基于BOPPPS模型的“電磁場與微波技術”教學研究

鄭娟　顧涓涓　陳琛

摘要：本文針對“電磁場與微波技術”課程的特點，將BOPPPS教學模型應用于課程教學中。以平面電磁波的垂直入射為例設計了教學過程。實際教學效果表明，基于BOPPPS教學模型的使用提高了學生學習興趣和解決問題的能力。

關鍵詞：BOPPPS教學模型；平面電磁波；教學設計

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

一、引言

“電磁場與微波技術”作為電子信息類、通信工程類專業(yè)的基礎課程，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”課程的教學質量是提高工科院校電子類相關專業(yè)學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教學是學生在理論課上學習知識，在實驗課中根據(jù)指導書提供的步驟進行驗證實驗。這樣的學習方式難以提高學生的學習興趣和解決實際問題的能力[2]。針對上述問題，本文將BOPPPS的教學模型融入“電磁場與微波技術”的教學設計中。實踐證明：BOPPPS模式的采用極大提高了電磁場與微波技術的課堂教學質量，激發(fā)了學生的學習興趣，提升了學生解決問題的能力。

二、BOPPPS教學模型概述

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

三、平面電磁波垂直入射教學

以課程中“平面電磁波垂直入射”知識點講解為例，將BOPPPS教學模式引入到教學設計中。

1.引入B（Bridge-In）。首先提出問題：前面課程所學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？學生初聽到這個問題時，第一反應是“應該會吧”。繼續(xù)深入問下去：“產(chǎn)生什么變化呢？”，學生就不再回答了。這樣的引入很好的激發(fā)了學生的好奇心，同時起到了帶領學生回顧前面所學知識的作用。

2.目標O（Objectives）。在引入問題思考后，介紹本次課的學習目標：熟練掌握電磁波在理想導體分界面、理想介質分界面上的傳播特性。采用多媒體方式教學，通過帶領學生回顧前面所學的知識點，讓每個學生逐步學習分析此類問題的方法。本次課程結束后，讓學生運用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？假設平面電磁波波沿直角坐標系+Z方向傳播，電場強度表達式？（2）理想介質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。實際教學中將根據(jù)這些掌握情況再次對知識點進行梳理和簡要復習。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。

4.參與學習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習方法，重點學習對理想導體的垂直入射和對理想介質的垂直入射。接著先學習對理想導體的垂直入射。具體模型如圖1所示。

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

由于學生在參與學習環(huán)節(jié)中，跟著教師的引導一步一步學習后，應該立刻繪制平面電磁波垂直入射的圖形。如果學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，可以及時了解學生的學習情況，并了解不同學生掌握程度的差異，以便確定后續(xù)課程的深度。

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

最后，對所學知識布置課下拓展學習任務：平面電磁波對多層介質入射情況會如何？該任務將幫助學生掌握和鞏固課堂所學知識。

四、結論

本文在“電磁場與微波技術”的教學中，堅持以學生為中心的教學理念，基于參與互動式教學法BOPPPS六要素設計了教學過程。教學實踐表明，基于BOPPPS模型的教學形式，提高了學生的課堂參與度，充分調動了學生的積極性和主動性，受到了學生的歡迎。同時，教師也能夠在教學過程中及時了解教學效果，及時調整教學方法。與傳統(tǒng)的教學方式相比，在學習熱情、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：

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

[2]鄭娟，顧涓涓，陳琛.基于建構主義學習理論的微課設計——以“電磁場與電磁波”課程為例[J].遼寧廣播電視大學學報，2016，（04）：26-27.

[3]曹丹平，印興耀.加拿大BOPPPS教學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“大學計算機基礎”有效教學設計[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教學模型看課堂教學改革[J].計算機教育，2015，（06）：16-18.

[6]楊麗，于為，李曉紅.BOPPPS模型在數(shù)據(jù)結構課程教學中的應用與實踐[J].大學教育，2017，（04）：15-17.