混合式教學在電子線路CAD課程改革中的應(yīng)用

韋發(fā)清　王闐

［摘 要］針對應(yīng)用型本科電子線路CAD課程課時少及對專業(yè)培養(yǎng)目標缺乏支撐力的問題，文章提出在該課程教學中作用混合式教學模式，并就授課模式、評價機制兩方面進行改革。將“低認知、低參與度”的知識、理解部分內(nèi)容通過線上視頻、問卷等方式引導學生利用課前時間學習，而“高認知、高參與度”的應(yīng)用實踐部分內(nèi)容在課堂上進行講授，用全過程、多方式考核機制激發(fā)學生學習積極性。近幾年的實踐教學結(jié)果表明，學生整體的學習積極性、實踐能力有了明顯的提升。

［關(guān)鍵詞］翻轉(zhuǎn)課堂；教學模式；教學評價；電子路線CAD

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2023）02-0105-03

一、教學改革背景

在當今科技及信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，傳統(tǒng)的教育方法使相當部分高校畢業(yè)生的能力與社會需求脫節(jié)，導致“畢業(yè)就失業(yè)”的嚴重社會問題。在人工智能機器人將代替大部分工人、分工越來越細的將來，除必要的專業(yè)知識與能力外，獨立思考與創(chuàng)新能力、溝通表達與團隊合作能力、人文關(guān)懷能力等應(yīng)成為人才的核心能力，而對這些能力的培養(yǎng)是傳統(tǒng)教育模式難以實現(xiàn)的。應(yīng)用型本科電子線路CAD課程課時少、實踐性強、對專業(yè)培養(yǎng)目標支撐面大，為提高學生實踐能力，通常采用的教學措施有項目教學法[1]、小班教學及縮短授課周期及多方式考核[2-3]、依托網(wǎng)絡(luò)平臺開展以“學生為中心”的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式等[4]。

師者，所以傳道授業(yè)解惑也。教學應(yīng)以提高學生解決問題能力為目標，解決就業(yè)問題的關(guān)鍵在于提升學生的能力，教學應(yīng)以產(chǎn)出能力為導向，通過有效教學模式提高學生的認知水平。

二、傳統(tǒng)教學模式存在的問題

（一）低認知學習活動占比遠大于高認知學習活動

希姆勒根據(jù)學習活動所指向的認知水平以及學生參與人數(shù)這兩個維度， 將學習活動分為四個層次：第一象限為低認知、低參與度，第二象限為低參與、高認知度，第三象限為高參與、低認知度，第四象限為高認知、高參與度[5]。在“認知金字塔”（見圖1）中，傳統(tǒng)教學中知識、理解的教學內(nèi)容占用課堂大部分時間，在這一過程中，學生參與度低、獲得認知水平低；而能提高學生認知水平，且需要學生高度參與的應(yīng)用、分析、綜合、評鑒部分學習活動卻完全放到課外讓學生自己完成，或?qū)?yīng)用、分析部分內(nèi)容通過實驗課完成。但對一門課而言，實驗課時占總課程總學時比例一般在25%以下。

（二）項目式教學停留在“知識模塊化+單元項目練習”的階段

傳統(tǒng)教學模式下，教師對教材內(nèi)容進行凝練后將知識模塊化，再輔以單元項目練習，強化了知識內(nèi)部聯(lián)系和實踐應(yīng)用，但缺少能將主要知識點有機結(jié)合的綜合性項目。

這種傳統(tǒng)的授課方式下，學生的應(yīng)用、分析能力是通過相對簡單的課堂練習來培養(yǎng)的，知識點單一、前后知識整合性差，學生難以在腦中實現(xiàn)有效的記憶，所以就出現(xiàn)學生在課堂上聽得懂授課內(nèi)容，課后卻不會做作業(yè)的情況。對以應(yīng)用、分析能力為基礎(chǔ)的綜合、評鑒能力的培養(yǎng)更是難以為繼。這導致大部分學生在做課程設(shè)計時，其作品只體現(xiàn)了小部分知識的應(yīng)用，缺乏綜合性、創(chuàng)新性的作品。

三、混合式教學在電子線路CAD課程改革中的應(yīng)用

針對上述問題，項目組將“低認知、低參與度”的知識、理解部分內(nèi)容通過線上視頻、問卷等方式引導學生利用課前時間進行學習，而將“高認知、高參與度”的應(yīng)用實踐部分內(nèi)容放在線下課堂進行，線上、線下教學互補，翻轉(zhuǎn)教學、項目教學模式并用，形式混合式教學模式。下面以“PCB制板課堂設(shè)計”為例說明混合教學模式的應(yīng)用。

PCB制板這部分內(nèi)容不難，但實踐性強、工序較多、是后續(xù)課程設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，是檢驗電子線路CAD課程學習效果的綜合實踐環(huán)節(jié)，也是學生第一次從作品設(shè)計到制作的嘗試，90%以上的學生都懷著較高的學習熱情，但容易在工藝操作細節(jié)問題上犯錯誤，導致作品質(zhì)量不高。針對上述特點，我們采用了“翻轉(zhuǎn)教學、項目式教學”混合式教學模式，為不打散項目實施的整體性，取得更好的教學效果，安排4節(jié)連上。目標是讓學生能獨立完成圖紙排版、打印設(shè)置及PCB制板各個工序，并熟悉其中的注意事項。

（一）混合式教學之五步教學模式

混合式教學之五步教學模式（見圖2）具體流程如下。

1.前思

提前一周在線下課堂跟學生介紹項目主題，選擇一個跟本項目相關(guān)且趣味性較強或較熱門的圖文/短視頻等，作為課前導入材料，以激發(fā)學生的學習興趣。PCB制板環(huán)節(jié)材料損耗問題較為突出，且與環(huán)保相關(guān)，可以選擇“電子產(chǎn)品垃圾”相關(guān)的新聞作為導入材料，以引發(fā)學生深入思考。時間控制在5～10分鐘。

2.打底

這是一個重要環(huán)節(jié)，目的是為課堂學習內(nèi)容打底，要根據(jù)學生學習能力、教學重難點與預期目標選取或制作打底材料，可以是專業(yè)作品展覽、視頻等。將低認知性的內(nèi)容放在課前讓學生自學完成，要保證知識支撐度夠、具有趣味性、內(nèi)容精簡、有引導問題。為達到要求，筆者自己錄制了PCB制板視頻，配以PPT解說，時間控制在20分鐘內(nèi)。視頻演示了制板所有工序的關(guān)鍵操作，強調(diào)了每個工序應(yīng)注意的問題，并針對實踐過程中學生容易犯錯誤的操作，設(shè)計問卷讓學生在線上回答，讓學生為接下來的課堂實踐做好準備。

3.演練

這一環(huán)節(jié)目的是了解學生對打底內(nèi)容的理解程度，如果偏差較大，則給予提示或提供學習資源，以幫助學生達到能力要求，順利過渡到下一步的拓展活動。

課堂開始，以4 人為一小組讓學生就打底視頻及問卷進行簡短的討論，要求學生在20～30分鐘內(nèi)得出結(jié)論，起到讓學生集中精神、復習鞏固、加深理解、強化溝通表達能力的作用。然后，小組優(yōu)秀代表就討論結(jié)果作簡要報告，給學生表達見解、展現(xiàn)自我的機會，讓學生相信能上臺做報告是一種獎勵，這樣有利于增強學生的學習動力、使其建立自信。最后，教師對學生的表現(xiàn)進行點評，及時表揚優(yōu)點，指出不足和努力的方向，積極的評價才能讓學生不斷進步。經(jīng)過演練，學生對接下來的實踐有了進一步的認識和理解，增強了學習的信心和動力；教師也對學生課前自學的情況有了更全面的了解，可為下一步拓展環(huán)節(jié)教學活動的開展作準備。

4.拓展：現(xiàn)場操作演示與學生實踐

這是鍛煉學生獨立思考、知識應(yīng)用、溝通表達與團隊合作等能力最重要的部分。這一環(huán)節(jié)要增加部分在視頻中沒有介紹的內(nèi)容，以增強學生的分析思考能力。增加難度可以從認知、專業(yè)知識、溝通或表達方式等方面著手。

針對學生在演練環(huán)節(jié)表現(xiàn)出來對打印設(shè)置、打孔、腐蝕工序理解不透徹的問題，通過在課堂上進行操作演示與講解加強學生對這部分操作的理解，并讓學生按實踐步驟自行操作，遇到不懂的可以跟同學交流、回看課前線上提供的教學視頻。教師要進行現(xiàn)場監(jiān)督、引導，對個別學習能力較弱的學生進行跟蹤指導，兼顧整體與個體，提高教學效率。多次教學實踐表明，這種教學模式可明顯提高學生的學習主動性、促進學生之間的交流，提高他們獨立思考和解決問題的綜合能力，大大減少了教師課堂上重復演示與講解的次數(shù)。相較于傳統(tǒng)教學模式，同樣的教學內(nèi)容，4節(jié)課下來約節(jié)省了30分鐘，教師可以對更多學生進行個別指導，收到更好的教學效果。

5.反思：評價與總結(jié)

積極、公平、全面的評價可提高學生學習積極性，也有利于培養(yǎng)學生的人文關(guān)懷精神和社會責任心。整個評價涉及教學各個方面、各個階段，如考勤、職業(yè)素養(yǎng)、制板主要工序、項目報告等，從教師評價、學生互評、自評三個角度進行評價。在項目結(jié)束時，要求學生從實踐目標、過程、收獲、遇到問題及解決方法、自身不足及改進方向、對教學建議等方面進行總結(jié)匯報，以培養(yǎng)學生的評鑒能力。

（二）評價機制的制訂

一個教學模式要想取得好的成效，必須有一個以教學目標為導向的評價機制。

混合式教學的學習評價貫穿整個學習過程，需要對學生在學習過程中各方面、各階段的表現(xiàn)進行多角度全面性的學習評價[6]，通過學習評價能夠體現(xiàn)出教學目標的達成程度，有利于通過學習評價來實現(xiàn)促進學生主動學習的目標[7]。

評價有主觀和客觀兩種方法，分別從整體、個別、知識、應(yīng)用四個方面進行評價（見圖3）。非智力因素如學習態(tài)度、總結(jié)匯報等用主觀方法評價，智力因素如知識問答等用客觀方法評價。對小組整體的任務(wù)完成度、團隊意識等從整體進行評價，對個別問答、溝通表現(xiàn)等進行個別評價，前思、打底、演練環(huán)節(jié)主要從知識方面進行評價，拓展環(huán)節(jié)的實踐過程主要從應(yīng)用方面進行評價。主觀、客觀占比盡量保持均衡。而教師評價、學生互評、自評，分別按40%、40%、20%的比例分配，評價順序按教師評價—學生互評—自評進行（見表1）。

四、改革成效及總結(jié)

總體而言，線上、線下教學互補，突破了課堂教學的界限，教學效率明顯提升了；翻轉(zhuǎn)式教學增大了高認知、高參與度學習活動的占比，強化了對學生獨立思考、實踐應(yīng)用、溝通表達等能力的訓練；深化了項目式教學改革，加強了前后知識的關(guān)聯(lián)。

首先，線上教學視頻，將教師從簡單、重復的課堂操作演示中解放出來，教師有更多時間對學生進行個別指導，提升了教學效率。個別接受能力較弱的學生在課外能通過反復觀看線上視頻、按問卷的提示查找需要的答案，大大緩解了因課外得不到及時指導而降低學習興趣甚至放棄學習的問題，整體提高了學生的學習積極性和學習效果。

其次，因為“低認知、低參與度”的知識、理解部分內(nèi)容已在課前通過線上視頻、問卷等方式讓學生自學完成，從而使“高認知、高參與度”的應(yīng)用、分析、綜合部分教學活動得以充分開展，加強了對學生解決實際問題能力的訓練。

再次，示例中的“PCB制板”項目是“電子線路CAD”線路板設(shè)計與制作大項目中的一環(huán)，深化了項目式教學改革，加強了前后知識的關(guān)聯(lián)，提升了整體教學效果。

最后，在評分機制上，因為打破“獨裁”，學生有了互評、自評的權(quán)利，且考核覆蓋各個教學環(huán)節(jié)，學生整體變得更積極、認真。高參與度的教學活動使得高認知的教學目標變得較易實現(xiàn)，進一步增強了學校進行教學改革的信心。

近幾年實踐教學結(jié)果表明，學生整體的學習積極性、實踐能力有了明顯的提升。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 畢秀梅.《電子線路CAD》課程項目式教學法的探索[J].電腦知識與技術(shù)，2009，5（16）：4235.

[2] 簡遠鳴，熊川.應(yīng)用型本科電子線路CAD課程的教學探討[J].教育教學論壇，2016（8）：185-186.

[3] 吳小進，王文成，劉云龍，等.電子線路CAD課程主動式實驗教學方法[J].實驗室研究與探索，2018，37（12）：173-177.

[4] 袁紅星，吳少群，童春芽.基于翻轉(zhuǎn)課堂的“電子CAD”課程教學實踐[J].寧波工程學院學報，2015，27（3）：105-109.

[5] 崔佳，宋耀武.“金課”的教學設(shè)計原則探究[J].中國高等教育，2019（5）：46-48.

[6] 王永花.翻轉(zhuǎn)課堂教學模式的學習評價研究[J].教學與管理，2015（15）：86-88.

[7] 劉榮，萬麗麗，袁芳.OBE理論視角下高校課程學習評價研究[J].中國輕工教育，2016（1）：15-17.

［責任編輯：劉鳳華］