劉晨曦 徐延林 查 淞

（國(guó)防科技大學(xué) 湖南·長(zhǎng)沙 410073）

0 引言

隨著電子設(shè)備的日益發(fā)展，電氣系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的電磁干擾和互不兼容問題日益突出，嚴(yán)重影響電子信息系統(tǒng)的正常工作，甚至可能對(duì)人身與設(shè)備安全造成危害。電磁兼容主要研究如何在有限空間與頻譜資源條件下使電子設(shè)備或系統(tǒng)在同一電磁環(huán)境中正常工作，保證各電子設(shè)備或系統(tǒng)工作性能不降低，它與電子、信息、通信、電力等各個(gè)領(lǐng)域密切相關(guān)。防止電磁干擾，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的電磁兼容，已經(jīng)受到越來越廣泛的關(guān)注和重視。電磁兼容原理為電子信息類相關(guān)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課。課程旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握電磁兼容的基本概念、原理和方法，認(rèn)識(shí)電磁兼容在電子、信息、通信等方面的作用，培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)級(jí)、設(shè)備級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)與分析的能力。

電磁兼容原理是一門與實(shí)踐密切相關(guān)的學(xué)科，對(duì)于學(xué)生來說，傳統(tǒng)的課堂講授無(wú)法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，尤其是涉及到的電磁場(chǎng)理論知識(shí)在許多學(xué)生看來比較枯燥難懂。BOPPPS模型是一種以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，其六步環(huán)節(jié)能夠有效提高學(xué)生的課堂參與度。本文通過基于BOPPPS模型的教學(xué)設(shè)計(jì)，將授課的內(nèi)容模塊化，按照不同環(huán)節(jié)分配設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，充分發(fā)揮這門課程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，并在課堂教學(xué)中實(shí)踐，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)學(xué)習(xí)和應(yīng)用實(shí)踐能力培養(yǎng)的有效融合，從而有效實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。

1 BOPPPS教學(xué)模型研究現(xiàn)狀概述與內(nèi)涵

BOPPPS教學(xué)模型最早由加拿大哥倫比亞省的教師技能培訓(xùn)工作坊提出，主要用于其省內(nèi)的教師資格認(rèn)證與教師技能培訓(xùn)。目前，BOPPPS教學(xué)模型已經(jīng)在北美的大學(xué)與機(jī)構(gòu)普遍使用與推廣，但引入國(guó)內(nèi)的時(shí)間并不長(zhǎng)，作者以“BOPPPS教學(xué)模型”為關(guān)鍵詞在萬(wàn)方數(shù)據(jù)知識(shí)服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行了檢索和結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)2010年至2020年間與其相關(guān)的年文章量變化如下圖所示，可以看到，BOPPPS模型在2015年左右才開始逐漸受到國(guó)內(nèi)教學(xué)研究人員的關(guān)注，且研究數(shù)量在近幾年呈現(xiàn)顯著的上升趨勢(shì)。隨著我國(guó)高校對(duì)學(xué)生的課堂參與度日益重視，對(duì)于BOPPPS模型如何與具體的課程相結(jié)合，如何更好地指導(dǎo)參與式教學(xué)，仍有許多研究有待完成。

BOPPPS模型的核心理念是“以學(xué)生為中心”，強(qiáng)調(diào)課堂的學(xué)生參與、師生互動(dòng)，以學(xué)生為主體，理論與實(shí)踐緊密結(jié)合。BOPPPS模型將課堂教學(xué)過程分解為六個(gè)部分：引入（Bridgein）、目標(biāo)（Objective）、前測(cè)（Pre-assessment）、參與式教學(xué)（Participatory learning）、后測(cè)（Post-assessment）以及總結(jié)（Summary）。具體為：

引入（Bridge-in）：這是BOPPPS模型的第一步，主要目的是為了吸引學(xué)生的注意力，使學(xué)生對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容感興趣，為后續(xù)教學(xué)做鋪墊。

目標(biāo)（Objective）：在吸引學(xué)生的興趣后，需要闡明課堂學(xué)習(xí)的目標(biāo)，目標(biāo)要求可以觀測(cè)和度量，方便教師的課程設(shè)計(jì)與學(xué)生的課后測(cè)驗(yàn)。

前測(cè)（Pre-assessment）：通過課堂初始階段的提問或測(cè)試，了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備情況與課前的預(yù)習(xí)情況。

參與式教學(xué)（Participatorylearning）：通過課堂的互動(dòng)與交流，讓學(xué)生參與到課堂中，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，進(jìn)而更加深入地掌握知識(shí)，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。

后測(cè)（Post-assessment）：在課堂的結(jié)束階段，對(duì)學(xué)生在本次課的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，整課程的進(jìn)度與授課內(nèi)容的難易程度，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)。

總結(jié)（Summary）：對(duì)課堂的主要講授內(nèi)容進(jìn)行梳理與回顧，通過這個(gè)環(huán)節(jié)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，掌握不同知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，同時(shí)可以對(duì)下節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)告。

通過這種合理的拆解，使教學(xué)過程邏輯明確，條理清晰，能夠輔助教師有效進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與課堂講授，并且通過課堂環(huán)節(jié)及時(shí)反饋教學(xué)效果，有利于教師進(jìn)一步改進(jìn)課堂設(shè)計(jì)。而學(xué)生能夠在這樣的教學(xué)安排中更多地參與到課堂中，主動(dòng)分析并解決問題。因此，根據(jù)BOPPPS教學(xué)模型設(shè)計(jì)課堂有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力，使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。在此，作者以電磁兼容原理課程中“低頻磁場(chǎng)屏蔽”的授課為例，將BOPPPS教學(xué)模型引入到該課程的教學(xué)設(shè)計(jì)中。

2 基于BOPPPS模型的“低頻磁場(chǎng)屏蔽”課程設(shè)計(jì)

2.1 課堂引入

這一環(huán)節(jié)需要將學(xué)生的注意力吸引到教學(xué)內(nèi)容上來，這里我們采用一個(gè)電磁鐵對(duì) CRT顯示屏的干擾現(xiàn)象為例進(jìn)行講解。首先在PPT上展示下圖，并拋出問題：“顯示屏出現(xiàn)干擾現(xiàn)象的原因是什么？”在第一輪學(xué)生回答后進(jìn)行講解，同時(shí)進(jìn)一步提出問題，“如何防止這種磁場(chǎng)的干擾？”通過結(jié)合生活實(shí)例的遞進(jìn)式設(shè)問，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，激發(fā)求知欲，從而引入“低頻磁場(chǎng)屏蔽”的教學(xué)內(nèi)容。

2.2 課堂目標(biāo)

在上一環(huán)節(jié)的鋪墊后，本環(huán)節(jié)需要向?qū)W生闡明課堂的學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)會(huì)低頻磁場(chǎng)的屏蔽方法，理解鐵磁材料對(duì)低頻磁場(chǎng)的屏蔽原理，了解屏蔽體設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)，初步掌握如何設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際的磁場(chǎng)屏蔽體。鍛煉學(xué)生獨(dú)立探索問題，解決問題的能力，使學(xué)生能夠舉一反三地將課堂上的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活中，讓學(xué)生體會(huì)到本門課程應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2.3 前測(cè)

磁場(chǎng)磁導(dǎo)率、磁阻的概念與內(nèi)涵是物理學(xué)中的基本知識(shí)，也是本堂課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，本環(huán)節(jié)將在課堂的初始階段對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，幫助學(xué)生回顧知識(shí)，也了解學(xué)生對(duì)相關(guān)基本概念的掌握程度。設(shè)置的問題包括：“磁導(dǎo)率和磁阻的含義是什么”，“生活中常見介質(zhì)的磁導(dǎo)率大小是多少”。相關(guān)問題如果學(xué)生已經(jīng)掌握，則進(jìn)入下一環(huán)節(jié)；如果有學(xué)生出現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)缺漏或者遺忘現(xiàn)象，則需要對(duì)相關(guān)的知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單講解，使其迅速回憶起知識(shí)要點(diǎn)。

2.4 參與式教學(xué)（Participatory learning）

首先給出線圈產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)屏蔽示意圖，如圖2所示。隨后給出本節(jié)課的重要知識(shí)點(diǎn)——即鐵磁材料是低頻磁場(chǎng)的良好屏蔽體，并引出問題：“為什么采用鐵磁材料能夠?qū)崿F(xiàn)有效低頻磁場(chǎng)屏蔽，原理是什么”。為了方便學(xué)生自己思考理解，我們用圖3所示這種簡(jiǎn)單的并聯(lián)電路圖形式將屏蔽問題類比到學(xué)生熟悉的電路問題上，引導(dǎo)學(xué)生思考圖中干擾磁場(chǎng)H0的走向與空氣磁阻、屏蔽體磁阻的關(guān)系，從而自己理解體會(huì)屏蔽原。隨后我們組織學(xué)生對(duì)內(nèi)部及外部磁場(chǎng)干擾屏蔽兩種情況進(jìn)行討論，類比分析兩種情況的屏蔽過程。

圖2：磁鐵對(duì)CRT顯示屏的干擾

圖3：鐵磁材料對(duì)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的屏蔽

圖4：鐵磁材料屏蔽原理電路示意圖

隨后，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)際屏蔽體進(jìn)行思考——“理想屏蔽體與實(shí)際屏蔽體的區(qū)別在哪”，讓學(xué)生自己分析出“屏蔽體一般具有開口與孔縫”這樣的結(jié)論。這樣，再引出對(duì)下一個(gè)內(nèi)容——即屏蔽體開口的方向的分析與講解。

2.5 后測(cè)（Post-assessment）

課堂內(nèi)容的后一階段，我們呼應(yīng)課堂引入部分，以電視機(jī)干擾屏蔽為例對(duì)學(xué)生所學(xué)知識(shí)進(jìn)行回顧與檢驗(yàn)。在課件上展示一個(gè)高壓線圈對(duì)房間內(nèi)電視機(jī)干擾的示意圖，請(qǐng)學(xué)生給出屏蔽解決方案。再通過一步一步的設(shè)問引導(dǎo)，使學(xué)生充分調(diào)動(dòng)所學(xué)知識(shí)，解決這樣一個(gè)干擾問題實(shí)例。通過這種方式使學(xué)生獲得解決問題的滿足感，并對(duì)課內(nèi)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)一步加深印象。

2.6 總結(jié)（Summary）

本環(huán)節(jié)主要是帶領(lǐng)學(xué)生逐一回顧所學(xué)知識(shí)點(diǎn)：包含低頻磁場(chǎng)屏蔽材料，屏蔽原理，實(shí)際屏蔽體開口原則，實(shí)際屏蔽體設(shè)計(jì)等。通過這個(gè)環(huán)節(jié)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，同時(shí)在此環(huán)節(jié)設(shè)問：“低頻磁場(chǎng)屏蔽問題解決了，高頻磁場(chǎng)該如何屏蔽呢？”從而對(duì)下節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)告。

3 結(jié)論

采用BOPPPS模型，將課堂授課環(huán)節(jié)進(jìn)行拆解，分成不同的環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)內(nèi)容與目標(biāo)清晰明確，能夠?qū)崿F(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。我們通過教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，通過這種基于BOPPPS模型的教學(xué)設(shè)計(jì)，可以充分激發(fā)學(xué)生的課堂興趣與活力，讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂中來，通過電磁兼容案例引出問題，在不斷進(jìn)行啟發(fā)式設(shè)問，讓學(xué)生自己思考，將傳授電磁兼容原理知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的自我學(xué)習(xí)與吸收，從而讓學(xué)生融會(huì)貫通，實(shí)現(xiàn)理論與應(yīng)用相結(jié)合，對(duì)比傳統(tǒng)的教學(xué)方式收到了更好的教學(xué)效果。