電子線路CAD線上線下混合教學模式探索

韋芙芽 孫士平 付春林

摘? 要 電子線路CAD是電氣類、電子信息類以及與硬件電路設(shè)計相關(guān)專業(yè)學生需要掌握的課程。如何通過本課程教學充分培養(yǎng)學生的綜合應(yīng)用能力和工程實踐能力，一直是一個值得教師思考和探索的問題。根據(jù)多年電子線路CAD教學實踐，分析當前線下與線上教學模式各種優(yōu)缺點，探索適合本課程的線下與線上混合教學模式。

關(guān)鍵詞 教育信息化;電子線路CAD;線上教學模式;線下教學模式;混合教學模式;慕課

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）22-0071-03

Exploration of Online to Offline Blending Teaching Mode for Electronic Circuit CAD//WEI Fuya， SUN Shiping， FU Chunlin

Abstract Electronic circuit CAD course is one of the basic courses of

hardware circuit design. It is the course that the student majoring in

electrical， electronic information and hardware circuit design need to master. How to fully cultivate students comprehensive application ability and engineering practice ability through the course？ It is worthy of teachers deep consideration and exploration. According to the teaching practice of electronic circuit CAD course for many years， this paper analyzes the advantages and disadvantages of the?current offline and online teaching mode， and then explores the onlineto offline blending teaching mode， which is suitable for the course.

Key words education informatization; electronic circuit CAD; online

teaching mode; offline teaching mode; blending teaching mode; MOOC

1 前言

我國的教育信息化已經(jīng)進入教育信息化2.0時代，高校教學模式發(fā)生一系列變革，由之前的傳統(tǒng)線下教學模式占絕對主導地位，慢慢轉(zhuǎn)變到傳統(tǒng)線下教學、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧課堂教學[1]、線上線下混合教學[2-4]等模式并存的格局。電子線路CAD課堂教學改革也一直在探索之中，已經(jīng)提出案例式教學法[5]、項目式教學法[6]、任務(wù)驅(qū)動教學法[7]等線下教學具體方法，以及線上教學模式[8]、融合式教學模式[9]?？紤]到本課程實踐性很強，但只是一門專業(yè)選修課，而學生課業(yè)十分繁忙以及學分制的導向，學生不會花太多額外時間在本課程上，所以通常的線上線下混合教學模式并不適合本課程。本文根據(jù)多年的電子線路CAD課程線下與線上教學實踐，分析線下與線上教學各自的優(yōu)缺點，探索適合本課程的線上線下混合式教學模式。

2 線下教學的優(yōu)點與缺點

電子線路CAD課程線下教學模式通常分為理論課和實驗課，分別在多媒體教室和實驗機房里進行。理論課按照教學大綱制訂教學計劃，在課堂上針對相應(yīng)的知識點講授。實驗課根據(jù)教學進度，針對相應(yīng)的知識點設(shè)定實驗內(nèi)容。下面分析電子線路CAD課程線下教學模式的優(yōu)缺點。

線下教學模式的優(yōu)點

1）易于營造氛圍。絕大部分人都有從眾心理，容易被周圍人的態(tài)度、情緒和行為所感染。本課程實踐性很強，通常實踐教學占課程教學時間一半甚至三分之二。學生在實踐過程中可以當面討論，切身感受課堂氛圍，互相帶動。

2）時效性好。在線下教學過程中，學生遇到問題，教師可以當場解答，不會出現(xiàn)學生提問而教師不知道的情況。本課程需要大量的實踐練習，其中很多知識點聽講感覺很容易，但是一旦動手實踐，就會發(fā)現(xiàn)各種問題，而這個時候教師能當面指導是最好的。

3）儀式感強，印象更深刻。線下教學有統(tǒng)一嚴格的上課時間和地點，大家面對面，有情景感，場面更直觀，而且課堂上有教師把控，課后作業(yè)統(tǒng)一提交、批改與講解。這個過程儀式感強，容易留下較深刻的印象。

線下教學模式的缺點

1）理論與實踐分離，不符合學習規(guī)律。由于理論課與實驗課之間有一定的時間間隔，到上實驗課時有的學生遺忘了理論課中所講授的部分內(nèi)容，需要教師二次講解，從而減少了做實驗的時間。對于電子線路CAD這種理論性不強而需要大量實踐練習的課程而言，這種情況尤其明顯。

2）教學效果與學生的接受能力掛鉤。教師在線下教學中講授一次而過，對于基礎(chǔ)較差或接受新知識能力較差的學生而言，就不一定能理解并接受，慢慢地可能就會跟不上教學進度，最終會影響教學效果。

3）教學內(nèi)容缺乏拓展性，難以滿足學生多樣性發(fā)展需求。線下課堂學生有30～50名，甚至上百名，他們基礎(chǔ)不同，學習需求也不同。受教學時間的限制，教學內(nèi)容都嚴格地按照教學大綱來設(shè)定，整齊劃一，但是缺乏拓展性內(nèi)容，不能滿足學生的多樣性發(fā)展需求，同時限制了學生思維的拓展。

3 線上教學模式的優(yōu)缺點

隨著信息與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，線上教學逐漸成為一種重要的教學模式。相比于線下教學模式，電子線路CAD課程線上教學有如下優(yōu)缺點。

線上教學模式的優(yōu)點

1）適合基礎(chǔ)不同、接受能力各異的學生。線上教學視頻可以反復觀看，便于查缺補漏，對于那些基礎(chǔ)較弱、接受新知識能力較差的學生特別合適。本課程教學過程中很多地方需要演示操作過程，如電氣原理圖設(shè)計過程、元件封裝制作過程、各類電氣規(guī)則設(shè)置過程等，這些都錄制成視頻。

2）充分共享優(yōu)質(zhì)教育資源。在信息發(fā)達的年代，可以從網(wǎng)絡(luò)中借鑒豐富的優(yōu)質(zhì)教學資源和網(wǎng)絡(luò)信息。目前國內(nèi)多家知名共享平臺提供豐富優(yōu)質(zhì)的在線開放課程，包括中國大學MOOC、學堂在線、超星爾雅、智慧樹網(wǎng)等。

線上教學模式的缺點

1）要求學生自律性高[10]。在線上教學中，管理學生主要靠簽到、點名、提問等方式，與學生交流最常見的表達形式是文字或語音。學生沒有直面教師的那種壓迫感，學習主要還是靠自覺性。

2）課堂學習氛圍營造比較困難。教師在線上教學上課時間不可能實時監(jiān)控每個學生的周圍環(huán)境，無法直觀面對學生的學習狀態(tài)，難以用激情去感染學生，學生之間沒有情緒互動。因此，相比線下教學，線上教學中營造學習氛圍難度大大增加。

3）時效性差。在線學習可以隨時隨地進行，那么遇到問題也會隨時提出來。一位高校教師可能同時面對幾百名學生，每天面對的信息量是非常大的，不可避免地出現(xiàn)遺漏信息或者來不及回復消息。如果學生在學習過程中的提問經(jīng)常得不到及時解答，積極性將會受到極大打擊。

4 線上線下教學內(nèi)容分配

不管是線上教學還是線下教學，優(yōu)質(zhì)教學資源都是有效展開教學的基礎(chǔ)條件。教師需要根據(jù)教學目標與課程特點，精心篩選、合理優(yōu)化教學資源。本文除了現(xiàn)有常規(guī)的教學資源，還有自己編制的課件、錄制的視頻、網(wǎng)頁鏈接資源、慕課課程等。電子線路CAD課程理論性不強，但是應(yīng)用性、操作性和實踐性強。本文借鑒對分課堂的理念[4]，按照以問題為中心的教學原則[3]，結(jié)合本課程的特點，規(guī)劃線上和線下課堂教學內(nèi)容。

適合線上教學的內(nèi)容? 適合線上教學的內(nèi)容包括課程知識架構(gòu)展現(xiàn)、章節(jié)重點和難點提綱、章節(jié)需要解決的問題、基本知識點、操作與演示視頻、在線作業(yè)和章節(jié)小測驗、拓展閱讀等。

適合線下教學的內(nèi)容? 線下課堂教學內(nèi)容主要根據(jù)以往教學經(jīng)驗，結(jié)合學生線上學習過程中反映的問題，強調(diào)教學重點，詳細講解難點，解答共性問題，點評主題討論結(jié)果;然后布置線下課堂任務(wù)，在適當?shù)臅r機提出需要學生深入探討的主題。本課程目前開設(shè)32學時，分為八個單元，每個單元正好一周時間，每周前面兩學時在線上教學，后兩學時在線下課堂教學。在此只列舉教學內(nèi)容分配結(jié)果其中典型的一部分：

單元2：層次原理圖設(shè)計

線上教學內(nèi)容：層次原理圖設(shè)計原則、方法和基本步

驟。課堂任務(wù)：SRAM接口電路原理圖設(shè)計（采用層次原理圖設(shè)計方法。備注：教師提供兩個子圖，另一個子圖及總圖由學生自己設(shè)計）。

線下教學內(nèi)容：難點是總線的概念、網(wǎng)絡(luò)標號的應(yīng)用，全局編譯。共性問題：編譯報錯信息看不懂，不知如何更正。課堂任務(wù)：單片機最小系統(tǒng)原理圖設(shè)計（采用層次原理圖設(shè)計方法）。

主題討論：層次原理圖，各個子圖劃分的依據(jù)。

拓展內(nèi)容：給定一張復雜的圖紙，采用層次原理圖設(shè)計方法完成其電氣原理圖的設(shè)計。

5 混合式教學模式的展開流程

開課前摸底? 網(wǎng)絡(luò)、電腦、智能手機、iPad等是線上教學的硬件基礎(chǔ)，開課前要確保每個學生具備硬件條件。以當前中國社會經(jīng)濟發(fā)展水平，這個條件基本具足。如果個別學生沒用購買電腦，建議到學校開放式機房去上網(wǎng)課，同時教學期間需要特別關(guān)注他們的學習情況。

線上教學平臺選擇? 目前提供慕課的共享式開放平臺有很多，比如中國大學MOOC、學堂在線、超星泛雅、智慧樹網(wǎng)、學銀在線等。這些平臺各有優(yōu)勢，沒有最好的，選擇的一個重要依據(jù)是哪個平臺上提供最合適的慕課課程。在線課程平臺確定之后，再根據(jù)需要選擇配套智慧教學工具，如慕課堂、雨課堂、學習通，還有QQ、微信等交流平臺，利用QQ直播課堂、騰訊會議等展開各種形式的教學活動。

在線課程建設(shè)? 在線課程建設(shè)主要有兩種方式：一是通過對外校慕課課程改造來創(chuàng)建本校的SPOC課程;二是在本校的網(wǎng)絡(luò)教學平臺創(chuàng)建一門全新的課程。方式一適用于已有慕課課程比較符合自己課程的教學目標，教學知識點基本覆蓋本課程的教學知識的情況。這樣只需要適當調(diào)整一下，便可布置作業(yè)，開展章節(jié)測驗，進行難點直播講解，解答學生問題，發(fā)起主題討論等。方式二比較費工夫，包括課件制作、課程相關(guān)視頻錄制、作業(yè)、章節(jié)測驗等都得自己完成。

本文采用方式二建設(shè)在線課程，其中課程知識架構(gòu)、重點、難點和思考題、基本知識點等以網(wǎng)頁圖文形式展現(xiàn)，需要操作與演示的內(nèi)容以短視頻形式展現(xiàn)。課前發(fā)布公告，預(yù)告本次課的教學知識點和課堂任務(wù)。線上課堂任務(wù)內(nèi)容要緊扣本次課的知識點，但是難點要小一些，讓絕大多數(shù)學生在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)，增強學習信心。

線上教學? 線上教學實施過程主要包括：課前布置本次課學習進度、重點與難點、線上課堂任務(wù)與學習過程中需要解答的問題，上課前幾分鐘發(fā)布簽到，以便了解學生到課情況;課中適當?shù)臅r候通過提問、發(fā)布討論主題來活躍課堂氛圍，同時掌握課堂情況，快下課時發(fā)布小作業(yè)或章節(jié)小測驗，以了解學生對本次課教學知識點的掌握情況;課程教學進行到一定階段之后，發(fā)布問卷調(diào)查，全面地了解學生對本課程教學方方面面的感受與建議。往后教學過程中根據(jù)調(diào)查結(jié)果適當調(diào)整教學方式方法，解決教學中出現(xiàn)的問題。

線下教學? 根據(jù)本課程的特點，線下教學最好在計算機實驗室里上課，事先安裝好本課程所需的教學軟件。上課時，首先解答上次線上課堂中學生遇到的普遍性問題，點評主題討論結(jié)果，然后講解難點，布置課堂任務(wù)。這個任務(wù)針對的知識點與上次線上課的任務(wù)是相同的，但是難度上要增加一個檔次。在學生完成課堂任務(wù)的時候，教師要注意引導學生去發(fā)現(xiàn)共性問題并尋求答案，在適當?shù)臅r機提出需要深入探討的主題，引導學生去深入思考。探討活動從課內(nèi)延伸到課外去，并作為作業(yè)下次課前提交，然后由教師點評。

課外延伸與拓展? 由于課程學時限制，課堂中并不能面面俱到。教師可以布置一些拓展任務(wù)，讓學生根據(jù)自身的能力和興趣選擇性地完成。拓展任務(wù)可以選各類課程設(shè)計中硬件電路制作里的PCB設(shè)計、往屆電子設(shè)計大賽關(guān)于PCB設(shè)計部分的題目等，每個題目要標注難度系數(shù)，作為學生選題的依據(jù)。如果學校具備制作PCB板加工基地，選擇部分學生設(shè)計的PCB圖，最好是選擇中等難度的、設(shè)計效果好的拿去加工，讓學生去參觀整個制作過程，最后對元器件安裝并焊接、調(diào)試，真正做出一個小電子產(chǎn)品。學生自己從頭到尾設(shè)計制作出一款電子產(chǎn)品，對于培養(yǎng)工程實踐能力非常有幫助。

6 課程考核

本課程屬于工具類課程，培養(yǎng)的是學生的動手操作能力、綜合應(yīng)用能力和工程實踐能力，而這些能力都是在學習過程中逐漸形成的，所以學習過程的重要性不言而喻。學生能夠重視學習過程，教學就事半功倍。因此，課程考核除了依據(jù)課程培養(yǎng)目標來設(shè)置，還必須強化過程評價，激勵學生重視學習過程。

本課程考核主要包括三個方面，即平時成績、線下課堂任務(wù)和大作業(yè)，占總成績的比例分別是20%、60%、20%。其中平時成績包括考勤、課堂作業(yè)和小測驗、回答問題、參與討論，線上與線下課堂打通來算，充分反映了學生學習過程中的參與度與學習態(tài)度。課堂任務(wù)完成情況反映學生每個階段的學習效果，由于線下課堂任務(wù)是線上課堂任務(wù)的提升，因此只考查線下課堂完成情況。大作業(yè)是一個完整的PCB設(shè)計項目，包括原理圖設(shè)計、元件符號與元件封裝的制作、PCB設(shè)計等，基本覆蓋了本課程所有知識點，考查學生的動手操作能力和綜合應(yīng)用能力。

7 結(jié)語

根據(jù)當前形勢，探索適合電子線路CAD課程的線下與線上混合的教學模式，包括線下與線上教學內(nèi)容分配、線下與線上混合教學模式展開流程、課程考核方式。教學過程中重點強調(diào)學生綜合應(yīng)用能力和工程實踐能力的培養(yǎng)，考核中注重過程化考核，取得理想的教學效果?！?/p>

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