基于BOPPPS模型的雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計與實踐

［摘 要］ 針對雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀，嘗試將注重互動和反饋的BOPPPS模型應(yīng)用于專業(yè)課程教學(xué)中。首先，基于雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀，闡述了運用BOPPPS模型解決此現(xiàn)狀的理論內(nèi)涵，并以典型課程中“基本雷達(dá)方程”這一堂課為例，基于BOPPPS模型的六個環(huán)節(jié)完成了教學(xué)設(shè)計，以加深學(xué)生對基本雷達(dá)方程的理解。結(jié)合教學(xué)實踐，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用BOPPPS模型開展雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)具有獨特的優(yōu)勢，是一種行之有效的方法，為雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)提供了新思路。

［關(guān)鍵詞］ BOPPPS教學(xué)模型；雷達(dá)專業(yè)課程；教學(xué)設(shè)計

［作者簡介］ 李 苗（1991—），女，河北保定人，工學(xué)碩士，陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)助教，主要從事雷達(dá)信號處理研究；胡文華（1970—），男，湖北天門人，工學(xué)博士，陸軍工程大學(xué)石家莊校區(qū)副教授，碩士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事雷達(dá)信號處理研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）34-0013-04 ［收稿日期］ 2023-04-18

雷達(dá)作為航空測控、導(dǎo)航跟蹤、偵察預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，其在軍用和民用領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用［1］。近些年，諸多新型雷達(dá)相繼出現(xiàn)，新型雷達(dá)集光、電、機(jī)、液等高技術(shù)于一體，性能先進(jìn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這對高等院校雷達(dá)專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)提出了越來越高的要求［2-3］。那么，高等院校如何改革雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)，才能更好地適應(yīng)新時代對雷達(dá)專業(yè)人才的要求成為值得思考的重要問題。結(jié)合BOPPPS模型的獨特優(yōu)勢，本文提出了基于BOPPPS教學(xué)模型下的雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計理念，并選擇典型課程“雷達(dá)原理”和“雷達(dá)構(gòu)造與維修”中的“基本雷達(dá)方程”這一堂課，展示如何運用BOPPPS模型的六個環(huán)節(jié)進(jìn)行授課。

一、雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)現(xiàn)狀

雷達(dá)專業(yè)課程作為培養(yǎng)專業(yè)人才的核心課程，是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)業(yè)務(wù)能力、創(chuàng)新發(fā)展能力的主要載體，同時與學(xué)生崗位任職聯(lián)系緊密，直接決定著雷達(dá)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。雷達(dá)專業(yè)課程是本科教育中公認(rèn)較難學(xué)的課程，其知識理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、知識涵蓋面廣，基礎(chǔ)較差的學(xué)生常常感到枯燥乏味、難以理解，后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)也跟不上，長此以往，對該課程產(chǎn)生畏難情緒和厭倦心理，學(xué)習(xí)效率大打折扣。在實際教學(xué)中未充分考慮該課程特點，僅簡單采用講授式、灌輸式的傳統(tǒng)教學(xué)模式，以教師講授為主體，通常按照“概念介紹+理論推導(dǎo)”的形式展開，學(xué)習(xí)主體——學(xué)生只能被動接受教師灌輸?shù)闹R，而非主動探索發(fā)現(xiàn)，師生之間缺少良性互動，即使偶有互動，提問也非常簡單，大多考查學(xué)生是否知曉課程中的基本知識，課堂氛圍沉悶壓抑，教學(xué)效果欠佳，培養(yǎng)出來的學(xué)生專業(yè)業(yè)務(wù)知識欠缺，崗位任職能力不足，而且不利于高階思維能力和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)。

為了改變以上情況，在實際教學(xué)中須以學(xué)生為中心，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，點燃學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其自主探究、深度分析和解決問題的能力，從而達(dá)到改善雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)效果的目標(biāo)。

二、BOPPPS教學(xué)模型的確定

經(jīng)對比研究當(dāng)下各種教學(xué)模型和教學(xué)模式，本文嘗試將以學(xué)生為中心，聚焦認(rèn)知規(guī)律和教學(xué)目標(biāo)達(dá)成，促進(jìn)學(xué)生的閉環(huán)反饋和教學(xué)互動的BOPPPS教學(xué)模型應(yīng)用到雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)中，以優(yōu)化各教學(xué)環(huán)節(jié)，提高教學(xué)質(zhì)量。BOPPPS教學(xué)模型將課堂教學(xué)過程規(guī)劃為六個環(huán)節(jié)，分別為導(dǎo)入B（Bridge-in）、教學(xué)目標(biāo)O（Objective）、前測P（Pre-assessment）、參與式學(xué)習(xí)P（Participatory Learning）、后測P（Post-assessment）、總結(jié)S（Summary），這六個環(huán)節(jié)相互起承轉(zhuǎn)合，使得課堂教學(xué)分塊但不零散，構(gòu)成一個有機(jī)整體［4-6］，具體見表1。

三、基于BOPPPS教學(xué)模型的教學(xué)設(shè)計

“雷達(dá)原理”和“雷達(dá)構(gòu)造與維修”是雷達(dá)專業(yè)必修考試課程，是學(xué)生從基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)向?qū)I(yè)課程學(xué)習(xí)邁進(jìn)的橋梁，作為雷達(dá)專業(yè)重要的課程，為學(xué)生打開雷達(dá)領(lǐng)域的大門。本文以典型專業(yè)課程中的“基本雷達(dá)方程”這一內(nèi)容為例，具體闡述BOPPPS模型教學(xué)方法在雷達(dá)專業(yè)課程中的組織實施，如圖1所示。

（一）導(dǎo)入

結(jié)合時事熱點，以軍事事件引入，吸引學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生對“基本雷達(dá)方程”這一知識的學(xué)習(xí)興趣，明白“為什么學(xué)”。

導(dǎo)入：2017年，我國堅決反對韓國部署“薩德”，在“薩德”反導(dǎo)系統(tǒng)中，對周邊國家威脅最大的是其裝配的AN/TPY-2雷達(dá)，雷達(dá)最大作用距離可達(dá)2 000千米，監(jiān)測預(yù)警范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出半島，深入亞洲大陸腹地，覆蓋中國的沿海和內(nèi)陸地區(qū)，中國的戰(zhàn)略隱蔽性受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。這事件中涉及雷達(dá)一個非常重要的性能參數(shù)就是雷達(dá)最大作用距離，雷達(dá)最大作用距離是什么？受哪些因素影響？又如何計算？

（二）教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)大綱、教材內(nèi)容，用簡潔語言向?qū)W生闡明學(xué)習(xí)目標(biāo)，讓學(xué)生知道本次課能夠?qū)W到什么知識，需要重點掌握的內(nèi)容，讓學(xué)生在頭腦中初步建立學(xué)習(xí)預(yù)期。簡單來說，在此環(huán)節(jié)再次明確“學(xué)什么”。

“基本雷達(dá)方程”內(nèi)容教學(xué)的知識目標(biāo)：使學(xué)生掌握基本雷達(dá)方程的表達(dá)形式；理解基本雷達(dá)方程推導(dǎo)過程；理解各參數(shù)的物理意義及各參數(shù)對最大作用距離的影響。能力目標(biāo)：使學(xué)生能夠推導(dǎo)基本雷達(dá)方程；熟練計算雷達(dá)的最大作用距離。情感目標(biāo)：增強(qiáng)創(chuàng)新意識，強(qiáng)化使命擔(dān)當(dāng)。

（三）前測

為了保證課堂授課效果，利用前測了解學(xué)生對前期知識掌握程度及預(yù)習(xí)任務(wù)完成的情況，并根據(jù)學(xué)生反饋進(jìn)行教學(xué)微調(diào)，保證教學(xué)開展更貼近學(xué)生實際情況和需求。

以提問的方式進(jìn)行課前摸底：雷達(dá)的基本任務(wù)是什么？雷達(dá)能在多遠(yuǎn)的距離上發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，是由哪個性能參數(shù)決定的？這個性能參數(shù)怎樣計算？

（四）參與式教學(xué)

參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS模型的主體，也是課堂教學(xué)的主要內(nèi)容，旨在做到“以學(xué)生為中心”，鼓勵學(xué)生主動參與到課堂教學(xué)過程中［3］。在“基本雷達(dá)方程”課程中，通過問題驅(qū)動，采用“以學(xué)生為中心”的問題導(dǎo)引式教學(xué)方法，設(shè)置“問題鏈”，引導(dǎo)學(xué)生層層深入，由易到難進(jìn)行知識構(gòu)建，實現(xiàn)知識的融會貫通，同時鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力。

1.何為基本雷達(dá)方程。結(jié)合雷達(dá)基本任務(wù)、課前預(yù)習(xí)內(nèi)容以及導(dǎo)入環(huán)節(jié)所講述的“薩德”系統(tǒng)案例，學(xué)生開展頭腦風(fēng)暴，自由聯(lián)想和討論，從而得到結(jié)論，基本雷達(dá)方程就是求解雷達(dá)最大作用距離的數(shù)學(xué)表達(dá)式，回答了雷達(dá)能看多遠(yuǎn)的問題。

2.雷達(dá)能看多遠(yuǎn)受哪些因素影響，即基本雷達(dá)方程的定性分析。基于雷達(dá)探測目標(biāo)與手電筒照明兩者之間的類比分析，教師引導(dǎo)學(xué)生通過分組討論逐步得出雷達(dá)最大作用距離受雷達(dá)發(fā)射功率、雷達(dá)天線增益、目標(biāo)雷達(dá)散射截面積、接收機(jī)靈敏度這四個因素（參數(shù)變量）的影響，而且類比分析更形象說明這四個因素（參數(shù)變量）各自的物理意義。

3.雷達(dá)最大作用距離與這四個影響因素之間定量關(guān)系，即基本雷達(dá)方程定量推導(dǎo)。在問題二基本雷達(dá)方程定性分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合雷達(dá)探測目標(biāo)的工作環(huán)節(jié)，設(shè)置一串環(huán)環(huán)相扣小問題，引導(dǎo)啟迪學(xué)生思考，并隨機(jī)點名提問學(xué)生。這樣既能抓住學(xué)生的注意力，防止學(xué)生走神，又能提升學(xué)生對知識的理解能力。

4.各參數(shù)變量如何影響雷達(dá)最大作用距離，即基本雷達(dá)方程分析。通過問題三的解決，學(xué)生知道基本雷達(dá)方程具體形式。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)裝備，采用案例教學(xué)法，教師引導(dǎo)學(xué)生分析掌握。例如，設(shè)計“隱身飛機(jī)的奧秘”案例，讓學(xué)生理解隱身飛機(jī)通過降低目標(biāo)雷達(dá)散射截面積以減少雷達(dá)作用距離，揭示飛機(jī)“隱身”的奧秘，這樣更直觀說明目標(biāo)雷達(dá)散射截面積與最大作用距離關(guān)系。

（五）后測

在后測環(huán)節(jié)引入應(yīng)用實例，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式實現(xiàn)［7］。讓學(xué)生以雷達(dá)設(shè)計師的角色直面雷達(dá)設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題，進(jìn)一步強(qiáng)化對所學(xué)知識的理解和應(yīng)用。同時，教師通過觀察學(xué)生回答問題情況，也能了解學(xué)生的掌握情況，以便及時引導(dǎo)補(bǔ)充。

后測題：某型雷達(dá)的發(fā)射功率為××× kW，工作波長為××× cm，天線增益為××× dB，接收機(jī)靈敏度為××× dBm，求該型雷達(dá)對散射截面積為0.1 m2的隱形轟炸機(jī)的預(yù)警距離是多少？如何提高雷達(dá)各分機(jī)參數(shù)，才能將雷達(dá)的預(yù)警距離提高兩倍？

（六）總結(jié)

1.總結(jié)本堂課教學(xué)內(nèi)容。（1）基本雷達(dá)方程推導(dǎo)。基于雷達(dá)工作過程，將影響雷達(dá)最大作用距離的因素考慮其中，完成基本雷達(dá)方程推導(dǎo)。（2）基本雷達(dá)方程分析。雷達(dá)最大作用距離與雷達(dá)分機(jī)參數(shù)、目標(biāo)雷達(dá)散射截面積有關(guān)。（3）基本雷達(dá)方程應(yīng)用。估算雷達(dá)作用距離，了解各參數(shù)對作用距離影響程度，指導(dǎo)雷達(dá)設(shè)計者對各參數(shù)選擇。

2.引出下堂課教學(xué)內(nèi)容。基本雷達(dá)方程是在理想條件構(gòu)建，下堂課將考慮系統(tǒng)損耗、傳播環(huán)境是雷達(dá)方程變化的重要因素。

四、BOPPPS教學(xué)模型的教學(xué)效果分析與總結(jié)

通過對“基本雷達(dá)方程”這一堂課的教學(xué)設(shè)計案例可以看出，其注重的是精心設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，運用多種教學(xué)方法手段引導(dǎo)學(xué)生親自參與知識形成過程，最大程度調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動性，點燃了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，真正做到了以學(xué)生為中心，教師起主導(dǎo)作用。

從學(xué)生學(xué)習(xí)方面來說，通過完成教師設(shè)置的啟發(fā)式問題，主動探究新知，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨立思考能力。通過互動參與主題討論或案例分析，學(xué)生之間的相互交流也會極大地啟發(fā)學(xué)生的思維，加深對所學(xué)專業(yè)知識的理解，同時對提高學(xué)生個人的口頭表達(dá)能力也有所幫助。

從教師教學(xué)方面來說，課前，在應(yīng)用BOPPPS模型進(jìn)行各教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計時，教師會反復(fù)琢磨以找到各教學(xué)環(huán)節(jié)最佳結(jié)合點，同時設(shè)法引入多種教學(xué)策略和手段設(shè)計更有效、更有意義的參與式教學(xué)活動；課中，積極引導(dǎo)學(xué)生，并根據(jù)學(xué)生反饋，及時補(bǔ)充調(diào)整教學(xué)內(nèi)容；課后，對教學(xué)及時復(fù)盤和反思，總結(jié)課堂教學(xué)的成功之處與不足之處。這一系列的教學(xué)活動使教師的教學(xué)能力得到扎實鍛煉，提升了教學(xué)技能。

結(jié)語

基于BOPPPS教學(xué)模型，教學(xué)團(tuán)隊選取部分雷達(dá)專業(yè)課程進(jìn)行了實踐檢驗。經(jīng)檢驗，BOPPPS模型具有較強(qiáng)的實踐性和可操作性，為教師提供了一個指導(dǎo)課堂教學(xué)各個環(huán)節(jié)的理論體系，使教學(xué)的安排更加條理化、合理化。同時，在一定程度上緩解了學(xué)生對雷達(dá)專業(yè)課程的畏難心理，教學(xué)質(zhì)量也得到明顯提升，有助于將學(xué)員培養(yǎng)為理論基礎(chǔ)雄厚、知識體系完備、技能突出的高素質(zhì)雷達(dá)人才。因此，應(yīng)用BOPPPS模型開展雷達(dá)專業(yè)課程教學(xué)是一種可行且有效的方法。但是，BOPPPS教學(xué)模型僅僅給出課堂教學(xué)設(shè)計的基本環(huán)節(jié)，在教學(xué)實施過程中，應(yīng)根據(jù)專業(yè)課程自身的特點、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計劃等，對BOPPPS模型進(jìn)行改進(jìn)調(diào)整，只有結(jié)合實際情況才能實現(xiàn)最優(yōu)。

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Teaching Design and Practice of Radar Professional Courses Based on BOPPPS Teaching Mode

LI Miao， HU Wen-hua， XUE Dong-fang， ZHAO Xi

（Shijiazhuang Campus， University of Military Engineering， Shijiazhuang， Hebei 050003， China）

Abstract： According to the teaching status of radar professional courses， this paper tries to apply the BOPPPS model which emphasizes interaction and feedback to the teaching of radar professional courses. Firstly， the reasons for using BOPPPS model to solve this situation are expounded. In addition， taking the lesson “Basic Radar Equations” as an example， the teaching design is completed based on the six links of BOPPPS model to deepen students’ understanding. After the teaching practice， it is found that BOPPPS teaching mode has unique advantages， which is an effective method and a new idea for radar professional courses teaching is provided.

Key words： BOPPPS teaching mode; radar specialized courses; teaching design