BOPPPS模型在《Java語言程序設計》課堂教學中的應用

劉樂

摘要：針對《Java語言程序設計》課堂教學中存在的若干實際問題，產生了將BOPPPS模型用于本課程課堂教學改革的想法。文中首先闡釋了BOPPPS教學模型中六個模塊的內涵，然后以“個人信息的自動驗證”為例，描述了該模型在課堂教學設計中的具體實施過程，最后對應用BOPPPS模型前后的教學效果進行了對比分析。教學實踐表明，BOPPPS模型的應用有利于激發(fā)學生的學習興趣與主動性，提升課堂教學質量。

關鍵詞：BOPPPS模型；課堂教學； 教學設計； 程序設計課程； Java語言

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）26-0071-03

Abstract： Aiming at the practical problems in the classroom teaching of Java Language Programming， the idea of applying the BOPPPS model into its classroom teaching reform is generated. In this paper， the connotations of six modules in the BOPPPS model are first explained. Then， the section of “automated proof for private information” is taken as an example， where implementation details of the BOPPPS model in classroom teaching design are stated. Finally， a comparative analysis is made on the teaching effects before and after the application of BOPPPS model. The teaching practice shows that the application of BOPPPS model is beneficial to stimulate students interest and initiative in learning， and thus improves the quality of classroom teaching.

Key words： BOPPPS model； classroom teaching； teaching design； programming course； Java language

1 概述

《Java語言程序設計》是筆者所在單位“信息管理與信息系統(tǒng)”和“電子商務”兩個本科專業(yè)的專業(yè)必修課程之一。該課程被安排在第三學期開課，為期16周，共計80學時；其中48學時用于課堂理論教學，32學時用于上機實驗教學。Java語言的語法知識和基本用法是該課程中的主體學習內容。由于這門課的理論知識抽象、知識點繁多且銜接緊密，再加之授課對象的專業(yè)偏好、編程基礎等緣故[1]，筆者所在單位的學生們普遍反映這門課“難學”，青年教師也感覺這門課“難教”。目前，該課程的課堂教學主要存在以下實際問題：

1） 課堂教學模式單一、陳舊，“填鴨式”的教學模式貫穿一次課的始終。在課堂教學過程中，教師“唱獨角戲”，學生只是聽眾，被動地接受知識。盡管“言者諄諄”，但常常“聽者藐藐”，學生的學習積極性也因此而受到影響，甚至部分學生產生畏難情緒、興趣索然。此外，大多數(shù)學生對于通過大量的幻燈片放映而被動接受的知識在短時間內不能充分“消化”，無法對這些知識從“感性認識”上升到“理性認識”。

2） 基本上依照教材中的章節(jié)結構組織課堂教學，沒有與現(xiàn)實用途、行業(yè)應用、市場需求相對接，未注重知識點的實際應用，導致教學內容“不接地氣”、脫離知識的應用背景與場合，學生缺乏對知識點的實踐體驗，無法真正將所學內容融會貫通，鮮有“學以致用、知行合一”的感受。

3） 每次課上只是把相應的知識點羅列出來，并沒有給出本次課的明確學習目標，導致學生不清楚對本次課所講授的知識應該掌握到何種深度和廣度。

4） 教學導入環(huán)節(jié)未得到足夠重視，未將知識點的導入作為課堂教學設計的一個重要環(huán)節(jié)。即使教學設計中安排了課堂導入環(huán)節(jié)，也常因為缺乏深度感悟與親身體驗，使得導入環(huán)節(jié)過于生硬，不能引人入勝。

上述問題的存在嚴重影響了《Java語言程序設計》課程培養(yǎng)目標的達成，也使教學效果大打折扣。筆者所在的教學團隊先后嘗試了啟發(fā)式、項目驅動式、翻轉課堂式等多種教學方法，但這些教學實踐由于缺乏完備的理論支撐和清晰的教學步驟，都未達到令人滿意的教學效果。BOPPPS教學模型是當今國際上眾多高校及培訓機構所推崇的一種教學模式。它以建構主義理論為基礎，對課堂教學過程進行了模塊化分解，強調以學生為中心的教學理念，重視及時獲取學生的反饋信息。加拿大教學培訓工作坊（Instructional Skills Workshop， ISW）最早提出了該模型[2]。目前，它已成為加拿大高等教育教師培訓和課堂教學的標準模式[3]。在“借鑒、學習國外先進教學經驗”的教改理念指引下，筆者嘗試將BOPPPS模型應用到《Java語言程序設計》課程的課堂教學中，以優(yōu)化各個教學環(huán)節(jié)，改善教學效果。

2 BOPPPS教學模型的內涵分析

BOPPPS模型是一種“有效教學模型”[4]。它的應用使課堂教學活動具備了“起承轉合”的特性。遵照BOPPPS教學模型進行課堂教學設計，整個課堂教學過程將被劃分為前后銜接的六個教學模塊[3]：導入（Bridge-in）、目標（Objective）、前測（Pre-test）、參與式學習（Participatory Learning）、課內評測（Post-assessment）和總結（Summary）。上述六個模塊的英文首字母連在一起便形成了這種先進教學模型的英文縮略語，即BOPPPS。從教學組織層面看，這六個教學模塊環(huán)環(huán)相扣、前后呼應，聯(lián)合形成了“教學目標→教學行為→學習活動→教學評估→教學目標”的“閉環(huán)”教學體系[5]。不管是50分鐘的常規(guī)課堂還是15分鐘的微課堂都須將這六個模塊連貫起來，從而為既定課堂學習目標的達成提供科學思路和堅實保障。下面將逐一分析每個教學模塊的作用、具體要求以及實施要領。

導入模塊是課堂教學過程的開場環(huán)節(jié)，其作用在于：引出要講授的知識內容，引導學生進入學習狀態(tài)，促使學生重視即將講授的教學內容。盡可能地抓住學生的心是對教學導入模塊的根本要求[6]。此外，教學導入過程中的語言應盡量精煉，所運用的導入手段和素材也應“不拘一格”。既可以講述與教學內容密切相關的故事、社會熱點、自然現(xiàn)象或個人體驗，也可以強調上節(jié)課學習內容與本節(jié)課內容的傳承性與連貫性，將學生已有的知識基礎和將要學習的內容有機聯(lián)系起來。總之，一個精彩的教學導入是取得優(yōu)異教學效果的重要開端。

目標模塊旨在讓學生知道本次課要達成的學習目標。學習目標既是本節(jié)課學習的出發(fā)點，也是落腳點。設定目標時需考慮四個要素：誰（Who）、將會學到什么（What will learn）、在什么條件下（Under what condition）、掌握到何種程度（To what extent will learn） [7]。制定出的學習目標必須明確，既可觀察、可評測，又適合教學對象的知識水平和操作技能。明確的學習目標有助于教師選取適量的教學內容，開展有針對性的教學設計，也有助于學生進行學習效果的自我評估。

前測模塊既可在課前開展，也可在課堂上進行，其目的在于了解學生對先學知識的掌握情況及其相關知識體系的完整程度，并根據摸底結果調整授課內容深度、難度以及講課節(jié)奏。前測的實施方式多種多樣，既可以安排考試或問卷調查，也可以提出開放式問題供學生獨立地自由發(fā)揮，還可以運用頭腦風暴法讓學生對具有挑戰(zhàn)性的任務提出思路、集思廣益。對于學生而言，前測環(huán)節(jié)的設置有利于教師準確了解其基礎知識水平和學習愿望，促進教師及時改進授課方式與進度[3]。

參與式學習模塊是BOPPPS模型的核心環(huán)節(jié)。它旨在通過師生間的互動、學生之間的互動，促使學生全方位、實時地參與教學過程，強化他們自主學習、獨立思考的意識。在該模塊中，要求教師靈活運用各種教學手段和資源，善于借助多種教學方法與策略來營造寬松平等、活力十足的課堂氛圍。調動學生參與課堂積極性的常用措施主要有四種：一是在講課過程中穿插片刻停頓，供學生自行揣摩、反思；二是布置專項任務供學生進行小組討論與合作；三是讓學生針對教學內容相關主題發(fā)表本人看法或本組討論后的觀點；四是運用情境模擬、角色扮演等方式展示本次課的學習收獲。

課內評測模塊是指本次課即將結束之際面向學生而開展的一系列檢驗與評估活動。它能直接反饋學生對本節(jié)課所學內容的掌握情況，及時了解本次課的學習目標是否已達成。在課內評測環(huán)節(jié)，教師會根據課程性質的不同和當前教學內容的特征而酌情選用合適的評測手段[8]。對于知識識記型的教學內容，經常布置選擇題、判斷題或簡答題進行課內測驗；對于應用分析型的教學內容，會選用情境模擬、即興案例分析或態(tài)度量表調查等方式進行課內評測；對于技能傳授型的教學內容，可用現(xiàn)場實操演示的方式進行評測。課內評測中的表現(xiàn)情況可作為學生平時成績的評定依據之一，成為有效激勵的重要一環(huán)。

總結模塊旨在以簡練話語總結本次課的知識、技能要點，并預告下次課的學習內容或為下次課埋下伏筆。在該環(huán)節(jié)，教師會帶領學生對本次課的內容進行回顧和梳理，為他們提供一個反思自己學到什么的機會，以助于他們對本次課留有深刻印象，形成長時間的知識記憶。

3 基于BOPPPS模型的教學設計案例

下面以課程《Java語言程序設計》中第八章第3節(jié)“個人信息的自動驗證”為例，闡述如何依據BOPPPS教學模型來安排本次課的教學活動。在筆者所在單位每次課都是兩節(jié)連上，每節(jié)課的時長為50分鐘，共計100分鐘。

3.1 導入模塊

教師首先敘述與主題“個人信息的自動驗證”相關的現(xiàn)實生活體驗，引起學生的共鳴，吸引他們的“眼球”，讓他們了解接下來要學習的知識能解決什么現(xiàn)實問題，時間約為4分鐘。具體而言，教師可通過演示操作或講故事的方式向學生拋出以下一連串問題：“當你在線填寫身份證號、手機號、電子郵箱等個人信息時，如果提供的信息有錯誤或不符合規(guī)范，那么完成在線提交后會收到相關提示。系統(tǒng)是如何第一時間發(fā)現(xiàn)格式上明顯不合理的個人信息的呢？利用Java程序能否自動檢測出格式上有問題的個人信息呢？欲實現(xiàn)對個人信息格式的自動驗證，需要用到哪些Java語法知識和技術方法呢？”這些問題與學生的日常生活體驗息息相關，具有一定的啟發(fā)性，也具有一定的難度。

3.2 目標模塊

教師盡量從認知、技能、情感三個層面列出學生在本次課上應達到的學習目標，保證目標既具體明確、又可評測，時間約為4分鐘。對“個人信息的自動驗證”這次課所制定的學習目標為：在本次課結束之時，學生在認知層面上能用自己的話準確定義正則表達式，說出常用元字符和限定修飾符的涵義，能從功能、返回類型、參數(shù)列表三方面描述String類中的matches方法；在技能層面上，能通過結合元字符、方括號、限定修飾符設計出針對身份證號的正則表達式，并能通過Java語言編程實現(xiàn)對個人身份證信息的自動驗證；在情感層面，能認識到正則表達式在個人信息自動驗證中的作用，并對手機號、電子郵箱等個人信息對應的正則表達式產生探索興趣。

3.3 前測模塊

在學習正則表達式之前，要求學生熟知字符串常量的概念，并知道在字符串常量中可含有一些具有特殊意義的字符。在“個人信息的自動驗證”這次課的前測環(huán)節(jié)，筆者專門設置了時長約為5分鐘的問答環(huán)節(jié)，讓學生依次回答以下簡答題：什么是字符串常量？在字符串常量中可以含有一個或多個轉義字符嗎？?＼＼Hello＼n?是正確的字符串常量嗎？如果是，它的長度是多少？根據學生對這些問題的回答情況，考查他們對“字符串常量”這個先導知識的理解程度，也可由此“拋磚引玉”，指出字符串常量中除了可以含有轉義字符外，還可含有元字符、限定修飾符，從而“無縫切換”到對于正則表達式的學習。

3.4 參與式學習模塊

本次課的學習內容包括四部分，分別為：正則表達式中常用元字符及其含義；正則表達式中方括號的用法；正則表達式中常用限定修飾符及其含義；String類中matches方法的功能與用法。筆者對“個人信息的自動驗證”這次課的參與式學習環(huán)節(jié)做了如下安排：

1） 首先將本班學生分成六組，前4組學生分別集中自學一部分學習內容，后兩組學生分別集中探討正則表達式?[a-d]+＼＼d{2}?和?＼＼D*[^abc]{1，}?的解釋，限定集中自學、探討時間約為10分鐘。

2） 各組集中自學或探討結束后，前4組派代表總結本組的學習收獲與心得，歸納出重要知識點，后兩組派代表依次給出上述兩個正則表達式的涵義，時間約為15分鐘。

3） 接著，教師點評各組代表的總結或陳述，并強調有關正則表達式設計和matches方法使用方面的注意事項，時間約為10分鐘。

4） 而后，教師提出針對身份證號的格式驗證問題供學生利用所學知識來編程解決，并給出其中的技術要點提示，時間約為5分鐘。

5） 教師將18位的身份證號劃分為所在地、出生年份、出生月份、出生日期、順序號和校驗位六個片段，并逐一分配給六個小組，讓其設計對應的正則表達式，時間約為5分鐘。

6） 教師對提交上來的6個正則表達式進行評價與糾正，并給出可能的其他答案，時間約為10分鐘。

7） 在教師的提示與引導下，各小組自行編程解決針對身份證號的格式驗證問題，并通過抽簽確定出一個小組當場演示本組所編寫Java小程序的運行結果，時間約為12分鐘。

3.5 課內評測模塊

筆者在課內評測環(huán)節(jié)布置了一道程序填空題。這段Java程序是針對郵政編碼的格式驗證程序，其中留有三個空，供各組學生根據相應注釋來填寫代碼。第一個空處要求填寫reader對象的創(chuàng)建語句；第二個空處要求填寫面向郵政編碼的正則表達式；第三個空處要求填寫matches方法的調用語句。限定各組在5分鐘之內完成這道程序填空題。而后，教師集中點評、指正各組公布的答案，并給出正確答案、當場演示運行效果，時間約為10分鐘。

3.6 總結模塊

在總結階段，教師首先圍繞學習目標將本次課的內容主線進行梳理，并融入互動提問以加深對所學內容的印象；隨后，教師布置課后作業(yè)，即設計出針對電子郵箱、手機號的正則表達式；最后，教師指出除了匹配驗證個人信息外，正則表達式還有其他用途，進而引出下次課要學習的內容：字符串的替換與分解。整個總結環(huán)節(jié)的時長約為5分鐘。

4 課程內BOPPPS教學模型的實施情況與效果分析

除了“個人信息的自動驗證”這個知識點外，筆者還對“方法重載與多態(tài)”、“繼承與多態(tài)”、“面向抽象編程”、“面向接口編程”、“內部類”、“大整數(shù)類”、“字符串與字符數(shù)組”、“日期的格式化”等重要知識的課堂教學基于BOPPPS模型進行了教學設計與實施。

從2016-2017學年起，筆者開始將BOPPPS教學模型應用于課程《Java語言程序設計》的課堂教學中。然而，在此之前大多采用高度依賴PPT課件、教師“一言堂”的“填鴨式”教學模式開展課堂教學。表1給出了在2015-2016學年、2016-2017學年和2017-2018學年筆者所在單位中選修《Java語言程序設計》的學生的課程總評成績統(tǒng)計結果；其中，課程總評成績由期末考試成績（占70%比重）和平時表現(xiàn)成績（占30%比重）構成。由表1可看出，通過運用BOPPPS模型對該課程的課堂教學進行改革，學生對Java語法知識點掌握得更牢固，參與式學習環(huán)節(jié)也起到了提升學生編程素養(yǎng)和綜合實踐能力的作用，使得2016-2017、2017- 2018學年的總評成績均值較2015-2016學年分別提高了8.56%和7.47%，尤其是高分率（80分以上的學生比重）提高顯著，促進了拔尖Java人才的涌現(xiàn)。

近三學年的第一學期期末，筆者都對選修《Java語言程序設計》的學生進行了該課程的課堂滿意度調查，調查結果如表2所示。從調查對比結果看出，自從將BOPPPS模型引入課堂教學之后，學生對課堂的滿意度有了明顯提升。

5 結束語

教學實踐效果表明，通過運用BOPPPS模型對《Java語言程序設計》的課堂教學進行設計，做到了課堂開頭像“鳳頭”一樣，能吸引學生的注意力、激發(fā)學習興趣；課堂中間像“豬肚”一樣充實飽滿，以多種形式促使學生主動參與課堂教學，讓課堂充滿活力；課堂結尾像“豹尾”一樣短而有力，既脈絡清晰、又印象深刻。與此同時，該模型對學生自學能力、解決問題能力、動手編程能力的提升起到了顯著的促進作用，還幫助教師分析教學過程、檢驗教學效果，實現(xiàn)了“教”與“學”的雙向互動、教學相長。當然，并非課程《Java語言程序設計》中所有教學內容都適合采用BOPPPS模型，模型中的各教學模塊也可根據實際需要做出順序調整?？梢姡處熢趶膫鹘y(tǒng)“滿堂灌”的課堂教學思維中跳出來的同時，也要“審時度勢”地靈活運用BOPPPS教學模型。此外，BOPPPS模型本身也需要理論創(chuàng)新、應用創(chuàng)新。它與其他教學方法的有機融合、搭配互補會是未來BOPPPS模型理論與實踐發(fā)展的方向。相信BOPPPS模型會為《Java語言程序設計》的課堂教學改革帶來更大的驚喜。

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[通聯(lián)編輯：王力]