BOPPPS模型在“高頻電子線路”課程中的應用研究

肖瑋 余世星 寇娜

（貴州大學 大數據與信息工程學院，貴州 貴陽 550025）

[摘 要] “高頻電子線路”是通信類專業大三學生的一門專業基礎課，該課程主要介紹了無線通信系統中的基本電路結構以及通信的原理和技術。教師在講授該課程過程中存在知識點零散不成體系、理論抽象不易理解、內容繁雜難以掌握的問題。針對這些問題，提出應用BOPPPS教學模型改進該課程的教學設計，詳細分析了如何設計BOPPPS模型中的六大部分，以豐富課堂教學手段，為有效提升學生的學習效果、培養學生的綜合素質和能力提供一定的指導。

[關鍵詞] 高頻電子線路;BOPPPS模型;教學探索

[基金項目] 2021年度貴州省科技計劃項目（黔科合基礎-ZK〔2021〕一般298）;2020年度貴州大學人才引進項目（貴大人基合〔2020〕51號）

[作者簡介] 肖 瑋（1994—），男，重慶奉節人，理學博士，貴州大學大數據與信息工程學院講師，主要從事無線電物理研究;余世星（1990—），男，貴州六盤水人，工學博士，貴州大學大數據與信息工程學院副教授，主要從事電磁場與微波技術研究;寇 娜（1991—），女，陜西西安人，工學博士，貴州大學大數據與信息工程學院講師，主要從事電磁場與微波技術研究。

[中圖分類號] G642.421 [文獻標識碼] A ? [文章編號] 1674-9324（2022）14-0149-04 [收稿日期] 2021-07-14

引言

隨著我國社會進入5G時代，無線通信技術的應用日趨廣泛，目前已深入到我國農業、工業以及服務業的各個領域[1]。“高頻電子線路”課程主要是對無線通信系統中的基本元器件、基本電路以及基本技術的概念、原理和功能進行介紹與分析，該課程的講授對于相關專業學生了解無線通信的發展史、掌握無線通信系統的基本結構、理解無線通信技術的基本應用具有重要的作用[2]。然而目前在該課程的教學過程中，發現存在知識點零散不成體系、理論抽象不易理解、內容繁雜難以掌握的問題[3，4]，這對學生掌握該課程形成了不小的挑戰。本文基于對以上問題的分析，提出將BOPPPS教學模型應用到“高頻電子線路”的課程教學中[5]，改進該課程的教學設計，豐富和提升教學內容，使學生更容易地理解課程教學內容、更有興趣地攻克課程難點、更成體系地掌握課程的知識點。同時，也為新工科內涵的要求下，培養創新型卓越工程人才貢獻一份力量[6]。

一、課程教學問題及現狀

“高頻電子線路”的教學內容可以大體分為三個部分，第一部分是基本電路及器件，包括濾波電路、放大電路、振蕩電路以及反饋電路等，這是本課程的教學重點和難點;第二部分是電路的基本分析方法，即線性電路分析方法和非線性電路分析方法;第三部分是基本技術，包括調制與解調技術、頻率合成技術等。課程選講內容為電子設計自動化（EDA）與軟件無線電技術。同時，學生還需完成相關實驗課程。可以看出，該課程的內容涉及面較多，分析方法比較復雜，這不僅給老師帶來教學上的困難，更重要的是學生在學習該課程時存在諸多問題。

經過前期的調研分析發現，學生在學習“高頻電子線路”課程時，會發現某些基本概念，比如濾波、選頻、功率放大等，在一些前導課程如“模擬電子線路”“大學物理”中都有涉及，但是無法將這些知識點有機地結合起來。比如，在“模電”課程中學習的濾波這一知識點，教學大綱基本上是以串聯諧振電路為基本模型來介紹濾波方式，不會涉及電路的諧振曲線以及通頻帶的概念，也不會對其他濾波電路進行講解。學生在學習這部分內容時，也就只是單純地接收濾波這一知識點，而對濾波的目的、濾波的原理以及濾波的其他方式這些基本問題都不甚了解。學生因此難以形成知識體系，這就造成了學生的知識點零散不成體系的問題。此外，該課程的有些理論比較抽象，比如電路分析方法中的冪級數分析法、折線分析法等，要求學生對“高等數學”的函數與極限等知識點熟練掌握。這些電路的分析方法，尤其是非線性電路的分析方法大多來源于“高等數學”中的某些知識點，然而學生難以在學習“高頻電子線路”時將數學方法和物理模型建立聯系，因此學生在學習這部分內容時，容易造成理論抽象不易理解的問題。還有，“高頻電子線路”介紹的是整個無線通信系統，這一系統包括了發射端和接收端兩個方面。按照邏輯，發射端和接收端的知識架構剛好相反，但內容都包括了振蕩、混頻、放大。這僅僅是電路和器件層面上的知識內容，除此之外還包括分析方法和調制與解調技術，這些都是在略去選講和實驗課程之后的結果。由此可見，學生所學內容不可謂不廣，這就造成了學生學習該課程時感覺內容繁雜難以掌握的問題。

針對以上“高頻電子線路”課程教學過程中出現的三大問題，本文提出了相應的改革方案，即用BOPPPS教學模型來改進該課程的教學設計，豐富和提升該課程的教學內容，努力使學生在學習該課程的過程中克服困難，極大地調動學生的積極性和創造性，從而培養和提高學生提出問題、分析問題和解決問題的能力。

二、BOPPPS教學模型的應用

BOPPPS模型是加拿大教師技能培訓（ISW）中常用的教學模型，由引入（Bridge-in）、教學目標（Objective）、前測（Pre-assessment）、參與式互動教學（Participatory Learning）、后測（Post-assessment）和總結（Summary）六部分組成。該模型一經提出就受到了全世界范圍內的廣泛關注，并陸續被各國高校引入到教師教學培訓和教學實踐中[7，8]。本文將分別闡釋如何設計BOPPPS教學模型的六個部分，使其應用在“高頻電子線路”的課程教學中。

（一）引入（Bridge-in）

引入的目的在于能夠快速地將學生的注意力吸引到課堂教學內容中來，并且讓學生了解本堂課的主題，從而讓學生產生學習興趣。對于“高頻電子線路”這門課，作為引入的內容可以是當前科技最前沿的技術，可以是發生在日常生活中學生最能感同身受的事情，也可以是一部簡短的影片、一段新聞報道等。引入的形式可以是平鋪直敘式、也可以是提問和回答的方式，但很明顯，后者更容易吸引學生的注意力。具體來講，例如在講授選頻網絡中濾波的內容時，可以通過給學生拋出這樣一個問題，即同學們生活中都離不開手機通信，那么發射信號的手機是如何通過復雜的電磁環境與目標手機建立聯系的？類似的問題既可以引發學生的思考，又能契合選頻濾波的主題，從而更容易激發學生學習的興趣。再例如，講授高頻振蕩器的知識點時，可以用當前最前沿的5G通信技術作為引入，即通過提問學生5G通信的物理媒質—高頻電磁波是怎么產生的這一問題，來激發學生的求知欲，讓學生感受到要真正了解最新、最前沿的技術，需要先掌握課堂上的知識，這樣就可以使學生充分感受到課堂學習的重要性。

（二）教學目標（Objective）

教學目標是課程教學設計中至關重要的部分。在這一部分中，教師應該首先明確這堂課的教學目的;然后說明學生在學習完這堂課之后應該達到的目標，比如學到什么知識、具備什么能力、樹立怎樣的價值觀等;最后，應該讓學生了解教師對其的期待，這種期待既包括知識技能上的期待，也包括情感認知上的期待。在設計教學目標時，還應當注重教學內容上的邏輯性和難易程度，以“高頻電子線路”課程為例，教學內容上需要先講授無線通信系統中發射端的知識點，并且根據教學內容的難易程度，應設計先掌握濾波電路、然后掌握放大電路、最后掌握振蕩電路的教學目標，有利于學生完成由易到難的知識進階。對于每堂課的教學目標，應當設計低層次能力培養目標（記憶、理解和應用）和高層次能力培養目標（分析、評價和創造）。根據這樣的教學目標而進行的教學活動，可以幫助學生建立更有邏輯的知識體系，不會出現知識點一盤散沙的問題。

（三）前測（Pre-assessment）

前測是檢驗學生對以前所講授知識的認知程度和掌握程度，前測的作用可以概括為以下三個，一是讓教師了解學生的先備知識，包括學生對先導課程的學習情況，學生對將要學習的知識的儲備情況等;二是幫助學生復習已講授的知識，讓學生回顧學習過的重要知識點;三是藉由前測，讓本堂課的教學目的更加聚焦，即通過前測讓學生了解本堂課將要學習的內容。以并聯諧振回路這一節內容為例，在對學生進行前測時，可以要求學生回顧串聯諧振回路的基本電路，阻抗表達式，諧振頻率、諧振曲線、品質因數以及通頻帶等知識點，回顧的方式可以是提問與回答、課堂測驗、小組討論等。之后，需要引導學生思考：串聯諧振回路是通過電流進行選頻濾波的，能否通過電壓進行選頻這一問題，從而引出要講授的并聯諧振回路這一內容。通過前測，可以幫助教師了解學生的學習情況，從而為調整教學目標和內容提供參考，避免出現教學目標過高，內容過多、過難，造成學生無法掌握的問題。需要注意的是，前測的內容需要跟教學目標相呼應，并且與后測（Post-assessment）的內容相對應。

（四）參與式學習（Participatory Learning）

判斷一個學生是否真正掌握了知識，就是看他能否用流利的語言以及嚴密的邏輯給其他人講述這一知識，這是參與式學習重要性的體現。在這一部分中，學生是課堂教學活動的主體，教師則更多的是一個協助者或者組織者的角色。參與式教學的目的在于激發學生對課堂內容主動學習的熱情、啟發學生對課堂知識的深入思考、幫助學生對已學知識的印象強化。參與式學習既包括老師跟學生之間的互動，比如老師對學生進行提問或者老師給學生設計練習題等，也包括學生與學生之間的互動，比如小組討論、專題報告、圓桌會議等。例如，在講授“高頻電子線路”中晶體管等效電路這一部分內容時，就可以舉行一次以小組為單位的專題報告，要求學生搜集整理資料，并討論晶體管有哪些等效電路，常用的h參數和y參數等效電路是怎么來的，以及這兩種電路的應用場景等問題。此時，學生成為課堂的主角，更具主動性和積極性，教師轉變為旁聽者，可以充分掌握學生的學習情況。值得注意的是，參與式學習始終以達到教學目標為追求，不可只注重形式上的互動。在教學活動之后，教師應當總結提煉教學活動的成果，并且適當地加入對學生的思想政治教育，豐富并提升教學內容。

（五）后測（Post-assessment）

后測不僅是對學生學習成果的檢驗，也是教師對自己教學目標是否達成的檢視。后測的內容需與前測形成較好的呼應，形成教學體系的閉環，并且后測的內容較之教學內容需盡量進行層次的升級。后測的類型可以是知識理解型，比如設計是非題、選擇題、簡答題等讓學生練習;可以是應用分析型，比如讓學生以小組為單位，針對某一問題或者案例進行分析并撰寫分析報告;可以是現場討論型，比如教師可以舉辦圓桌會議，讓每位學生都參與討論，并發表自己的觀點，教師可進行現場點評和打分。以“高頻電子線路”中放大器中的噪聲這一部分內容為例，在教學過程中已講授了電阻噪聲、天線噪聲、晶體管噪聲以及場效應管噪聲的來源和計算方法。因此，在做后測時，教師可以設計一個討論話題：即如何降低電子元器件中的熱噪聲，學生在進行發言之前不僅要復習已講授的知識，還要拓展到應用這些知識解決某一難題。最后，教師通過評估學生提交的報告，檢驗學生是否達到學習效果，同時檢視自己的教學目標是否達成。

（六）總結（Summary）

總結部分是BOPPPS教學模型的最后一部分，主要是對本堂課的回顧，以及對相關問題的展望。教師要引導學生回顧課程的重要內容，把握學生的學習情況，同時要啟發學生進行延伸學習，對課堂以外的知識進行增補。學生也應該簡要陳述在課堂學習之后的效果，并對課程學習進行自我評價，同時給教師反饋學習體會及感受。總結的形式可以是思維導圖、課程報告、指標表格等，教師在總結的過程中也要注意從記憶、理解、應用、分析、評價、創造這六個方面思考學生學到了什么，為后續教學內容作好鋪墊。總結的部分還可以適當嵌入思想政治教育的內容，讓學生完成由知識能力目標到情感價值目標的升華。以“高頻電子線路”的教學為例，在對濾波電路這一部分內容進行總結時，會引出中國的“祝融號”火星車這一科技熱點，火星車能把火星的高清圖片傳回地球，其中必然會用到濾波選頻技術，這一總結不僅可以讓學生了解到課程內容的最新應用，還是對學生的愛國主義教育，讓學生更加深刻地理解科技強國的國家戰略。另一個方面，在總結部分可以讓學生感受到我們國家目前的科技實力對比世界強國還有一定的差距。比如，在做高頻振蕩器這一部分的總結時，會給出國產振蕩器（信號發生器）與進口振蕩器的廠家對比，國外的信號發生器廠家包括美國的安捷倫、德州儀器、國家儀器等公司，德國的羅德與施瓦茨公司以及日本的Anritsu公司，國產品牌目前只有國儀量子這一家。雖然國產產品的成本低，但是學生在做實驗的時候會發現，實驗室往往使用的都是價格更昂貴的進口產品，原因就在于進口產品的穩定性、安全性、產品質量要比國產產品好太多，由此鼓勵學生好好學習，為中國的科技崛起而努力奮斗。此外，在總結部分還可以給學生分享“高頻電子線路”課程的延伸學習資料，比如其他教材名稱、中國大學MOOC的網址和公眾號等，最后給學生布置相關的思考題或者練習題。

總之，BOPPPS教學模型的應用是使“高頻電子線路”課程變成有效的教學，即有效果、有效率和有效益。如果將BOPPPS模型的六部分劃分為前、中、后三個板塊，那么前面的兩個部分為一個板塊，主要起到承前及明確學習動機的作用，這一部分應該像“鳳頭”，小巧精美;中間前測、參與式學習和后測這三部分為一個板塊，是教師和學生進行教學和學習活動過程的重點內容;最后一個部分為一個板塊，主要用于檢驗教學的有效性。

結語

本文對“高頻電子線路”課程教學存在的問題及現狀進行了分析，針對這些問題，提出將BOPPPS模型應用到教學實踐中。對BOPPPS教學模型的每一部分進行了充分的闡釋和說明，結合實際的教學內容，給出了相應的教學改革方案。通過這些方案的實施，將使學生對已學的知識點化零為整、形成體系，對抽象的概念能找到對應的模型、有具體的認知，對繁雜的內容能夠進行邏輯性的梳理。在加強學生專業理論知識的同時，培養學生的實驗動手能力、自學能力和表達能力。然而，“高頻電子線路”課程的教學改革工作需要立足長遠，腳踏實地，要根據國家和社會的需要，特別是科技發展的需要，不斷進行探索和創新，最終培養創新型的卓越工程師人才。

參考文獻

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Study of the Application of BOPPPS Model in the Course of High-frequency Electronic Circuit

XIAO Wei， YU Shi-xing， KOU Na

（College of Big Data and Information Engineering， Guizhou University， Guiyang，?Guizhou 550025， China）

Abstract： High-frequency Electronic Circuit is a basic professional course for junior undergraduates majoring in communication. This course mainly introduces the basic circuit structure in the wireless communication system， as well as the principles and technologies of communication. In the course of teaching， there are problems such as the scattered knowledge points， the abstract theories not easy to understand， and the complicated contents which are difficult to grasp. Aiming at these problems， the BOPPPS teaching model is proposed to improve the teaching design of the course. This paper analyzes how to design the six parts of the BOPPPS model in detail to enrich the classroom teaching means， which provides certain guidance for effectively improving students’ learning effect and cultivating students’ comprehensive quality and ability.

Key words： high-frequency electronic circuit; BOPPPS model; teaching reform