［摘 要］ 在高等教育“兩性一度”和思想政治育人的要求下，對BOPPPS模型進行了拓展，在總結(jié)前增加了前沿應(yīng)用等內(nèi)容，形成BOPPPS+模型，將其應(yīng)用于“射頻電子技術(shù)”課堂教學(xué)，同時融入思想政治教育。以調(diào)頻（FM）知識點為例，教學(xué)重點和難點是FM調(diào)制解調(diào)原理，按布魯姆（Bloom）模型設(shè)定教學(xué)目標，從與調(diào)幅（AM）的抗噪聲性能對比引入，提出FM為什么不像AM那樣容易有“刺啦刺啦”的噪聲問題，圍繞這個問題展開前測、參與式學(xué)習(xí)和后測，以學(xué)生為中心，在尾聲揭曉答案，并拓展學(xué)習(xí)FM的前沿應(yīng)用，體現(xiàn)前沿性和創(chuàng)新性，設(shè)置有挑戰(zhàn)度的作業(yè)，并以思維導(dǎo)圖的形式進行總結(jié)。實踐證明，這種教學(xué)設(shè)計能激發(fā)學(xué)生興趣，較好地達成教學(xué)目標。

［關(guān)鍵詞］ BOPPPS；思想政治教育；射頻；調(diào)頻；“兩性一度”

［作者簡介］ 陳 翔（1983—），男，安徽望江人，博士，國防科技大學(xué)電子對抗學(xué)院講師，主要從事電路與系統(tǒng)研究；董 瑞（1977—），女，安徽長豐人，碩士，國防科技大學(xué)電子對抗學(xué)院副教授，主要從事計算視覺研究；潘必勝（1990—），男，安徽舒城人，碩士，國防科技大學(xué)電子對抗學(xué)院講師，主要從事電路與系統(tǒng)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）25-0125-04 ［收稿日期］ 2023-05-17

2018年6月，時任教育部部長陳寶生指出，真正把“水課”變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”［1］。2018年9月，習(xí)近平總書記在全國教育大會上指出，要把立德樹人融入思想道德教育、文化知識教育、社會實踐教育各環(huán)節(jié)［2］。國防科技大學(xué)“射頻電子技術(shù)”課程組深挖思政元素，貫徹為戰(zhàn)育人的“去水添金”過程，以學(xué)生為中心，基于BOPPPS+模型重新進行教學(xué)設(shè)計，以鍛造出湖南省一流本科課程。

一、“射頻電子技術(shù)”課程特點

“射頻電子技術(shù)”是電子信息類本科專業(yè)學(xué)生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，在人才培養(yǎng)方案中起承上啟下的作用。它既是“高等數(shù)學(xué)”“電路分析”“信號與系統(tǒng)”“電子技術(shù)基礎(chǔ)”等課程知識的綜合運用，又是“通信原理”“雷達原理”“電子系統(tǒng)綜合實踐”等后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。我校“射頻電子技術(shù)”課程共56學(xué)時，其中理論課44學(xué)時，實驗課12學(xué)時，理實結(jié)合，實踐性強。

二、BOPPPS+模型

BOPPPS模型從北美推廣至全球，是教學(xué)技能工作坊（ISW）培訓(xùn)的核心模型［3］，依照BOPPPS模型設(shè)計的課堂教學(xué)可分為六部分。

按照“兩性一度”的要求，課程組對BOPPPS進行了拓展，在總結(jié)前增加了前沿應(yīng)用內(nèi)容，豐富為BOPPPS+模型，借鑒在國家一流線上課程“軍用通信原理”等課程中運用的成功經(jīng)驗，拓展應(yīng)用于“射頻電子技術(shù)”課程的課堂教學(xué)。

三、基于BOPPPS+模型的“射頻電子技術(shù)”課程設(shè)計

以“調(diào)頻（FM）與解調(diào)原理”為例，按BOPPPS+模型設(shè)計的課堂教學(xué)過程如圖1所示，以下詳述。

（一）引入（Bridge-in）

首先播放一段視頻：AM廣播在播放新冠防疫情況，聲音比較清晰。從一個干電池的兩極引出兩根導(dǎo)線，將它們的裸露銅絲快速接觸、斷開、再接觸、再斷開……觀察現(xiàn)象——AM廣播被“刺啦刺啦”的噪聲干擾，受到了明顯的影響。再將廣播切換到FM頻段，重復(fù)電火花干擾動作，發(fā)現(xiàn)FM廣播音質(zhì)幾乎不受影響。由此提出問題，引發(fā)學(xué)生思考：“為什么AM信號比FM信號易受干擾？”需要說明的是，廣播里播放的是2021年6月10日中美新冠確診人數(shù)對比數(shù)據(jù)，是一個隱含的思政點——同為世界大國，對待人民生命的態(tài)度、應(yīng)對公共危機的處置能力，天差地別，彰顯了我國社會主義制度的優(yōu)越性，使學(xué)生堅定“四個自信”。

（二）教學(xué)目標（Object）

按照Bloom模型設(shè)計本次課的教學(xué)目標，如圖2所示，體現(xiàn)金課“兩性一度”標準中的高階性。通過課堂教學(xué)完成基本教學(xué)目標；通過課后交流討論，鼓勵部分確有興趣的學(xué)生完成高階目標。

（三）前測（Pre-assessment）

讓學(xué)生用手機掃二維碼登錄雨課堂，完成下面的單選題：

調(diào)制信號的帶寬是Fm，則AM信號帶寬為（）。

A.Fm " "B.2Fm " C. fc+Fm " D. fc+2Fm

答案：B。占用帶寬小、設(shè)備簡單是AM的優(yōu)點，那缺點呢？是抗噪聲性能差！因為最近剛剛學(xué)過AM的原理和性能指標，通過這個單選題了解全班學(xué)生的掌握情況。占用帶寬與抗噪聲性能是密切相關(guān)的，印證了香農(nóng)公式的內(nèi)涵之一——“帶寬換信噪比”。雨課堂可以當(dāng)場統(tǒng)計出這道題選擇四種答案的人數(shù)分別是多少，此外，還間接完成了點名簽到。

（四）參與式學(xué)習(xí)（Participating Learning）

本次課的重點和難點是調(diào)頻信號的產(chǎn)生與鑒頻。傳統(tǒng)教法是按教材講授直接調(diào)頻、間接調(diào)頻、線性頻偏擴展、鑒頻等知識點。但知識更新很快，更重要的是知識點中蘊含的價值情感和思維方法，即要實現(xiàn)價值引領(lǐng)、能力培養(yǎng)和知識傳授“三位一體”的教學(xué)目標。為此，除常規(guī)的教學(xué)內(nèi)容外，進行了如下設(shè)計。

1.研討直接調(diào)頻的優(yōu)缺點。在學(xué)習(xí)完直接調(diào)頻的基本原理后，讓學(xué)生戴上“六頂思考帽”，運用批判性思維，辯證看技術(shù)。首先戴上“黃色思考帽”，專門討論直接調(diào)頻法的優(yōu)點，列出諸如可獲得較大頻偏、電路實現(xiàn)簡單等優(yōu)點。再換上“黑色思考帽”，一起思考直接調(diào)頻法的缺點，如頻穩(wěn)度不高、載頻漂移嚴重等。然后引導(dǎo)大家站到先驅(qū)的視角——當(dāng)年電路先驅(qū)在面臨這些缺點時，是如何思索解決方法的？大道至簡。既然一步到位性能不佳，能不能實施“分步走戰(zhàn)略”？于是阿姆斯特朗（E. H. Armstrong）發(fā)明了間接調(diào)頻技術(shù)，即通過二次倍頻實現(xiàn)FM調(diào)制。

2.講述電路人的故事。阿姆斯特朗是美國無線電工程師、超外差接收機和間接調(diào)頻技術(shù)的發(fā)明者，在AM技術(shù)占主導(dǎo)地位的時代，當(dāng)時的權(quán)威卡森斷言FM占用帶寬過寬，沒有實用性——他被自己發(fā)現(xiàn)的卡森公式束縛住了，沒有預(yù)見到如今頻譜的利用已經(jīng)到了太赫茲頻段，可用帶寬大大增加。而阿姆斯特朗不迷信權(quán)威，不為一時的條件限制所困，勇于開拓創(chuàng)新。然而，美國無線公司（RCA）為了維護自己的經(jīng)濟利益，將阿姆斯特朗拖入曠日持久的專利權(quán)訴訟中。而在我國，萬蕾博士在人民大會堂領(lǐng)取了2016年國家科技進步特等獎，華為公司為5G極化碼（Polar）發(fā)現(xiàn)者土耳其專家E. Arikan頒發(fā)特別獎項，尊其為“Polar碼之父”，無不體現(xiàn)著我國國家和企業(yè)對人才的尊重。

3.不忘初心、首尾呼應(yīng)。從鑒頻原理來看，無論是斜率鑒頻、疊加型相位鑒頻，還是乘積型相位鑒頻，輸出電壓都與FM信號的幅度有關(guān)。在FM信號的產(chǎn)生、傳輸和接收過程中，干擾和噪聲會使FM信號的幅度發(fā)生變化，造成寄生調(diào)幅，如視頻中干電池產(chǎn)生的電火花。為了避免寄生調(diào)幅的影響，可先對接收的FM信號進行限幅，再鑒頻，稱為限幅鑒頻，F(xiàn)M信號因此不“刺啦”。反過來思考，為什么不在AM解調(diào)器中引入一個限幅器來解決“刺啦刺啦”聲音問題，因為AM的信息包含在振幅變化里，限幅器輸出的振幅不變，會將AM信號中的基帶信息全部抹去。

（五）拓展（BOPPPS+）

國防科技大學(xué)是高素質(zhì)新型軍事人才培養(yǎng)和國防科技自主創(chuàng)新高地。為貫徹落實習(xí)近平主席“立德樹人，為戰(zhàn)育人”的要求，在BOPPPS+的拓展部分，專門設(shè)計了FM的軍事應(yīng)用——美國哈里斯公司生產(chǎn)的AN/PRC-117F多波段、多任務(wù)電臺，如圖3所示，其工作頻段是30～512 MHz，請問它是短波電臺還是超短波電臺？超短波電臺。其調(diào)制方式多種多樣，除了正在學(xué)習(xí)的AM和FM調(diào)制，還有FSK、ASK、2PSK和QPSK，這些是什么呢？此處埋個伏筆。該拓展內(nèi)容滿足了“兩性一度”金課標準的前沿性要求。

（六）后測（Post-assessment）

后測是對本次課重點和難點掌握情況的檢測，如集體檢測。如果我方偵收到的AN/PRC-117F電臺信號如圖4所示，請問它是AM信號還是FM信號？是FM信號！

（七）總結(jié)（Summary）

本次課最后通過思維導(dǎo)圖的形式總結(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容，如圖5所示，強調(diào)重點是調(diào)頻原理，難點是鑒頻原理，限幅鑒頻是FM抗噪聲性能優(yōu)于AM的原因。布置課后作業(yè)：在Multisim或ADS軟件中實現(xiàn)一種調(diào)頻或鑒頻電路，分析其性能指標，體現(xiàn)“兩性一度”中的挑戰(zhàn)度。

結(jié)語

本文通過增加前沿拓展環(huán)節(jié)，將經(jīng)典的BOPPPS模型發(fā)展為BOPPPS+模型，并用于“射頻電子技術(shù)”課堂教學(xué)設(shè)計，以調(diào)頻和鑒頻知識點為例，詳述了設(shè)計過程，根據(jù)學(xué)生專業(yè)特點，貫徹以學(xué)生為中心理念，立德樹人，為戰(zhàn)育人，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻

［1］教育部陳寶生部長在新時代全國高等學(xué)校本科教育工作會議上的講話［EB/OL］.（2018-11-27）［2023-04-17］.https：//www.nsmc.edu.cn/gclsjs/23758.html.

［2］習(xí)近平出席全國教育大會并發(fā)表重要講話［EB/OL］.（2018-09-10）［2023-04-17］.https：//www.gov.cn/xinwen/2018-09/10/content_5320835.htm.

［3］JOHNSON. Instructional skills workshop handbook for participants［M］. Vancouver： ISW International Advisory Committee，2006：9.

Teaching Design of Radio Frequency Electronic Technology Based on the BOPPPS+ Model

CHEN Xiang， DONG Rui， PAN Bi-sheng

（Electronic Engineering Institute， National University of Defense Technology， Hefei，

Anhui 230037， China）

Abstract： With the requirements of “two characteristics and one degree” and ideological and political education in higher education， the BOPPPS model has been improved， and cutting-edge applications have been added before the Summary Part to form the BOPPPS+ model， which will be applied to the teaching of Radio Frequency Electronic Technology， together with the ideological and political education. Taking the lessons of frequency modulation （FM） for instance， the key is the modulation and demodulation principle of FM. The study targets are set according to the Bloom model. The Lesson is started with the phenomenons of FM and amplitude modulation （AM） performances with interference. Around the question students why FM is not so easily to be interfered as AM the pre-assessment is carried out. And then the cutting-edge application of FM is introduced， with challenging assignments after class. The lesson is summerized in the form of mind maps. It is proved that the teaching design based on the BOPPPS+ model can stimulate students’ interest and achieve teaching study targets.

Key words： BOPPPS; ideological and political education; radio frequency; frequency modulation; “two characteristics and one degree”