BOPPPS模型在“高频电子线路”课程中的应用研究

肖玮 余世星 寇娜

（贵州大学 大数据与信息工程学院，贵州 贵阳 550025）

[摘 要] “高频电子线路”是通信类专业大三学生的一门专业基础课，该课程主要介绍了无线通信系统中的基本电路结构以及通信的原理和技术。教师在讲授该课程过程中存在知识点零散不成体系、理论抽象不易理解、内容繁杂难以掌握的问题。针对这些问题，提出应用BOPPPS教学模型改进该课程的教学设计，详细分析了如何设计BOPPPS模型中的六大部分，以丰富课堂教学手段，为有效提升学生的学习效果、培养学生的综合素质和能力提供一定的指导。

[关键词] 高频电子线路;BOPPPS模型;教学探索

[基金项目] 2021年度贵州省科技计划项目（黔科合基础-ZK〔2021〕一般298）;2020年度貴州大学人才引进项目（贵大人基合〔2020〕51号）

[作者简介] 肖 玮（1994—），男，重庆奉节人，理学博士，贵州大学大数据与信息工程学院讲师，主要从事无线电物理研究;余世星（1990—），男，贵州六盘水人，工学博士，贵州大学大数据与信息工程学院副教授，主要从事电磁场与微波技术研究;寇 娜（1991—），女，陕西西安人，工学博士，贵州大学大数据与信息工程学院讲师，主要从事电磁场与微波技术研究。

[中图分类号] G642.421 [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2022）14-0149-04 [收稿日期] 2021-07-14

引言

随着我国社会进入5G时代，无线通信技术的应用日趋广泛，目前已深入到我国农业、工业以及服务业的各个领域[1]。“高频电子线路”课程主要是对无线通信系统中的基本元器件、基本电路以及基本技术的概念、原理和功能进行介绍与分析，该课程的讲授对于相关专业学生了解无线通信的发展史、掌握无线通信系统的基本结构、理解无线通信技术的基本应用具有重要的作用[2]。然而目前在该课程的教学过程中，发现存在知识点零散不成体系、理论抽象不易理解、内容繁杂难以掌握的问题[3，4]，这对学生掌握该课程形成了不小的挑战。本文基于对以上问题的分析，提出将BOPPPS教学模型应用到“高频电子线路”的课程教学中[5]，改进该课程的教学设计，丰富和提升教学内容，使学生更容易地理解课程教学内容、更有兴趣地攻克课程难点、更成体系地掌握课程的知识点。同时，也为新工科内涵的要求下，培养创新型卓越工程人才贡献一份力量[6]。

一、课程教学问题及现状

“高频电子线路”的教学内容可以大体分为三个部分，第一部分是基本电路及器件，包括滤波电路、放大电路、振荡电路以及反馈电路等，这是本课程的教学重点和难点;第二部分是电路的基本分析方法，即线性电路分析方法和非线性电路分析方法;第三部分是基本技术，包括调制与解调技术、频率合成技术等。课程选讲内容为电子设计自动化（EDA）与软件无线电技术。同时，学生还需完成相关实验课程。可以看出，该课程的内容涉及面较多，分析方法比较复杂，这不仅给老师带来教学上的困难，更重要的是学生在学习该课程时存在诸多问题。

经过前期的调研分析发现，学生在学习“高频电子线路”课程时，会发现某些基本概念，比如滤波、选频、功率放大等，在一些前导课程如“模拟电子线路”“大学物理”中都有涉及，但是无法将这些知识点有机地结合起来。比如，在“模电”课程中学习的滤波这一知识点，教学大纲基本上是以串联谐振电路为基本模型来介绍滤波方式，不会涉及电路的谐振曲线以及通频带的概念，也不会对其他滤波电路进行讲解。学生在学习这部分内容时，也就只是单纯地接收滤波这一知识点，而对滤波的目的、滤波的原理以及滤波的其他方式这些基本问题都不甚了解。学生因此难以形成知识体系，这就造成了学生的知识点零散不成体系的问题。此外，该课程的有些理论比较抽象，比如电路分析方法中的幂级数分析法、折线分析法等，要求学生对“高等数学”的函数与极限等知识点熟练掌握。这些电路的分析方法，尤其是非线性电路的分析方法大多来源于“高等数学”中的某些知识点，然而学生难以在学习“高频电子线路”时将数学方法和物理模型建立联系，因此学生在学习这部分内容时，容易造成理论抽象不易理解的问题。还有，“高频电子线路”介绍的是整个无线通信系统，这一系统包括了发射端和接收端两个方面。按照逻辑，发射端和接收端的知识架构刚好相反，但内容都包括了振荡、混频、放大。这仅仅是电路和器件层面上的知识内容，除此之外还包括分析方法和调制与解调技术，这些都是在略去选讲和实验课程之后的结果。由此可见，学生所学内容不可谓不广，这就造成了学生学习该课程时感觉内容繁杂难以掌握的问题。

针对以上“高频电子线路”课程教学过程中出现的三大问题，本文提出了相应的改革方案，即用BOPPPS教学模型来改进该课程的教学设计，丰富和提升该课程的教学内容，努力使学生在学习该课程的过程中克服困难，极大地调动学生的积极性和创造性，从而培养和提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

二、BOPPPS教学模型的应用

BOPPPS模型是加拿大教师技能培训（ISW）中常用的教学模型，由引入（Bridge-in）、教学目标（Objective）、前测（Pre-assessment）、参与式互动教学（Participatory Learning）、后测（Post-assessment）和总结（Summary）六部分组成。该模型一经提出就受到了全世界范围内的广泛关注，并陆续被各国高校引入到教师教学培训和教学实践中[7，8]。本文将分别阐释如何设计BOPPPS教学模型的六个部分，使其应用在“高频电子线路”的课程教学中。

（一）引入（Bridge-in）

引入的目的在于能够快速地将学生的注意力吸引到课堂教学内容中来，并且让学生了解本堂课的主题，从而让学生产生学习兴趣。对于“高频电子线路”这门课，作为引入的内容可以是当前科技最前沿的技术，可以是发生在日常生活中学生最能感同身受的事情，也可以是一部简短的影片、一段新闻报道等。引入的形式可以是平铺直叙式、也可以是提问和回答的方式，但很明显，后者更容易吸引学生的注意力。具体来讲，例如在讲授选频网络中滤波的内容时，可以通过给学生抛出这样一个问题，即同学们生活中都离不开手机通信，那么发射信号的手机是如何通过复杂的电磁环境与目标手机建立联系的？类似的问题既可以引发学生的思考，又能契合选频滤波的主题，从而更容易激发学生学习的兴趣。再例如，讲授高频振荡器的知识点时，可以用当前最前沿的5G通信技术作为引入，即通过提问学生5G通信的物理媒质—高频电磁波是怎么产生的这一问题，来激发学生的求知欲，让学生感受到要真正了解最新、最前沿的技术，需要先掌握课堂上的知识，这样就可以使学生充分感受到课堂学习的重要性。

（二）教学目标（Objective）

教学目标是课程教学设计中至关重要的部分。在这一部分中，教师应该首先明确这堂课的教学目的;然后说明学生在学习完这堂课之后应该达到的目标，比如学到什么知识、具备什么能力、树立怎样的价值观等;最后，应该让学生了解教师对其的期待，这种期待既包括知识技能上的期待，也包括情感认知上的期待。在设计教学目标时，还应当注重教学内容上的逻辑性和难易程度，以“高频电子线路”课程为例，教学内容上需要先讲授无线通信系统中发射端的知识点，并且根据教学内容的难易程度，应设计先掌握滤波电路、然后掌握放大电路、最后掌握振荡电路的教学目标，有利于学生完成由易到难的知识进阶。对于每堂课的教学目标，应当设计低层次能力培养目标（记忆、理解和应用）和高层次能力培养目标（分析、评价和创造）。根据这样的教学目标而进行的教学活动，可以帮助学生建立更有逻辑的知识体系，不会出现知识点一盘散沙的问题。

（三）前测（Pre-assessment）

前测是检验学生对以前所讲授知识的认知程度和掌握程度，前测的作用可以概括为以下三个，一是让教师了解学生的先备知识，包括学生对先导课程的学习情况，学生对将要学习的知识的储备情况等;二是帮助学生复习已讲授的知识，让学生回顾学习过的重要知识点;三是藉由前测，让本堂课的教学目的更加聚焦，即通过前测让学生了解本堂课将要学习的内容。以并联谐振回路这一节内容为例，在对学生进行前测时，可以要求学生回顾串联谐振回路的基本电路，阻抗表达式，谐振频率、谐振曲线、品质因数以及通频带等知识点，回顾的方式可以是提问与回答、课堂测验、小组讨论等。之后，需要引导学生思考：串联谐振回路是通过电流进行选频滤波的，能否通过电压进行选频这一问题，从而引出要讲授的并联谐振回路这一内容。通过前测，可以帮助教师了解学生的学习情况，从而为调整教学目标和内容提供参考，避免出现教学目标过高，内容过多、过难，造成学生无法掌握的问题。需要注意的是，前测的内容需要跟教学目标相呼应，并且与后测（Post-assessment）的内容相对应。

（四）参与式学习（Participatory Learning）

判断一个学生是否真正掌握了知识，就是看他能否用流利的语言以及严密的逻辑给其他人讲述这一知识，这是参与式学习重要性的体现。在这一部分中，学生是课堂教学活动的主体，教师则更多的是一个协助者或者组织者的角色。参与式教学的目的在于激发学生对课堂内容主动学习的热情、启发学生对课堂知识的深入思考、帮助学生对已学知识的印象强化。参与式学习既包括老师跟学生之间的互动，比如老师对学生进行提问或者老师给学生设计练习题等，也包括学生与学生之间的互动，比如小组讨论、专题报告、圆桌会议等。例如，在讲授“高频电子线路”中晶体管等效电路这一部分内容时，就可以举行一次以小组为单位的专题报告，要求学生搜集整理资料，并讨论晶体管有哪些等效电路，常用的h参数和y参数等效电路是怎么来的，以及这两种电路的应用场景等问题。此时，学生成为课堂的主角，更具主动性和积极性，教师转变为旁听者，可以充分掌握学生的学习情况。值得注意的是，参与式学习始终以达到教学目标为追求，不可只注重形式上的互动。在教学活动之后，教师应当总结提炼教学活动的成果，并且适当地加入对学生的思想政治教育，丰富并提升教学内容。

（五）后测（Post-assessment）

后测不仅是对学生学习成果的检验，也是教师对自己教学目标是否达成的检视。后测的内容需与前测形成较好的呼应，形成教学体系的闭环，并且后测的内容较之教学内容需尽量进行层次的升级。后测的类型可以是知识理解型，比如设计是非题、选择题、简答题等让学生练习;可以是应用分析型，比如让学生以小组为单位，针对某一问题或者案例进行分析并撰写分析报告;可以是现场讨论型，比如教师可以举办圆桌会议，让每位学生都参与讨论，并发表自己的观点，教师可进行现场点评和打分。以“高频电子线路”中放大器中的噪声这一部分内容为例，在教学过程中已讲授了电阻噪声、天线噪声、晶体管噪声以及场效应管噪声的来源和计算方法。因此，在做后测时，教师可以设计一个讨论话题：即如何降低电子元器件中的热噪声，学生在进行发言之前不仅要复习已讲授的知识，还要拓展到应用这些知识解决某一难题。最后，教师通过评估学生提交的报告，检验学生是否达到学习效果，同时检视自己的教学目标是否达成。

（六）总结（Summary）

总结部分是BOPPPS教学模型的最后一部分，主要是对本堂课的回顾，以及对相关问题的展望。教师要引导学生回顾课程的重要内容，把握学生的学习情况，同时要启发学生进行延伸学习，对课堂以外的知识进行增补。学生也应该简要陈述在课堂学习之后的效果，并对课程学习进行自我评价，同时给教师反馈学习体会及感受。总结的形式可以是思维导图、课程报告、指标表格等，教师在总结的过程中也要注意从记忆、理解、应用、分析、评价、创造这六个方面思考学生学到了什么，为后续教学内容作好铺垫。总结的部分还可以适当嵌入思想政治教育的内容，让学生完成由知识能力目标到情感价值目标的升华。以“高频电子线路”的教学为例，在对滤波电路这一部分内容进行总结时，会引出中国的“祝融号”火星车这一科技热点，火星车能把火星的高清图片传回地球，其中必然会用到滤波选频技术，这一总结不仅可以让学生了解到课程内容的最新应用，还是对学生的爱国主义教育，让学生更加深刻地理解科技强国的国家战略。另一个方面，在总结部分可以让学生感受到我们国家目前的科技实力对比世界强国还有一定的差距。比如，在做高频振荡器这一部分的总结时，会给出国产振荡器（信号发生器）与进口振荡器的厂家对比，国外的信号发生器厂家包括美国的安捷伦、德州仪器、国家仪器等公司，德国的罗德与施瓦茨公司以及日本的Anritsu公司，国产品牌目前只有国仪量子这一家。虽然国产产品的成本低，但是学生在做实验的时候会发现，实验室往往使用的都是价格更昂贵的进口产品，原因就在于進口产品的稳定性、安全性、产品质量要比国产产品好太多，由此鼓励学生好好学习，为中国的科技崛起而努力奋斗。此外，在总结部分还可以给学生分享“高频电子线路”课程的延伸学习资料，比如其他教材名称、中国大学MOOC的网址和公众号等，最后给学生布置相关的思考题或者练习题。

總之，BOPPPS教学模型的应用是使“高频电子线路”课程变成有效的教学，即有效果、有效率和有效益。如果将BOPPPS模型的六部分划分为前、中、后三个板块，那么前面的两个部分为一个板块，主要起到承前及明确学习动机的作用，这一部分应该像“凤头”，小巧精美;中间前测、参与式学习和后测这三部分为一个板块，是教师和学生进行教学和学习活动过程的重点内容;最后一个部分为一个板块，主要用于检验教学的有效性。

结语

本文对“高频电子线路”课程教学存在的问题及现状进行了分析，针对这些问题，提出将BOPPPS模型应用到教学实践中。对BOPPPS教学模型的每一部分进行了充分的阐释和说明，结合实际的教学内容，给出了相应的教学改革方案。通过这些方案的实施，将使学生对已学的知识点化零为整、形成体系，对抽象的概念能找到对应的模型、有具体的认知，对繁杂的内容能够进行逻辑性的梳理。在加强学生专业理论知识的同时，培养学生的实验动手能力、自学能力和表达能力。然而，“高频电子线路”课程的教学改革工作需要立足长远，脚踏实地，要根据国家和社会的需要，特别是科技发展的需要，不断进行探索和创新，最终培养创新型的卓越工程师人才。

参考文献

[1]高芳，赵志耘，张旭，等.全球5G发展现状概览[J].全球科技经济瞭望，2014，29（7）：59-67.

[2]王旬，王凌燕，蒋红梅，等.《高频电子线路》课程线上线下混合式“金课”打造探索[J].大众科技，2020，22（11）：122-124.

[3]朱敏，陈正宇，牛犇，等.高频电子线路课程的教学改革实践[J].集成电路应用，2021，38（5）：110-111.

[4]于红旗，陈绍荣.《高频电子线路》课程难点与教学实施对策[J].教育教学论坛，2020（11）：227-228.

[5]曹丹平，印兴耀.加拿大BOPPPS教学模式及其对高等教育改革的启示[J].实验室研究与探索，2016，35（2）：196-200+249.

[6]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[7]谭春娇，周海芳，刘越，等.结合加拿大模式开展我国教师教学技能培训[J].计算机教育，2014（4）：47-50.

[8]张建勋，朱琳.基于BOPPPS模型的有效课堂教学设计[J].职业技术教育，2016，37（11）：25-28.

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