基于BOPPPS模型的“電磁場與微波技術(shù)”教學(xué)研究

鄭娟　顧涓涓　陳琛

摘要：本文針對“電磁場與微波技術(shù)”課程的特點，將BOPPPS教學(xué)模型應(yīng)用于課程教學(xué)中。以平面電磁波的垂直入射為例設(shè)計了教學(xué)過程。實際教學(xué)效果表明，基于BOPPPS教學(xué)模型的使用提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：BOPPPS教學(xué)模型；平面電磁波；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）49-0246-02

一、引言

“電磁場與微波技術(shù)”作為電子信息類、通信工程類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有非常重要的平臺作用和地位。如何提高“電磁場與微波技術(shù)”課程的教學(xué)質(zhì)量是提高工科院校電子類相關(guān)專業(yè)學(xué)生解決實際問題能力的前提[1]。

傳統(tǒng)的電磁場與微波技術(shù)教學(xué)是學(xué)生在理論課上學(xué)習(xí)知識，在實驗課中根據(jù)指導(dǎo)書提供的步驟進(jìn)行驗證實驗。這樣的學(xué)習(xí)方式難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和解決實際問題的能力[2]。針對上述問題，本文將BOPPPS的教學(xué)模型融入“電磁場與微波技術(shù)”的教學(xué)設(shè)計中。實踐證明：BOPPPS模式的采用極大提高了電磁場與微波技術(shù)的課堂教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了學(xué)生解決問題的能力。

二、BOPPPS教學(xué)模型概述

BOPPPS教學(xué)模型是以構(gòu)建主義和交際法為理論依據(jù)，由加拿大哥倫比亞理工學(xué)院推行[3]。BOPPPS教學(xué)模型主要是將教學(xué)過程劃分為六個流程和指標(biāo)，依次為引入B、目標(biāo)O、前測P、參與學(xué)習(xí)P，后測P和總結(jié)S[4-5]。該流程和指標(biāo)可以幫助教師有效的設(shè)計和講授課程，也可以幫助教師及時和有效的反思教學(xué)過程和教學(xué)效果[6]。

三、平面電磁波垂直入射教學(xué)

以課程中“平面電磁波垂直入射”知識點講解為例，將BOPPPS教學(xué)模式引入到教學(xué)設(shè)計中。

1.引入B（Bridge-In）。首先提出問題：前面課程所學(xué)均是電磁波在自由空間中傳播，現(xiàn)在電磁波在傳播過程中遇到了障礙物，如電梯，此時電磁波的傳播特性會產(chǎn)生變化嗎？學(xué)生初聽到這個問題時，第一反應(yīng)是“應(yīng)該會吧”。繼續(xù)深入問下去：“產(chǎn)生什么變化呢？”，學(xué)生就不再回答了。這樣的引入很好的激發(fā)了學(xué)生的好奇心，同時起到了帶領(lǐng)學(xué)生回顧前面所學(xué)知識的作用。

2.目標(biāo)O（Objectives）。在引入問題思考后，介紹本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：熟練掌握電磁波在理想導(dǎo)體分界面、理想介質(zhì)分界面上的傳播特性。采用多媒體方式教學(xué)，通過帶領(lǐng)學(xué)生回顧前面所學(xué)的知識點，讓每個學(xué)生逐步學(xué)習(xí)分析此類問題的方法。本次課程結(jié)束后，讓學(xué)生運(yùn)用Matlab編程展示電磁波垂直入射的波形。

3.前測P（Pre-assessment）。正式開始講解平面電磁波的垂直入射之前，根據(jù)前面所講授的知識提出如下問題作為前測：（1）平面電磁波定義描述是什么？假設(shè)平面電磁波波沿直角坐標(biāo)系+Z方向傳播，電場強(qiáng)度表達(dá)式？（2）理想介質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播特性？此時其傳播的圖形是？這是一種什么波？（3）損耗媒質(zhì)中均勻平面電磁波的傳播特性？同（2）中的傳播特性不同點體現(xiàn)在哪里？（4）時變電磁波一般情況下邊界條件是什么？

根據(jù)學(xué)生的回答中，任課教師可掌握其對知識點的掌握情況。實際教學(xué)中將根據(jù)這些掌握情況再次對知識點進(jìn)行梳理和簡要復(fù)習(xí)。通過這個環(huán)節(jié)，教師可以掌握本次課程講解的難度和深度。

4.參與學(xué)習(xí)P（Participatory Learning）。該環(huán)節(jié)介紹平面電磁波垂直入射的分析方法。首先介紹問題分類。本次課采取拋磚引玉的學(xué)習(xí)方法，重點學(xué)習(xí)對理想導(dǎo)體的垂直入射和對理想介質(zhì)的垂直入射。接著先學(xué)習(xí)對理想導(dǎo)體的垂直入射。具體模型如圖1所示。

5.后測P（Post-assessment）。該環(huán)節(jié)主要是結(jié)合前面所學(xué)，完成兩個繪圖：手繪平面電磁波垂直入射圖形繪制；運(yùn)用Matlab編程繪制平面電磁波垂直入射的圖形。

由于學(xué)生在參與學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，跟著教師的引導(dǎo)一步一步學(xué)習(xí)后，應(yīng)該立刻繪制平面電磁波垂直入射的圖形。如果學(xué)生在畫圖過程中出現(xiàn)錯誤，則可以通過自己的思考或求助同學(xué)來完成題目。

對于教師而言，該部分是對課程效果的一個檢測，可以及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并了解不同學(xué)生掌握程度的差異，以便確定后續(xù)課程的深度。

6.總結(jié)S（Summary）。該環(huán)節(jié)對本次課堂授課的主要內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。類比思想，無論是在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中還是教師教學(xué)的過程中，都相當(dāng)重要。通過學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)所學(xué)知識點之間的聯(lián)系，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。預(yù)告下節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容。

最后，對所學(xué)知識布置課下拓展學(xué)習(xí)任務(wù)：平面電磁波對多層介質(zhì)入射情況會如何？該任務(wù)將幫助學(xué)生掌握和鞏固課堂所學(xué)知識。

四、結(jié)論

本文在“電磁場與微波技術(shù)”的教學(xué)中，堅持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，基于參與互動式教學(xué)法BOPPPS六要素設(shè)計了教學(xué)過程。教學(xué)實踐表明，基于BOPPPS模型的教學(xué)形式，提高了學(xué)生的課堂參與度，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，受到了學(xué)生的歡迎。同時，教師也能夠在教學(xué)過程中及時了解教學(xué)效果，及時調(diào)整教學(xué)方法。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式相比，在學(xué)習(xí)熱情、研討氛圍、對知識點的理解和掌握等方面具有顯著優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳董.中美電磁場與微波技術(shù)專業(yè)課程體系比較淺析[J].教育教學(xué)論壇，2017，（16）：125-126.

[2]鄭娟，顧涓涓，陳琛.基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的微課設(shè)計——以“電磁場與電磁波”課程為例[J].遼寧廣播電視大學(xué)學(xué)報，2016，（04）：26-27.

[3]曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學(xué)模式及其對高等教育改革的啟示[J].實驗室研究與探索，2016，35（02）：196-200+249.

[4]晁曉菲，陳勇，王磊.基于BOPPPS模型的“大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)”有效教學(xué)設(shè)計[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2016，（08）：36-38.

[5]羅宇，付紹靜，李暾.從BOPPPS教學(xué)模型看課堂教學(xué)改革[J].計算機(jī)教育，2015，（06）：16-18.

[6]楊麗，于為，李曉紅.BOPPPS模型在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中的應(yīng)用與實踐[J].大學(xué)教育，2017，（04）：15-17.