基于線上線下混合教學(xué)模式的電子CAD課程改革探討

陳曙光

（嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江嘉興 341036）

為了深入貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于職業(yè)教育改革的決策部署[1]，以立德樹人為根本任務(wù)，以打造高素質(zhì)師資隊伍為著力點，應(yīng)推進“三全育人”、落實育訓(xùn)并舉、確保質(zhì)量型擴招等新形勢、新要求下，持續(xù)深化教師、教材、教法改革。通過“以賽促教、以賽促學(xué)，以賽促改、以賽促建”，提升教師落實“課程思政”要求，“停課不停學(xué)”條件下組織教學(xué)的能力，推進高水平、結(jié)構(gòu)化教師教學(xué)團隊在信息技術(shù)應(yīng)用、團隊協(xié)作等方面的水平提高，持續(xù)提升職業(yè)學(xué)校推進國家教學(xué)標準落地、常態(tài)化改進教育教學(xué)管理的能力，構(gòu)建職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進的良好生態(tài)。本校于2020年將電子CAD立項為校級精品在線課程，經(jīng)過兩年的線上線下混合教學(xué)模式實踐，獲得了一些寶貴的教學(xué)改革經(jīng)驗。

電子CAD課程是高等職業(yè)院校應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一門核心專業(yè)課，是電氣自動化專業(yè)選修課，具有很強的實踐性。其任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生掌握典型電子電路設(shè)計軟件，初步具備獨立繪制較復(fù)雜電子原理圖及設(shè)計印制電路板能力。結(jié)合教育部提出推行雙證書制度，和雙證教學(xué)要求，專業(yè)課程的設(shè)置與職業(yè)資格證書相對應(yīng)，課程教材的選用和教學(xué)內(nèi)容的選取與考證內(nèi)容一致，學(xué)生通過專業(yè)課程學(xué)習(xí)就可以直接參加相關(guān)職業(yè)資格證書考試。該門課程的學(xué)習(xí)與PCB設(shè)計工程師及計算機輔助設(shè)計繪圖員資格證書相融合，可以很好地鼓勵學(xué)生考取相應(yīng)的職業(yè)資格證書，不僅能增強學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，還能提高學(xué)生的職業(yè)能力。

一、整體教學(xué)設(shè)計思路

（一）重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容與確定課程目標

在教育部應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)標準指導(dǎo)下，走訪電子行業(yè)公司，訪談從事PCB設(shè)計崗位的畢業(yè)生，針對職業(yè)崗位和招聘信息等進行分析，確定電子CAD課程培養(yǎng)目標為電子行業(yè)PCB設(shè)計工程師崗位，也就是培養(yǎng)具有電子線路板設(shè)計與相關(guān)仿真，跟蹤電子線路板制造過程并解決相關(guān)技術(shù)問題的專業(yè)技術(shù)人員。從招聘網(wǎng)站信息分析，一般PCB工程師崗位對應(yīng)屆畢業(yè)生要求是能夠根據(jù)電路原理圖完成PCB布局布線，負責(zé)元器件建庫、檢查和維護，熟悉Altium Designer或PADS軟件設(shè)計工具，有良好的團隊意識及溝通能力。根據(jù)崗位要求本校教師編寫了基于行動導(dǎo)向的項目化教材《電子CAD項目教程》，并由中國鐵道出版社出版發(fā)行。該教材內(nèi)容以實際電子產(chǎn)品的設(shè)計工作過程為主線設(shè)計學(xué)習(xí)項目，注重培養(yǎng)學(xué)生實際的電路板設(shè)計能力，在學(xué)習(xí)期間扎實完成多個具體的PCB設(shè)計項目，并能夠提供出實際資料?！峨娮覥AD項目教程》由五個項目組成，項目一至項目四是電子電路板PCB設(shè)計，按照難易程度由入門、簡單、提高和復(fù)雜四個等級組成，項目五為電路仿真項目訓(xùn)練。在電子電路板設(shè)計項目中均包含電路板設(shè)計流程中電路板設(shè)計原理圖繪制，物理封裝制作，網(wǎng)表處理，電路板布局，電路板布線，制造文件導(dǎo)出等六個步驟。遵循循序漸進規(guī)律，通過一個項目接著一個項目的連續(xù)訓(xùn)練，模擬實際工作環(huán)境，學(xué)生能夠在反復(fù)的項目訓(xùn)練中深刻記住軟件的使用技巧。在教學(xué)內(nèi)容中，引導(dǎo)學(xué)生閱讀企業(yè)作業(yè)單，了解PCB設(shè)計行業(yè)規(guī)范，觀看紀錄片《大國工匠》，從中體會工業(yè)發(fā)展中，千千萬萬一線技術(shù)人員的那種兢兢業(yè)業(yè)，敢為人先，敢打硬仗，不怕困難的工匠精神。

（二）學(xué)情分析與應(yīng)對方法

本學(xué)院每年參與學(xué)習(xí)電子CAD的學(xué)生大約有4～5個班級，學(xué)生人數(shù)達到150～200人，為應(yīng)用電子技術(shù)及自動化兩個專業(yè)。生源來源渠道有三種：高中后、三校生、3+2。其中高中后生源無任何基礎(chǔ)，從零學(xué)起；三校生高中階段來自不同職業(yè)高中，所學(xué)專業(yè)繁雜，電子專業(yè)基礎(chǔ)能力相差比較大；3+2學(xué)生有一定的PCB設(shè)計基礎(chǔ)，會使用protel99SE，個別學(xué)生布線能力較強。從前五年課堂面授過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的情況來看，發(fā)現(xiàn)一些問題，課程安排每周一次4學(xué)時，同種類生源學(xué)生對知識的接受能力差別很大，同一課堂出現(xiàn)多種進度，導(dǎo)致學(xué)生之間相互影響，課下沒有接續(xù)訓(xùn)練輔助，加之課程周期長，知識操作遺忘率很高，長期造成學(xué)生學(xué)習(xí)只停留在淺表層，無法深入，教學(xué)達不到預(yù)期效果。當代學(xué)生接受新鮮事物能力和信息化手段應(yīng)用能力極強，獲取信息主要渠道來源于網(wǎng)絡(luò)，會很快學(xué)會使用各種APP，但缺乏辨別力，自我意識強烈，綜合素質(zhì)較高，缺乏合作意識，娛樂愛好特別廣泛，自我認同高等特征。根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及特征，在“超星”平臺和“在浙學(xué)”APP中，建立了電子CAD課程網(wǎng)站。網(wǎng)站中提供了五個教學(xué)項目完整的操作視頻，并配有知識點講解和操作示范；同時將課后習(xí)題操作視頻同步上傳網(wǎng)站，作為學(xué)生課后練習(xí)指導(dǎo)，視頻時長為900分鐘。在課程平臺中設(shè)有討論，作業(yè)，學(xué)生學(xué)習(xí)情況統(tǒng)計等眾多模塊，以便教師掌握學(xué)生的每時每刻學(xué)習(xí)情況。課后在QQ和釘釘中提供全天候在線答疑，實現(xiàn)了手把手式教學(xué)。另外，學(xué)生也可以通過線上課程回放，回顧線上課堂知識，查缺補漏，實現(xiàn)在短時間內(nèi)提高電子電路板設(shè)計能力。

二、教學(xué)實施過程

線上線下混合教學(xué)模式，對于教師和學(xué)生都是既陌生又新鮮，實施最初很擔(dān)心學(xué)生是否能夠獲得專業(yè)知識，能否培養(yǎng)出電子電路PCB設(shè)計能力；課前線上學(xué)習(xí)是否能夠達到預(yù)期效果，學(xué)生會不會主動學(xué)習(xí)，是否能理解理論知識，學(xué)會分析及綜合運用等。在互聯(lián)網(wǎng)時代今天，教師必須具備一定的信息化教學(xué)能力，同時學(xué)生也應(yīng)學(xué)會通過互聯(lián)網(wǎng)方式獲取更新知識的能力，所謂活到老學(xué)到老，不被這快速發(fā)展的時代淘汰。我們對所選取教學(xué)內(nèi)容做了認真分析，分解出哪些知識適合在課前自學(xué)即通過視頻和自測訓(xùn)練自行完成，哪些項目內(nèi)容則需在教師安排引導(dǎo)下在課堂內(nèi)完成。在整個項目學(xué)習(xí)中學(xué)生學(xué)習(xí)評價效果采用什么方式才能客觀公正，過程考核記錄準確詳實。這些對我們老師教學(xué)教育能力提出了巨大的挑戰(zhàn)。下面以音響電路層次化制圖與制版項目為例，簡單介紹項目實施過程。

音響電路層次化制圖與制版項目由主電源電路、輸入輸出電路、音頻放大電路、驅(qū)動電路及閃爍電路組成。該項目需要自制元件庫，根據(jù)安裝元件的實際尺寸繪制相關(guān)元件的PCB封裝，在這一環(huán)節(jié)導(dǎo)入“差之毫厘，謬以千里”的典故，培養(yǎng)學(xué)生認真工作，決不能粗枝大葉的工作態(tài)度。在繪制頂層主電路圖及底層子電路原理圖時，針對本門課程軟件工具出處，引入華為公司被EDA軟件廠商停止銷售及更新事件，教育學(xué)生要認識清楚我們在某些領(lǐng)域跟先進技術(shù)國家的差距，青年一代需加倍努力學(xué)習(xí)，將來報效祖國。另外就IEEE華為事件，介紹什么是IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）國際學(xué)術(shù)組織，其在多領(lǐng)域多個行業(yè)制定規(guī)則，教育學(xué)生要關(guān)注國際學(xué)術(shù)共同體，它是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展及創(chuàng)新的基石，IEEE這些機構(gòu)發(fā)源于歐美，稍有不慎會成為被利用的工具來打壓我們民族產(chǎn)業(yè)。音響電路層次化制圖與制版項目教學(xué)實施過程三段六步三評價一反饋，如圖1所示。

三、學(xué)習(xí)效果

從在浙學(xué)APP上來看，對學(xué)生課前學(xué)習(xí)任務(wù)、討論題目及作業(yè)完成情況等數(shù)據(jù)分析，可以看出對于早已習(xí)慣教室面對面授課形式的高職學(xué)生來說，線上學(xué)習(xí)對于大多數(shù)學(xué)生來說不適應(yīng)，最初學(xué)習(xí)壓力還是比較大。在該門課程最初學(xué)習(xí)中，學(xué)生遇到的問題一是獨立預(yù)裝學(xué)習(xí)Altium Designer軟件不成功；二是課前學(xué)習(xí)中，從原來的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為自主學(xué)習(xí)方式，大多數(shù)學(xué)生不適應(yīng)，自學(xué)能力欠缺；三是對教師安排的課前學(xué)習(xí)內(nèi)容理解不夠，運用網(wǎng)絡(luò)資源的能力不理想；針對學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題，教師進行了全天候在線答疑，實施必要的遠程協(xié)助。

在釘釘線上直播課堂中，首先對學(xué)生在自學(xué)過程遇到知識點問題，如繪制原理圖時出現(xiàn)元件紅色彎線錯誤提示，多余元件在原理圖窗口導(dǎo)致編譯出錯，網(wǎng)絡(luò)標號放置不到位，錯用連線工具，從原理圖編譯時跳出message中判斷錯誤原因，未建工程項目導(dǎo)致原理圖網(wǎng)表無法傳送到PCB窗口等問題做示范講解，并且引導(dǎo)學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)資源解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，加強自學(xué)能力培養(yǎng)。其次對音響電路原理圖繪制中重點和難點知識做詳細講解示范。最后總結(jié)該項目知識要點及注意事項，提醒學(xué)生課后可以觀看直播課堂回放，補充自己某些知識點掌握不足情況。

在浙學(xué)App中對學(xué)生課前和課后的學(xué)習(xí)情況，會有實時詳盡的情況記載，根據(jù)數(shù)據(jù)隨時可以掌握每位同學(xué)對該門課程的學(xué)習(xí)情況，能夠有的放矢針對性督促幫助每位同學(xué)，并且根據(jù)不同生源對知識內(nèi)容掌握的程度，及時調(diào)整課程內(nèi)容，做到因材施教。高度發(fā)達的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)條件下，師生溝通從空間上得到擴展，課上未解決問題可以在課后線上解決，師生溝通暢通無阻，極大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)習(xí)熱情明顯高于傳統(tǒng)單一的課堂教學(xué)。從期末技能考試表現(xiàn)看，學(xué)生通過一學(xué)期的學(xué)習(xí)能夠完成100個元件左右的電路，采用層次電路設(shè)計方法，實現(xiàn)較復(fù)雜電路的原理圖及PCB設(shè)計，自制電子元件庫；在PCB設(shè)計中，根據(jù)要求較熟練設(shè)置布線規(guī)則，使用交互布線工具，同時學(xué)習(xí)簡單電路仿真環(huán)境參數(shù)設(shè)置并進行電路仿真。通過本科課程的PCB設(shè)計訓(xùn)練，大多數(shù)學(xué)生可以完成本門課程的教學(xué)目標，獲得該課程要獲得的知識、技能和專業(yè)素養(yǎng)。

四、結(jié)束語

電子CAD課程采用三段六步三評價一反饋教學(xué)策略，以學(xué)生為中心，工作任務(wù)驅(qū)動，學(xué)習(xí)結(jié)果為導(dǎo)向，利用電子CAD實訓(xùn)室，通過課前初探，課中導(dǎo)學(xué)，課后拓展，思政元素助力開展教學(xué)活動。教學(xué)項目成果通過企業(yè)結(jié)對PCB布線工程師評估鑒定，選出最優(yōu)布局布線進行制版生產(chǎn)，生產(chǎn)出來的PCB板用于前導(dǎo)課程項目教學(xué)實訓(xùn)，實現(xiàn)前后課程相互支撐，項目產(chǎn)品安裝調(diào)試過程中，學(xué)生可以看到PCB板有哪些優(yōu)缺點，為下一次PCB設(shè)計積累經(jīng)驗，從設(shè)計成果實現(xiàn)電子產(chǎn)品功能過程中，獲得更多的喜悅和自信。這些對于促進教學(xué)目標的達成，落實課程思政，將工匠精神融入滲透教學(xué)全過程，用勞動教育為學(xué)生打下堅實基礎(chǔ)。線上學(xué)習(xí)不受時間，地點，空間，距離的限制，給學(xué)校教學(xué)提供了極大的便利。隨著5G技術(shù)的逐步應(yīng)用，互聯(lián)網(wǎng)遠程教學(xué)會發(fā)展得更快更好，讓更多的人享受到更好的教學(xué)資源。