有效教學(xué)在《電子CAD》課程的實(shí)施探究

劉建峰

摘 要：本文主要圍繞如何提高電子專業(yè)《電子CAD》課程教學(xué)的有效性，以“PCB板設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容為實(shí)例，從課堂教學(xué)的精心設(shè)計、教學(xué)內(nèi)容的合理組織、課堂評價方案的實(shí)施等進(jìn)行了一系列的探討。

關(guān)鍵詞：有效教學(xué)；PCB板設(shè)計；自主探究；典型學(xué)習(xí)任務(wù)

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-1422（2014）04-0101-03

目前，在廣大的中職學(xué)校中存在一個非常突出的問題，那就是 “教師教得很辛苦，學(xué)生學(xué)得很痛苦”。在《電子CAD》這門課程的“PCB板設(shè)計”教學(xué)過程中，筆者也曾遇到過這樣的問題。如何解決這一問題，倡導(dǎo)有效教學(xué)？本文主要就“PCB板設(shè)計”中如何實(shí)施有效教學(xué)進(jìn)行了較深入的探討。

一、有效教學(xué)的背景和內(nèi)涵

（一）有效教學(xué)的背景

有效教學(xué)（effective teaching）的理念源于20世紀(jì)上半葉西方的教學(xué)科學(xué)化運(yùn)動，在美國實(shí)用主義哲學(xué)和行為主義心理學(xué)影響的教學(xué)效能核定運(yùn)動后，引起了世界各國教育學(xué)者的關(guān)注。20世紀(jì)以前在西方教育理論中占主導(dǎo)地位的教學(xué)觀是“教學(xué)是藝術(shù)”。但隨著20世紀(jì)以來科學(xué)思潮的影響，以及心理學(xué)特別是行為科學(xué)的發(fā)展，人們意識到，教學(xué)也是科學(xué)。即教學(xué)不僅有科學(xué)的基礎(chǔ)，而且還可以用科學(xué)的方法來研究。于是，人們開始關(guān)注教學(xué)的哲學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)的理論基礎(chǔ)，以及如何用觀察、實(shí)驗(yàn)等科學(xué)的方法來研究教學(xué)問題。有效教學(xué)就是在這一背景下提出來的。

（二）實(shí)施有效教學(xué)的內(nèi)涵

有效教學(xué)是指通過一段時間的教學(xué)后，教師幫助學(xué)生完成了學(xué)習(xí)任務(wù)，獲得了預(yù)期的進(jìn)步和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)和發(fā)展與全面發(fā)展，包括知識、智力、情感、創(chuàng)造力，思維與實(shí)踐能力等方面的發(fā)展，也就是說，學(xué)生有無進(jìn)步或發(fā)展是教學(xué)的唯一指標(biāo)。有效教學(xué)實(shí)施的核心思想是：一是面向全體學(xué)生關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展；二是關(guān)注教育教學(xué)的實(shí)際效益；三是關(guān)注可測性或量化；四是啟迪教師實(shí)施反思性教學(xué)；五是有效教學(xué)的中心任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用有效的學(xué)習(xí)方式，積極參加并努力實(shí)現(xiàn)有效的學(xué)習(xí)過程；六是有效教學(xué)也有一套策略與技術(shù)。

二、有效教學(xué)的設(shè)計與實(shí)施

下面以《電子CAD》課程中的重要內(nèi)容“PCB板設(shè)計”教學(xué)為例，來討論有效教學(xué)的設(shè)計和實(shí)施。

（一）精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式——是課堂有效的前提

教師備課時要從教學(xué)實(shí)際出發(fā)，根據(jù)教材特點(diǎn)、學(xué)生實(shí)際、學(xué)校條件，結(jié)合不同的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、對象和條件等，因校制宜、因時制宜，靈活、恰當(dāng)?shù)亟梃b和選用國內(nèi)外的教學(xué)方法，突出重點(diǎn)、攻破難點(diǎn)，并善于探討、實(shí)踐、評價、總結(jié)、反思，注重學(xué)生對知識的探究和建構(gòu)，有效地將各種方法和模式有機(jī)地整合起來。在繼承的基礎(chǔ)上大膽改革，探索和運(yùn)用新的教學(xué)方法與教學(xué)模式。因此在PCB板設(shè)計這一章節(jié)，為了突出以學(xué)生發(fā)展為本，以能力培養(yǎng)為本的有效教學(xué)思想，在教學(xué)內(nèi)容上設(shè)計了一些與職業(yè)崗位相對應(yīng)的典型工作任務(wù)來搭建教學(xué)的平臺。

教學(xué)的實(shí)施過程采用了以任務(wù)為引領(lǐng)、行動為導(dǎo)向的教學(xué)方法，讓學(xué)生帶著一個個任務(wù)通過課堂討論、自主學(xué)習(xí)、相互合作、實(shí)際操作等方式，使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中不知不覺地實(shí)現(xiàn)知識的傳遞、遷移和融合。學(xué)習(xí)方法上主要采用小組協(xié)作的形式，學(xué)生每4人為一小組，推舉組長一名，同時還運(yùn)用了競賽式、實(shí)踐式、自主探究式等學(xué)習(xí)方法。

（二）精心組織學(xué)習(xí)活動的環(huán)節(jié)——是課堂有效的關(guān)鍵

在學(xué)生的學(xué)習(xí)組織過程中，根據(jù)PCB板設(shè)計的教學(xué)目標(biāo)，將學(xué)習(xí)內(nèi)容分為六個任務(wù)，在實(shí)施每個教學(xué)任務(wù)中應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。

任務(wù)一 繪制原理圖：要求學(xué)生根據(jù)下發(fā)的任務(wù)書繪制原理圖，修改個別元件的管腳封裝，進(jìn)行工程編譯。此階段任務(wù)實(shí)施主要是采用討論法、自主學(xué)習(xí)、相互協(xié)作為主來完成，教師特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生須通過查閱庫元件手冊，修改個別元件管腳封裝，以及解決工程編譯過程中發(fā)現(xiàn)的錯誤。同時要求學(xué)生創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)表，起到運(yùn)用舊知，為導(dǎo)入新課PCB板設(shè)計做準(zhǔn)備。

任務(wù)二 建立與規(guī)劃PCB板：教師采用演示法介紹PCB板建立的兩種方法：一是手工建立PCB板，二是通過向?qū)ЫCB板，強(qiáng)調(diào)學(xué)生注意在手工建立PCB板時要將板層選到禁止布線層，并通過手工繪制邊框。重點(diǎn)介紹通過向?qū)ЫCB板的方法，各界面各參數(shù)的含義。各小組在組長的組織下，學(xué)生通過體驗(yàn)式、實(shí)踐式學(xué)習(xí)方法來建立PCB板。教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)原理圖元件的多少、大小、電路板的外殼等因素并參考電路板尺寸按國家標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)劃電路板，并要求學(xué)生根據(jù)電壓合理選擇導(dǎo)線安全間隔。電路PCB板建立完成后，教師簡單介紹電路板的作用和原理。

任務(wù)三 載入元件封裝與網(wǎng)絡(luò)：學(xué)生自主探究原理圖與PCB板之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)須載入元件封裝與網(wǎng)絡(luò)，教師介紹載入元件封裝與網(wǎng)絡(luò)的方法，由學(xué)生分析載入的信息列表，并總結(jié)出只有在列表中出現(xiàn)打“√”符號時，才表示載入的元件封裝與網(wǎng)絡(luò)完全正確。有部分小組在載入信息時可能會出現(xiàn)錯誤標(biāo)記，教師應(yīng)啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生自己尋找解決方法，學(xué)生應(yīng)通過分析討論出錯誤的原因是元件封裝有誤或找不到，應(yīng)返回原理圖文件中進(jìn)行修改。

任務(wù)四 布局與布線：成功導(dǎo)入元件后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)所有元件都疊加在一起，教師在這里應(yīng)強(qiáng)調(diào)飛線作用，引導(dǎo)學(xué)生思考解決方法。學(xué)生通過自主探究、小組討論，弄清楚必須移動元件的位置和改變元件的分布情況。教師在這里應(yīng)總結(jié)的知識點(diǎn)是：（1）元件布局：要求學(xué)生根據(jù)元件的外形、布線、安裝、焊接和調(diào)試要求合理進(jìn)行布局。同時通過小組競賽、學(xué)生帶學(xué)生的方法進(jìn)行整體布局，在學(xué)生布局的過程中教師應(yīng)適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行指導(dǎo)，布局完成后，各組派出組員總結(jié)布局的規(guī)律應(yīng)該是如何盡量減少交叉線，使整個版面整齊漂亮。然后教師選出布局效果最好的PCB板展示出來進(jìn)行點(diǎn)評總結(jié)。這一環(huán)節(jié)是重點(diǎn)， 以學(xué)生的能力培養(yǎng)為立足點(diǎn)，通過學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題，尋找解決問題的方法，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，教學(xué)效率可明顯提高。（2）布線規(guī)則設(shè)置：布局完成后教師通過直觀教學(xué)法重點(diǎn)介紹布線規(guī)則設(shè)置：一是設(shè)置導(dǎo)線寬度規(guī)則，二是設(shè)置布線層面規(guī)則，在導(dǎo)線寬度設(shè)置中，須進(jìn)行導(dǎo)線寬度的最大值、最小值、最優(yōu)值的設(shè)置，教師強(qiáng)調(diào)電流與導(dǎo)線寬度的設(shè)置規(guī)律，1A電流需要1mm的導(dǎo)線寬度，所以對于大電流的網(wǎng)絡(luò)，還必須單獨(dú)設(shè)置導(dǎo)線寬度規(guī)則，如電源、接地網(wǎng)絡(luò)，通過親身體驗(yàn)、動手實(shí)踐讓學(xué)生自行設(shè)置，啟發(fā)學(xué)生思維，教師只負(fù)責(zé)咨詢與答疑。在設(shè)置布線層面規(guī)則，教師應(yīng)重點(diǎn)介紹布線板層有單面板、雙面板、多層板與板層的設(shè)置規(guī)律，以及布線的方向是垂直、水平、還是任意。學(xué)生通過小組討論、合作式學(xué)習(xí)分析本次設(shè)計應(yīng)采用單面板還是雙面板。最后教師作出總結(jié)：分析出電路應(yīng)采用何種板層的原因和各項(xiàng)參數(shù)規(guī)則的設(shè)置方法。布線規(guī)則設(shè)置是本章難點(diǎn)，讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，達(dá)到了非常理想的教學(xué)效果。（3）自動布線：最后教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自動布線，完成PCB板的設(shè)計。

任務(wù)五 手工修改：（1）手工修改導(dǎo)線，自動布線后，同學(xué)們會發(fā)現(xiàn)部分導(dǎo)線存在彎曲太多，繞行太遠(yuǎn)等缺陷，教師適時引出布線的原則有：安全工作原則、導(dǎo)線精簡原則、電磁抗干擾原則、環(huán)境效應(yīng)原則、組裝方便與規(guī)范原則、美觀與經(jīng)濟(jì)原則。然后進(jìn)行走線合理與不合理的比較，學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和小組討論，每組選出代表分析本小組自動布線中不合理應(yīng)修改的地方，教師再指出各小組所有不合理的布線，并要求學(xué)生進(jìn)行修改。（2）添加安裝孔，為了方便裝配、焊接和調(diào)試，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行安裝孔的添加。（3）添加覆銅和補(bǔ)淚滴，為了增強(qiáng)電路的抗干擾能力，提高電路板和連接處的強(qiáng)度，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行覆銅和補(bǔ)淚滴。

任務(wù)六 規(guī)則檢查：PCB板制作完成后，進(jìn)行最簡單的電氣規(guī)則檢查，教師引導(dǎo)學(xué)生理解報告中參數(shù)的含義，學(xué)生自行檢查與修改布線。

在整個教學(xué)過程中，教師不只是教給學(xué)生知識，更重要是教會學(xué)生獲取這些知識的方法，實(shí)現(xiàn)了從“教師是演員，學(xué)生是觀眾”到“教師是導(dǎo)演，學(xué)生是演員”的轉(zhuǎn)變。

（三）發(fā)展性課堂評價——是課堂有效的升華

各小組通過小組內(nèi)評定，選出PCB板布局最美觀的成果展示出來，并派一名代表闡述在制作過程中遇到了什么問題、如何解決、學(xué)到了哪些知識和經(jīng)驗(yàn)？然后各小組進(jìn)行互評，再由教師進(jìn)行總評，總結(jié)出各組的特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生取長補(bǔ)短借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)來改進(jìn)和提高自己的設(shè)計，使學(xué)生的各種能力在多元評價中得到提高。同時學(xué)生的設(shè)計會存在各種各樣的問題，教師在評估中還要指出問題的所在及解決的方法?？傊u價的過程應(yīng)該是總結(jié)知識、提出問題和學(xué)習(xí)新知識的過程。而且在檢查評價中，不能單純依靠所完成任務(wù)的成果來評價該組的成績，而應(yīng)從實(shí)施的整個任務(wù)過程來綜合評價，從他們是否利用了所學(xué)知識，是否運(yùn)用知識解決了實(shí)際問題，是否學(xué)到了新的知識，在小組中是否進(jìn)行了良好的合作交流等以發(fā)展的眼光來評價他們的整體課程成績。通過評價，我們能及時發(fā)現(xiàn)教學(xué)上存在的優(yōu)點(diǎn)與不足；通過評價，我們能進(jìn)一步完善我們的課堂教學(xué)。

三、有效教學(xué)的實(shí)施效果

首先，在教學(xué)過程中，采用了行動導(dǎo)向的教學(xué)方法，以典型的工作任務(wù)為教學(xué)的載體，讓學(xué)生在做中學(xué)，教師在做中教，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓興趣成為了教學(xué)的最好老師。

其次，在學(xué)的過程中，將傳統(tǒng)的“以教師為中心，學(xué)生被動接受”的現(xiàn)象變?yōu)榱恕耙詫W(xué)生為中心，學(xué)生主動去發(fā)現(xiàn)和解決問題”。使學(xué)生由被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鳎浞职l(fā)揮了學(xué)生的主體作用，更好的培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)和發(fā)明創(chuàng)造的能力。

最后，整個教學(xué)過程較好的體現(xiàn)了教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接的思想，在做的過程中較好的訓(xùn)練了學(xué)生在今后的職業(yè)生涯中與他人交流、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力，有效地提高了學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)。

四、結(jié)束語

精雕細(xì)琢一節(jié)優(yōu)質(zhì)課不難，堅持上好每一節(jié)有質(zhì)量的課卻是對教師職業(yè)道德專業(yè)素養(yǎng)的一種考驗(yàn)。新課程背景下的教師能否具有職業(yè)幸福感關(guān)鍵還在于教師是否有教育教學(xué)的成就感，在于教師是否跟上改革的步伐，真正做到對學(xué)生的成長負(fù)責(zé)。教師要時時刻刻注意給學(xué)生提供參與的機(jī)會，體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動作用，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)積極參與和有效參與的和諧統(tǒng)一，只有這樣才能收到良好的教學(xué)效果。

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責(zé)任編輯 賴俊辰