基于EECAE環(huán)的課程教學(xué)改革探索

任國春 等

龔玉萍? 陳瑾? 崔麗? 宋緋

（陸軍工程大學(xué) 通信工程學(xué)院，江蘇 南京 210007）

［摘 要］ 隨著無線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，“現(xiàn)代短波通信”課程教學(xué)的廣度和深度不斷增加，這對(duì)學(xué)員自主知識(shí)體系的建構(gòu)能力提出了更高的要求。針對(duì)這一問題，結(jié)合“現(xiàn)代短波通信”課程特點(diǎn)改進(jìn)了傳統(tǒng)“5E”教學(xué)模式，進(jìn)一步凸顯知識(shí)創(chuàng)生和實(shí)踐運(yùn)用環(huán)節(jié)，探索了“吸引—探究—?jiǎng)?chuàng)生—運(yùn)用—評(píng)價(jià)”的教學(xué)新模式。新教學(xué)模式結(jié)合智慧教學(xué)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)和雙向激勵(lì)，能夠充分挖掘?qū)W員主體地位，激發(fā)學(xué)員認(rèn)知興趣和思維過程，有效促進(jìn)學(xué)員對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)體系的建構(gòu)。

［關(guān)鍵詞］ “5E”教學(xué)模式；EECAE環(huán)；智慧教學(xué)

［基金項(xiàng)目］ 2021年度陸軍工程大學(xué)教育教學(xué)研究立項(xiàng)課題“‘現(xiàn)代短波通信課程思政建設(shè)”（GJ21ZX013）

［作者簡介］ 任國春（1965—），男，江蘇常熟人，碩士，陸軍工程大學(xué)通信工程學(xué)院教授，主要從事短波通信教育理論與方法研究。

［中圖分類號(hào)］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-9324（2023）36-0042-05［收稿日期］ 2022-07-21

短波通信具有全球覆蓋、通聯(lián)便捷、組網(wǎng)靈活、抗毀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)［1］。與其他通信方式不同，短波通信傳播機(jī)理復(fù)雜，信道干擾嚴(yán)重，其通信效能的發(fā)揮，嚴(yán)重依賴運(yùn)用者對(duì)短波通信理論和設(shè)備的理解掌握。

“現(xiàn)代短波通信”是陸軍工程大學(xué)一門崗位任職課，在課程體系中具有承上啟下的重要地位，對(duì)新型軍事通信人才的培養(yǎng)具有重要支撐作用。其教學(xué)主要圍繞短波通信的基本原理、技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)用方法展開。在多年教學(xué)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，隨著無線技術(shù)的飛速發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度不斷增加，教學(xué)考核對(duì)學(xué)員自主知識(shí)體系的建構(gòu)能力提出了更高的要求，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式已經(jīng)無法適配這種需求。為解決這一問題，結(jié)合“現(xiàn)代短波通信”課程特點(diǎn)，對(duì)建構(gòu)主義“5E”教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)一步凸顯知識(shí)創(chuàng)生和實(shí)踐運(yùn)用環(huán)節(jié)，探索形成“吸引（engaement）—探究（exploration）—?jiǎng)?chuàng)生（creation）—運(yùn)用（application）—評(píng)價(jià)（evaluation）”教學(xué)新模式，并通過線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)和雙向激勵(lì)，充分挖掘了學(xué)生主體地位，激發(fā)他們的認(rèn)知興趣和思維過程，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)體系建構(gòu)，提升學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展能力和實(shí)踐運(yùn)用能力。

一、“5E”教學(xué)模式

“5E”教學(xué)模式是由美國生物學(xué)課程研究者開發(fā)的一種基于建構(gòu)主義教學(xué)理論的模式［2］。這里的”5E”分別對(duì)應(yīng)了5個(gè)階段，即吸引（engaement）、探究（exploration）、解釋（explantion）、遷移（extension）和評(píng)價(jià)（evaluation）。建構(gòu)主義“5E”教學(xué)模式的核心思想是“學(xué)生為主體”，通過吸引興趣、探究實(shí)踐、解釋原理、遷移知識(shí)和評(píng)價(jià)反饋，引導(dǎo)學(xué)生積極開展基于自身內(nèi)循環(huán)的理解性學(xué)習(xí)，為學(xué)生構(gòu)建具有較高認(rèn)知水平層次的輔助學(xué)習(xí)支架，迭代提升對(duì)知識(shí)的獲取能力，打通各種知識(shí)和現(xiàn)象間建立聯(lián)通關(guān)系，從而逐漸建立自身的知識(shí)體系，具備解決實(shí)際問題的科學(xué)素養(yǎng)的思維能力。下面對(duì)建構(gòu)主義“5E”教學(xué)模式各階段的主要功能進(jìn)行簡單介紹。

一是吸引階段。從教學(xué)內(nèi)容中抽取出可以牽引后續(xù)教學(xué)環(huán)節(jié)的主線問題，并結(jié)合學(xué)生已有的知識(shí)體系設(shè)置問題情境，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系的興趣。

二是探究階段。通過適當(dāng)?shù)奶崾竞椭笇?dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生開展自主探究，體驗(yàn)并掌握獲取知識(shí)、提升技能的學(xué)習(xí)方法。

三是解釋階段。將探究階段的結(jié)果深度內(nèi)化為自身的知識(shí)，根據(jù)學(xué)生自己的理解，表達(dá)知識(shí)對(duì)應(yīng)的原理概念，解釋存在疑惑的問題現(xiàn)象，并對(duì)探究的問題做出結(jié)論。

四是遷移階段。對(duì)解釋階段獲得的知識(shí)進(jìn)行拓展延伸，通過構(gòu)造新場景，分析出場景變化中的核心影響要素，對(duì)已有知識(shí)進(jìn)行遷移，得到要素變化后的新知識(shí)。學(xué)生從中學(xué)會(huì)從特殊到一般的知識(shí)遷移過程，掌握擴(kuò)充完善自身知識(shí)體系的具體方式方法。

五是評(píng)價(jià)階段。采用多元化的評(píng)價(jià)方式對(duì)“5E”教學(xué)涉及的各個(gè)階段進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過評(píng)價(jià)及時(shí)確定學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)和技能的掌握程度，并在教學(xué)過程中做出快速反饋。

二、基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)法

為滿足學(xué)生自主知識(shí)體系建構(gòu)能力的更高要求，結(jié)合“現(xiàn)代短波通信”課程特點(diǎn)，在教學(xué)改革中，將智慧教學(xué)手段有機(jī)融入教學(xué)過程，在建構(gòu)主義“5E”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步凸顯知識(shí)創(chuàng)生和實(shí)踐運(yùn)用，提出了基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)法，通過“吸引（engaement）—探究（exploration）—?jiǎng)?chuàng)生（creation）—運(yùn)用（application）—評(píng)價(jià)（evaluation）”5個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)施“線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)+雙向激勵(lì)”，多維度激發(fā)學(xué)生的探究意愿，不僅實(shí)現(xiàn)知識(shí)的傳授，還為學(xué)生獲取自主建構(gòu)知識(shí)體系能力的發(fā)展提供有力支撐。

基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)法在各個(gè)環(huán)節(jié)中都體現(xiàn)出教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的積極互動(dòng)，而支持線上線下混合的智慧教學(xué)平臺(tái)可以提供多種樣式的互動(dòng)，包括知識(shí)推送、分組討論、自由討論、互評(píng)、搶答、課堂測試等多種形式。在線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)方面，線上通過智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)向?qū)W生推送預(yù)習(xí)微課、課前測試題、實(shí)踐性課題等多種類型的前置性學(xué)習(xí)內(nèi)容；線下結(jié)合前置性學(xué)習(xí)內(nèi)容，優(yōu)化線下教學(xué)過程中重點(diǎn)內(nèi)容和教學(xué)方法，有機(jī)融入翻轉(zhuǎn)教學(xué)和互動(dòng)環(huán)節(jié)。在雙向激勵(lì)方面，前向鏈接未來的崗位應(yīng)用需求，明確教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生直觀理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的效用和應(yīng)用場合；后向關(guān)聯(lián)已有知識(shí)體系，從熟悉的知識(shí)內(nèi)容出發(fā)創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行主動(dòng)思考，激發(fā)他們對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的探究興趣。

（一）吸引環(huán)節(jié)

吸引環(huán)節(jié)通過課前布置預(yù)習(xí)任務(wù)和實(shí)踐課題和實(shí)踐激發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)產(chǎn)生興趣，核心要點(diǎn)是鏈接崗位應(yīng)用和激發(fā)探究意愿。鏈接崗位應(yīng)用可以讓學(xué)生了解將要學(xué)習(xí)的知識(shí)的用途，知道“為何學(xué)”，明確學(xué)習(xí)的重要性。而激發(fā)探究意愿，則可以利用智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)向?qū)W生推送預(yù)置學(xué)習(xí)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)問題情境來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生在將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)與已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)間建立關(guān)聯(lián)，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際問題聯(lián)系起來，激發(fā)他們對(duì)新知識(shí)的好奇心，通過情境中的問題能夠吸引學(xué)生，通過“厘清需求+發(fā)現(xiàn)問題”激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)探究意愿。

（二）探究環(huán)節(jié)

探究環(huán)節(jié)的核心要點(diǎn)是支架輔助引導(dǎo)探究，以學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題為主設(shè)置知識(shí)支架，通過“刨根問底+討論探究”啟發(fā)導(dǎo)學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生開展持續(xù)深入的探究。一方面，以學(xué)生為主體，設(shè)置知識(shí)支架，輔助引導(dǎo)學(xué)生開展探究，讓學(xué)生體驗(yàn)獲得新知識(shí)、掌握新技能技巧的學(xué)習(xí)過程，通過研究、探尋、交流、釋疑，在反饋和檢查中掌握知識(shí)內(nèi)在的關(guān)系。利用智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)的分組討論、小組交流功能，可以便捷地將學(xué)生的思維過程呈現(xiàn)在課堂上，有利于充分進(jìn)行思想的碰撞和經(jīng)驗(yàn)的相互印證，科學(xué)準(zhǔn)確地對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和分析，探究事物之間的本質(zhì)聯(lián)系。在這一階段，可利用智慧教學(xué)平臺(tái)提供的課堂測試等手段，分析學(xué)生的行為，快速診斷出仍未達(dá)到學(xué)習(xí)效果的教學(xué)內(nèi)容，及時(shí)提出針對(duì)性的調(diào)整反饋意見，為學(xué)生有效、正確地開展探究提供支架輔助。另一方面，還可以針對(duì)學(xué)生的自主探究過程設(shè)置合適的引導(dǎo)，通過問題牽引主導(dǎo)探究過程。

（三）創(chuàng)生環(huán)節(jié)

創(chuàng)生環(huán)節(jié)的核心要點(diǎn)是深入分析厘清原理，將思維過程內(nèi)化為線條鮮明的知識(shí)點(diǎn)，通過“小組討論+指導(dǎo)課題”等方式助力學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)生。這一階段的主要目的是幫助學(xué)生在新的學(xué)習(xí)場景下理解關(guān)鍵知識(shí)和概念，鞏固新舊知識(shí)和概念間的聯(lián)系、理解，進(jìn)一步將學(xué)習(xí)的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生個(gè)體內(nèi)化的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知。在這個(gè)階段，可以利用智慧教學(xué)平臺(tái)，便捷地實(shí)施小組討論和展示，引導(dǎo)學(xué)生利用在探索環(huán)節(jié)中獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等證據(jù)與需要解釋的科學(xué)問題關(guān)聯(lián)起來，深入分析創(chuàng)生得到的知識(shí)和探究獲得的證據(jù)間建立邏輯關(guān)系，從而透徹理解科學(xué)原理，確認(rèn)創(chuàng)生知識(shí)的正確性。

（四）運(yùn)用環(huán)節(jié)

運(yùn)用環(huán)節(jié)的主要功能是學(xué)以致用，促進(jìn)知識(shí)和概念轉(zhuǎn)化，通過“創(chuàng)設(shè)情境+應(yīng)時(shí)而用”助力提升學(xué)生解決實(shí)際問題的創(chuàng)新能力。在這一環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設(shè)不同的應(yīng)用場景，為學(xué)生提供利用創(chuàng)生階段得到的知識(shí)和概念解決具體場景下的應(yīng)用問題的機(jī)會(huì)，幫助他們實(shí)踐、驗(yàn)證和總結(jié)一般性規(guī)律，最終完成“發(fā)現(xiàn)問題—探究原因—?jiǎng)?chuàng)生知識(shí)—總結(jié)規(guī)律—拓展運(yùn)用”的知識(shí)建構(gòu)過程，通過不斷地深入理解、精煉、內(nèi)化來拓展對(duì)新創(chuàng)生知識(shí)的理解，不斷充實(shí)和完善自身的知識(shí)體系。

（五）評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，構(gòu)建多元評(píng)價(jià)體系，通過課前/課堂/課后測試、自我評(píng)估、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等方式，重視探究的過程、學(xué)生的參與程度，科學(xué)評(píng)估學(xué)生對(duì)新概念及方法的理解情況，自身新知識(shí)的創(chuàng)生情況，檢驗(yàn)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)、技能解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力。教師可以利用這一環(huán)節(jié)，根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法設(shè)計(jì)量規(guī)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，客觀、全面和真實(shí)地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的難點(diǎn)，評(píng)估學(xué)生所達(dá)到的技能水平，為動(dòng)態(tài)優(yōu)化教學(xué)過程提供依據(jù)。

三、基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)設(shè)計(jì)案例

下面以“短波天波傳播”知識(shí)點(diǎn)為例，闡述基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)方法在實(shí)際教學(xué)中的運(yùn)用。

為了更好地實(shí)現(xiàn)線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)，線上通過陸軍工程大學(xué)在線平臺(tái)向?qū)W生推送前置預(yù)習(xí)微課《高空魔鏡——電磁波的電離層反射傳播》，并設(shè)置了在線課前測試題。前置預(yù)習(xí)微課對(duì)“電離層對(duì)電磁波反射傳播”進(jìn)行了生動(dòng)的講述，這一知識(shí)點(diǎn)是本節(jié)課中較難理解又非常重要的教學(xué)內(nèi)容。通過前置預(yù)習(xí)微課激發(fā)學(xué)生對(duì)短波通信和短波信道的探究興趣，再以線上課前測試題為輔助，對(duì)預(yù)習(xí)效果進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，并據(jù)此優(yōu)化線下教學(xué)過程中應(yīng)重點(diǎn)探討和講述的內(nèi)容。

實(shí)踐是獲取知識(shí)的有效途徑，可以充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，并快速將他們引入課堂教學(xué)環(huán)節(jié)。通過課前調(diào)查，我們發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生沒有接觸過短波通信，對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)非常陌生。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)不需要太多專業(yè)背景知識(shí)的課前實(shí)踐性試驗(yàn)。利用假期學(xué)生分布在全國各地的有利條件，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，為各小組配備了短波收音機(jī)，要求學(xué)生按試驗(yàn)大綱接收位于西安的國家授時(shí)中心發(fā)送的短波授時(shí)信號(hào)。通過試驗(yàn)記錄不同時(shí)段全國多個(gè)地區(qū)對(duì)授時(shí)信號(hào)的接收情況，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)撰寫試驗(yàn)總結(jié)報(bào)告，為線下環(huán)節(jié)中的翻轉(zhuǎn)教學(xué)和互動(dòng)環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。動(dòng)手實(shí)踐，可以讓學(xué)生對(duì)短波信道的傳播特點(diǎn)產(chǎn)生一定的認(rèn)知，而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析將作為一條主線，自然引出短波通信所需要解決的一系列問題，貫穿課程教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的多次迭代。

通過前向鏈接未來的崗位應(yīng)用需求，明確本次課的教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生直觀理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的效用和應(yīng)用場合。在知識(shí)目標(biāo)方面，通過學(xué)習(xí)可以讓學(xué)生掌握短波信道傳播特性，理解復(fù)雜電磁環(huán)境對(duì)短波通信的影響。在能力目標(biāo)方面，能夠從短波通信傳輸?shù)幕纠碚撆c方法等方面解釋短波通信為什么“離不了”又“通不好”，為更好地理解和使用后續(xù)短波數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、短波建鏈與組網(wǎng)技術(shù)、短波天線技術(shù)等奠定基礎(chǔ)。后向關(guān)聯(lián)已有知識(shí)體系，從學(xué)生熟悉的光線傳播進(jìn)行知識(shí)遷移，結(jié)合各小組完成的短波信號(hào)接收試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了“破解短波信號(hào)的空中旅途”這一問題情境，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)短波信道的本質(zhì)定義和短波通信信號(hào)的傳播方式進(jìn)行主動(dòng)思考，激發(fā)他們對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的探究興趣。下面介紹基于EECAE環(huán)的短波天波信道教學(xué)具體實(shí)施過程。

（一）吸引環(huán)節(jié)

短波通信是一種重要的中遠(yuǎn)距離無線通信手段，掌握短波通信基本概念、信道傳播特性，對(duì)高效合理選擇工作頻率，提高短波通信的可通率和通信質(zhì)量具有重要的意義。針對(duì)這一教學(xué)目標(biāo)，在吸引環(huán)節(jié)，從學(xué)生利用短波收音機(jī)自主完成的短波授時(shí)信號(hào)接收實(shí)驗(yàn)活動(dòng)出發(fā)，創(chuàng)設(shè)“破解短波信號(hào)的空中旅途”這一問題情境。信號(hào)接收實(shí)驗(yàn)的具體位置遍布全國，包括內(nèi)蒙古、黑龍江、河北、甘肅、陜西、山東、河南、江蘇、安徽、浙江、江西、福建、廣東、湖北、新疆、貴州、云南和廣西等多個(gè)省級(jí)行政區(qū)，分布在陜西西安發(fā)射臺(tái)站的各個(gè)方向，距離發(fā)射臺(tái)站的距離也從幾百千米到上千千米不等。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推送和分享，層層設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果思考：短波通信信號(hào)如何通過不同的空中旅程？為什么短波通信可以傳播幾百到上千千米？短波信號(hào)傳播與通信方向、通信距離之間是否存在對(duì)應(yīng)關(guān)系？

（二）探究環(huán)節(jié)

從日常生活中常見光波、聲波和無線Wi-Fi信號(hào)的傳播出發(fā)，得出“一般情況下距離越遠(yuǎn)，信號(hào)越弱”這樣一個(gè)比較直觀的結(jié)論。隨后，通過對(duì)比傳輸距離約500千米的陜西榆林和傳輸距離約為2 400千米的新疆烏魯木齊兩個(gè)實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)記錄的接收信號(hào)視頻，引出“不太符合常理”的短波天波傳播方式。在這種傳播方式下，與光波、聲波和無線Wi-Fi信號(hào)隨傳輸距離變大而變微弱不同，接收信號(hào)的衰減程度和收發(fā)地點(diǎn)之間的直線距離并不存在明顯的變化關(guān)系。從而引出沖突概念，即為什么短波通信和其他無線電通信的傳輸情況不太一樣？

（三）創(chuàng)生環(huán)節(jié)

創(chuàng)生環(huán)節(jié)從電離層本身特點(diǎn)出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)短波通信傳播的一般規(guī)律，探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)道理，厘清電離層對(duì)短波信號(hào)進(jìn)行反射的基本原理和條件要求。

首先，以時(shí)間線對(duì)短波天波通信和電離層的發(fā)現(xiàn)過程進(jìn)行梳理，從1901年馬可尼異想天開進(jìn)行跨大西洋短波通信試驗(yàn)開始，到1902年亥維賽德和肯賴頓大膽猜想地球表面有一個(gè)可以反射短波信號(hào)的鏡子，再到1924年阿普頓科學(xué)求證，通過干涉試驗(yàn)驗(yàn)證電離層的存在，自然導(dǎo)出短波天波傳播和短波天波信道的基本概念。

然后，針對(duì)電離層的分布和特性進(jìn)行具體的討論分析。通過知識(shí)點(diǎn)溯源，引導(dǎo)學(xué)生思考最早接觸到電離層是什么時(shí)候？回顧高中地理中對(duì)電離層的表述，大氣電離主要由太陽輻射引起，讓學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)產(chǎn)生自然的思考，總結(jié)太陽輻射的變化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，給出電離層的具體分層情況及電子密度的分布曲線。

在完成對(duì)電離層結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，回歸“短波通信信號(hào)如何通過不同的空中旅程”這一核心問題，運(yùn)用調(diào)查和實(shí)驗(yàn)的方法解決問題，通過小組合作學(xué)習(xí)并展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方式，全員參與討論，逐步揭示電離層與短波信號(hào)傳播間的關(guān)系，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)建構(gòu)。從實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分享過程中，歸類得到下列三個(gè)具體問題：第一是保持時(shí)間和位置不變，分析對(duì)比短波頻段內(nèi)不同頻率信號(hào)接收效果的區(qū)別；第二是保持頻率和位置不變，分析對(duì)比不同時(shí)間對(duì)同一頻率信號(hào)接收效果的區(qū)別；第三是保持頻率和時(shí)間不變，分析同一頻率在不同通信距離上接收效果的區(qū)別。經(jīng)過充分討論，學(xué)生可自主得到影響短波通信效果的三個(gè)核心要素，即工作頻率、通信時(shí)間和收發(fā)位置，接收效果和這三個(gè)要素息息相關(guān)。但是從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的總結(jié)中，僅能得到短波信號(hào)傳播的一般性規(guī)律，如白天高頻信號(hào)的接收效果要好于夜晚，而夜晚更適合接收低頻信號(hào)等。因此，要繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象背后的科學(xué)道理，即電離層是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)短波通信信號(hào)的反射的？

在充分討論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察電子密度分布曲線，研究不同高度電子密度的變化趨勢。從宏觀上看，具有多個(gè)分層。從微觀上看，隨著高度的增加，各子層都具有電子密度先上升后下降的特點(diǎn)。隨后，通過設(shè)置不同的場景，引入工作頻率、通信時(shí)間和收發(fā)位置這三個(gè)核心要素的變化，通過小組討論，分析電子密度對(duì)短波信號(hào)的反射會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響。在具體展開討論前，將物理學(xué)光線折射理論遷移到無線電波的折射中，引出電離層折射短波信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)公式。依據(jù)公式展開分組討論，厘清電子密度不同變化趨勢下，短波信號(hào)折射方向的區(qū)別，讓學(xué)生實(shí)踐從解釋問題現(xiàn)象到分析結(jié)果原因，再對(duì)探究的問題做出結(jié)論的科學(xué)思維過程。在這一過程中，可通過多媒體動(dòng)畫輔助理解等方式，引導(dǎo)學(xué)生不斷深入思考，正確理解概念并創(chuàng)生內(nèi)化為自身的知識(shí)，掌握電子密度變化與短波信號(hào)折射方向間的基本關(guān)系，即電子密度不斷提升情況下時(shí)，折射角變大，向下彎曲，短波信號(hào)可返回地面；而電子密度不斷降低情況下，折射角變小，向上彎曲，短波信號(hào)可能穿透電離層。

（四）運(yùn)用環(huán)節(jié)

運(yùn)用環(huán)節(jié)將創(chuàng)生環(huán)節(jié)獲取的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密連接，通過創(chuàng)設(shè)按時(shí)間變化、按通信距離變化、按頻率變化三種不同應(yīng)用場景，引導(dǎo)學(xué)生在理解電子密度變化與短波信號(hào)折射規(guī)律的基礎(chǔ)上，運(yùn)用電離層折射短波信號(hào)的經(jīng)驗(yàn)公式，引導(dǎo)學(xué)員思考和討論通信頻率、距離、時(shí)間變化對(duì)短波通信質(zhì)量的影響，歸納總結(jié)得到短波通信頻率使用的一般性規(guī)律。在按時(shí)間變化分析時(shí)，白天電子密度升高，可反射頻率提高；而夜晚電子密度降低，可反射頻率降低，得到“白天用頻高于夜晚用頻”的一般規(guī)律。在按通信距離變化分析時(shí)，距離增大時(shí)入射角增大，可反射頻率提高；而距離減小時(shí)入射角減小，可反射頻率降低，得到“遠(yuǎn)距離用頻高于近距離用頻”的一般規(guī)律。在按通信頻率變化分析時(shí)，頻率過低容易被電離層吸收，頻率過高穿透電離層，因此存在最高可用頻率、最低可用頻率及可用頻率窗口，得到“在可用頻率窗口中選擇工作頻率”的一般規(guī)律。

（五）評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)

評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)貫穿了吸引環(huán)節(jié)、探究環(huán)節(jié)、創(chuàng)生環(huán)節(jié)和運(yùn)用環(huán)節(jié)的全過程，在吸引環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生通過智慧教學(xué)平臺(tái)展示自己記錄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引發(fā)思維碰撞；在探究環(huán)節(jié)，利用智慧教學(xué)平臺(tái)可以方便地進(jìn)行分組展示和討論，交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果及小組對(duì)實(shí)驗(yàn)的總結(jié)成果，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)外有機(jī)聯(lián)動(dòng)。通過問題的匯總與提煉，一方面幫助學(xué)員與實(shí)測試驗(yàn)結(jié)果及疑問對(duì)應(yīng)；另一方面激發(fā)他們探究實(shí)際問題的意愿，引導(dǎo)他們分析試驗(yàn)結(jié)果，自主總結(jié)出短波天波傳播的一般規(guī)律。通過小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，通過小組合作學(xué)習(xí)促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)概念的理解和知識(shí)建構(gòu)。在創(chuàng)生環(huán)節(jié)和運(yùn)用環(huán)節(jié)，則可以利用智慧教學(xué)平臺(tái)的在線測試方式，便捷地評(píng)估學(xué)生是否創(chuàng)生出正確的知識(shí)，是否能夠運(yùn)用新的概念和方法來解決實(shí)際問題。通過全環(huán)節(jié)的評(píng)估，更加客觀、全面和真實(shí)的反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證學(xué)生能夠達(dá)到預(yù)設(shè)的教學(xué)目標(biāo)。

結(jié)語

本文針對(duì)“現(xiàn)代短波通信”課程教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)，在傳統(tǒng)“5E”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于EECAE環(huán)的智慧教學(xué)法，將智慧教學(xué)手段有機(jī)融入教學(xué)過程，通過線上線下有機(jī)聯(lián)動(dòng)和雙向激勵(lì)，多維度激發(fā)學(xué)生的探究意愿。文章以“短波天波傳播”知識(shí)點(diǎn)為例，說明了在具體教學(xué)過程中如何使用該教學(xué)法。

在課程教學(xué)的探索實(shí)踐中，充分利用智慧教學(xué)平臺(tái)開展多種類、全過程互動(dòng)，線上與線下結(jié)合，理論與實(shí)踐融合，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，激發(fā)認(rèn)知興趣，突出知識(shí)的自主創(chuàng)生和實(shí)踐運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行深層次思考、分析與探究，通過拓展評(píng)價(jià)方式實(shí)施全要素、全過程評(píng)價(jià)，從知識(shí)、能力與素質(zhì)不同維度對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，為學(xué)生獲取自主構(gòu)建知識(shí)體系能力的發(fā)展提供有力支撐。

參考文獻(xiàn)

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Exploration on Teaching Reform Based on EECAE Ring： The Case of “Modern HF Communication” Course Teaching

RENG Guo-chun， GONG Yu-ping， CHEN Jin， CUI Li， SONG Fei

（Army Engineering University of PLA， College of Communications Engineering， Nanjing，

Jiangsu 210007， China）

Abstract： With the rapid development of wireless communication technology， the breadth and depth of “Modern HF Communication” course teaching are constantly improving， which puts forward higher requirements for the students ability to construct their own knowledge system. To solve this problem， combined with the characteristics of “Modern HF Communication” course， this paper improves the traditional “5E” Teaching model， further highlights? the links of knowledge creation and practical application， and explores a new teaching mode of “Engaement— Exploration—Creation—Application—Evaluation”. This teaching mode combines the intelligent teaching platform to realize the online-offline organic linkage and bidirectional excitation， which can fully tap the dominant position of students， stimulate their cognitive interest and thinking process， and effectively promote their understanding of scientific concepts and the construction of knowledge system.

Key words：“5E” teaching model; EECAE; intelligent teaching