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以工作页为载体的“电子线路板设计与制作”课程教学设计

作者:未知

  摘 要:当前,线上线下相结合的混合式教学模式在高校课程教学改革中得到了普遍应用。文章开展了以工作页为载体的混合式教学模式探索与实践,通过工作页贯穿整个教学,课前、课中、课后任务环环相扣,有效实现课程教学与网络教学的结合。同时,引入多元化评价体系,激发学生学习积极性,着力培养学生学习主动性和创造性,提高课程教学质量。
  关键词:印制电路板设计;工作页;混合式教学
  当前,结合了传统课堂优势和网络课程优势的线上线下混合式教学模式在高校课程教学改革中得到了普遍应用,但混合式教学改革在实际教学实施过程中还存在着一些如网络平台与教学课程脱节、网络资源平台发挥有限和网络资源利用率低等问题。要想更好地将传统的课堂教学和网络教学结合起来,使学生在课上和课下更主动地去学习,重点在于课程的教学设计。
  1 课程背景
  随着信息社会的发展、电子产品的进步,在国家大力支持和投入力度下,具有自主开发能力的新兴企业,如物联网企业,集成电路、高端数字产品生产企业、智能控制技术企业等都表现了较高的成长性,产业的发展带来了人才需求的增长和生产岗位的增加及变化,同时对从业人员素质和能力有了新的要求[1],印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)设计已成为高职院校电子信息类专业学生必备的专业技能之一,“电子线路板设计与制作”课程的开设主要是培养学生电子设计自动化(Electronics Design Automation,EDA)设计软件的应用、PCB设计工艺与规范、布局布线的方法与技巧[2]等PCB设计技能。
  目前,电路板大多趋向于集成化和微型化,可以在几平方厘米的芯片上集成数千万个晶体管,对电子线路设计人员提出了更高的要求,需要其及时掌握电路板工艺的最新动态,以便掌握最新的技术。因此,如何有效利用课余时间进行软件操作的训练,在课堂中重点传授设计和制作工艺,提高课堂教学效率;如何有效引导课后拓展训练,增加实操经验,都是课程改革中急需解决的问题[3]。
  为满足PCB设计的学习需求和行业需求,在“互联网+教育”的时代背景下,在德国学习的经验指导下,本课程团队开展了以工作页为载体的线上线下相结合的混合教学模式的实践研究,更好地让教师变“教学”为“导学”,引导学生变“听学”为“研学”,真正实现“以教为中心向以学为中心”“知识传授为主向能力培养为主”的转变。
  2 工作页设计
  由于现在学生生源的变化,课堂互动变得越来越困难,学生不愿回答问题、布置任务学生没反应,常常出现教师“唱独角戏”的现象。观其本质,并非学生不愿学习,而是传统的教学方法已经无法满足新时代下学生的学习需求。被称为互联网“原住民”的学生,从小就生活在信息化时代,机灵、好奇、怪趣、观点毒辣,一方面需要有新事物引领,另一方面喜欢独自探索。故本课程开展线上线下混合式教学的同时,引入了德国课程教学中常用的工作页,开发以“工作过程为导向”的工作页导学手册,设计典型工作学习任务,引导学生在任务实施过程中体验工作过程,学会工作方法,构建自己的知识体系,最终实现将知识迁移到实际工作中;同时让学生自觉养成专业习惯[4],提高学生的职业素养。
  2.1 项目载体设计
  课程旨在以工作页为载体全过程指导学生进行理实一体学习,培养学生原理图绘制及PCB设计能力。工作项目按照德国AHK考核标准要求,选取PCB设计岗位中的典型工作任务,按照学生的认知规律进行完整应用实例设计开发,锻炼学生原理图绘图能力及PCB设计能力的同时,增加PCB设计工艺要求等岗位实践要点,更好地实现与岗位的无缝对接。在PCB设计项目中,加强DRC的实时训练,这部分内容在许多教材中均作为了解内容简单介绍,但在实际岗位中,对于一名PCB设计人员来讲,在PCB完成设计、交板、生产后再发现低级错误,所耗费的成本是不可接受的,故需通过设计软件自带的规则审查功能,以设计规则驱动设计,在布局、布线、调时序拉等长,摆丝印等繁琐而耗时的过程中,利用软件帮助进行实时DRC规则检查,实现一板成功。在项目设计中,均增加此部分内容,重点介绍如何运用此功能,进行布线违规检查及修复、未耦合差分对线段检查、DFM检查等,更好地应用强大的计算机程序进行专家级别评审。
  2.2 内容形式设计
  本课程所设计的工作页,不仅能指引学生独立完成项目,同时也是教师教学实施的教案,故在工作页的内容和形式设计中,考虑项目本身和工作过程的同时,还需考虑教学要素,从而更有效地实现教学做合一,让学生在工作页的指引下完成一个又一个项目的同时,实现其自身知识和能力的培养与积累。
  结合本课程采取的混合式教学模式,项目工作页设计分为课前、课中、课后任务,按职业技能标准要求系统化呈现,课前任务通常以找不同、比对等简单、明确、有趣的方式激发学生完成先知知识准备和新课预习;课中任务设计,以六步法原则,通过项目资讯、项目计划、项目决策、项目实施、检查评价来引导学生实施任务,并注重学习过程记录,有效提高教学实施效果;课后任务分为必选的巩固训练和可选的拓展训练两部分,实现专业必备技能和知识培养的同时,促进学生自主学习能力的培养。
  2.3 考核评价设计
  为更好地提高教学质量,课程考核评价设计也至关重要。本课程采取形成性考核,注重学生的过程性考核,有效激励促进学生学习,在工作页设计中,将考核指标融合其中,如学生课前任务的完成情况,通常以学生自评的方式进行检查;课中任务实施过程的评价,通常采取随机分配、学生互评、教师抽查的方式;课后任务的评价,通常以学生自评、教师复评为主。通过教师、学生共同参与的实时、多元化的评价体系,加大对学生过程的重视,科学、合理地评价学生学习效果。
  3 教学实施
  工作页的开发,是为了更好地实施课程混合式教学,课程通过课前“先行”,课中“后知”,课后“再创”,层层推进,坐实教学重点。针对新时代背景下學生学习特点,设置有效、简单、明确、有趣的课前任务,提高学生的参与度;课中通过项目任务创设工作情境,进行高效的师生交互活动,引导学生不断探究与思考,提高学生的学习兴趣和自主学习成效;课后延伸教学资源,满足个性学习需求,提高学生的学习能力和技能。同时本课程教学实施过程中,重视学生分层教学,允许学生差异化发展。项目工作任务设计分层次,结合学生特点,从基础到拓展再到创新进行分层分类设计,针对不同层次学生提出不同要求。教学环节分成课前、课中和课后3部分,由工作页贯穿并呈现整个教学过程。   3.1 课前准备
  根据工作页任务要求,利用泛雅平台教学资源及其他网络资源,进行课前任务的学习与准备,针对不理解的知识点和不具备的技能点,通过选择学习入口实现知识的巩固,让学生自由学习,并记录学习情况。在工作页指引下,找不同、判错误,观看课件、视频、动画创设情境,提升学生学习兴趣,为课堂任务做好准备。
  3.2 课上实施
  课中环节,教师根据课前学习反馈情况,进行项目任务灵活分配,注重不同层次间学生的有效互动。任务实施过程中,随时在工作页上记录、总结关键点,养成学生记录数据的习惯,同时为后续学习的动态监控提供依据;通过表述和回答问题,提高学生语言表达能力,鼓励和反馈贯穿课堂始终;通过项目实例的操作训练,让学生感受工程项目实施实际过程;通过项目拓展,培养学生创新思维和再学习能力;引进企业“整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全”的6S规范和评价体系,促使学生养成良好的职业素养。
  3.3 课后拓展
  课后环节,根据学生课堂表现和任务完成情况,设定不同的课后拓展目标。通过设计调查问卷,围绕任务重点知识,以提问的方式了解学生对理论知识点的掌握情况,抓住学生的学习短板,为下一个课堂做准备,鼓励学生通过QQ群、微信等方式和教师沟通交流,完成拓展问题。
  4 结语
  以“工作过程为导向”的工作页设计,一方面,为学生的自主学习搭建有效的学习支架,另一方面,通过任务驱动与问题情境驱动,充分调动了学生的原有思维经验与知识基础,达成学生创造性思维能力和解决问题能力的提升。以工作页为载体进行的课程混合式教学,可以让教师在教学过程中,将教学重点更好地集中在指导学生遇到新知识时应如何查阅文献资料,通过自主学习进一步拓展相关知识,培育学生不断创新的工程思维。
  在今后的教学中,课程改革方向还将围绕如何把思政教育引入课堂教学中而努力,充分挖掘蘊含在专业知识中的德育元素,将德育渗透到课程教学中,实现专业课与思政教育的有机融合。
  基金项目:2017年院级教改项目阶段性研究成果;项目名称:“互联网+”背景下高职《电子线路板设计与制作》课程混合教学模式的研究与实践;项目编号:JG201705。
  作者简介:仲小英(1981— ),女,江苏太仓人,讲师,硕士;研究方向:嵌入式技术应用。
  [参考文献]
  [1]刘骋.产业结构调整背景下电子信息工程技术专业人才需求的调查分析[J].武汉职业技术学院学报,2013(2):27-31.
  [2]任枫轩.新形势下“PCB设计与制作”课程动态教学设计与实践[J].教育与职业,2018(18):140-141.
  [3]李珈.基于信息化的《电子CAD》课程教学改革研究与实践[J].湖北广播电视大学学报,2017(2):29-31.
  [4]李燕.基于德国AHK资格认证制度的《可编程控制器》课程综合性改革探索[J].产业与科技论坛,2018(19):194-195.
  Design of teaching “Electronic Circuit Board Design and Production” course based on work page
  Zhong Xiaoying
  (School of Electronic Information, Suzhou Chien-Shiung Institute of Technology, Taicang 215400, China)
  Abstract:At present, the hybrid teaching model combining online and offline has been widely used in the reform of college curriculum teaching. This paper has carried out the exploration and practice of the mixed teaching model based on the work page, through the work page throughout the teaching, before the class, the in-class and after-school tasks are interlocked to effectively realize the combination of course teaching and online teaching. At the same time, the diversified evaluation system is introduced to stimulate students’ enthusiasm for learning, to cultivate students’ initiative and creativity, and to improve the quality of course teaching.
  Key words:printed circuit board design; work page; hybrid teaching
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