混合式教学在电子线路CAD课程改革中的应用

2023-06-09韦发清王阗

大学教育 2023年2期

韦发清　王阗

［摘要］针对应用型本科电子线路CAD课程课时少及对专业培养目标缺乏支撑力的问题，文章提出在该课程教学中作用混合式教学模式，并就授课模式、评价机制两方面进行改革。将“低认知、低参与度”的知识、理解部分内容通过线上视频、问卷等方式引导学生利用课前时间学习，而“高认知、高参与度”的应用实践部分内容在课堂上进行讲授，用全过程、多方式考核机制激发学生学习积极性。近几年的实践教学结果表明，学生整体的学习积极性、实践能力有了明显的提升。

［关键词］翻转课堂；教学模式；教学评价；电子路线CAD

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2023）02-0105-03

一、教学改革背景

在当今科技及信息技术飞速发展的时代，传统的教育方法使相当部分高校毕业生的能力与社会需求脱节，导致“毕业就失业”的严重社会问题。在人工智能机器人将代替大部分工人、分工越来越细的将来，除必要的专业知识与能力外，独立思考与创新能力、沟通表达与团队合作能力、人文关怀能力等应成为人才的核心能力，而对这些能力的培养是传统教育模式难以实现的。应用型本科电子线路CAD课程课时少、实践性强、对专业培养目标支撑面大，为提高学生实践能力，通常采用的教学措施有项目教学法[1]、小班教学及缩短授课周期及多方式考核[2-3]、依托网络平台开展以“学生为中心”的翻转课堂教学模式等[4]。

师者，所以传道授业解惑也。教学应以提高学生解决问题能力为目标，解决就业问题的关键在于提升学生的能力，教学应以产出能力为导向，通过有效教学模式提高学生的认知水平。

二、传统教学模式存在的问题

（一）低认知学习活动占比远大于高认知学习活动

希姆勒根據学习活动所指向的认知水平以及学生参与人数这两个维度，将学习活动分为四个层次：第一象限为低认知、低参与度，第二象限为低参与、高认知度，第三象限为高参与、低认知度，第四象限为高认知、高参与度[5]。在“认知金字塔”（见图1）中，传统教学中知识、理解的教学内容占用课堂大部分时间，在这一过程中，学生参与度低、获得认知水平低；而能提高学生认知水平，且需要学生高度参与的应用、分析、综合、评鉴部分学习活动却完全放到课外让学生自己完成，或将应用、分析部分内容通过实验课完成。但对一门课而言，实验课时占总课程总学时比例一般在25%以下。

（二）项目式教学停留在“知识模块化+单元项目练习”的阶段

传统教学模式下，教师对教材内容进行凝练后将知识模块化，再辅以单元项目练习，强化了知识内部联系和实践应用，但缺少能将主要知识点有机结合的综合性项目。

这种传统的授课方式下，学生的应用、分析能力是通过相对简单的课堂练习来培养的，知识点单一、前后知识整合性差，学生难以在脑中实现有效的记忆，所以就出现学生在课堂上听得懂授课内容，课后却不会做作业的情况。对以应用、分析能力为基础的综合、评鉴能力的培养更是难以为继。这导致大部分学生在做课程设计时，其作品只体现了小部分知识的应用，缺乏综合性、创新性的作品。

三、混合式教学在电子线路CAD课程改革中的应用

针对上述问题，项目组将“低认知、低参与度”的知识、理解部分内容通过线上视频、问卷等方式引导学生利用课前时间进行学习，而将“高认知、高参与度”的应用实践部分内容放在线下课堂进行，线上、线下教学互补，翻转教学、项目教学模式并用，形式混合式教学模式。下面以“PCB制板课堂设计”为例说明混合教学模式的应用。

PCB制板这部分内容不难，但实践性强、工序较多、是后续课程设计等实践环节的基础，是检验电子线路CAD课程学习效果的综合实践环节，也是学生第一次从作品设计到制作的尝试，90%以上的学生都怀着较高的学习热情，但容易在工艺操作细节问题上犯错误，导致作品质量不高。针对上述特点，我们采用了“翻转教学、项目式教学”混合式教学模式，为不打散项目实施的整体性，取得更好的教学效果，安排4节连上。目标是让学生能独立完成图纸排版、打印设置及PCB制板各个工序，并熟悉其中的注意事项。

（一）混合式教学之五步教学模式

混合式教学之五步教学模式（见图2）具体流程如下。

1.前思

提前一周在线下课堂跟学生介绍项目主题，选择一个跟本项目相关且趣味性较强或较热门的图文/短视频等，作为课前导入材料，以激发学生的学习兴趣。PCB制板环节材料损耗问题较为突出，且与环保相关，可以选择“电子产品垃圾”相关的新闻作为导入材料，以引发学生深入思考。时间控制在5～10分钟。

2.打底

这是一个重要环节，目的是为课堂学习内容打底，要根据学生学习能力、教学重难点与预期目标选取或制作打底材料，可以是专业作品展览、视频等。将低认知性的内容放在课前让学生自学完成，要保证知识支撑度够、具有趣味性、内容精简、有引导问题。为达到要求，笔者自己录制了PCB制板视频，配以PPT解说，时间控制在20分钟内。视频演示了制板所有工序的关键操作，强调了每个工序应注意的问题，并针对实践过程中学生容易犯错误的操作，设计问卷让学生在线上回答，让学生为接下来的课堂实践做好准备。

3.演练

这一环节目的是了解学生对打底内容的理解程度，如果偏差较大，则给予提示或提供学习资源，以帮助学生达到能力要求，顺利过渡到下一步的拓展活动。

课堂开始，以4 人为一小组让学生就打底视频及问卷进行简短的讨论，要求学生在20～30分钟内得出结论，起到让学生集中精神、复习巩固、加深理解、强化沟通表达能力的作用。然后，小组优秀代表就讨论结果作简要报告，给学生表达见解、展现自我的机会，让学生相信能上台做报告是一种奖励，这样有利于增强学生的学习动力、使其建立自信。最后，教师对学生的表现进行点评，及时表扬优点，指出不足和努力的方向，积极的评价才能让学生不断进步。经过演练，学生对接下来的实践有了进一步的认识和理解，增强了学习的信心和动力；教师也对学生课前自学的情况有了更全面的了解，可为下一步拓展环节教学活动的开展作准备。

4.拓展：现场操作演示与学生实践

这是锻炼学生独立思考、知识应用、沟通表达与团队合作等能力最重要的部分。这一环节要增加部分在视频中没有介绍的内容，以增强学生的分析思考能力。增加难度可以从认知、专业知识、沟通或表达方式等方面着手。

针对学生在演练环节表现出来对打印设置、打孔、腐蚀工序理解不透彻的问题，通过在课堂上进行操作演示与讲解加强学生对这部分操作的理解，并让学生按实践步骤自行操作，遇到不懂的可以跟同学交流、回看课前线上提供的教学视频。教师要进行现场监督、引导，对个别学习能力较弱的学生进行跟踪指导，兼顾整体与个体，提高教学效率。多次教学实践表明，这种教学模式可明显提高学生的学习主动性、促进学生之间的交流，提高他们独立思考和解决问题的综合能力，大大减少了教师课堂上重复演示与讲解的次数。相较于传统教学模式，同样的教学内容，4节课下来约节省了30分钟，教师可以对更多学生进行个别指导，收到更好的教学效果。

5.反思：评价与总结

积极、公平、全面的评价可提高学生学习积极性，也有利于培养学生的人文关怀精神和社会责任心。整个评价涉及教学各个方面、各个阶段，如考勤、职业素养、制板主要工序、项目报告等，从教师评价、学生互评、自评三个角度进行评价。在项目结束时，要求学生从实践目标、过程、收获、遇到问题及解决方法、自身不足及改进方向、对教学建议等方面进行总结汇报，以培养学生的评鉴能力。

（二）评价机制的制订

一個教学模式要想取得好的成效，必须有一个以教学目标为导向的评价机制。

混合式教学的学习评价贯穿整个学习过程，需要对学生在学习过程中各方面、各阶段的表现进行多角度全面性的学习评价[6]，通过学习评价能够体现出教学目标的达成程度，有利于通过学习评价来实现促进学生主动学习的目标[7]。

评价有主观和客观两种方法，分别从整体、个别、知识、应用四个方面进行评价（见图3）。非智力因素如学习态度、总结汇报等用主观方法评价，智力因素如知识问答等用客观方法评价。对小组整体的任务完成度、团队意识等从整体进行评价，对个别问答、沟通表现等进行个别评价，前思、打底、演练环节主要从知识方面进行评价，拓展环节的实践过程主要从应用方面进行评价。主观、客观占比尽量保持均衡。而教师评价、学生互评、自评，分别按40%、40%、20%的比例分配，评价顺序按教师评价—学生互评—自评进行（见表1）。

四、改革成效及总结

总体而言，线上、线下教学互补，突破了课堂教学的界限，教学效率明显提升了；翻转式教学增大了高认知、高参与度学习活动的占比，强化了对学生独立思考、实践应用、沟通表达等能力的训练；深化了项目式教学改革，加强了前后知识的关联。

首先，线上教学视频，将教师从简单、重复的课堂操作演示中解放出来，教师有更多时间对学生进行个别指导，提升了教学效率。个别接受能力较弱的学生在课外能通过反复观看线上视频、按问卷的提示查找需要的答案，大大缓解了因课外得不到及时指导而降低学习兴趣甚至放弃学习的问题，整体提高了学生的学习积极性和学习效果。

其次，因为“低认知、低参与度”的知识、理解部分内容已在课前通过线上视频、问卷等方式让学生自学完成，从而使“高认知、高参与度”的应用、分析、综合部分教学活动得以充分开展，加强了对学生解决实际问题能力的训练。

再次，示例中的“PCB制板”项目是“电子线路CAD”线路板设计与制作大项目中的一环，深化了项目式教学改革，加强了前后知识的关联，提升了整体教学效果。

最后，在评分机制上，因为打破“独裁”，学生有了互评、自评的权利，且考核覆盖各个教学环节，学生整体变得更积极、认真。高参与度的教学活动使得高认知的教学目标变得较易实现，进一步增强了学校进行教学改革的信心。

近几年实践教学结果表明，学生整体的学习积极性、实践能力有了明显的提升。

［参考文献］

[1] 毕秀梅.《电子线路CAD》课程项目式教学法的探索[J].电脑知识与技术，2009，5（16）：4235.

[2] 简远鸣，熊川.应用型本科电子线路CAD课程的教学探讨[J].教育教学论坛，2016（8）：185-186.

[3] 吴小进，王文成，刘云龙，等.电子线路CAD课程主动式实验教学方法[J].实验室研究与探索，2018，37（12）：173-177.

[4] 袁红星，吴少群，童春芽.基于翻转课堂的“电子CAD”课程教学实践[J].宁波工程学院学报，2015，27（3）：105-109.