[出处] 教育教学论坛_2022年第34期

张 丽，武 燕

（西安电子科技大学 数学与统计学院，陕西 西安 710071）

引言

在“智能+”时代智能技术构筑智能教育的背景下，智能工具影响着教师的教和学生的学，教师如何设计适当的工具、教学方法、教学案例，促进信息技术与教学的深度融合，优化教学效果，是智能化教学需要重点关注的问题。智能教育新生态系统模式是“互联网+教育”发展模式的递进与深化，是“智能技术+教育”的产物。互联网以通信和社交为核心完成了学习者与学习者之间的连接，形成了学习者网络，实现了学习者和学习者之间的信息高效交互。“高等数学”是面向全部工科类专业本科生开设的一门必修公共基础课，课程的开设一是为学生的后继课程学习提供必要的基础数学知识；二是传授数学思想，培养学生的创新意识，逐步提高学生的数学素养、数学思维能力和应用数学知识的能力。如果继续以教师、课堂和教材为中心，为了知识系统的完整性而采取“满堂灌”的教学方式，势必造成教学方法呆板、课堂气氛沉闷，学生缺少思维空间。

数学是培养学生创新能力和解决问题能力的关键学科，以建构主义理论为基础的教学将打破传统“满堂灌”的课堂模式。问题驱动法和BOPPPS教学模式都是基于建构主义教学理论的教学方法。问题驱动法事实上是一种基于问题的教学方法（Problem-Based Learning,PBL），这种教学方法以学生为主体，以应用领域的各种问题为学习起点，以问题为核心安排学习内容，引导学生围绕问题寻求解决思路、掌握知识点。在采用问题驱动法的教学过程中，教师应作为问题的提出者、课程的设计者及结果的评估者。BOPPPS教学模型是根据教育学的认知理论提出的一种教学设计。BOPPPS 是该模型的6 个阶段的缩写，即Bridge-in（导言）、Objective（学习目标）、Pre-assessment（前测）、Participatory-learning（参与学习）、Post-assessment（后测）、Summary（总结）。问题驱动法以专业领域内的问题为学习起点，因此能够有效提高学生学习的主动性，同时提高学生在教学过程中的参与程度，使学生在课堂上保持活跃的思维，提高学生解决问题带来的成就感。BOPPPS模型要求教学设计遵循“教学目标—教学行为—学习活动—教学评估—教学目标”的闭环教学循环过程，将问题驱动法与BOPPPS教学模型结合能够使二者优势互补。“高等数学”虽然是一门数学基础理论课程，但其所蕴含的数学思想和数学方法对于解决通信工程、电子技术、计算机等工程技术的实际问题，以及物理、生物、经济中的理论与实际问题都有广泛帮助；因此，问题驱动式教学模式融入“高等数学”教学既符合课程发展的历史规律，又符合课程的内容特点。有效的教学模式还需要多种教学平台的配合，结合BOPPPS教学模式，是做好线上线下混合式教学的关键。

BOPPPS教学模式可分为以下几个方面：（1）导言。在这一步首先提出课程涉及的主要问题，结合问题驱动法，根据明确的教学目标设计问题，最好结合应用背景，引起学生的兴趣。根据学校自身特色，设计相关的实际问题，同时明确告知学生解决该问题将用到的基本概念及知识点，引导学生通过慕课学习这些知识点及概念。从这里可以看出，慕课知识点的讲解需要与课堂互动相结合，因此，为了配合本门课程，最好使用自己所在课程组的慕课建设资源。同时，为配合线下课堂的教学过程，在录制慕课资源时应设计与考虑需讲解的基础知识点。如果条件有限，可考虑选取与自己课程目标接近的优质慕课资源，目前，中国大学MOOC发布的线上慕课资源是比较权威且全面的。（2）进阶引导。针对学习目标提出进阶问题，逐步引导学生学习兴趣。这一步将在课堂上由教师引导学生探索，因此，可以设计学生易出错的、难点或重点问题，先要求学生分组讨论，然后由教师通过学生讨论的结果给出正确的解法或证明，并强调需要掌握的重点和难点。（3）题目检测。围绕目标设计先测题目，了解学生利用慕课对基本知识点和基本概念的学习程度，通过先测题目的数据分析，教师对出错率高的基本概念及知识点做重点讲解。然后让学生根据所学知识点解决驱动问题，教师可通过雨课堂实时发布题目及反馈信息完成这一步骤。（4）参与式教学。引导学生分组讨论，是驱动式问题中的应用环节，通过抢答、分组对抗等方式引导学生讨论，逐步由浅入深、循序渐进地解决问题。在这一步中注意对学生数学思维、数学方法应用技能的培养。（5）后测检验。本环节通过设置单选题、多选题、填空题或主观题考查学生对课程目标的掌握情况，通过后测数据分析，根据学生对知识点的不同掌握程度，敦促学生在慕课中加强薄弱知识点的学习，并就学生学习能力的不同，提供自由探索类题目，开阔学生思维。（6）总结与评价。对本节重点、难点内容进行总结回顾，加深印象，提出发散思维的问题，供学生课后讨论；同时，做好线上线下混合课程的评价，建立有效的评价体系。线上线下混合式教学要求教师利用有效的资源及合理的教学模式改善教学方式、教学环境及教学模式。

一、基于问题驱动的BOPPPS教学方法在混合式教学中的教学设计

现代科技与生产的发展，是以混合式为基本特征的，反映到高等教育中就是课程的混合式。所谓课程的综合化混合式，就是使基础教育和专业教育、应用研究和开发研究相互渗透、交叉混合，目的在于使学生适应社会发展的需要并具有解决复杂课题的技能。在传统的教学中，数学实验课尚未直接融入“高等数学”的教学中，不能使学生更好地领会数学与实际的结合。传统“高等数学”教学偏重于理论证明、解题方法和解题技巧方面的教学，而对“高等数学”的实用性教学有所忽视，使得“高等数学”教学不能与其他专业很好地结合。

混合式教学是指课堂讲授和在线课程的结合。多媒体智能化的学习平台、个性化或自适应课件，以及能连接学生同步远程活动的智能工具，常被运用于混合式教学设计中。混合式教学集灵活性、易用性和复杂性于一身，受到广大学习者的欢迎；但对教育者来说，推广这种模式仍面临挑战。因此，如何有效利用网络资源，设计和改进智能化学习交流平台是智能化教学的关键。

作为信息技术与学习理论深度融合的典范，智能化教学手段近年来日渐流行。智能化教学借助信息技术，通过创新知识传授方式，变学习流程由先教后学为先学后教、以学定教。学生课前在线上课程资源和线上学习平台互动支持下开展个性化自学，课堂上由教师引导，通过合作探究、练习巩固、反思总结等方式实现知识转化，使学生从被动接受者变为主动探究者和主动思考者，推动教师由知识的传播者变为学生学习的引导者、促进者，使课堂由预设性走向生成性，从而不断创新课堂教学，提高课堂成效。而所有这些想法的实现都要通过好的教学设计才能达成，因此，我们提出了基于问题驱动，与BOPPPS教学模式相结合的混合式教学法。教学设计过程如下。

（一）导言给出

大规模在线课程资源的建设，为混合式教学提供了完整的资源库。因此，教学设计的首要任务是给出导言，其内容应该基于问题驱动式引导，让学生带着问题进行线上课程的学习，寻求与问题相关知识点的讲解和理解。数学的魅力体现在其应用的广泛性，华罗庚说过：“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁，无处不用数学。”“高等数学”虽然是一门数学基础理论课程，但其中所蕴含的数学思想和数学方法对于解决经济、物理及实际工程中的实际问题都有广泛的应用。因此，基于实际问题，引导学生主动思考，更能激发学生的求知欲与自主学习的上进心。

（二）建立学习目标

引导学生建立与课程相关的学习目标，通过学习目标的建立帮助学生加深对知识点的印象，有意识地培养学生寻找问题、解决问题、创新实践的数学思维模式。这一步需要教师针对本节课程的重要知识点，设计并向学生提出学习目标。问题驱动教学法是一种以学生为中心，以专业领域内的各种问题为学习起点，以问题为引导规划学习内容，让学生围绕问题寻求解决方案的一种学习方法。问题设计的科学与否直接关系到教学的成败，所以，问题设计应遵循的首要原则是明确的教学目标，问题设计必须紧紧围绕教学目标。

（三）课程讨论

在课堂上由教师引导学生探索，围绕目标设计先测题目，了解学生利用网络学习基本知识点和基本概念的程度，通过先测题目的数据分析，对出错率高的基本概念及知识点做重点讲解，然后引导学生根据所学知识点解决驱动问题。在课堂教学中，参与式学习是一种主要方式，引导学生分组讨论，是驱动式问题中的应用环节，通过抢答、分组对抗等环节引导学生讨论，逐步由浅入深、循序渐进地解决问题。在这一步中，需要注意对学生数学思维、数学方法应用技能的培养和注意先测题目的设计技巧。先测题目是对学生线上自学内容的基本考核，便于教师掌握线下课程的内容与进度，因此，这一题目设计应遵循基本知识点认知度的了解，并不要求学生用知识点解决难点问题。

（四）后测学习

设置进阶问题，加强学生对课程重点、难点的理解。以师为主、生为辅的方式完成学习目标后测。本环节通过设置单选题、多选题、填空题或主观题检测学生对课程目标中重点、难点知识点的掌握情况，通过后测数据分析，根据学生掌握知识点的不同程度，敦促学生在线上学习中加强对薄弱知识点的学习。同时，通过后测学习，了解学生的学习程度，提供学生自由探索类题目，开阔学生思维。最后，应注意总结与评价，对本节重点、难点内容进行总结回顾，加深印象，提出发散思维的问题，供学生课后讨论。同时，做好线上线下混合课程的评价，建立有效的评价体系。在本环节设置课后思考题目时，可以考虑知识点在实际问题中的应用，根据学校特色设置不同问题，例如航空、航天、通信、电子技术、生物化工技术等，完成教学科研的反哺。

二、结论与展望

对“高等数学”课程的部分内容采取线上线下混合式教学，利用问题驱动及BOPPPS教学模式，结合教学案例，使学生从被动接受知识到主动探寻知识，从学习的被动者变为学习及教学的主导者，使教师从主动灌输知识转为问题的设计者和引导者，协助学生掌握知识。多重角色的互换使得教学设计更为重要，如何设计好混合式教学的教学设计是线上线下智能课程成功的关键。教师在教学过程中与学生之间仍然是引导和反馈的关系，但与传统课堂不同的是，在教学设计环节，教师需要明确自己的教学任务及对于线上学习内容与线下讲授内容的协调应用需求，并且能够有效利用线上资源选择相应的功能。新工科本科高校的特点是：以培养应用型人才为主，重视知识应用能力和实际操作能力；将教学与应用性、开发性研究相结合；以面向创新探索、多元融合为主。因此，改革教学内容、课程体系和教学方式方法，是新工科人才培养模式改革的关键环节。“高等数学”是新工科学校的基础理论课程，如何协调好数学学习与专业学习的关系，在教学过程中培养学生的创新能力与思辨能力，是新工科本科院校“高等数学”教学改革的核心内容，而线上线下混合式教学的引入是“高等数学”教学改革的重要环节。这就要求基于问题驱动的BOPPPS教学模式的主要目标为：转变思想、明确课程目标、明确培养目标、创新教学模式、配套完善基于问题驱动的BOPPPS 教学模式的教材及讲义、设计数学实验、设计考核。推进信息技术和教育教学的深度融合，建设和推广线上线下混合创新的教学方式，从而完善新工科人才“创意—创新—创业”的教育体系。