基于課程思政的“EDA技術(shù)”在線開放課程建設(shè)實踐與探索*——以“精益求精工匠魂‘直流穩(wěn)壓電源電路PCB板布線’”為例

鄧艷菲 ， 付 裕

（1.江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌 330013；2. 江西省機(jī)械高級技工學(xué)校，江西 南昌 330013）

0 引言

“EDA技術(shù)”是面向電子信息類與機(jī)電類專業(yè)開展的一門專業(yè)必修課程，以企業(yè)真實電子產(chǎn)品為載體，以Altium Designer軟件為設(shè)計工具，要求學(xué)生掌握電路原理圖繪制、元器件封裝繪制、印制電路板設(shè)計、印制電路板制作的工藝流程等操作技能，其理論性、實踐性、應(yīng)用性較強(qiáng)。在“EDA技術(shù)”傳統(tǒng)的教學(xué)過程中注重講授課程的理論知識，很少涉及學(xué)生的思想政治素質(zhì)教育。為深入挖掘課程思政元素，課程團(tuán)隊教師結(jié)合課程特點、EDA技術(shù)思政內(nèi)涵，共同探討修訂教學(xué)大綱，以學(xué)生創(chuàng)新思維能力與動手能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以知識點為引領(lǐng)，進(jìn)行教學(xué)模塊單元設(shè)計、典型教學(xué)案例和教學(xué)微課視頻等課程內(nèi)容設(shè)計，形成階段式模塊化課程結(jié)構(gòu)。注重從不同的角度幫助學(xué)生形成正確的社會主義核心價值觀，養(yǎng)成科學(xué)思維和創(chuàng)新習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生大工程觀和社會責(zé)任感，提升學(xué)生的政治素養(yǎng)，切實提高具有工匠精神的新工科人才的培養(yǎng)質(zhì)量[1]。

“EDA技術(shù)”課程最早對1999級機(jī)電類專業(yè)首次開設(shè)，伴隨現(xiàn)代EDA技術(shù)不斷發(fā)展，教學(xué)軟件不斷升級更新，課程建設(shè)也持續(xù)進(jìn)行。2002年，學(xué)院專門成立課程教學(xué)團(tuán)隊，針對不同的專業(yè)開設(shè)該課程，增加了實踐課設(shè)計；2008年，全方位建設(shè)完成EDA實訓(xùn)室，加強(qiáng)了實驗內(nèi)容建設(shè)；2011年2月，自編教材《EDA技術(shù)及電子設(shè)計》（北京郵電大學(xué)出版社）；2019年7月，出版教材《EDA技術(shù)應(yīng)用-Altium Designer 9.0實踐設(shè)計教程》（江西高校出版社）；2020年，該課程被評為校級精品課程。

本課程要解決的重點問題包括：課程與企業(yè)生產(chǎn)實踐結(jié)合度不高，如何使課程內(nèi)容緊密聯(lián)系職業(yè)崗位和生產(chǎn)實踐；專業(yè)課程教師對思政教育的內(nèi)涵把握不夠，如何將課程與思政教育有機(jī)融合；從不同專業(yè)的特點作為切入點進(jìn)行教學(xué)改革，如何加強(qiáng)課程服務(wù)專業(yè)的意識。2020年，受疫情影響，課程轉(zhuǎn)為在線教學(xué)。設(shè)置學(xué)習(xí)通預(yù)警督學(xué)，保證在線任務(wù)學(xué)習(xí)；強(qiáng)化討論功能，針對教學(xué)重難點設(shè)定討論主題；重視形成性評價，及時獲得學(xué)習(xí)反饋；增加師生交流互動，讓學(xué)生感受到關(guān)注，獲得自信。2021年，采用線上線下混合式教學(xué)法，學(xué)生主學(xué)、教師輔學(xué)；學(xué)習(xí)通數(shù)據(jù)分析，教學(xué)實時評價，合理分組，小組討論；競賽、搶答激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，解決教學(xué)重點，突破教學(xué)難點。2021年對教學(xué)平臺進(jìn)行了升級改造，不斷補(bǔ)充完善課程資源，除教學(xué)結(jié)構(gòu)資源外，增加課程思政類資源、大咖課堂、學(xué)生優(yōu)秀PCB作品展示等資源。自超星學(xué)習(xí)通平臺上線以來，已有653人選課學(xué)習(xí)，包括本校、校外（1所）以及需獲得電子CAD制圖員職業(yè)資格證書的社會學(xué)習(xí)者。

1 教學(xué)策略

根據(jù)“EDA技術(shù)”課程對接職業(yè)崗位的目標(biāo)，整體以“直流穩(wěn)壓電源電路原理圖設(shè)計”“AT89C2051元器件設(shè)計”“DM74LS32N元件的封裝設(shè)計”“直流穩(wěn)壓電源電路的PCB板設(shè)計”和“信號發(fā)生器電路設(shè)計”5個基礎(chǔ)項目為主線，以“流水燈電路的設(shè)計”“溫濕度節(jié)點產(chǎn)品設(shè)計”“單片機(jī)調(diào)頻發(fā)射電路”和“太陽能光控感應(yīng)燈系統(tǒng)設(shè)計”4個創(chuàng)新實訓(xùn)項目為載體，開發(fā)學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷完整的工作過程。本課任務(wù)“精益求精工匠魂——PCB板布線規(guī)則”選自基礎(chǔ)項目4“直流穩(wěn)壓電源電路PCB板設(shè)計”的任務(wù)一中的4課時部分，課程設(shè)計如圖1所示。

圖1 課程整體設(shè)計框圖

課程采用啟發(fā)式教學(xué)策略，按照“現(xiàn)象-問題-理論-實踐-創(chuàng)新意識”的教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，充分激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在動機(jī)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性，促進(jìn)學(xué)生積極思考，提倡學(xué)生自己動腦、動口、動手獲取知識，教師只是從旁加以點撥，起指導(dǎo)和促進(jìn)作用。

本課程授課對象為2019級應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)學(xué)生，經(jīng)綜合分析研究，此階段的學(xué)生具有以下特點：具備基本電路原理分析的能力，熟悉常見電子元器件，但欠缺理論與實際的結(jié)合；認(rèn)識常用電子工具和測量儀器，具備基本焊接能力，但缺乏系統(tǒng)化的項目經(jīng)驗；求知欲強(qiáng)，樂于動手，但理論基礎(chǔ)薄弱，不善于理論推導(dǎo)和計算；繪圖操作不夠規(guī)范，勞動安全和環(huán)保意識有待加強(qiáng)。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點，確定全面的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重難點，以任務(wù)為導(dǎo)向，將整個教學(xué)過程分為課前摸索、課中思索、課后探索3個教學(xué)環(huán)節(jié)，教師輔學(xué)，學(xué)生主學(xué)，生生互助，共同進(jìn)步，將“專、精、細(xì)、實”的工匠精神貫穿于整個教學(xué)過程當(dāng)中[2]，教學(xué)設(shè)計流程如圖2所示。

圖2 教學(xué)設(shè)計流程圖

2 教學(xué)實施

課前發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)——“PCB布局布線的重要性分析”視頻，讓學(xué)生了解現(xiàn)在最新的PCB板設(shè)計理念，培養(yǎng)學(xué)生自主探索新知習(xí)慣，同時采用線上線下結(jié)合教學(xué)模式，提高學(xué)生自主分析和解決問題的能力。教師通過“學(xué)習(xí)通”理論測評的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，查看學(xué)生學(xué)習(xí)情況、完成的自動布線的效果圖以及觀看視頻形成的反芻比，統(tǒng)計平臺數(shù)據(jù)，實時追蹤，及時調(diào)整教學(xué)策略。針對共性問題設(shè)計了3個問題，進(jìn)一步檢測學(xué)生學(xué)習(xí)情況，答疑解惑；利用學(xué)習(xí)通平臺搶答、選人功能與學(xué)生互動，線上平臺交流，有利于老師了解學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和問題點，同時及時進(jìn)行信息交流。

課中以企業(yè)導(dǎo)師真實工作案例導(dǎo)入課程，在超星學(xué)習(xí)通APP接收項目任務(wù)指導(dǎo)書，明確本次課程項目要求，如圖3所示。引導(dǎo)學(xué)生回顧舊知，通過啟發(fā)提問和播放動畫，引導(dǎo)學(xué)生感受PCB布線的重要性，引出本課任務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率。

圖3 企業(yè)導(dǎo)師任務(wù)引入

在任務(wù)示范講解過程中，教師通過設(shè)置提問環(huán)節(jié)促進(jìn)學(xué)生思考，設(shè)置動畫展示，幫助學(xué)生更好地理解電路的工作原理，從而突出本課的重點，比如正確進(jìn)行電路元件參數(shù)的選擇，學(xué)會辯證分析問題。同時，借助軟件仿真的優(yōu)勢，驗證電路工作原理，以小組討論形式，設(shè)計出所需電路，提升學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作、自主探究、溝通交流的能力，如圖4所示。

圖4 學(xué)生小組合作

課堂上運(yùn)用找茬游戲來對比自動布線與手動布線的區(qū)別，再通過教師引導(dǎo)、師生互動方式探討PCB板手工布線的操作要領(lǐng)，從而突破教學(xué)重點，如圖5所示。

圖5 游戲互動

任務(wù)實施電路裝配環(huán)節(jié)中，教師有序指導(dǎo)各小組進(jìn)入元件庫房領(lǐng)取元件；實時掌握各小組電路裝配的進(jìn)度；及時糾正學(xué)生的不規(guī)范操作；及時解決學(xué)生在裝配電路過程中遇到的問題，嚴(yán)控教學(xué)進(jìn)程。通過對實際電路的裝配，培養(yǎng)學(xué)生“專、精、細(xì)、實”的工匠精神。在實際的仿真、裝配過程中，讓學(xué)生體會理論與實際的統(tǒng)一，“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”[3]。

教師根據(jù)評價表對各組焊接實施過程進(jìn)行評分。針對學(xué)生常見故障問題進(jìn)行學(xué)習(xí)通直播排故講解，最終通過小組討論、教師指導(dǎo)、學(xué)習(xí)通直播方式讓每個學(xué)生都能清楚電路故障點的解決方式，從而突破本課難點。通過學(xué)生分享，在課程互動中提升學(xué)生的表達(dá)能力，如圖6所示。課程中引入了企業(yè)規(guī)范，將從設(shè)計軟件技能的掌握走向PCB設(shè)計能力的培養(yǎng)，對接崗位能力培養(yǎng)，通過教師點評，課程思政引入，引導(dǎo)學(xué)生要認(rèn)真對待每一次實踐操作，不斷鍛煉自己，提升自己，培養(yǎng)學(xué)生精益求精精神，樹立職業(yè)意識，加強(qiáng)勞動安全和環(huán)保意識。訓(xùn)練結(jié)束，要求同學(xué)按“7S”標(biāo)準(zhǔn)整理試驗臺，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)，加強(qiáng)勞動教育。

圖6 個人分享

課后發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)——PCB板的制作、功能測試。針對不同的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，設(shè)計不同難度的作業(yè)，體現(xiàn)“因材施教”的教學(xué)理念，讓學(xué)生自己動手完成并驗證自己的作品，從而體會勞動的獲得感，培養(yǎng)學(xué)生勞動意識和勞動精神。教師在學(xué)習(xí)通補(bǔ)充相關(guān)課程資源——PCB雕刻機(jī)的操作，進(jìn)一步拓展學(xué)生知識面，為企業(yè)實踐做準(zhǔn)備。同時，鼓勵學(xué)生進(jìn)入專業(yè)社團(tuán)進(jìn)一步學(xué)習(xí)，結(jié)合學(xué)生專業(yè)社團(tuán)的優(yōu)勢，以課后創(chuàng)新任務(wù)為驅(qū)動，拓展學(xué)生的交際面，加強(qiáng)學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知，提升創(chuàng)新意識。

3 教學(xué)成效與反思

通過本次課程的實施以及學(xué)習(xí)任務(wù)考核，學(xué)生成績分布合理，綜合能力和專業(yè)技能有明顯提升，學(xué)生評教反饋中，大部分學(xué)生適應(yīng)老師的授課方式，學(xué)生在任務(wù)驅(qū)動下，能夠按照教師引導(dǎo)的問題完成任務(wù)實施的各個環(huán)節(jié)，時間掌控到位，任務(wù)貼實有趣，基本達(dá)成了教學(xué)目標(biāo)，學(xué)習(xí)效果較好，學(xué)生調(diào)查問卷也反映出對課程中引入思政內(nèi)容的認(rèn)可，如圖7所示。

圖7 課程思政問卷調(diào)查

基于課程思政的“EDA技術(shù)”在線開放課程建設(shè)有如下創(chuàng)新點設(shè)計：

1）構(gòu)建雙師團(tuán)隊，實行三維評價。項目中邀請南昌三瑞智能科技有限公司擔(dān)任企業(yè)導(dǎo)師，發(fā)布真實工作案例，面向生產(chǎn)應(yīng)用，形成任課教師與企業(yè)導(dǎo)師對學(xué)生的協(xié)同教學(xué)管理，共同構(gòu)成評價。

2）采集生成信息，達(dá)成三維目標(biāo)。借助超星自主學(xué)習(xí)平臺、教學(xué)診改等平臺實現(xiàn)全過程信息采集，實時捕捉生成信息，及時調(diào)整教學(xué)策略，實現(xiàn)知識能力素質(zhì)的有機(jī)結(jié)合，從而達(dá)成預(yù)定的三維目標(biāo)。

3）還原工作流程，培育職業(yè)精神。根據(jù)與企業(yè)導(dǎo)師共同制定任務(wù)指導(dǎo)書，還原真實客戶案例，還原真實崗位工作要求。確認(rèn)工作任務(wù)及其評價標(biāo)準(zhǔn)，增加了游戲、搶答等環(huán)節(jié)，從而培育學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作、精益求精、安全生產(chǎn)和環(huán)保的職業(yè)精神。

通過本次課程的綜合測評，發(fā)現(xiàn)個別學(xué)生實操環(huán)節(jié)動手能力較差，對接崗位能力欠缺，在團(tuán)隊合作中表現(xiàn)不積極。后期利用學(xué)生晚自習(xí)或周末的時間加強(qiáng)對學(xué)生的實操輔導(dǎo)，充分發(fā)揮第二課堂作用；學(xué)生雖有分組，但是分層教學(xué)、個性化教學(xué)做得還不夠好。改進(jìn)措施：進(jìn)一步科學(xué)分析學(xué)情，調(diào)整分組，強(qiáng)弱搭配，共同進(jìn)步，達(dá)到組內(nèi)異質(zhì)，組間同質(zhì)。

4 結(jié)語

結(jié)合學(xué)情，根據(jù)本項目中直流穩(wěn)壓電源PCB板設(shè)計中任務(wù)的要求，合理確立本單元的重難點及其解決策略，突出學(xué)生為主體的職教理念，通過課前導(dǎo)學(xué)，課中理論+實踐，課后創(chuàng)新實踐3個階段，以及三維評價模式，較好地實現(xiàn)項目教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到良好的教學(xué)效果，體現(xiàn)了團(tuán)隊協(xié)作、安全規(guī)范、職業(yè)素養(yǎng)、工匠精神，融入了“愛國、敬業(yè)、誠信、友善”核心價值觀。借助學(xué)習(xí)通平臺，促進(jìn)了課程思政的融入，利用學(xué)習(xí)通平臺的過程監(jiān)控功能，學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況、教學(xué)資源瀏覽情況、簽到情況和作業(yè)完成情況等數(shù)據(jù)清晰，讓過程評價更客觀、公正；同時課程以學(xué)生為本，體現(xiàn)了“自由、平等、公正、法治”的核心價值觀[4]。今后將繼續(xù)以思想政治教育貫穿于“EDA技術(shù)”教育教學(xué)的全過程，樹立學(xué)生科教興國、助力中國夢的思想意識。