时，包括32学时的理论课和16学时的实验课。该课程特点是硬件为主，软硬结合，概念多，知识点零散，难度梯度较大。从线下教学来看，该课程已是历年不及格率较高的学科，因此，很多教师提出了线上或线下教改方案[1-3]，但是在无法开展线下教学活动的情况下，如何优化教学设计，充分利用在线教学优势，提高教学质量是值得研究的问题。
1 线上教学平台选择和实施
线上教学需要解决两个问题：一要平台运行稳定；二要提供的教学工具能满足教学过程的实施需求。线上教学平台可分为直播平台（如
基于BOPPPS 有效教学结构的双平台在线教学
设计
李志刚
（北京邮电大学世纪学院 计算机科学与技术系，北京 102101）
摘 要：为保证线上教学稳定性和教学质量，以微机原理与接口技术线上教学为例，引入线上双平台教学方案，提出在此平台上以BOPPPS 有效教学结构为核心的在线教学设计思路，阐述具体实施流程，最后给出结合线上、线下数据的过程评价方式。
直到世界尽头 歌词
关键词：线上教学；BOPPPS；微机原理与接口技术；学习目标；教学改革
腾讯课堂、腾讯会议等）和非直播平台（如各种MOOC 平台）两类，有些平台兼备两者属性，如雨课堂。在直播平台选择上，要将稳定性作为重要选取标准，并且尽可能选择不同平台相互备份。直播平台接近线下讲授，能满足BOPPPS 有效教学结构中各环节大部分场景需求，但有些环节的场景更适宜
在非直播平台开展，如一些先备知识可在SPOC 平台学习，采用任务式方法教学时下达任务、汇集任务结果等。
经过开学后几周的探索和实践，我们选择直播和非直播结合的双平台教学方案，并且依据理论课和上机实验课的特点，在每类平台中又选取两个不同平台，互相备份，便于在某个平台故障时及时切换。
直播平台选用腾讯课堂和Zoom 视频会议的双备份方案，其中将腾讯课堂作为理论课直播平台，它具有签到、视频展示、PPT 展示、徒手白板、举手答题、投票等课堂必备工具；而选用Zoom 作为实验课平台，它具备分发实验指导、收集实验报告、共享电脑桌面解决个性问题等优势功能。
非直播平台选用中国大学MOOC 平台的SPOC 、雨课堂平台和平台，其中兼作通知和后测激励。表1列出了各线上平台及其支撑的教学任务。
作者简介：李志刚，男，副教授，研究方向为人工智能、智能硬件、虚拟现实、移动互联网等，**************。
计实施结构图，除了6个教学环节外，还标记了各环节可以导出的分析数据。以“8086微处理器内部基本结构”教学单元为例，BOPPPS 教学环节的具体设计如下。
2 基于BOPPPS有效教学结构的在线教学设计
BOPPPS 有效教学结构是一种符合教学曲线理论的结构模型，以建构主义和交际法为理论依据，强调以学生为中心的教学理念，对课堂教学过程进行模块化，将课堂教学环节依次分为6个阶段：①导言：激发学习动机，导入主题；②学习目标：明确提出课堂教学目标； ③前测：了解学生先备知识和能力；④参与式学习：有效开展教学活动促进学习者主动学习、积极参与；⑤后测：通过有效方式测试学生的学习效果；⑥总结：对课堂内容进行总结并延伸引出下一步教学内 容
[4-7]
。BOPPPS 教
学结构如图1所示。BOPPPS 有效教学结构设计思路清晰，实践性和可操作性强，有助于实现课堂教学的体系化、条理化和
合理化，尤其结合线上平台以及过程评价，便于学生课内外学习，真正做到以学生为中心。
3 BOPPPS有效教学的设计和实施
骨头汤里白的是什么BOPPPS 中的6个教学环节设计相互关联，各自思路清晰，选用直播与非直播双平台更便于各教学环节的设计和实施。图2为双平台教学设
图2 双平台教学设计实施结构
平台属性
教案任务
主要特点
关系
直播平台
腾讯课堂
吃什么可以降低血糖理论课直播签到、视频展示、PPT 展示、徒手白板、举手答题、投票
答题直播备份
Zoom 会议实验课直播PPT 展示、下发实验报告、提交实验报告、学生屏幕共享
和上机指导
非直播平台
MOOC 大学
导入、回顾不依赖于网络实时状况
直播外预习、复习和巩固等
雨课堂前测、后测
签到备份，实时获取前测后测结果，但依赖实时网络状况
课程通知、后测成绩公布等
非实时需求
3.1 学习目标（Objective）
明确学习目标是任何课程教学的基本出发点，依据线上教学特点，可以从如下3方面细化和分解学习目标，以使其更加明确和易于衡量。
（1）目标可量化：在传统的教学目标中，常
图1 BOPPPS 教学结构
后测问题制订缺乏量化指导。表2中左边3列是传统的学习目标。在实施BOPPPS教学设计时，首先梳理并制订可量化的学习目标，如使用关键词“重现”“辨识”“计算”“对照”等，使学习目标达到可衡量的标准，见表2右边的3列。
（2）目标分解：线上教学直播课以视频流形式展现课程内容，为避免让学生长时间（一节课）连续观看视频而产生疲惫感和枯燥感，将视频流分成“碎”的片段，每个片段10~20 min，中间加以互动，这就要求为每个片段设定更明确的学习目标。将原来4节课的内容分成6个小节，每个小节的目标和视频讲解时间列于表2中。
（3）体现重点和难点：表2的第5列给出了目标层次，在教学实践上也有所体现。
3.2 导入（Bridge in）
恰当地导入课程内容是教学设计的第一表3。
（1）对于硬件内部运行机制等抽象概念和原理，充分挖掘并利用学生熟知的类似逻辑模型进行导入。例如，8086 CPU中物理地址与逻辑地址映射关系，可以从学生日常生活中熟知的“教室号”“宿舍号”的编号规则进行导入。
（2）标志位寄存器的每位含义枯燥，挖掘高级语言设计课程与本课程的关联，从学生熟悉而又未深入领悟的知识点进行导入。例如，C语言中if（a>b）语句被编译成CPU指令后，可以看出它与标志位有巧妙的关联。
（3）利用线上优势，将抽象的概念变为具象的实操并导入。例如，I/O地址分配概念中，要求学生利用听课的电脑进行线上操作，在资源管理器中查询COM端口的地址。
表2 传统学习目标和线上BOPPPS学习目标对比
章节知识点传统目标（难量化）学习目标细分（min）目标层次BOPPPS目标（可量化）
8086微处理器内部基本结构
1. 8086 CPU
的功能结构
理解CPU的功能结构  1. CPU的功能结构（25）理解重现CPU的两个功能部件
2. 8086 CPU
的寄存器结构
掌握CPU的寄存器
结构
2. 通用寄存器（15）理解辨识CPU的通用寄存器
3. 控制、标志位和段寄
存器（20）
应用计算标志寄存器的各个标志位
8086CPU 的存储组织及I/O 结构3. 8086的存
储单元
掌握存储器单元内容
和地址
掌握存储器分段结构
4. 存储器单元和地址
（20）
分析
字节、字、双字存储单元内容的存储
对照
5. 存储器分段（25）应用计算存储器物理地址、逻辑地址4. 8086I/O了解I/O结构
6. I/O地址分配（8）记忆识别I/O地址与存储器地址
表3 学习目标导入和前测示例
知识点BOPPPS目标（可量化）导入示例导入特前测示例（先备知识）
8086微处理器内部基本结构
重现CPU的两个功能部件
芯片内部与卫星遥感城市相
杭州西湖十大景点似性
强烈对比，视觉冲
击，说明功能分区
的必要性
微机基本结构（来自计算机组成
原理课程）辨识CPU的通用寄存器直接导入
存储器多级存储结构（来自计算
机组成原理课程）
计算标志寄存器的各个标志位
C语言中if（a>b）语句在
CPU指令系统中处理机制
高级语言设计课程
与本课程关联
提问式前测，然后进入导入环节
8086 CPU 的存储组织及I/O 结构字节、字、双字存储单元内容的
存储对照
Java中数据类型Byte、short、
int类型的存储方式是什么
高级语言设计课程
与本课程关联
提问式前测，然后进入导入环节计算存储器物理地址、逻辑地址学思楼教室编号以教室号作类比提问式前测
识别I/O地址与存储器地址
学生电脑操作，在资源管理
器中查看COM端口地址
学生主动实操动手操作式前测
关技能的掌握情况，以便针对性地讲解。直播课中的投票功能是比较适合的工具，而对多数学生未掌握的先备知识，则补充在SPOC中便于学生学习。表3中给出了前测示例。
导入和前测可灵活结合运用，常见方法是提出启发式问题，然后直接导入学习目标，如提问Java中数据类型byte、short、int类型的存储方式是什么，之后导入“储器单元和地址”的学习目标。
3.4 参与式学习（Participatory Learning）
参与式学习是在教师与学生的互动中达到学习目标，是以学生为中心理念的贯彻和落实。为了调动学生积极性，应在开课之初公开互动规则和激励方式，如规定将本期课程每人至少2次课堂互动问答作为一部分平时成绩；平时成绩加分规则；定期在公布后测排名等。
在线上教学中，由于教师不能通过实时观察学生表情而了解其听课状态，充分利用线上平台所提供的工具尤为重要。线上互动主要采用3种形式，表4给出了线上互动所采用的教学工具，适宜的内容、形式以及一些互动示例。
（1）直播平台讨论区/交流区通过文字或图片等问答方式，可以及时了解学生的反馈。对于比较腼腆的中国学生，这种形式相比线下课堂举手提问，学生活跃度更高。讨论区文字交流适合指令，而答案复杂些的问题则采用上传截图、举手“上台”或语音等方式。
（2）直播投票方式，是一种了解学生对知识点掌握情况的统计方式。例如，在微机基本结构章节中硬盘属于内存还是辅助存储器的问题，通过直播投票，了解学生对存储器三级结构先备知识的熟悉程度，并根据正确率决定详细展开说明的程度。
（3）共享和互动屏方式，主要用于实验课学生程序设计中，通过师生共享屏幕，勾画出现问题所在位置，并且可以用“涂鸦”方式实现操作互动，对编译出错、运行结果出错的分析和讲解尤为适合。
3.5 后测（Post-assessment）
在BOPPPS中，后测主要是指课堂测试，作为闭环中的反馈环节指导教师适时调整教学计划。线上教学工具能实时“批改”出测试题成绩，有利于及时掌握学生学习情况。本课程中采用直接提问、雨课堂后测、腾讯课堂投票等方式作为主要后测手段；同时，结合线下教学方式，利用传统的课后习题作为巩固测试。
3.6 总结（Summary）
总结环节除了总结本小节内容，还包括更进一步扩展知识，采用思维导图引入下一节内容，使知识结构更加清晰。例如，在总结CPU内部
表4 参与式互动、后测方式和过程评价
教学时段教学工具
或方法
适宜的内容形式互动示例评价（占比%）备注
课堂直播讨论区
以前/当堂/
扩展内容为主
选择、图片、语音等
指令相关过程作
答、贴图作答、语
音点名作答等
需整理评价数据
（15）
雨课堂
当堂/本单元
为主
单选、多选、填空等
拉顿客观题
课件准备好的题
目，限时回答
直接统计数据
（30）
分为课堂和课下直播投票当堂内容为主投票
硬盘所属性质（内
存、辅助存储器）
直接统计数据（5）了解概率指标共享屏幕
主要用于上机
实验
屏幕、涂鸦、语音编程问题现场解答
课下传统课后/
雨课堂习题
当堂/本单元/
本章内容为主
简单、计算、分析、
综述等主、客观题汽车维护保养
答疑
需整理或直接统计
数据（40）
SPOC习题单元习题为主
选择、改错、填空等
客观题为主
答疑
直接统计数据
（10）
选用，作必要补充
即存储器的学习中。
4 过程评价和效果初探
BOPPP重视每次课堂学习目标达成，过程评价则是学习目标达成的检验标准。以文中所述“8086微处理器内部基本结构”教学单元前两学时为例，包括3个量化的学习目标，即重现CPU 的两个功能部件、辨识CPU的通用寄存器以及计算标志寄存器的各个标志位，见表2。围绕3个目标设置8道雨课堂练习题和3道课后练习题，以独立完成的正确率作为检查标准。除个别学生延迟提交外，从一个自然班学生的完成情况看，前两个目标的练习题正确率达90%，第3个目标练习题正确率为80%，较好地完成了学习目标。进一步，分析后者偏低的主要原因，是一些学生二进制计算出错，这与前置课相关知识掌握不扎实有关，将这些知识放在后续教学前测练习中，较精准地解决了问题。本课程理论课32学时，共设置了约120道雨课堂练习题，题型以客观题为主，覆盖了达到学习目标必须掌握的基本概念和基本应用，约40道传统课后习题，以主观题为主，覆盖知识灵活应用和拓展应用内容，两类习题相辅相成。
线上教学平台为过程评价留下大量可用数据，表4给出了部分过程评价方式，并将评价结果作为学生平时成绩，占总成绩的40%。利用其中“直接统计数据”，相比常规线下教学，提升
BOPPPS和线上教学平台结合的初步效果较为显著，首先，其新颖性得到了学生的认可，学生主动参与的积极性得到提升。对比线下教学，学生通过双平台提出新问题多了，下课前学生收拾书包等待下课的情形少了。其次，学习目标更加明确，后测问题针对性更强，反映在作业完成率和完成质量上都有所提高。最后，定期公开实时测试排名信息，对学生起到较好的激励和鞭策作用。
5 结 语
以微机原理与接口技术为例，采用线上双教学平台，将实时直播与非实时直播平台融合，而每类平台中又根据课程特点选用多个具体平台方案，保证了教学的稳定与流畅性。在此基础上，开展基于BOPPPS有效教学结构的教学设计，围绕学习目标这个中心环节展开，在导入环节设计上突出类比、多学科结合、动手实操等方式，提升学生兴趣和主动参与感，在前测和后测环节综合运用线上平台的多种工具，而这些最终都服务于“以学生为中心”的教学理念。该教学方案经过几周的实践和不断完善，提高了学生学习的积极性和参与度以及教学效果，对于其他课程的线上教学尤其是计算机类课程的线上教学具有很好的借鉴价值，而对于“教学大数据”的分析和挖掘，将是我们需要进一步分析和研究的问题。
参考文献：
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（编辑：宋文婷）

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