基于翻轉(zhuǎn)課堂的計算機輔助電路設(shè)計教學(xué)成效分析與評價

尤文堅 黃榮喜

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?翻轉(zhuǎn)課堂是一種新型的課程教學(xué)模式，對基于翻轉(zhuǎn)課堂的計算機輔助電路設(shè)計教學(xué)成效作了分析與評價。結(jié)果表明，經(jīng)過改革后學(xué)生提高了課程學(xué)習(xí)的興趣，降低了學(xué)習(xí)的難度，提高了學(xué)習(xí)的效果。并對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實踐中出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了分析與探討。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?翻轉(zhuǎn)課堂;電路設(shè)計;成效分析

[中圖分類號] ?TN702 ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號] ?2096-0603（2021）41-0078-02

一、前言

計算機輔助電路設(shè)計是高職院校電子類專業(yè)的核心課程，其內(nèi)容融合了電路設(shè)計、計算機軟件、電子制造工藝等相關(guān)知識。高職院校學(xué)生的接受能力、自學(xué)意愿、學(xué)習(xí)毅力參差不齊，以講授為核心的單向傳遞知識教學(xué)模式存在一些弊端，如師生之間缺少互動性、教師的講授內(nèi)容無法適應(yīng)學(xué)生的差異性等，在教學(xué)實踐中普遍存在學(xué)生學(xué)不會、不愿學(xué)、無興趣等情況。

當(dāng)前是一個網(wǎng)絡(luò)時代，4G方興未艾，5G又來臨，各種新媒體、自媒體充斥各個網(wǎng)絡(luò)空間，網(wǎng)絡(luò)時代成長起來的學(xué)生與傳統(tǒng)的課堂授課方式之間有一條巨大的鴻溝，學(xué)生對知識更愿意查詢而不是課堂灌輸，他們要的是交互式教育，而不是廣播式教育。翻轉(zhuǎn)課堂的出現(xiàn)對解決上述問題提供了一條思路，其特點是學(xué)生自主規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)節(jié)奏和接受知識的方式，課后通過看視頻、微課、閱讀指定的電子書等學(xué)習(xí)相關(guān)的知識點，教師在課堂上主要和學(xué)生交流、引導(dǎo)、答疑，這種模式引發(fā)了教師角色、課程模式、管理模式等一系列的變革[1-2]。

二、課程改革的具體實施

計算機輔助電路設(shè)計課程不同的模塊具有不同的特征，比如原理圖繪制模塊只需要學(xué)生掌握相關(guān)的操作步驟及技巧，對理論方面的要求比較少;PCB板設(shè)計模塊不僅要求學(xué)生掌握相關(guān)的操作步驟及技巧，還要求學(xué)生掌握電路工作原理、電磁兼容理論、電路制版工藝等。在課程內(nèi)容的選擇上，根據(jù)實際電子產(chǎn)品電路的設(shè)計過程，分解出典型工作任務(wù)和課程的核心內(nèi)容，根據(jù)不同模塊的特點設(shè)計教學(xué)流程、師生交流內(nèi)容、知識傳遞的模式、師生在線交互的技術(shù)準(zhǔn)備等，開發(fā)課程知識點短視頻、微課、在線交互知識材料。

以印制電路板設(shè)計模塊為例，我們按照知識體系把模塊拆分成PCB設(shè)計界面認(rèn)識、電路板物理結(jié)構(gòu)及環(huán)境參數(shù)設(shè)置、在PCB文件中導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表、元件布局、電路板布線、覆銅及補淚滴6個知識單元，每個知識單元又細(xì)分為若干個知識點，每個知識點開發(fā)不同的信息化資源供學(xué)生課前學(xué)習(xí)，這些信息化資源都力求簡單、清晰、明了，不涉及比較深入的理論講解，符合高職高專學(xué)生的認(rèn)知與學(xué)習(xí)習(xí)慣。

根據(jù)設(shè)定的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，已連續(xù)3年在電子信息工程專業(yè)的計算機輔助電路設(shè)計課程教學(xué)中實施。任課教師布置學(xué)生課前通過信息化資源學(xué)習(xí)相關(guān)的內(nèi)容，在課堂中與學(xué)生進(jìn)行交流、答疑與引導(dǎo)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實際操作與實際進(jìn)行電路設(shè)計，學(xué)生可靈活規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)節(jié)奏。

三、課程教學(xué)成效

我們以電子信息工程專業(yè)的學(xué)生作為統(tǒng)計與分析的樣本，該專業(yè)的計算機輔助電路設(shè)計課程從2007級至2015級一直采用傳統(tǒng)的授課方式，在教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題越來越多，學(xué)習(xí)效果不理想，課堂氣氛沉悶，在課程的后期有些班近四分之一的學(xué)生無法跟上學(xué)習(xí)的進(jìn)度，對學(xué)習(xí)感到厭倦。

從2016級至2018級開始采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，課程結(jié)束后在2個班級采用李克特量表五級積分方式制作調(diào)查問卷，了解學(xué)生對該教學(xué)模式的看法和態(tài)度[3]。

在根據(jù)李克特量表五級積分方式設(shè)計的調(diào)查問卷中，重點調(diào)查了學(xué)生對翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法的接受程度，對課程學(xué)習(xí)的興趣度以及各個內(nèi)容模塊的掌握程度。發(fā)放調(diào)查問卷60份，收回有效問卷 51 份。用統(tǒng)計軟件分析了歷年來學(xué)生該門課程的期考成績，各個模塊單元得失分的情況，調(diào)查了學(xué)生歷年來參加廣西職業(yè)技能競賽電子產(chǎn)品設(shè)計及制作項目在PCB板繪制模塊的獲分情況。結(jié)果表明，基于翻轉(zhuǎn)課堂的計算機輔助電路設(shè)計課堂教學(xué)產(chǎn)生了以下三方面的實施效果。

（一）提高了課程學(xué)習(xí)的興趣

在傳統(tǒng)的Altium Designer 10課程教學(xué)模式中，一般是教師通過PPT按照知識體系課程內(nèi)容陳述一遍，講解相關(guān)知識點，再布置學(xué)生做相應(yīng)的練習(xí)。由于利用Altium Designer 10進(jìn)行電路設(shè)計的知識點繁多，內(nèi)容專業(yè)、艱深，特別是系統(tǒng)設(shè)置的內(nèi)容滿版都是英文單詞和專業(yè)術(shù)語，高職學(xué)生專注力又比較差，很難長時間集中注意力聽講，走神、看視頻、玩手機、逃課等現(xiàn)象屢見不鮮。

翻轉(zhuǎn)課堂的模式一定程度上改善了這種狀況，由于學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的天然磁性，絕大部分學(xué)生對老師要求課前觀看的微課、短視頻等都能按時完成，在課堂師生互動中，學(xué)生都能踴躍參與，課堂氣氛活躍。

（二）降低了課程學(xué)習(xí)的難度

Altium Designer 10電路設(shè)計的部分內(nèi)容比較難，如網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入PCB文件中同步比較規(guī)則的設(shè)置、元器件自動布局和自動布線中約束參數(shù)的設(shè)定、信號完整性分析規(guī)則設(shè)置等，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式能把難點分解成一個個離散的個體，學(xué)生能在課前反復(fù)觀看相關(guān)的短視頻或微課，在課堂上跟同學(xué)、老師交流談?wù)?，在一定程度上降低了學(xué)習(xí)的難度。

在進(jìn)行電路板綜合設(shè)計的練習(xí)中可以看出，以往學(xué)生進(jìn)行電路原理圖繪制、導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表、元件封裝的布局、布線都能完成，但都是采用手工布局、手工布線比較多，自動布線比較少，并且很多設(shè)計規(guī)則設(shè)置得不合理，不符合電磁兼容性，電路板工藝性不好，這些問題的出現(xiàn)說明學(xué)生對相關(guān)的知識點沒有掌握，只是單純完成電路的布線任務(wù)。應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)后，在課程的后期學(xué)生都能比較準(zhǔn)確地應(yīng)用自動布局和自動布線，信號的完整性分析也比較熟練，這說明翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式在一定程度上消除了學(xué)生對應(yīng)用大量英文單詞的恐懼，對課程內(nèi)容學(xué)得更深、更透。

（三）提高了學(xué)習(xí)的效果

一門課程的學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)在學(xué)生的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)的達(dá)成上，我們在設(shè)計考核題目時，對試題的題量、區(qū)分度、難易度、知識點的覆蓋面等都作了比較合理的安排，基本覆蓋了原理圖設(shè)計、原理圖的后續(xù)處理、印制電路板設(shè)計、電路板的后期處理、創(chuàng)建元件庫及元件封裝、信號完整性分析的各個知識點。

我們隨機選取了3個班的技能考核試卷進(jìn)行跟蹤研究，結(jié)果表明，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式之后，教學(xué)效果有明顯的上升。以近兩年為例，2017年電信專業(yè)計算機輔助電路設(shè)計課程的優(yōu)秀率（86～100）、良好率（76～85）、及格率（60～75）、平均分分別為65.2%、21.7%、13%，85.7，2018年分別為36.8%、55.3%、7.9%，84.2，在課程教學(xué)質(zhì)量測評中，學(xué)生對課程教學(xué)質(zhì)量的評分均達(dá)到95%以上。

以廣西職業(yè)院校技能大賽電子產(chǎn)品設(shè)計及制作賽項為例，該賽項有一個線路板繪制模塊，要求按照競賽設(shè)計任務(wù)書，利用給定的電路原理圖、約束條件和Altium Designer軟件，設(shè)計出PCB板圖，在設(shè)計過程中要考慮電路的信號完整性以及高速電路的電磁兼容性。近三年來，在比賽中該模塊是我們感覺最放心的模塊，學(xué)生發(fā)揮得都很好，得分幾乎都接近滿分，在一定程度上說明了翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有效性。

當(dāng)然，計算機輔助電路設(shè)計作為一門操作性很強的課程，教學(xué)效果不能僅看考試成績，還要綜合考查該課程在人才培養(yǎng)中的各個要素，如學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、團(tuán)隊合作精神、項目設(shè)計的速度等，這些要素評價的主觀性比較強，無法量化，但通過各個任課老師的座談、分析都可以得出結(jié)論，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的促進(jìn)作用是明確的。

四、討論與總結(jié)

翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的效果無疑是正面和確切的，但是評價一種教學(xué)模式的總體效應(yīng)，應(yīng)該從更高的層面、更多的維度去研究，比如不同課程的適應(yīng)性、教學(xué)成本、教學(xué)效果提升的顯著性與持續(xù)性等，不能只追求工具的標(biāo)新立異，而造成內(nèi)容上的缺失。我們感覺適合計算機輔助電路設(shè)計課程翻轉(zhuǎn)課堂的還是短視頻及微課，盲目地追求信息化工具的新穎性，甚至要求學(xué)生完全自行學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，要求學(xué)生制作并上傳視頻作品，這事實上超出了高職學(xué)生的能力，也偏離了高等職業(yè)教育的初衷。另外，還需要師生從學(xué)習(xí)理念、行為習(xí)慣上真正改變，而不是僅僅把翻轉(zhuǎn)課堂當(dāng)作傳統(tǒng)課堂的延續(xù)和補充，需要對課程內(nèi)容從整體上進(jìn)行梳理與重構(gòu)，把課程內(nèi)容分解成碎片化的知識點并以信息化的形式呈現(xiàn)，否則容易造成課程內(nèi)容的缺失。這需要教師對最新的信息化技術(shù)很熟悉，對課程體系梳理得很清晰，深刻理解翻轉(zhuǎn)課堂的基本理論，并根據(jù)具體的課堂、具體的學(xué)生對象做出調(diào)整，才能取得好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]張穎，馮從經(jīng).基于翻轉(zhuǎn)課堂的雙語教學(xué)模式探討[J].黑龍江教育，2018（6）.

[2]施慧英.基于學(xué)習(xí)共同體的高職英語寫作翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)設(shè)計及成效[J].寧波教育學(xué)院學(xué)報，2018（6）.

[3]高玉壘.基于BYOD的高職英語混合式對分課堂實踐與效果研究[J].中國職業(yè)技術(shù)教育，2019（14）.

◎編輯 魯翠紅