基于信息化的《電子CAD》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

李珈

（湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

基于信息化的《電子CAD》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐

李珈

（湖北科技職業(yè)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

《電子CAD》是直接面向PCB技術(shù)員崗位的職業(yè)技能課程，實(shí)踐操作性很強(qiáng)，要求學(xué)生在熟練運(yùn)用畫圖軟件的同時(shí)，掌握布局布線規(guī)則和制作工藝。依據(jù)奧蘇伯爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論，運(yùn)用現(xiàn)代信息化教學(xué)手段和資源進(jìn)行教學(xué)改革，突破空間與時(shí)間的限制，幫助學(xué)生形成良好的PCB技術(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)有意義學(xué)習(xí)。

電子CAD；認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移；信息化教學(xué)

《電子CAD》是直接面向PCB技術(shù)員崗位的職業(yè)技能課程，實(shí)踐操作性很強(qiáng)，在電子類專業(yè)課程體系中占有重要地位。從多年的教學(xué)效果來看，課程與崗位沒有實(shí)現(xiàn)“無縫對接”，其主要原因是學(xué)生們無法實(shí)現(xiàn)從課堂到職場的有效學(xué)習(xí)遷移。依據(jù)奧蘇伯爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論，筆者試從幫助學(xué)生們建立有效的PCB技術(shù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)入手，著力改善這一現(xiàn)象。

一、現(xiàn)狀分析

（一）電子信息行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

電子信息行業(yè)發(fā)展與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平的提高密切相關(guān)。隨著居民收入的快速增長和生活水平的不斷提高，我國已發(fā)展成為全球電子及通訊產(chǎn)品的主要生產(chǎn)基地，也是全球最大的電子產(chǎn)品消費(fèi)市場。電子信息類的人才需求量也隨之不斷增加。

電子信息類專業(yè)學(xué)生要在電子產(chǎn)品制造業(yè)中立足，需滿足用人單位的崗位職業(yè)技能要求。通過廣泛的企業(yè)調(diào)研，專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)明確了電子信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)主要指向電子產(chǎn)品制造產(chǎn)業(yè)。根據(jù)產(chǎn)品制造中的崗位及技能需求，因此《電子CAD》課程被設(shè)置為我校電子信息類專業(yè)的核心課程。

（二）我校電子CAD技能培養(yǎng)過程中存在的主要問題

《電子CAD》課程教學(xué)目的是為了使學(xué)生在知道電路板設(shè)計(jì)與制作工藝的基礎(chǔ)上，熟練使用電子繪圖軟件輔助設(shè)計(jì)并繪制原理圖、PCB圖、元件庫圖及封裝圖等。這就要求學(xué)生首先掌握軟件工具的使用，其次在使用軟件繪圖過程中掌握電路板設(shè)計(jì)與制作工藝，積累足夠的電路印制板的設(shè)計(jì)與制版經(jīng)驗(yàn)，并在相關(guān)工作崗位中能熟練應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)課堂與崗位的“無縫對接”。

從教學(xué)實(shí)踐看，該課程的教學(xué)效果并不理想，教學(xué)目標(biāo)并沒有有效實(shí)現(xiàn)，主要存在以下問題：

1.學(xué)生們只掌握了其“形”，沒有掌握其“神”。由于受到課堂時(shí)間限制，往往學(xué)生們在課堂上還沒有熟悉軟件工具的使用就已經(jīng)下課了，更別提布局布線規(guī)則和制作工藝的熟悉和掌握。致使電子CAD的課程教學(xué)偏向于工具軟件操作，造成課程結(jié)束后學(xué)生只學(xué)會了軟件操作，而沒有掌握實(shí)際電路板設(shè)計(jì)和制作工藝，這與企業(yè)就業(yè)崗位需求有較大差距。

2.學(xué)生們在課后拓展不足。電子 CAD的課程教學(xué)是典型的“任務(wù)驅(qū)動”的項(xiàng)目式教學(xué)做一體化教學(xué)模式，貫徹執(zhí)行“學(xué)生為主、教師為輔”的指導(dǎo)思想，以項(xiàng)目為載體、以分項(xiàng)任務(wù)推動教學(xué)進(jìn)程，講練結(jié)合，充分調(diào)動學(xué)生們的主體能動性，課堂內(nèi)教學(xué)效果不錯(cuò)。但是僅僅完成課堂內(nèi)教學(xué)任務(wù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以適應(yīng)崗位技能要求的，相關(guān)崗位都是屬于經(jīng)驗(yàn)型崗位，需要在課余進(jìn)行大量拓展訓(xùn)練和實(shí)踐操作，由于缺乏案例資源平臺，再加上舉一反三的能力不足，無法實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)遷移。

因此，如何有效利用課余時(shí)間進(jìn)行軟件操作的訓(xùn)練，在課堂中重點(diǎn)傳授設(shè)計(jì)和制作工藝，提高課堂教學(xué)效率；如何有效引導(dǎo)課后拓展訓(xùn)練，增加實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，都是急需解決的問題?！笆拐n堂學(xué)習(xí)為應(yīng)付他們在真實(shí)的生活環(huán)境中所面對的每一種情境都有所準(zhǔn)備”，“這顯然是不可能的”。[1]所以必須有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移，依據(jù)奧蘇伯爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論指導(dǎo)本門課程的教學(xué)改革勢在必行。

二、認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論

學(xué)習(xí)遷移，意即舉一反三，是學(xué)習(xí)過程中普遍存在的現(xiàn)象。我們常說“授人以魚不如授人以漁”，可是即使再成功的老師也不可能把所有的捕魚方法都交給學(xué)生們，他們需要從已學(xué)到的方法技能中進(jìn)行拓展，從而掌握新的方法技巧；而新的方法技巧又會對原有知識經(jīng)驗(yàn)、技能和態(tài)度甚至學(xué)習(xí)策略等產(chǎn)生影響。這種學(xué)習(xí)之間的相互影響就是學(xué)習(xí)遷移。

奧蘇伯爾首次將認(rèn)知心理學(xué)引入學(xué)習(xí)遷移問題中，形成認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論。在他看來，一切新的有意義學(xué)習(xí)都是在原有的學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，不受學(xué)習(xí)者原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)影響的有意義學(xué)習(xí)是不存在的。[2]因此，認(rèn)知結(jié)構(gòu)是在有意義學(xué)習(xí)中影響遷移的關(guān)鍵因素。顯然，如何幫助學(xué)生形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)是解決問題的核心。

奧蘇伯爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論中，提出在學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)新材料之前先給其呈現(xiàn)引導(dǎo)性材料，即“先行組織者”，它比新材料的抽象概括度更高、包容水平更廣，并能清晰地顯示新材料與認(rèn)知結(jié)構(gòu)中原有的觀念之間的關(guān)聯(lián)性。它類似于一座認(rèn)知橋梁，連接已知知識與新知識，使得學(xué)生們更有效地學(xué)習(xí)。

依據(jù)認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論，首先需要精心選取“先行組織者”，既起到承上啟下的作用，又可以便于課后拓展；其次需要有效傳導(dǎo)“先行組織者”，利用多種多媒體信息化手段將選取的輔助資料轉(zhuǎn)換成便于接受、易于看懂的視頻資料；最后還需要利用有效平臺進(jìn)行傳輸，不僅要確保學(xué)生們能夠便利地看到這些資料，還要確保每一個(gè)學(xué)生們都看了這些資料。

三、改革措施

如何突破課堂時(shí)間的限制，讓學(xué)生們進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)，確保形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，在課下也能熟悉使用軟件操作，并能將布局布線規(guī)則和制作工藝融入各種電路繪制之中，同時(shí)積累足夠的設(shè)計(jì)與制作經(jīng)驗(yàn)，是本次課改的關(guān)鍵。

（一）利用互聯(lián)網(wǎng)，精選輔助教學(xué)內(nèi)容

將教學(xué)內(nèi)容采用模塊化以項(xiàng)目任務(wù)方式呈現(xiàn)給學(xué)生，按照單面板——雙面板——多層板的順序逐層推進(jìn)，軟件操作、布局布線規(guī)則、制作工藝等方法和技能由易到難，由簡入繁，前后銜接至關(guān)重要。雖然在課堂教學(xué)過程中我們會選取實(shí)際的項(xiàng)目案例為載體推動項(xiàng)目式的教學(xué)進(jìn)程，但因?yàn)椴季植季€規(guī)則及制作工藝是看不見摸不著的理論知識，需要大量的練習(xí)來真正領(lǐng)會和掌握，所以一般用人單位在招聘PCB工程師的時(shí)候都比較看重從事該工作的年限和經(jīng)驗(yàn)。學(xué)校要在短時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生們掌握這部分的理論知識，就需要讓學(xué)生們接觸到盡可能多的實(shí)際工作項(xiàng)目，因此我們借助于互聯(lián)網(wǎng)平臺，如“百度傳課”、“電子工程師論壇”等，精選輔助教學(xué)內(nèi)容，將布局布線規(guī)則和制作工藝進(jìn)行歸納整理，選擇具有代表性的電路圖，形成“先行組織者”，讓學(xué)生們可以在課前了解、熟悉新知識新規(guī)則，在課后回顧、內(nèi)化和拓展，在實(shí)際操作練習(xí)的過程中熟練掌握軟件的操作與使用方法。

（二）運(yùn)用多種軟件，創(chuàng)建微課視頻資源庫

根據(jù)學(xué)習(xí)金字塔理論，在學(xué)習(xí)兩個(gè)星期之后，通過閱讀得來的知識保留10%，通過示范學(xué)習(xí)的知識有30%被保留下來，由此視頻類資料比傳統(tǒng)的文字資料更易于接受和理解。

再加上本門課程的軟件操作是基礎(chǔ)，課程的核心內(nèi)容——布局布線的規(guī)則和制作工藝——是在這一基礎(chǔ)之上體現(xiàn)出來的，所以軟件操作是基石。如同爬山一樣，美麗的風(fēng)景一般都是在山頂，從山底到山頂需要爬行很長一段距離，本門課程由于受到課堂時(shí)間的限制，學(xué)生們學(xué)完了本門課程之后往往發(fā)現(xiàn)自己只是從山底到半山腰而已，還未欣賞到山頂?shù)拿利愶L(fēng)景，課程就戛然而止了。假如采取一定的方法手段幫助學(xué)生們快速從山底到山頂，那么學(xué)生們就可以在課程結(jié)束的時(shí)候領(lǐng)略到山頂風(fēng)景，產(chǎn)生“一覽眾山小”激昂胸懷，同時(shí)也會更有信心面對接下來的更高的山峰。軟件操作就是從山底到山頂?shù)囊欢紊铰?，是需要熟練掌握的，但是花費(fèi)太長時(shí)間在這上面卻有些得不償失，如果學(xué)生們借助某些手段快速通過，那么他們的收獲將是巨大的。

利用多種多媒體信息化手段制作視頻資料，涵蓋“先行組織者”、軟件操作、經(jīng)驗(yàn)之談、技藝與技巧等，建立一條“索道”，幫助學(xué)生們快速抵達(dá)山頂。借助于操作視頻，首先教師不用花費(fèi)太長時(shí)間進(jìn)行演示和說明步驟，可以將更多精力放在講解規(guī)則和傳授經(jīng)驗(yàn)上，其次學(xué)生們也可以根據(jù)自己的接受程度反復(fù)觀看和模仿，潛移默化地達(dá)到熟練應(yīng)用的程度，從而加快步伐，實(shí)現(xiàn)從山底到山頂?shù)目焖儆庠健?/p>

（三）借助云班課平臺，架起新舊知識的橋梁

“先行組織者”資料的選取是幫助學(xué)生們建立認(rèn)知結(jié)構(gòu)的核心，制作出易于學(xué)生們理解和接受的視頻資料是進(jìn)行有意義學(xué)習(xí)遷移的基礎(chǔ)，但是更關(guān)鍵的是如何保證學(xué)生們看到這些資料以及看了這些資料，并且進(jìn)行有效反饋和互動交流。此前通常的做法是創(chuàng)建課程網(wǎng)站或課堂論壇，匯集了大量的課程教學(xué)資料和輔助資料，借助于互聯(lián)網(wǎng)平臺，學(xué)生們可以很方便地看到這些資料，可是學(xué)生們到底有沒有會去看這些資料，老師無從監(jiān)管，只能取決于學(xué)生們的自主能動性和學(xué)習(xí)積極性的強(qiáng)弱。

為了進(jìn)行有效監(jiān)督，為了將有意義學(xué)習(xí)遷移落到實(shí)處，同時(shí)也是為了避免收集和制作的“先行組織者”自生自滅，專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在總結(jié)了以往的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)之后，選擇了基于移動互聯(lián)平臺的云班課教學(xué)軟件。借助于手機(jī)、平板等移動互聯(lián)終端，學(xué)生們可以非常便利地看到這些資料，老師也可以和學(xué)生們在互聯(lián)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)溝通和資源共享。另外最大的優(yōu)勢在于通過云班課平臺，教師可以在任何移動設(shè)備或電腦上，將課程信息、學(xué)習(xí)要求、微視頻等學(xué)習(xí)資源即時(shí)傳遞到學(xué)生的移動設(shè)備上，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)掌握學(xué)生們學(xué)習(xí)這些資料的動態(tài)信息；其次，無論是在課堂現(xiàn)場或課外，教師都可以隨即開展投票問卷、頭腦風(fēng)暴等互動教學(xué)活動，即刻反饋，即刻點(diǎn)評，從而讓學(xué)生的移動設(shè)備變成了學(xué)習(xí)工具，便于學(xué)生們隨時(shí)隨地進(jìn)行預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，有效激發(fā)自主學(xué)習(xí)興趣。

四、結(jié)語

依據(jù)奧蘇伯爾的認(rèn)知結(jié)構(gòu)遷移理論，以信息技術(shù)為支撐，以學(xué)生為中心，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)和信息資源，幫助學(xué)生們建立有關(guān)電子CAD的知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)行有意義的學(xué)習(xí)遷移。有利于實(shí)現(xiàn)課堂與崗位的課程內(nèi)容與崗位技能的“無縫對接”。

[1]D.P.奧蘇伯爾.教育心理學(xué)——認(rèn)知觀點(diǎn)[M].北京：人民教育出版社,1994：242.

[2]劉華山，程剛.高等教育心理學(xué)[M].武漢：湖北人民出版社，2000：108.

(責(zé)任編輯：郝 銳)

Research and Practice on Teaching Reform of Electronic CAD Course Based on Information Technology

LI Jia
（Hubei Science and Technology College,Wuhan,Hubei 430074）

Electronic CAD is directly facing the PCB technology staff positions of vocational courses.Students are required to be skillful in using drawing software,and good at mastering the layout rules and the production process.According to Ausubel's cognitive structure migration theory,we use modern information technology teaching means and resources to break through the limit of space and time,to help students.

Electronic CAD;cognitive structure migration theory;information teaching

G642.0

A

1008—7427（2017）02—0029—03

2016—09—04

李珈（1979—），女，湖北襄陽人，碩士，湖北科技職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：電子電路與信息。