新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)》教學(xué)模式探究

歐尚凱　蒙軍明

摘要：在物聯(lián)網(wǎng)背景下，很多高校開始向著現(xiàn)代化方向進(jìn)步。作為新工科專業(yè)典型物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)，本文以計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)為主，介紹了計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)教學(xué)特點(diǎn)，在新工科評(píng)價(jià)體系基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)模式，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式構(gòu)建理實(shí)一體化工程實(shí)踐教學(xué)模式，更好為社會(huì)培養(yǎng)貼合物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的創(chuàng)新型人才。

關(guān)鍵詞：新工科：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)：《計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)》

一、理實(shí)一體化教學(xué)相關(guān)概述

理實(shí)一體化教學(xué)資源

傳統(tǒng)教學(xué)模式按照固定理論教材和教學(xué)場(chǎng)地，側(cè)重于理論知識(shí)教學(xué)，并且到實(shí)驗(yàn)機(jī)房進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，完成電路設(shè)計(jì)。理論課程和實(shí)踐課程的教學(xué)空間以及教學(xué)模式相分離。不僅阻礙學(xué)生知識(shí)掌握程度，還會(huì)降低教學(xué)效率，很難達(dá)到預(yù)期教學(xué)效果。在理實(shí)一體化教學(xué)環(huán)境下，同一計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室除了配置優(yōu)化實(shí)踐設(shè)施之外，教師還需在教學(xué)過程中融入理論教學(xué)，以便學(xué)生更好理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。

理實(shí)一體化相關(guān)任務(wù)的選擇

傳統(tǒng)教學(xué)和傳統(tǒng)教材內(nèi)容比較偏重于知識(shí)的完整性、學(xué)科的專業(yè)性。傳統(tǒng)教學(xué)通常利用固定教材當(dāng)前所學(xué)課程知識(shí)進(jìn)行統(tǒng)一講解，其中包含計(jì)算機(jī)面板和指令控制等。理論教學(xué)完成之后，繼續(xù)開展計(jì)算機(jī)實(shí)踐操作學(xué)習(xí)，但是在實(shí)際操作過程中PCB制版不能實(shí)現(xiàn)完成，只能要求學(xué)生手工安裝電子元件，大幅度降低安裝效率。這些指令的完成主要在于學(xué)生記憶力，沒有真實(shí)感受實(shí)踐樂趣，導(dǎo)致學(xué)生無法快速掌握實(shí)踐課程所學(xué)知識(shí)，也不能在固定時(shí)間內(nèi)完成有效設(shè)計(jì)電路規(guī)則，增加應(yīng)用難度。如果在講課過程中學(xué)生沒有及時(shí)吸收到位，也會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量，不能在實(shí)踐中發(fā)揮理實(shí)一體化教學(xué)優(yōu)勢(shì)。在新課改教育背景下，將任務(wù)驅(qū)動(dòng)的理實(shí)一體化教學(xué)方法，制定明確教學(xué)目標(biāo)，快速設(shè)計(jì)出經(jīng)典電路圖，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，更好學(xué)習(xí)理論和實(shí)踐知識(shí)。同時(shí)，利用項(xiàng)目教學(xué)方式提高學(xué)生理解能力，培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力。借助自身所學(xué)技能和專業(yè)理論知識(shí)，結(jié)合每個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)出針對(duì)性訓(xùn)練目標(biāo)和教學(xué)流程，充分發(fā)揮學(xué)生職業(yè)技能，凸顯學(xué)生主導(dǎo)地位，有效培養(yǎng)實(shí)用型優(yōu)秀人才。

二、計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)教學(xué)成效分析

提高課程學(xué)習(xí)興趣

在學(xué)習(xí)“Altium Designer 10”課程教學(xué)過程中，通常情況下，教師利用多媒體教學(xué)按照教學(xué)模板依次講述本課教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重于本課教學(xué)重難點(diǎn)知識(shí)講解，待課程講述完成后布置相應(yīng)訓(xùn)練習(xí)題，強(qiáng)化鞏固所學(xué)知識(shí)。因?yàn)椤癆ltium Designer 10”包含很多專業(yè)性電路設(shè)計(jì)知識(shí)，具有復(fù)雜性特點(diǎn)，內(nèi)容深?yuàn)W，尤其是學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)置方面摻雜英文單詞和專業(yè)術(shù)語，再加上高職學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，集中力低，很難保持高度學(xué)習(xí)，經(jīng)常在課堂中發(fā)現(xiàn)學(xué)生玩弄手機(jī)、走神、逃課等現(xiàn)象。

在物聯(lián)網(wǎng)背景下，教師為了從根本解決問題，應(yīng)用理實(shí)一體化教學(xué)提高學(xué)生專注力，有利于學(xué)生高度學(xué)習(xí)，同時(shí)教師還可以借助多媒體教學(xué)了解所學(xué)知識(shí)的內(nèi)涵和意義，通過短視頻、微課教學(xué)等方式定期完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，促進(jìn)師生關(guān)系更加融洽，營造積極學(xué)習(xí)氛圍。

降低課程學(xué)習(xí)難度

在學(xué)習(xí)“Altium Designer 10”電路設(shè)計(jì)一課時(shí)，涉及專業(yè)知識(shí)復(fù)雜，學(xué)習(xí)難度大，比如網(wǎng)格表導(dǎo)入PCB文件中，必須學(xué)習(xí)規(guī)則設(shè)置、元器件自動(dòng)布設(shè)和自動(dòng)控制數(shù)據(jù)設(shè)定等，利用理實(shí)一體化教學(xué)將重難點(diǎn)逐步形成分層式教學(xué)，要求學(xué)生課前不斷觀看微課教學(xué)內(nèi)容，以便學(xué)生更好在課堂中實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)，有效降低學(xué)習(xí)難度。

在練習(xí)電路板設(shè)計(jì)過程中，通常情況下，學(xué)生需要對(duì)電路原理圖進(jìn)行繪制、導(dǎo)入網(wǎng)格表、布設(shè)元件、布線等，但是在實(shí)際學(xué)習(xí)過程中使用手工布局、手工布線的方式占據(jù)多數(shù)，自動(dòng)布線應(yīng)用次數(shù)較少，而且大部分設(shè)計(jì)規(guī)則不合理，與電磁兼容性沖突等問題，證實(shí)學(xué)生沒有掌握本課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，只完成基礎(chǔ)電路布線任務(wù)，降低學(xué)習(xí)質(zhì)量。此時(shí)，利用理實(shí)一體化教學(xué)，有利于后期課程教學(xué)效果不斷提升，準(zhǔn)確掌握自動(dòng)布局和自動(dòng)布線的原理，提升信號(hào)完整分析水平，從根本緩解學(xué)生對(duì)應(yīng)用很多英文單詞問題，為學(xué)生以后深度學(xué)習(xí)提供便利。

提高學(xué)習(xí)效果

計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)課程教學(xué)效果的好壞與教學(xué)目標(biāo)、技能訓(xùn)練以及綜合素質(zhì)等方面有著直接聯(lián)系。當(dāng)教師設(shè)計(jì)考核題目過程中，應(yīng)當(dāng)考慮習(xí)題的題量、范圍、難易度的合理性，其中包含原理圖設(shè)計(jì)、原理圖處理、電路板設(shè)計(jì)以及信號(hào)完整性等重點(diǎn)知識(shí)。比如，教師以同級(jí)學(xué)生作為技能考核測(cè)試對(duì)象，根據(jù)實(shí)際調(diào)查顯示，在理實(shí)一體化教學(xué)背景下，教學(xué)效果越發(fā)明顯，大幅度提升學(xué)習(xí)成績(jī)。

以某市職業(yè)院校電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)技能大賽為例，該賽制重點(diǎn)圍繞 線路板繪制，要求參與者參考競(jìng)賽設(shè)計(jì)書，引用電路原理圖、制約條件和Altium Designer 軟件，設(shè)計(jì)出完整PCB版圖，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中必須重視電路信息完整性和高速電路電磁兼容性。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，類似電子比賽活動(dòng)中的模塊成為當(dāng)前學(xué)校計(jì)算機(jī)電路設(shè)計(jì)中最可靠模塊，充分發(fā)揮學(xué)生專業(yè)技能和優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)出理實(shí)一體化教學(xué)模式的重要性。

由此得知，計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)具有綜合性和操作性特點(diǎn)，不僅重視學(xué)生專業(yè)成績(jī)，還要實(shí)地觀察該課程人才培養(yǎng)的相關(guān)要素，如學(xué)習(xí)興趣、團(tuán)結(jié)精神、項(xiàng)目設(shè)計(jì)效率等，凸顯出主導(dǎo)性，還需借助相關(guān)教師的共同探討、分析得出具體結(jié)論，促進(jìn)學(xué)生職業(yè)技能加快提升。

教學(xué)過程分析

在一體化教學(xué)過程中，以學(xué)生作為課程教學(xué)主體，教師充當(dāng)指導(dǎo)者。怎樣展現(xiàn)出學(xué)生主導(dǎo)地位，主要在于教師的指導(dǎo)能力。因此，教師教學(xué)水平還需能進(jìn)一步提升，高職院校定期開展實(shí)踐培訓(xùn)活動(dòng)，提高教師教學(xué)能力，充分滿足現(xiàn)代化教學(xué)需求。

總結(jié)：

在新工科背景下，計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)必須制定工程教育培養(yǎng)方案，培養(yǎng)學(xué)生工程觀念和創(chuàng)新能力，在短期內(nèi)掌握專業(yè)工程師基礎(chǔ)技能，快速制作出高質(zhì)量電子設(shè)備。利用自身技術(shù)開展自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)，制作出各方面物聯(lián)網(wǎng)實(shí)用產(chǎn)品。同時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與科技創(chuàng)新活動(dòng)、電子設(shè)計(jì)比賽等，不僅提高學(xué)生專業(yè)技能，還能培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，有利于學(xué)生就業(yè)更好融入行業(yè)，滿足社會(huì)各領(lǐng)域人才需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉明志. 新工科背景下物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)《計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)》教學(xué)模式探究[J]. 福建電腦，2018，34（11）：79-80+93.

[2]周永錄，普?qǐng)@媛，尉洪，楊艷華，劉宏杰. 面向“新工科”的“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”教學(xué)初探[J]. 工業(yè)和信息化教育，2020（08）：54-59.

[3]張立東，徐洪福. 計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)中的參數(shù)和容差確定[J]. 南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（02）：65-69.

[4]朱松林，崔忠偉，帥莽莽，盛升. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的垃圾桶智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，5（12）：53-55.

作者簡(jiǎn)介：1.歐尚凱，男（1999-），壯族，廣西梧州，單位：桂林信息科技學(xué)院，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程 郵編：541004

2.蒙軍明，男（1998-），漢族，廣西貴港，單位：桂林信息科技學(xué)院，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工