基于翻轉(zhuǎn)課堂的理實(shí)一體化教學(xué)模式在EDA課程教學(xué)中的改革探索

汪小涵

摘 要 EDA技術(shù)課程是高職電子專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)核心課，傳統(tǒng)的教學(xué)模式沿用本科的理論+實(shí)踐教學(xué)方式，不適合高職學(xué)生的學(xué)情，進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)模式改革后，取得了較好的教學(xué)效果，也存在問(wèn)題。通過(guò)對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的分析和研究，該模式能解決理實(shí)一體化教學(xué)中存在的問(wèn)題，本文以EDA課程教學(xué)為基礎(chǔ)，將翻轉(zhuǎn)課堂與理實(shí)一體化教學(xué)模式融合，詳細(xì)論述了EDA課程及教學(xué)情況，以及翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的教學(xué)過(guò)程和教學(xué)反思。在教學(xué)實(shí)踐中，該模式取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞 翻轉(zhuǎn)課堂 理實(shí)一體化 EDA

Abstract The EDA technical course is the professional core course of the electronic specialty of higher vocational education. The traditional teaching mode follows the undergraduate theory and practice teaching method. It is not suitable for the students' learning and learning， and after the reform of the teaching model， Teaching effect， there are problems. Through the analysis and research on the implementation of the flip classroom， this model can solve the problems existing in the teaching of physical integration. Based on the teaching of EDA course， this paper combines the flipping classroom with the real integration teaching mode， elaborates the EDA course and Teaching situation， as well as flip the classroom implementation of the teaching process and teaching reflection. In the teaching practice， the model has achieved good results.

Keywords flipped classroom； integration of theory and practice

1 EDA課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 EDA課程簡(jiǎn)介

EDA技術(shù)作為當(dāng)今超大規(guī)模集成電路（VLSI）設(shè)計(jì)和片上系統(tǒng)集成（SOC）設(shè)計(jì)的基本輔助技術(shù)，在當(dāng)代集成電路設(shè)計(jì)中占據(jù)重要的地位。本課程概述業(yè)界先進(jìn)的EDA技術(shù)和EDA工具的主流發(fā)展方向，重點(diǎn)介紹針對(duì)數(shù)字電路的硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL和相關(guān)EDA工具的使用。對(duì)于高職學(xué)院電子專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言，培養(yǎng)目標(biāo)是電子信息類(lèi)的高素質(zhì)技能人才，培養(yǎng)思想是理論夠用，加強(qiáng)實(shí)踐，所以在EDA課程中重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生利用VLSI進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力，能夠熟練的在開(kāi)發(fā)軟件中進(jìn)行較簡(jiǎn)單電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并能夠下載調(diào)試。課程任務(wù)在于使學(xué)生掌握數(shù)字電路的硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL和相關(guān)EDA工具的使用，學(xué)會(huì)使用EDA軟件進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與分析，加深對(duì)數(shù)字電路中基本單元電路的組成特點(diǎn)、工作原理的了解，培養(yǎng)學(xué)生解決電路設(shè)計(jì)中實(shí)際問(wèn)題的能力。

1.2 EDA課程傳統(tǒng)教學(xué)情況

設(shè)EDA課程后，采用的教學(xué)模式是理論+實(shí)踐，先課堂理論講授，后實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這個(gè)教學(xué)模式下，課堂理論講授的主要是基本語(yǔ)法和設(shè)計(jì)分析，內(nèi)容理論性強(qiáng)，較枯燥，實(shí)驗(yàn)時(shí)利用語(yǔ)法來(lái)進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)課時(shí)比重較小。教師的知識(shí)講授占據(jù)課堂的大部分時(shí)間，學(xué)生需要集中注意力聽(tīng)取教師講授的知識(shí)，對(duì)于高職學(xué)生而言，很多知識(shí)點(diǎn)無(wú)法吸收、消化和理解，課堂中沒(méi)有和老師交流探討的機(jī)會(huì)。課后作業(yè)質(zhì)量參差不齊，學(xué)生很難實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)化，也不符合高職培養(yǎng)目標(biāo)。

1.3 EDA課程理實(shí)一體化教學(xué)情況

EDA課程進(jìn)行了基于理實(shí)一體化教學(xué)模式的改革，將教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，將電路設(shè)計(jì)方法和流程及HDL語(yǔ)法結(jié)構(gòu)都融入一個(gè)個(gè)案例中，以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，每一次課都完成一個(gè)電路設(shè)計(jì)項(xiàng)目，以項(xiàng)目的完成來(lái)驅(qū)動(dòng)學(xué)生完成相關(guān)理論和實(shí)踐操作，達(dá)到對(duì)基本理論和方法的掌握。一體化教學(xué)模式優(yōu)點(diǎn)主要是同普通教室授課方式的比較而言。本課程的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐性強(qiáng)，編程語(yǔ)言和編程軟件比較枯燥和抽象，一體化教學(xué)模式通過(guò)邊講邊做，做中學(xué)，學(xué)中做，使得抽象的EDA開(kāi)發(fā)流程變得具體，通過(guò)具體電路設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，使得枯燥的語(yǔ)法變得具體和生動(dòng)。總的來(lái)說(shuō)，采用理實(shí)一體化模式后，學(xué)生的技能得到大幅度提高，能夠完整完成一個(gè)電路的設(shè)計(jì)流程，差異性存在于較復(fù)雜電路的語(yǔ)法設(shè)計(jì)。

理實(shí)一體化教學(xué)也存在一些問(wèn)題，首先實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，學(xué)生分散，教師在講臺(tái)上講解、演示，不能同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，有部分同學(xué)可能并沒(méi)有按教學(xué)進(jìn)度學(xué)習(xí)。其次在教學(xué)中，項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)占據(jù)課程主要內(nèi)容，會(huì)壓縮理論知識(shí)點(diǎn)的講授時(shí)間。最后，每一次課都要完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)于學(xué)的好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，課堂時(shí)間足夠他們完成項(xiàng)目?jī)?nèi)容，但是沒(méi)有了再進(jìn)一步應(yīng)用綜合的機(jī)會(huì)，對(duì)于學(xué)得不好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，可能課堂時(shí)間不足以使他們掌握相關(guān)內(nèi)容。

因此，我們也在思考新的思路來(lái)進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

2 基于翻轉(zhuǎn)課堂的理實(shí)一體化教學(xué)模式

2.1 翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵

翻轉(zhuǎn)課堂是一種全新的教學(xué)模式，指將學(xué)習(xí)決定權(quán)由教師轉(zhuǎn)移到學(xué)生，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間安排。這種教學(xué)模式執(zhí)行中，教學(xué)知識(shí)內(nèi)容是學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)完成，不是老師集中講授，而是根據(jù)自身學(xué)習(xí)需求，看微課＼慕課視頻講座、閱讀電子書(shū)等，可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上與別的同學(xué)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論。學(xué)生是學(xué)習(xí)的核心，教師是學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)者、指導(dǎo)者、幫助者和學(xué)習(xí)伙伴。翻轉(zhuǎn)課堂在中國(guó)高校也開(kāi)始得到實(shí)施和推廣，復(fù)旦大學(xué)蔣玉龍教授率先實(shí)施了翻轉(zhuǎn)課堂，實(shí)施翻轉(zhuǎn)教學(xué)，學(xué)生平均分有明顯提高，成績(jī)分布緊湊，取得了很好的教學(xué)效果。從此，各高校和高職院校都在積極進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)踐研究。為我們提供了解決問(wèn)題的新思路。endprint

2.2 EDA課程進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂的研究

首先是借助在線平臺(tái)，自助建課。建好課程后，實(shí)施翻轉(zhuǎn)教學(xué)過(guò)程， 課堂前，學(xué)生通過(guò)教師提供的微課視頻自主學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，完成對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)。在課堂中，學(xué)生自行完成項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程，教師可以解放出來(lái)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況清楚掌握并及時(shí)點(diǎn)評(píng)，能夠與學(xué)生充分的溝通答疑，能夠組織學(xué)生交流和討論，針對(duì)項(xiàng)目完成較快較好的同學(xué)布置更高層次的實(shí)踐項(xiàng)目作業(yè)，針對(duì)不能完成的學(xué)習(xí)，降低項(xiàng)目完成的難度和工作量。課后，通過(guò)拓展練習(xí)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)的效果，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的升華。

2.3 基于翻轉(zhuǎn)課堂的理實(shí)一體化教學(xué)模式教學(xué)準(zhǔn)備

為了滿足課程教學(xué)模式的變革，制定了符合理論實(shí)踐一體化教學(xué)的教學(xué)大綱。課程設(shè)計(jì)了多個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，每次課程的實(shí)施就是完成相應(yīng)的教學(xué)項(xiàng)目。將課程內(nèi)容進(jìn)行整合后，根據(jù)高職學(xué)生特點(diǎn)和教學(xué)課時(shí)要求，將課程內(nèi)容劃分為十二個(gè)項(xiàng)目模塊，如表1所示，這些模塊包含了課程所需掌握的知識(shí)點(diǎn)和語(yǔ)法結(jié)構(gòu)。對(duì)十二個(gè)項(xiàng)目模塊檢測(cè)微課視頻，講解項(xiàng)目涉及知識(shí)點(diǎn)和電路設(shè)計(jì)過(guò)程，重點(diǎn)在于電路設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。

為了對(duì)電路項(xiàng)目模塊進(jìn)行補(bǔ)充，增加了對(duì)HDL語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)專(zhuān)題微課，如表2所示，對(duì)項(xiàng)目中沒(méi)有充分說(shuō)明的語(yǔ)法知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對(duì)性的講解，能夠彌補(bǔ)學(xué)生理論缺失的問(wèn)題。

圍繞知識(shí)點(diǎn)索引，創(chuàng)建同名教學(xué)微課視頻文件，同名電子閱讀文件，和同名習(xí)題文件。建立課程網(wǎng)站，上傳所有文件。對(duì)課程網(wǎng)站進(jìn)行編輯，將文件按照章節(jié)有序排列，以知識(shí)點(diǎn)微課視頻為主線，配套相應(yīng)的電子閱讀文件和習(xí)題。教師設(shè)定階段性學(xué)習(xí)內(nèi)容和期限計(jì)劃，學(xué)生在這個(gè)期限內(nèi)自主自由完成。

2.4 基于翻轉(zhuǎn)課堂的理實(shí)一體化教學(xué)模式組織形式

課堂教學(xué)前，根據(jù)課程進(jìn)度安排，教師提前發(fā)布項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)的微課和相關(guān)知識(shí)點(diǎn)專(zhuān)題視頻，讓學(xué)生完成自學(xué)。學(xué)生學(xué)習(xí)是能通過(guò)平臺(tái)，清楚地看到自己和同學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)度、學(xué)習(xí)時(shí)間和作業(yè)完成情況，能夠網(wǎng)上答疑和討論，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)督促學(xué)習(xí)。教師借助后臺(tái)大數(shù)據(jù)分析，可以做到學(xué)情全透視，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)。

在課堂上，有效組織實(shí)施，學(xué)生要獨(dú)立完成電路項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，改錯(cuò)和下載調(diào)試。學(xué)生在完成過(guò)程中，可以和老師進(jìn)行溝通交流，也可以重復(fù)觀看微課視頻。老師在課程教學(xué)中，從講解演示的任務(wù)中解脫出來(lái)，一方面可以觀察學(xué)生的項(xiàng)目進(jìn)度情況，監(jiān)督，督促學(xué)生完成項(xiàng)目任務(wù)，另一方面可以及時(shí)和學(xué)生溝通，充分答疑指導(dǎo)，同時(shí)還要完成對(duì)學(xué)生項(xiàng)目完成情況的考核和評(píng)分。

對(duì)于掌握較好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，可以在完成的基礎(chǔ)上，布置更復(fù)雜的項(xiàng)目任務(wù)；對(duì)于掌握不好的同學(xué)來(lái)說(shuō)，可以及時(shí)單個(gè)講解，幫助和督促他們完成項(xiàng)目，或者甚至降低項(xiàng)目要求。

3結(jié)語(yǔ)

借助信息化手段改進(jìn)教學(xué)模式是將來(lái)高職EDA課程發(fā)展的必然趨勢(shì)，在EDA課程進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)模式的實(shí)踐基礎(chǔ)上，融入了翻轉(zhuǎn)課堂，能夠解決在實(shí)驗(yàn)室授課學(xué)生過(guò)程中學(xué)生教學(xué)管理和教學(xué)督促的問(wèn)題，也能解決理實(shí)一體化教學(xué)中對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)講授不充分的問(wèn)題，該模式充分體現(xiàn)出了翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)生從被動(dòng)地接受者轉(zhuǎn)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)的研究者的優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出在教學(xué)中，師生之間之間有更充分的時(shí)間進(jìn)行討論和交流的特點(diǎn)，同時(shí)也能體現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)提高學(xué)生積極性和實(shí)踐能力的特點(diǎn)，因此探索翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在高職高專(zhuān)EDA課堂中的應(yīng)用，具有現(xiàn)實(shí)的理論意義。

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