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        基于BOPPPS模型與任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的通信電路課程教學(xué)改革與實(shí)踐

        2022-06-23 17:52:03楊磊李秀玲張波王強(qiáng)
        中國教育技術(shù)裝備 2022年21期
        關(guān)鍵詞:BOPPPS模型任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法思維導(dǎo)圖

        楊磊 李秀玲 張波 王強(qiáng)

        摘? 要? 針對(duì)高等職業(yè)教育的特點(diǎn),進(jìn)行通信電路課程教學(xué)改革與實(shí)踐,將BOPPPS模型與任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)相結(jié)合并應(yīng)用到具體課堂實(shí)踐中。教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明:該教學(xué)方法可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性,取得良好的教學(xué)效果。

        關(guān)鍵詞? BOPPPS模型;任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法;通信電路;思維導(dǎo)圖;包絡(luò)檢波器

        中圖分類號(hào):G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        文章編號(hào):1671-489X(2022)21-0118-04

        0? 引言

        通信電路課程是通信工程和電子信息工程專業(yè)職業(yè)技術(shù)教育任職基礎(chǔ)核心課程,在人才培養(yǎng)方案課程體系中緊密銜接電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程。通過本課程的教學(xué),學(xué)生能夠了解無線電收發(fā)設(shè)備的工作流程,理解信號(hào)選擇電路、信號(hào)放大電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、信號(hào)變換電路、信號(hào)控制電路等模塊的基本原理,為后續(xù)各專業(yè)設(shè)備操作使用和組網(wǎng)運(yùn)用崗位能力形成奠定重要基礎(chǔ)[1]。本課程具有理論概念多、電路類型多、分析方法多和單元電路中信號(hào)頻率多的“四多”特點(diǎn),對(duì)學(xué)生提出很高的要求。

        通過綜合運(yùn)用基礎(chǔ)課成績(jī)分析、問卷調(diào)查、座談交流等學(xué)情分析方法,對(duì)近五年學(xué)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從中可以看出學(xué)生普遍存在理論基礎(chǔ)薄弱、對(duì)專業(yè)理論知識(shí)學(xué)習(xí)缺乏學(xué)習(xí)興趣、運(yùn)用理論解決實(shí)際問題能力不夠等問題。為調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,增強(qiáng)教學(xué)效果,進(jìn)而為后續(xù)專業(yè)教學(xué)打下通信理論基礎(chǔ),迫切需要進(jìn)行課程教學(xué)改革與實(shí)踐探索。

        1? 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

        在理論教學(xué)環(huán)節(jié),以教師為主,強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)作用,主要采用PPT、板書等方式進(jìn)行知識(shí)傳授,學(xué)生被動(dòng)接受新知識(shí)。通信電路與基礎(chǔ)模擬電路不同,屬于高頻電子線路部分,元器件在高頻時(shí)的特性分析更為復(fù)雜,需要掌握高頻條件下分布參數(shù)的相關(guān)概念;電路類型以非線性電路居多,負(fù)載電路大多為選頻網(wǎng)絡(luò)而不是簡(jiǎn)單的電阻,非線性電路的理論分析較為復(fù)雜抽象,公式推導(dǎo)及計(jì)算難度較大,多數(shù)學(xué)生存在畏難情緒,理論教學(xué)效果不理想。

        在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)仍以教師為主,教師給出實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等,學(xué)生多數(shù)處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)。通信電路主要涉及高頻電子線路知識(shí)、電路測(cè)試以及調(diào)試,難度較大,學(xué)生主要跟隨教師實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行簡(jiǎn)單的連線操作,對(duì)觀測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不能進(jìn)行理論解釋,理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)操作存在脫節(jié)現(xiàn)象,缺乏分析思考,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題時(shí)不能進(jìn)行有效討論,約束了分析問題、解決問題的主動(dòng)性。

        2? BOPPPS與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的混合式教學(xué)設(shè)計(jì)

        BOPPPS教學(xué)模型源于加拿大不列顛哥倫比亞理工學(xué)院,是以建構(gòu)主義和交際法為理論依據(jù),以學(xué)生為中心的導(dǎo)學(xué)互動(dòng)教學(xué)模式[2-3]。如圖1所示,BOPPPS模型將課堂教學(xué)過程分為引入(Bridge-in)、目標(biāo)(Objective)、前測(cè)(Pre-assessment)、參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)、后測(cè)(Post-assessment)和總結(jié)(Summary)等六個(gè)環(huán)節(jié)。目前,基于BOPPPS模型的教學(xué)方法被逐步應(yīng)用到軍事教育課程的教學(xué)設(shè)計(jì)中[4]。

        BOPPPS教學(xué)模型給出課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)思路,需要結(jié)合具體的教學(xué)方法才能實(shí)現(xiàn)好的教學(xué)效果。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法將以往傳授知識(shí)為主的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q問題、完成任務(wù)為主的互動(dòng)式教學(xué),學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)過程中運(yùn)用已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行問題的分析與解決。本課程將BOPPPS教學(xué)模型與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合,通過布置相應(yīng)的任務(wù)清單,進(jìn)行BOPPPS與任務(wù)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的課程教學(xué)設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性。

        導(dǎo)入環(huán)節(jié),下發(fā)任務(wù),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行課堂引入設(shè)計(jì),創(chuàng)設(shè)與當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)情境,使得學(xué)習(xí)更直觀形象。可以引入案例或者相應(yīng)的通信裝備;可以融入思政元素,進(jìn)行課堂思政內(nèi)容設(shè)計(jì);可以通過當(dāng)前熱點(diǎn)通信技術(shù)引出基礎(chǔ)原理知識(shí),主要目的就是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

        目標(biāo)環(huán)節(jié),進(jìn)行任務(wù)分析,根據(jù)相應(yīng)的情境下發(fā)任務(wù),任務(wù)目標(biāo)應(yīng)當(dāng)與學(xué)生學(xué)情相適應(yīng),根據(jù)學(xué)生自學(xué)情況統(tǒng)計(jì),以學(xué)生為中心,具體列出3~5點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo),學(xué)習(xí)目標(biāo)需要可操作、可量化,便于學(xué)生把握課程內(nèi)容的重難點(diǎn)。

        前測(cè)環(huán)節(jié),結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法,圍繞任務(wù)清單中布置的預(yù)習(xí)內(nèi)容展開,可以使用雨課堂等教學(xué)工具,快速有效地掌握學(xué)生的現(xiàn)有知識(shí)結(jié)構(gòu)以及薄弱點(diǎn),針對(duì)性展開內(nèi)容教學(xué)。

        參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié),結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法,可以將整個(gè)參與式學(xué)習(xí)階段分解為幾個(gè)子任務(wù),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容實(shí)施多種教學(xué)方法,如可以采用模擬仿真實(shí)驗(yàn)方法展開電路分析,也可以采用案例法展開原理討論。參與式學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)倡導(dǎo)學(xué)生自主分析討論,教師提供解決任務(wù)的線索,引導(dǎo)學(xué)生積極參與討論,主動(dòng)式學(xué)習(xí),進(jìn)而解決每個(gè)子任務(wù)。

        后測(cè)環(huán)節(jié),可以采用雨課堂等教學(xué)工具進(jìn)行選擇題、填空題測(cè)試,實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,便于后續(xù)進(jìn)行教學(xué)反思及改進(jìn)。

        總結(jié)環(huán)節(jié),結(jié)合任務(wù)總結(jié)講評(píng),布置課堂總結(jié)及課后習(xí)題測(cè)試等任務(wù)。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行思維導(dǎo)圖總結(jié),思維導(dǎo)圖的繪制過程也是對(duì)課堂內(nèi)容的知識(shí)建構(gòu)整理過程,最終形成脈絡(luò)清晰的課程知識(shí)體系,激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)思考,提升其邏輯思維能力。

        3? 以包絡(luò)檢波器為例進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)

        下面則以包絡(luò)檢波器這一內(nèi)容為例,進(jìn)行基于BOPPPS模型與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合的混合教學(xué)設(shè)計(jì),如圖2所示。

        3.1? 導(dǎo)入(Bridge-in)

        在導(dǎo)入環(huán)節(jié),以短波、超短波電臺(tái)為例,超短波電臺(tái)主要用于近距離通信,通信距離一般為數(shù)公里至數(shù)十公里,可以采用AM調(diào)幅、SSB調(diào)幅以及FM調(diào)頻等多種調(diào)制方式,通過裝備引入本次課內(nèi)容,結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué),課前下發(fā)包絡(luò)檢波預(yù)習(xí)任務(wù),課堂導(dǎo)入時(shí)引導(dǎo)學(xué)生分析AM調(diào)幅如何進(jìn)行解調(diào)。

        3.2? 目標(biāo)(Objective/Outcome)

        學(xué)習(xí)目標(biāo)需要以學(xué)生為主,從學(xué)生的角度分析本次課所達(dá)到的認(rèn)知水平、技能表現(xiàn)、情感態(tài)度等。結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法,設(shè)定教學(xué)情境:作為電臺(tái)接收方,如何有效對(duì)AM進(jìn)行解調(diào)?引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行本次課的任務(wù)目標(biāo)分析:說出包絡(luò)檢波器原理電路組成;分析包絡(luò)檢波器工作原理;討論包絡(luò)檢波器產(chǎn)生的兩種失真現(xiàn)象及其原因。引導(dǎo)學(xué)生分析并尋找解決方案。

        3.3? 前測(cè)(Pre-assessment)

        將BOPPPS教學(xué)模型與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法相結(jié)合,在課前通過雨課堂布置線上學(xué)習(xí)包絡(luò)檢波器的微課學(xué)習(xí)任務(wù),課堂上可以對(duì)預(yù)習(xí)任務(wù)進(jìn)行課前摸底,了解學(xué)生的先備知識(shí),找出認(rèn)知差距:為什么AM解調(diào)電路可以采用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)?使用包絡(luò)檢波器進(jìn)行解調(diào)需要對(duì)AM調(diào)制波形有什么限制?包絡(luò)檢波器的組成電路中二極管、電容分別有什么特性?

        3.4? 參與式學(xué)習(xí)(Participatory Learning)

        參與式學(xué)習(xí)是BOPPPS課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)與核心,更符合“以學(xué)生為中心”的教育理念。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、參與性,本次課充分利用現(xiàn)有Multisim仿真平臺(tái),采用仿真實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行內(nèi)容教學(xué),讓學(xué)生在做中學(xué)、練中想,及時(shí)進(jìn)行總結(jié)分析。

        參與式學(xué)習(xí)以任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)為主線進(jìn)行牽引,將參與式學(xué)習(xí)過程細(xì)分為三個(gè)子任務(wù)。

        子任務(wù)一:為分析包絡(luò)檢波原理,在仿真平臺(tái)上搭建包絡(luò)檢波器原理電路,如圖3所示。將已調(diào)波形和調(diào)制波形進(jìn)行分析對(duì)比,可以看出調(diào)制信號(hào)和已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,包絡(luò)檢波基本思想就是利用包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,通過提取包絡(luò)恢復(fù)調(diào)制信號(hào)。

        由于包絡(luò)檢波是根據(jù)包絡(luò)和調(diào)制信號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行設(shè)計(jì)的,因此,包絡(luò)檢波方法只適用于對(duì)調(diào)制指數(shù)小于等于1的AM調(diào)幅信號(hào)進(jìn)行檢波,不適用于DSB、SSB等調(diào)幅信號(hào),引導(dǎo)學(xué)生分析其內(nèi)在原因。

        包絡(luò)檢波器主要通過非線性器件實(shí)現(xiàn)信號(hào)非線性變換,進(jìn)而采用低通濾波器保留其低頻成分,進(jìn)而獲取AM已調(diào)信號(hào)的包絡(luò)。其非線性器件是由二極管組成的,利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)信號(hào)非線性變換,通過仿真實(shí)驗(yàn)觀察電容充放電的過程,分析其電壓變化規(guī)律,強(qiáng)調(diào)電容在一個(gè)高頻周期內(nèi)導(dǎo)通一次,并在峰值附近具有記錄的功能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)包絡(luò)檢波。

        子任務(wù)二:改變可調(diào)電容參數(shù),分析惰性失真現(xiàn)象,討論其產(chǎn)生的原因及避免方法,如圖4所示。為了讓包絡(luò)檢波器提取出調(diào)幅信號(hào)的包絡(luò),對(duì)電容充放電速度是有要求的,要求其快充慢放。但是其放電速度是不是越慢越好呢?可以通過仿真實(shí)驗(yàn),調(diào)整可調(diào)電容參數(shù),分析惰性失真現(xiàn)象。觀察得知:惰性失真出現(xiàn)在輸入信號(hào)的包絡(luò)下降時(shí)刻,產(chǎn)生惰性失真的原因是電容放電時(shí)間常數(shù)過大,其下降速度跟不上包絡(luò)的變化速率。那么,如何避免產(chǎn)生惰性失真?這就需要電容放電的速度大于包絡(luò)下降的速度。

        子任務(wù)三:改變交流負(fù)載電阻參數(shù)值,分析負(fù)峰切割失真現(xiàn)象,討論相應(yīng)的原因及解決方法。在實(shí)際電路中,為隔離直流電壓,在檢波器后需接入一個(gè)大容量的電容,因此導(dǎo)致交流直流的負(fù)載不同,在負(fù)峰的幾個(gè)周期內(nèi),二極管一直處于截止?fàn)顟B(tài),從而導(dǎo)致出現(xiàn)負(fù)峰切割失真。

        3.5? 后測(cè)(Post-assessment)

        通過雨課堂進(jìn)行簡(jiǎn)單的選擇題、是非題等知識(shí)理解型題目測(cè)試,分析學(xué)生是否達(dá)到本次課的學(xué)習(xí)目標(biāo)。例如:包絡(luò)檢波器電路組成有哪些?惰性失真、負(fù)峰切割失真與哪些參數(shù)有關(guān)?后測(cè)題目不宜太難,主要通過測(cè)試讓學(xué)生掌握本次課的重難點(diǎn)部分。同時(shí),教師也可以通過雨課堂掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,便于后續(xù)針對(duì)性地進(jìn)行課程內(nèi)容深度設(shè)計(jì)。

        3.6? 總結(jié)(Summary)

        總結(jié)部分可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行一分鐘總結(jié)報(bào)告,學(xué)生可以分享本次課的學(xué)習(xí)收獲,也可以報(bào)告學(xué)習(xí)疑惑部分,更能體現(xiàn)以學(xué)為主體、教為主導(dǎo)的教學(xué)思路。

        此外,可引導(dǎo)學(xué)生完成本次課的思維導(dǎo)圖任務(wù),如圖5所示。學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖,對(duì)內(nèi)容進(jìn)行梳理,進(jìn)一步提升思考總結(jié)能力,加深對(duì)課程內(nèi)容的理解。

        4? 結(jié)束語

        通過在通信電路課程中進(jìn)行基于BOPPPS與任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的教學(xué)改革,結(jié)合具體的實(shí)踐教學(xué)效果,可以看出:運(yùn)用BOPPPS教學(xué)模型,以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主,輔以思維導(dǎo)圖的混合教學(xué)模式,可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性,學(xué)生的反饋情況較好,優(yōu)良率顯著提升,得到各級(jí)教學(xué)督導(dǎo)專家的認(rèn)可與肯定,取得顯著的教學(xué)效果。后續(xù)將進(jìn)一步推廣到數(shù)字通信基礎(chǔ)等專業(yè)基礎(chǔ)課程中去,更好地提高教學(xué)質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn)

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        *項(xiàng)目來源:重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目“職業(yè)技能鑒定下固定通信士官人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐”(193599)。

        作者:楊磊、李秀玲、張波、王強(qiáng),陸軍工程大學(xué)通信士官學(xué)校(400035)。

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