基于BOPPPS+模型的“射频电子技术”课堂教学设计

［摘 要］ 在高等教育“两性一度”和思想政治育人的要求下，对BOPPPS模型进行了拓展，在总结前增加了前沿应用等内容，形成BOPPPS+模型，将其应用于“射频电子技术”课堂教学，同时融入思想政治教育。以调频（FM）知识点为例，教学重点和难点是FM调制解调原理，按布鲁姆（Bloom）模型设定教学目标，从与调幅（AM）的抗噪声性能对比引入，提出FM为什么不像AM那样容易有“刺啦刺啦”的噪声问题，围绕这个问题展开前测、参与式学习和后测，以学生为中心，在尾声揭晓答案，并拓展学习FM的前沿应用，体现前沿性和创新性，设置有挑战度的作业，并以思维导图的形式进行总结。实践证明，这种教学设计能激发学生兴趣，较好地达成教学目标。

［关键词］ BOPPPS；思想政治教育；射频；调频；“两性一度”

［作者简介］ 陈 翔（1983—），男，安徽望江人，博士，国防科技大学电子对抗学院讲师，主要从事电路与系统研究；董 瑞（1977—），女，安徽长丰人，硕士，国防科技大学电子对抗学院副教授，主要从事计算视觉研究；潘必胜（1990—），男，安徽舒城人，硕士，国防科技大学电子对抗学院讲师，主要从事电路与系统研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）25-0125-04 ［收稿日期］ 2023-05-17

2018年6月，时任教育部部长陈宝生指出，真正把“水课”变成有深度、有难度、有挑战度的“金课”［1］。2018年9月，习近平总书记在全国教育大会上指出，要把立德树人融入思想道德教育、文化知识教育、社会实践教育各环节［2］。国防科技大学“射频电子技术”课程组深挖思政元素，贯彻为战育人的“去水添金”过程，以学生为中心，基于BOPPPS+模型重新进行教学设计，以锻造出湖南省一流本科课程。

一、“射频电子技术”课程特点

“射频电子技术”是电子信息类本科专业学生必修的专业基础课，在人才培养方案中起承上启下的作用。它既是“高等数学”“电路分析”“信号与系统”“电子技术基础”等课程知识的综合运用，又是“通信原理”“雷达原理”“电子系统综合实践”等后续课程的重要基础。我校“射频电子技术”课程共56学时，其中理论课44学时，实验课12学时，理实结合，实践性强。

二、BOPPPS+模型

BOPPPS模型从北美推广至全球，是教学技能工作坊（ISW）培训的核心模型［3］，依照BOPPPS模型设计的课堂教学可分为六部分。

按照“两性一度”的要求，课程组对BOPPPS进行了拓展，在总结前增加了前沿应用内容，丰富为BOPPPS+模型，借鉴在国家一流线上课程“军用通信原理”等课程中运用的成功经验，拓展应用于“射频电子技术”课程的课堂教学。

三、基于BOPPPS+模型的“射频电子技术”课程设计

以“调频（FM）与解调原理”为例，按BOPPPS+模型设计的课堂教学过程如图1所示，以下详述。

（一）引入（Bridge-in）

首先播放一段视频：AM广播在播放新冠防疫情况，声音比较清晰。从一个干电池的两极引出两根导线，将它们的裸露铜丝快速接触、断开、再接触、再断开……观察现象——AM广播被“刺啦刺啦”的噪声干扰，受到了明显的影响。再将广播切换到FM频段，重复电火花干扰动作，发现FM广播音质几乎不受影响。由此提出问题，引发学生思考：“为什么AM信号比FM信号易受干扰？”需要说明的是，广播里播放的是2021年6月10日中美新冠确诊人数对比数据，是一个隐含的思政点——同为世界大国，对待人民生命的态度、应对公共危机的处置能力，天差地别，彰显了我国社会主义制度的优越性，使学生坚定“四个自信”。

（二）教学目标（Object）

按照Bloom模型设计本次课的教学目标，如图2所示，体现金课“两性一度”标准中的高阶性。通过课堂教学完成基本教学目标；通过课后交流讨论，鼓励部分确有兴趣的学生完成高阶目标。

（三）前测（Pre-assessment）

让学生用手机扫二维码登录雨课堂，完成下面的单选题：

调制信号的带宽是Fm，则AM信号带宽为（）。

A.Fm " "B.2Fm " C. fc+Fm " D. fc+2Fm

答案：B。占用带宽小、设备简单是AM的优点，那缺点呢？是抗噪声性能差！因为最近刚刚学过AM的原理和性能指标，通过这个单选题了解全班学生的掌握情况。占用带宽与抗噪声性能是密切相关的，印证了香农公式的内涵之一——“带宽换信噪比”。雨课堂可以当场统计出这道题选择四种答案的人数分别是多少，此外，还间接完成了点名签到。

（四）参与式学习（Participating Learning）

本次课的重点和难点是调频信号的产生与鉴频。传统教法是按教材讲授直接调频、间接调频、线性频偏扩展、鉴频等知识点。但知识更新很快，更重要的是知识点中蕴含的价值情感和思维方法，即要实现价值引领、能力培养和知识传授“三位一体”的教学目标。为此，除常规的教学内容外，进行了如下设计。

1.研讨直接调频的优缺点。在学习完直接调频的基本原理后，让学生戴上“六顶思考帽”，运用批判性思维，辩证看技术。首先戴上“黄色思考帽”，专门讨论直接调频法的优点，列出诸如可获得较大频偏、电路实现简单等优点。再换上“黑色思考帽”，一起思考直接调频法的缺点，如频稳度不高、载频漂移严重等。然后引导大家站到先驱的视角——当年电路先驱在面临这些缺点时，是如何思索解决方法的？大道至简。既然一步到位性能不佳，能不能实施“分步走战略”？于是阿姆斯特朗（E. H. Armstrong）发明了间接调频技术，即通过二次倍频实现FM调制。

2.讲述电路人的故事。阿姆斯特朗是美国无线电工程师、超外差接收机和间接调频技术的发明者，在AM技术占主导地位的时代，当时的权威卡森断言FM占用带宽过宽，没有实用性——他被自己发现的卡森公式束缚住了，没有预见到如今频谱的利用已经到了太赫兹频段，可用带宽大大增加。而阿姆斯特朗不迷信权威，不为一时的条件限制所困，勇于开拓创新。然而，美国无线公司（RCA）为了维护自己的经济利益，将阿姆斯特朗拖入旷日持久的专利权诉讼中。而在我国，万蕾博士在人民大会堂领取了2016年国家科技进步特等奖，华为公司为5G极化码（Polar）发现者土耳其专家E. Arikan颁发特别奖项，尊其为“Polar码之父”，无不体现着我国国家和企业对人才的尊重。

3.不忘初心、首尾呼应。从鉴频原理来看，无论是斜率鉴频、叠加型相位鉴频，还是乘积型相位鉴频，输出电压都与FM信号的幅度有关。在FM信号的产生、传输和接收过程中，干扰和噪声会使FM信号的幅度发生变化，造成寄生调幅，如视频中干电池产生的电火花。为了避免寄生调幅的影响，可先对接收的FM信号进行限幅，再鉴频，称为限幅鉴频，FM信号因此不“刺啦”。反过来思考，为什么不在AM解调器中引入一个限幅器来解决“刺啦刺啦”声音问题，因为AM的信息包含在振幅变化里，限幅器输出的振幅不变，会将AM信号中的基带信息全部抹去。

（五）拓展（BOPPPS+）

国防科技大学是高素质新型军事人才培养和国防科技自主创新高地。为贯彻落实习近平主席“立德树人，为战育人”的要求，在BOPPPS+的拓展部分，专门设计了FM的军事应用——美国哈里斯公司生产的AN/PRC-117F多波段、多任务电台，如图3所示，其工作频段是30～512 MHz，请问它是短波电台还是超短波电台？超短波电台。其调制方式多种多样，除了正在学习的AM和FM调制，还有FSK、ASK、2PSK和QPSK，这些是什么呢？此处埋个伏笔。该拓展内容满足了“两性一度”金课标准的前沿性要求。

（六）后测（Post-assessment）

后测是对本次课重点和难点掌握情况的检测，如集体检测。如果我方侦收到的AN/PRC-117F电台信号如图4所示，请问它是AM信号还是FM信号？是FM信号！

（七）总结（Summary）

本次课最后通过思维导图的形式总结学习内容，如图5所示，强调重点是调频原理，难点是鉴频原理，限幅鉴频是FM抗噪声性能优于AM的原因。布置课后作业：在Multisim或ADS软件中实现一种调频或鉴频电路，分析其性能指标，体现“两性一度”中的挑战度。

结语

本文通过增加前沿拓展环节，将经典的BOPPPS模型发展为BOPPPS+模型，并用于“射频电子技术”课堂教学设计，以调频和鉴频知识点为例，详述了设计过程，根据学生专业特点，贯彻以学生为中心理念，立德树人，为战育人，取得了良好的教学效果。

参考文献

［1］教育部陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话［EB/OL］.（2018-11-27）［2023-04-17］.https：//www.nsmc.edu.cn/gclsjs/23758.html.

［2］习近平出席全国教育大会并发表重要讲话［EB/OL］.（2018-09-10）［2023-04-17］.https：//www.gov.cn/xinwen/2018-09/10/content_5320835.htm.

［3］JOHNSON. Instructional skills workshop handbook for participants［M］. Vancouver： ISW International Advisory Committee，2006：9.

Teaching Design of Radio Frequency Electronic Technology Based on the BOPPPS+ Model

CHEN Xiang， DONG Rui， PAN Bi-sheng

（Electronic Engineering Institute， National University of Defense Technology， Hefei，

Anhui 230037， China）

Abstract： With the requirements of “two characteristics and one degree” and ideological and political education in higher education， the BOPPPS model has been improved， and cutting-edge applications have been added before the Summary Part to form the BOPPPS+ model， which will be applied to the teaching of Radio Frequency Electronic Technology， together with the ideological and political education. Taking the lessons of frequency modulation （FM） for instance， the key is the modulation and demodulation principle of FM. The study targets are set according to the Bloom model. The Lesson is started with the phenomenons of FM and amplitude modulation （AM） performances with interference. Around the question students why FM is not so easily to be interfered as AM the pre-assessment is carried out. And then the cutting-edge application of FM is introduced， with challenging assignments after class. The lesson is summerized in the form of mind maps. It is proved that the teaching design based on the BOPPPS+ model can stimulate students’ interest and achieve teaching study targets.

Key words： BOPPPS; ideological and political education; radio frequency; frequency modulation; “two characteristics and one degree”