基于BOPPPS模型的雷達專業課程教學設計與實踐

［摘 要］ 針對雷達專業課程教學現狀，嘗試將注重互動和反饋的BOPPPS模型應用于專業課程教學中。首先，基于雷達專業課程教學現狀，闡述了運用BOPPPS模型解決此現狀的理論內涵，并以典型課程中“基本雷達方程”這一堂課為例，基于BOPPPS模型的六個環節完成了教學設計，以加深學生對基本雷達方程的理解。結合教學實踐，發現應用BOPPPS模型開展雷達專業課程教學具有獨特的優勢，是一種行之有效的方法，為雷達專業課程教學提供了新思路。

［關鍵詞］ BOPPPS教學模型；雷達專業課程；教學設計

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

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

雷達作為航空測控、導航跟蹤、偵察預警系統的重要組成部分，其在軍用和民用領域發揮著極其重要的作用［1］。近些年，諸多新型雷達相繼出現，新型雷達集光、電、機、液等高技術于一體，性能先進、結構復雜，這對高等院校雷達專業培養學生的實踐能力、創新能力和綜合素質提出了越來越高的要求［2-3］。那么，高等院校如何改革雷達專業課程教學，才能更好地適應新時代對雷達專業人才的要求成為值得思考的重要問題。結合BOPPPS模型的獨特優勢，本文提出了基于BOPPPS教學模型下的雷達專業課程教學設計理念，并選擇典型課程“雷達原理”和“雷達構造與維修”中的“基本雷達方程”這一堂課，展示如何運用BOPPPS模型的六個環節進行授課。

一、雷達專業課程教學現狀

雷達專業課程作為培養專業人才的核心課程，是培養學生專業業務能力、創新發展能力的主要載體，同時與學生崗位任職聯系緊密，直接決定著雷達專業人才培養質量。雷達專業課程是本科教育中公認較難學的課程，其知識理論性強、內容抽象、知識涵蓋面廣，基礎較差的學生常常感到枯燥乏味、難以理解，后續內容的學習也跟不上，長此以往，對該課程產生畏難情緒和厭倦心理，學習效率大打折扣。在實際教學中未充分考慮該課程特點，僅簡單采用講授式、灌輸式的傳統教學模式，以教師講授為主體，通常按照“概念介紹+理論推導”的形式展開，學習主體——學生只能被動接受教師灌輸的知識，而非主動探索發現，師生之間缺少良性互動，即使偶有互動，提問也非常簡單，大多考查學生是否知曉課程中的基本知識，課堂氛圍沉悶壓抑，教學效果欠佳，培養出來的學生專業業務知識欠缺，崗位任職能力不足，而且不利于高階思維能力和創新精神的培養。

為了改變以上情況，在實際教學中須以學生為中心，調動學生學習的主動性和積極性，點燃學生學習熱情，培養其自主探究、深度分析和解決問題的能力，從而達到改善雷達專業課程教學效果的目標。

二、BOPPPS教學模型的確定

經對比研究當下各種教學模型和教學模式，本文嘗試將以學生為中心，聚焦認知規律和教學目標達成，促進學生的閉環反饋和教學互動的BOPPPS教學模型應用到雷達專業課程教學中，以優化各教學環節，提高教學質量。BOPPPS教學模型將課堂教學過程規劃為六個環節，分別為導入B（Bridge-in）、教學目標O（Objective）、前測P（Pre-assessment）、參與式學習P（Participatory Learning）、后測P（Post-assessment）、總結S（Summary），這六個環節相互起承轉合，使得課堂教學分塊但不零散，構成一個有機整體［4-6］，具體見表1。

三、基于BOPPPS教學模型的教學設計

“雷達原理”和“雷達構造與維修”是雷達專業必修考試課程，是學生從基礎課程學習向專業課程學習邁進的橋梁，作為雷達專業重要的課程，為學生打開雷達領域的大門。本文以典型專業課程中的“基本雷達方程”這一內容為例，具體闡述BOPPPS模型教學方法在雷達專業課程中的組織實施，如圖1所示。

（一）導入

結合時事熱點，以軍事事件引入，吸引學生注意力，激發學生對“基本雷達方程”這一知識的學習興趣，明白“為什么學”。

導入：2017年，我國堅決反對韓國部署“薩德”，在“薩德”反導系統中，對周邊國家威脅最大的是其裝配的AN/TPY-2雷達，雷達最大作用距離可達2 000千米，監測預警范圍遠遠超出半島，深入亞洲大陸腹地，覆蓋中國的沿海和內陸地區，中國的戰略隱蔽性受到嚴重挑戰。這事件中涉及雷達一個非常重要的性能參數就是雷達最大作用距離，雷達最大作用距離是什么？受哪些因素影響？又如何計算？

（二）教學目標

根據大綱、教材內容，用簡潔語言向學生闡明學習目標，讓學生知道本次課能夠學到什么知識，需要重點掌握的內容，讓學生在頭腦中初步建立學習預期。簡單來說，在此環節再次明確“學什么”。

“基本雷達方程”內容教學的知識目標：使學生掌握基本雷達方程的表達形式；理解基本雷達方程推導過程；理解各參數的物理意義及各參數對最大作用距離的影響。能力目標：使學生能夠推導基本雷達方程；熟練計算雷達的最大作用距離。情感目標：增強創新意識，強化使命擔當。

（三）前測

為了保證課堂授課效果，利用前測了解學生對前期知識掌握程度及預習任務完成的情況，并根據學生反饋進行教學微調，保證教學開展更貼近學生實際情況和需求。

以提問的方式進行課前摸底：雷達的基本任務是什么？雷達能在多遠的距離上發現目標，是由哪個性能參數決定的？這個性能參數怎樣計算？

（四）參與式教學

參與式學習是BOPPPS模型的主體，也是課堂教學的主要內容，旨在做到“以學生為中心”，鼓勵學生主動參與到課堂教學過程中［3］。在“基本雷達方程”課程中，通過問題驅動，采用“以學生為中心”的問題導引式教學方法，設置“問題鏈”，引導學生層層深入，由易到難進行知識構建，實現知識的融會貫通，同時鍛煉學生的邏輯思維能力。

1.何為基本雷達方程。結合雷達基本任務、課前預習內容以及導入環節所講述的“薩德”系統案例，學生開展頭腦風暴，自由聯想和討論，從而得到結論，基本雷達方程就是求解雷達最大作用距離的數學表達式，回答了雷達能看多遠的問題。

2.雷達能看多遠受哪些因素影響，即基本雷達方程的定性分析。基于雷達探測目標與手電筒照明兩者之間的類比分析，教師引導學生通過分組討論逐步得出雷達最大作用距離受雷達發射功率、雷達天線增益、目標雷達散射截面積、接收機靈敏度這四個因素（參數變量）的影響，而且類比分析更形象說明這四個因素（參數變量）各自的物理意義。

3.雷達最大作用距離與這四個影響因素之間定量關系，即基本雷達方程定量推導。在問題二基本雷達方程定性分析的基礎上，結合雷達探測目標的工作環節，設置一串環環相扣小問題，引導啟迪學生思考，并隨機點名提問學生。這樣既能抓住學生的注意力，防止學生走神，又能提升學生對知識的理解能力。

4.各參數變量如何影響雷達最大作用距離，即基本雷達方程分析。通過問題三的解決，學生知道基本雷達方程具體形式。在此基礎上，結合先進裝備，采用案例教學法，教師引導學生分析掌握。例如，設計“隱身飛機的奧秘”案例，讓學生理解隱身飛機通過降低目標雷達散射截面積以減少雷達作用距離，揭示飛機“隱身”的奧秘，這樣更直觀說明目標雷達散射截面積與最大作用距離關系。

（五）后測

在后測環節引入應用實例，以翻轉課堂的形式實現［7］。讓學生以雷達設計師的角色直面雷達設計問題，引導學生應用所學知識解決實際問題，進一步強化對所學知識的理解和應用。同時，教師通過觀察學生回答問題情況，也能了解學生的掌握情況，以便及時引導補充。

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

（六）總結

1.總結本堂課教學內容。（1）基本雷達方程推導。基于雷達工作過程，將影響雷達最大作用距離的因素考慮其中，完成基本雷達方程推導。（2）基本雷達方程分析。雷達最大作用距離與雷達分機參數、目標雷達散射截面積有關。（3）基本雷達方程應用。估算雷達作用距離，了解各參數對作用距離影響程度，指導雷達設計者對各參數選擇。

2.引出下堂課教學內容。基本雷達方程是在理想條件構建，下堂課將考慮系統損耗、傳播環境是雷達方程變化的重要因素。

四、BOPPPS教學模型的教學效果分析與總結

通過對“基本雷達方程”這一堂課的教學設計案例可以看出，其注重的是精心設計教學環節，運用多種教學方法手段引導學生親自參與知識形成過程，最大程度調動了學生的學習積極主動性，點燃了學生的學習熱情，真正做到了以學生為中心，教師起主導作用。

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

從教師教學方面來說，課前，在應用BOPPPS模型進行各教學環節設計時，教師會反復琢磨以找到各教學環節最佳結合點，同時設法引入多種教學策略和手段設計更有效、更有意義的參與式教學活動；課中，積極引導學生，并根據學生反饋，及時補充調整教學內容；課后，對教學及時復盤和反思，總結課堂教學的成功之處與不足之處。這一系列的教學活動使教師的教學能力得到扎實鍛煉，提升了教學技能。

結語

基于BOPPPS教學模型，教學團隊選取部分雷達專業課程進行了實踐檢驗。經檢驗，BOPPPS模型具有較強的實踐性和可操作性，為教師提供了一個指導課堂教學各個環節的理論體系，使教學的安排更加條理化、合理化。同時，在一定程度上緩解了學生對雷達專業課程的畏難心理，教學質量也得到明顯提升，有助于將學員培養為理論基礎雄厚、知識體系完備、技能突出的高素質雷達人才。因此，應用BOPPPS模型開展雷達專業課程教學是一種可行且有效的方法。但是，BOPPPS教學模型僅僅給出課堂教學設計的基本環節，在教學實施過程中，應根據專業課程自身的特點、教學目標、教學內容和教學計劃等，對BOPPPS模型進行改進調整，只有結合實際情況才能實現最優。

參考文獻

［1］安婷，曾瑞，呂貴洲，等.“微波工程基礎”課程思政建設研究［J］.教師，2022（35）：111-113.

［2］史林，馬俊濤，劉利民.新型雷達裝備開放式教學模式改革研究［J］.電氣電子教學學報，2021，43（6）：13-15+51.

［3］胡文華，趙喜，薛東方，等.“雷達構造與維修”課程教學模式研究［J］.教育教學論壇，2020（44）：252-253.

［4］王鳳賢，于英.基于BOPPPS模型的“停車場規劃”課堂教學設計研究［J］.安徽建筑，2023，30（1）：103-104+117.

［5］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（2）：196-200+249.

［6］汪楓，劉潤華，謝超，等.BOPPPS教學模式在課程教學中的運用與探索：以“雷達原理與系統”課程中“模擬I/Q正交鑒相電路”為例［J］.教育教學論壇，2022（10）：119-122.

［7］曹曉粉.翻轉課堂教學模式的設計與應用研究［D］.濟南：山東師范大學，2015.

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