混合式教學(xué)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(biāo)缺乏支撐力的問題，文章提出在該課程教學(xué)中作用混合式教學(xué)模式，并就授課模式、評價機(jī)制兩方面進(jìn)行改革。將“低認(rèn)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(dǎo)學(xué)生利用課前時間學(xué)習(xí)，而“高認(rèn)知、高參與度”的應(yīng)用實踐部分內(nèi)容在課堂上進(jìn)行講授，用全過程、多方式考核機(jī)制激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。近幾年的實踐教學(xué)結(jié)果表明，學(xué)生整體的學(xué)習(xí)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(xué)模式；教學(xué)評價；電子路線CAD

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

一、教學(xué)改革背景

在當(dāng)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(dāng)部分高校畢業(yè)生的能力與社會需求脫節(jié)，導(dǎo)致“畢業(yè)就失業(yè)”的嚴(yán)重社會問題。在人工智能機(jī)器人將代替大部分工人、分工越來越細(xì)的將來，除必要的專業(yè)知識與能力外，獨(dú)立思考與創(chuàng)新能力、溝通表達(dá)與團(tuán)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(qiáng)、對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)支撐面大，為提高學(xué)生實踐能力，通常采用的教學(xué)措施有項目教學(xué)法[1]、小班教學(xué)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(xué)生為中心”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式等[4]。

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

二、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

（一）低認(rèn)知學(xué)習(xí)活動占比遠(yuǎn)大于高認(rèn)知學(xué)習(xí)活動

希姆勒根據(jù)學(xué)習(xí)活動所指向的認(rèn)知水平以及學(xué)生參與人數(shù)這兩個維度， 將學(xué)習(xí)活動分為四個層次：第一象限為低認(rèn)知、低參與度，第二象限為低參與、高認(rèn)知度，第三象限為高參與、低認(rèn)知度，第四象限為高認(rèn)知、高參與度[5]。在“認(rèn)知金字塔”（見圖1）中，傳統(tǒng)教學(xué)中知識、理解的教學(xué)內(nèi)容占用課堂大部分時間，在這一過程中，學(xué)生參與度低、獲得認(rèn)知水平低；而能提高學(xué)生認(rèn)知水平，且需要學(xué)生高度參與的應(yīng)用、分析、綜合、評鑒部分學(xué)習(xí)活動卻完全放到課外讓學(xué)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(xué)時比例一般在25%以下。

（二）項目式教學(xué)停留在“知識模塊化+單元項目練習(xí)”的階段

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師對教材內(nèi)容進(jìn)行凝練后將知識模塊化，再輔以單元項目練習(xí)，強(qiáng)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(jī)結(jié)合的綜合性項目。

這種傳統(tǒng)的授課方式下，學(xué)生的應(yīng)用、分析能力是通過相對簡單的課堂練習(xí)來培養(yǎng)的，知識點單一、前后知識整合性差，學(xué)生難以在腦中實現(xiàn)有效的記憶，所以就出現(xiàn)學(xué)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(dǎo)致大部分學(xué)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(xué)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(rèn)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(dǎo)學(xué)生利用課前時間進(jìn)行學(xué)習(xí)，而將“高認(rèn)知、高參與度”的應(yīng)用實踐部分內(nèi)容放在線下課堂進(jìn)行，線上、線下教學(xué)互補(bǔ)，翻轉(zhuǎn)教學(xué)、項目教學(xué)模式并用，形式混合式教學(xué)模式。下面以“PCB制板課堂設(shè)計”為例說明混合教學(xué)模式的應(yīng)用。

PCB制板這部分內(nèi)容不難，但實踐性強(qiáng)、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(xué)習(xí)效果的綜合實踐環(huán)節(jié)，也是學(xué)生第一次從作品設(shè)計到制作的嘗試，90%以上的學(xué)生都懷著較高的學(xué)習(xí)熱情，但容易在工藝操作細(xì)節(jié)問題上犯錯誤，導(dǎo)致作品質(zhì)量不高。針對上述特點，我們采用了“翻轉(zhuǎn)教學(xué)、項目式教學(xué)”混合式教學(xué)模式，為不打散項目實施的整體性，取得更好的教學(xué)效果，安排4節(jié)連上。目標(biāo)是讓學(xué)生能獨(dú)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(xué)之五步教學(xué)模式

混合式教學(xué)之五步教學(xué)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(xué)生介紹項目主題，選擇一個跟本項目相關(guān)且趣味性較強(qiáng)或較熱門的圖文/短視頻等，作為課前導(dǎo)入材料，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(dǎo)入材料，以引發(fā)學(xué)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(xué)習(xí)內(nèi)容打底，要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力、教學(xué)重難點與預(yù)期目標(biāo)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(rèn)知性的內(nèi)容放在課前讓學(xué)生自學(xué)完成，要保證知識支撐度夠、具有趣味性、內(nèi)容精簡、有引導(dǎo)問題。為達(dá)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(qiáng)調(diào)了每個工序應(yīng)注意的問題，并針對實踐過程中學(xué)生容易犯錯誤的操作，設(shè)計問卷讓學(xué)生在線上回答，讓學(xué)生為接下來的課堂實踐做好準(zhǔn)備。

3.演練

這一環(huán)節(jié)目的是了解學(xué)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(xué)習(xí)資源，以幫助學(xué)生達(dá)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(xué)生就打底視頻及問卷進(jìn)行簡短的討論，要求學(xué)生在20～30分鐘內(nèi)得出結(jié)論，起到讓學(xué)生集中精神、復(fù)習(xí)鞏固、加深理解、強(qiáng)化溝通表達(dá)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(xué)生表達(dá)見解、展現(xiàn)自我的機(jī)會，讓學(xué)生相信能上臺做報告是一種獎勵，這樣有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力、使其建立自信。最后，教師對學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行點評，及時表揚(yáng)優(yōu)點，指出不足和努力的方向，積極的評價才能讓學(xué)生不斷進(jìn)步。經(jīng)過演練，學(xué)生對接下來的實踐有了進(jìn)一步的認(rèn)識和理解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的信心和動力；教師也對學(xué)生課前自學(xué)的情況有了更全面的了解，可為下一步拓展環(huán)節(jié)教學(xué)活動的開展作準(zhǔn)備。

4.拓展：現(xiàn)場操作演示與學(xué)生實踐

這是鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考、知識應(yīng)用、溝通表達(dá)與團(tuán)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(qiáng)學(xué)生的分析思考能力。增加難度可以從認(rèn)知、專業(yè)知識、溝通或表達(dá)方式等方面著手。

針對學(xué)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(jìn)行操作演示與講解加強(qiáng)學(xué)生對這部分操作的理解，并讓學(xué)生按實踐步驟自行操作，遇到不懂的可以跟同學(xué)交流、回看課前線上提供的教學(xué)視頻。教師要進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督、引導(dǎo)，對個別學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，兼顧整體與個體，提高教學(xué)效率。多次教學(xué)實踐表明，這種教學(xué)模式可明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、促進(jìn)學(xué)生之間的交流，提高他們獨(dú)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(fù)演示與講解的次數(shù)。相較于傳統(tǒng)教學(xué)模式，同樣的教學(xué)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(xué)生進(jìn)行個別指導(dǎo)，收到更好的教學(xué)效果。

5.反思：評價與總結(jié)

積極、公平、全面的評價可提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的人文關(guān)懷精神和社會責(zé)任心。整個評價涉及教學(xué)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(xué)生互評、自評三個角度進(jìn)行評價。在項目結(jié)束時，要求學(xué)生從實踐目標(biāo)、過程、收獲、遇到問題及解決方法、自身不足及改進(jìn)方向、對教學(xué)建議等方面進(jìn)行總結(jié)匯報，以培養(yǎng)學(xué)生的評鑒能力。

（二）評價機(jī)制的制訂

一個教學(xué)模式要想取得好的成效，必須有一個以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向的評價機(jī)制。

混合式教學(xué)的學(xué)習(xí)評價貫穿整個學(xué)習(xí)過程，需要對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中各方面、各階段的表現(xiàn)進(jìn)行多角度全面性的學(xué)習(xí)評價[6]，通過學(xué)習(xí)評價能夠體現(xiàn)出教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成程度，有利于通過學(xué)習(xí)評價來實現(xiàn)促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目標(biāo)[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(jìn)行評價（見圖3）。非智力因素如學(xué)習(xí)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(tuán)隊意識等從整體進(jìn)行評價，對個別問答、溝通表現(xiàn)等進(jìn)行個別評價，前思、打底、演練環(huán)節(jié)主要從知識方面進(jìn)行評價，拓展環(huán)節(jié)的實踐過程主要從應(yīng)用方面進(jìn)行評價。主觀、客觀占比盡量保持均衡。而教師評價、學(xué)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(xué)生互評—自評進(jìn)行（見表1）。

四、改革成效及總結(jié)

總體而言，線上、線下教學(xué)互補(bǔ)，突破了課堂教學(xué)的界限，教學(xué)效率明顯提升了；翻轉(zhuǎn)式教學(xué)增大了高認(rèn)知、高參與度學(xué)習(xí)活動的占比，強(qiáng)化了對學(xué)生獨(dú)立思考、實踐應(yīng)用、溝通表達(dá)等能力的訓(xùn)練；深化了項目式教學(xué)改革，加強(qiáng)了前后知識的關(guān)聯(lián)。

首先，線上教學(xué)視頻，將教師從簡單、重復(fù)的課堂操作演示中解放出來，教師有更多時間對學(xué)生進(jìn)行個別指導(dǎo)，提升了教學(xué)效率。個別接受能力較弱的學(xué)生在課外能通過反復(fù)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(dǎo)而降低學(xué)習(xí)興趣甚至放棄學(xué)習(xí)的問題，整體提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。

其次，因為“低認(rèn)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(xué)生自學(xué)完成，從而使“高認(rèn)知、高參與度”的應(yīng)用、分析、綜合部分教學(xué)活動得以充分開展，加強(qiáng)了對學(xué)生解決實際問題能力的訓(xùn)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(xué)改革，加強(qiáng)了前后知識的關(guān)聯(lián)，提升了整體教學(xué)效果。

最后，在評分機(jī)制上，因為打破“獨(dú)裁”，學(xué)生有了互評、自評的權(quán)利，且考核覆蓋各個教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生整體變得更積極、認(rèn)真。高參與度的教學(xué)活動使得高認(rèn)知的教學(xué)目標(biāo)變得較易實現(xiàn)，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)校進(jìn)行教學(xué)改革的信心。

近幾年實踐教學(xué)結(jié)果表明，學(xué)生整體的學(xué)習(xí)積極性、實踐能力有了明顯的提升。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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

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[3] 吳小進(jìn)，王文成，劉云龍，等.電子線路CAD課程主動式實驗教學(xué)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(xué)實踐[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報，2015，27（3）：105-109.

[5] 崔佳，宋耀武.“金課”的教學(xué)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(xué)模式的學(xué)習(xí)評價研究[J].教學(xué)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(xué)習(xí)評價研究[J].中國輕工教育，2016（1）：15-17.

［責(zé)任編輯：劉鳳華］