基于BOPPPS模型的雷达专业课程教学设计与实践

［摘 要］ 针对雷达专业课程教学现状，尝试将注重互动和反馈的BOPPPS模型应用于专业课程教学中。首先，基于雷达专业课程教学现状，阐述了运用BOPPPS模型解决此现状的理论内涵，并以典型课程中“基本雷达方程”这一堂课为例，基于BOPPPS模型的六个环节完成了教学设计，以加深学生对基本雷达方程的理解。结合教学实践，发现应用BOPPPS模型开展雷达专业课程教学具有独特的优势，是一种行之有效的方法，为雷达专业课程教学提供了新思路。

［关键词］ BOPPPS教学模型；雷达专业课程；教学设计

［作者简介］ 李 苗（1991—），女，河北保定人，工学硕士，陆军工程大学石家庄校区助教，主要从事雷达信号处理研究；胡文华（1970—），男，湖北天门人，工学博士，陆军工程大学石家庄校区副教授，硕士生导师（通信作者），主要从事雷达信号处理研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）34-0013-04 ［收稿日期］ 2023-04-18

雷达作为航空测控、导航跟踪、侦察预警系统的重要组成部分，其在军用和民用领域发挥着极其重要的作用［1］。近些年，诸多新型雷达相继出现，新型雷达集光、电、机、液等高技术于一体，性能先进、结构复杂，这对高等院校雷达专业培养学生的实践能力、创新能力和综合素质提出了越来越高的要求［2-3］。那么，高等院校如何改革雷达专业课程教学，才能更好地适应新时代对雷达专业人才的要求成为值得思考的重要问题。结合BOPPPS模型的独特优势，本文提出了基于BOPPPS教学模型下的雷达专业课程教学设计理念，并选择典型课程“雷达原理”和“雷达构造与维修”中的“基本雷达方程”这一堂课，展示如何运用BOPPPS模型的六个环节进行授课。

一、雷达专业课程教学现状

雷达专业课程作为培养专业人才的核心课程，是培养学生专业业务能力、创新发展能力的主要载体，同时与学生岗位任职联系紧密，直接决定着雷达专业人才培养质量。雷达专业课程是本科教育中公认较难学的课程，其知识理论性强、内容抽象、知识涵盖面广，基础较差的学生常常感到枯燥乏味、难以理解，后续内容的学习也跟不上，长此以往，对该课程产生畏难情绪和厌倦心理，学习效率大打折扣。在实际教学中未充分考虑该课程特点，仅简单采用讲授式、灌输式的传统教学模式，以教师讲授为主体，通常按照“概念介绍+理论推导”的形式展开，学习主体——学生只能被动接受教师灌输的知识，而非主动探索发现，师生之间缺少良性互动，即使偶有互动，提问也非常简单，大多考查学生是否知晓课程中的基本知识，课堂氛围沉闷压抑，教学效果欠佳，培养出来的学生专业业务知识欠缺，岗位任职能力不足，而且不利于高阶思维能力和创新精神的培养。

为了改变以上情况，在实际教学中须以学生为中心，调动学生学习的主动性和积极性，点燃学生学习热情，培养其自主探究、深度分析和解决问题的能力，从而达到改善雷达专业课程教学效果的目标。

二、BOPPPS教学模型的确定

经对比研究当下各种教学模型和教学模式，本文尝试将以学生为中心，聚焦认知规律和教学目标达成，促进学生的闭环反馈和教学互动的BOPPPS教学模型应用到雷达专业课程教学中，以优化各教学环节，提高教学质量。BOPPPS教学模型将课堂教学过程规划为六个环节，分别为导入B（Bridge-in）、教学目标O（Objective）、前测P（Pre-assessment）、参与式学习P（Participatory Learning）、后测P（Post-assessment）、总结S（Summary），这六个环节相互起承转合，使得课堂教学分块但不零散，构成一个有机整体［4-6］，具体见表1。

三、基于BOPPPS教学模型的教学设计

“雷达原理”和“雷达构造与维修”是雷达专业必修考试课程，是学生从基础课程学习向专业课程学习迈进的桥梁，作为雷达专业重要的课程，为学生打开雷达领域的大门。本文以典型专业课程中的“基本雷达方程”这一内容为例，具体阐述BOPPPS模型教学方法在雷达专业课程中的组织实施，如图1所示。

（一）导入

结合时事热点，以军事事件引入，吸引学生注意力，激发学生对“基本雷达方程”这一知识的学习兴趣，明白“为什么学”。

导入：2017年，我国坚决反对韩国部署“萨德”，在“萨德”反导系统中，对周边国家威胁最大的是其装配的AN/TPY-2雷达，雷达最大作用距离可达2 000千米，监测预警范围远远超出半岛，深入亚洲大陆腹地，覆盖中国的沿海和内陆地区，中国的战略隐蔽性受到严重挑战。这事件中涉及雷达一个非常重要的性能参数就是雷达最大作用距离，雷达最大作用距离是什么？受哪些因素影响？又如何计算？

（二）教学目标

根据大纲、教材内容，用简洁语言向学生阐明学习目标，让学生知道本次课能够学到什么知识，需要重点掌握的内容，让学生在头脑中初步建立学习预期。简单来说，在此环节再次明确“学什么”。

“基本雷达方程”内容教学的知识目标：使学生掌握基本雷达方程的表达形式；理解基本雷达方程推导过程；理解各参数的物理意义及各参数对最大作用距离的影响。能力目标：使学生能够推导基本雷达方程；熟练计算雷达的最大作用距离。情感目标：增强创新意识，强化使命担当。

（三）前测

为了保证课堂授课效果，利用前测了解学生对前期知识掌握程度及预习任务完成的情况，并根据学生反馈进行教学微调，保证教学开展更贴近学生实际情况和需求。

以提问的方式进行课前摸底：雷达的基本任务是什么？雷达能在多远的距离上发现目标，是由哪个性能参数决定的？这个性能参数怎样计算？

（四）参与式教学

参与式学习是BOPPPS模型的主体，也是课堂教学的主要内容，旨在做到“以学生为中心”，鼓励学生主动参与到课堂教学过程中［3］。在“基本雷达方程”课程中，通过问题驱动，采用“以学生为中心”的问题导引式教学方法，设置“问题链”，引导学生层层深入，由易到难进行知识构建，实现知识的融会贯通，同时锻炼学生的逻辑思维能力。

1.何为基本雷达方程。结合雷达基本任务、课前预习内容以及导入环节所讲述的“萨德”系统案例，学生开展头脑风暴，自由联想和讨论，从而得到结论，基本雷达方程就是求解雷达最大作用距离的数学表达式，回答了雷达能看多远的问题。

2.雷达能看多远受哪些因素影响，即基本雷达方程的定性分析。基于雷达探测目标与手电筒照明两者之间的类比分析，教师引导学生通过分组讨论逐步得出雷达最大作用距离受雷达发射功率、雷达天线增益、目标雷达散射截面积、接收机灵敏度这四个因素（参数变量）的影响，而且类比分析更形象说明这四个因素（参数变量）各自的物理意义。

3.雷达最大作用距离与这四个影响因素之间定量关系，即基本雷达方程定量推导。在问题二基本雷达方程定性分析的基础上，结合雷达探测目标的工作环节，设置一串环环相扣小问题，引导启迪学生思考，并随机点名提问学生。这样既能抓住学生的注意力，防止学生走神，又能提升学生对知识的理解能力。

4.各参数变量如何影响雷达最大作用距离，即基本雷达方程分析。通过问题三的解决，学生知道基本雷达方程具体形式。在此基础上，结合先进装备，采用案例教学法，教师引导学生分析掌握。例如，设计“隐身飞机的奥秘”案例，让学生理解隐身飞机通过降低目标雷达散射截面积以减少雷达作用距离，揭示飞机“隐身”的奥秘，这样更直观说明目标雷达散射截面积与最大作用距离关系。

（五）后测

在后测环节引入应用实例，以翻转课堂的形式实现［7］。让学生以雷达设计师的角色直面雷达设计问题，引导学生应用所学知识解决实际问题，进一步强化对所学知识的理解和应用。同时，教师通过观察学生回答问题情况，也能了解学生的掌握情况，以便及时引导补充。

后测题：某型雷达的发射功率为××× kW，工作波长为××× cm，天线增益为××× dB，接收机灵敏度为××× dBm，求该型雷达对散射截面积为0.1 m2的隐形轰炸机的预警距离是多少？如何提高雷达各分机参数，才能将雷达的预警距离提高两倍？

（六）总结

1.总结本堂课教学内容。（1）基本雷达方程推导。基于雷达工作过程，将影响雷达最大作用距离的因素考虑其中，完成基本雷达方程推导。（2）基本雷达方程分析。雷达最大作用距离与雷达分机参数、目标雷达散射截面积有关。（3）基本雷达方程应用。估算雷达作用距离，了解各参数对作用距离影响程度，指导雷达设计者对各参数选择。

2.引出下堂课教学内容。基本雷达方程是在理想条件构建，下堂课将考虑系统损耗、传播环境是雷达方程变化的重要因素。

四、BOPPPS教学模型的教学效果分析与总结

通过对“基本雷达方程”这一堂课的教学设计案例可以看出，其注重的是精心设计教学环节，运用多种教学方法手段引导学生亲自参与知识形成过程，最大程度调动了学生的学习积极主动性，点燃了学生的学习热情，真正做到了以学生为中心，教师起主导作用。

从学生学习方面来说，通过完成教师设置的启发式问题，主动探究新知，培养学生自主学习和独立思考能力。通过互动参与主题讨论或案例分析，学生之间的相互交流也会极大地启发学生的思维，加深对所学专业知识的理解，同时对提高学生个人的口头表达能力也有所帮助。

从教师教学方面来说，课前，在应用BOPPPS模型进行各教学环节设计时，教师会反复琢磨以找到各教学环节最佳结合点，同时设法引入多种教学策略和手段设计更有效、更有意义的参与式教学活动；课中，积极引导学生，并根据学生反馈，及时补充调整教学内容；课后，对教学及时复盘和反思，总结课堂教学的成功之处与不足之处。这一系列的教学活动使教师的教学能力得到扎实锻炼，提升了教学技能。

结语

基于BOPPPS教学模型，教学团队选取部分雷达专业课程进行了实践检验。经检验，BOPPPS模型具有较强的实践性和可操作性，为教师提供了一个指导课堂教学各个环节的理论体系，使教学的安排更加条理化、合理化。同时，在一定程度上缓解了学生对雷达专业课程的畏难心理，教学质量也得到明显提升，有助于将学员培养为理论基础雄厚、知识体系完备、技能突出的高素质雷达人才。因此，应用BOPPPS模型开展雷达专业课程教学是一种可行且有效的方法。但是，BOPPPS教学模型仅仅给出课堂教学设计的基本环节，在教学实施过程中，应根据专业课程自身的特点、教学目标、教学内容和教学计划等，对BOPPPS模型进行改进调整，只有结合实际情况才能实现最优。

参考文献

［1］安婷，曾瑞，吕贵洲，等.“微波工程基础”课程思政建设研究［J］.教师，2022（35）：111-113.

［2］史林，马俊涛，刘利民.新型雷达装备开放式教学模式改革研究［J］.电气电子教学学报，2021，43（6）：13-15+51.

［3］胡文华，赵喜，薛东方，等.“雷达构造与维修”课程教学模式研究［J］.教育教学论坛，2020（44）：252-253.

［4］王凤贤，于英.基于BOPPPS模型的“停车场规划”课堂教学设计研究［J］.安徽建筑，2023，30（1）：103-104+117.

［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］汪枫，刘润华，谢超，等.BOPPPS教学模式在课程教学中的运用与探索：以“雷达原理与系统”课程中“模拟I/Q正交鉴相电路”为例［J］.教育教学论坛，2022（10）：119-122.