基于信息化與項(xiàng)目化相融合的電子工程課程教學(xué)改革探索

關(guān)鍵詞：PCB；電路板設(shè)計(jì)；信息化；項(xiàng)目化；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）25-0159-03

近年來，隨著智能終端設(shè)備的迭代升級與移動互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代教育已正式邁入信息化時(shí)代。新一代大學(xué)生已習(xí)慣利用手機(jī)、筆記本電腦、平板等移動智能設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流[1]。因此，利用現(xiàn)代通信手段與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探索適用于新時(shí)代需求的電子工程類課程教學(xué)模式勢在必行。對于PCB電路板設(shè)計(jì)及制作這類操作性極強(qiáng)的專業(yè)實(shí)踐課程而言[2]，探索信息化與項(xiàng)目化相融合的教學(xué)模式，對培養(yǎng)大學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與解決實(shí)際問題的主觀能動性具有非常重要的價(jià)值與意義。本文將以學(xué)校的信息化轉(zhuǎn)型發(fā)展為契機(jī)，以信息化與項(xiàng)目化融合教學(xué)理念為先導(dǎo)，深入討論地方本科院校PCB電路板設(shè)計(jì)及制作課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等，并在教學(xué)活動中進(jìn)行實(shí)踐，以迎合學(xué)校在轉(zhuǎn)型發(fā)展中加強(qiáng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。期望通過本研究與實(shí)踐，將一些先進(jìn)的信息化手段融入相關(guān)PCB電路板設(shè)計(jì)及制作課程的項(xiàng)目化教學(xué)內(nèi)容中[3]，探索適用于地方高校電子工程類課程的信息化與項(xiàng)目化融合式教學(xué)規(guī)律與教學(xué)模式。

1 課程目前教學(xué)方法的現(xiàn)狀與問題

在此前的研究中，發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)的“填鴨式”和一言堂等被動式教學(xué)模式存在問題。因此，本課程的教學(xué)模式升級為主動式的項(xiàng)目化教學(xué)，以學(xué)生為中心，培養(yǎng)學(xué)生積極思考和解決問題的習(xí)慣，這種模式使教學(xué)效果顯著提升。然而，在過去三年項(xiàng)目化教學(xué)的實(shí)施過程中，也發(fā)現(xiàn)了一些需要解決的問題。

首先是選擇項(xiàng)目難度差異所帶來的教學(xué)效果影響。通常，教師在課堂上講解一些項(xiàng)目實(shí)例的基本操作技巧，然后布置課外項(xiàng)目任務(wù)作業(yè)，讓學(xué)生自主參與并提升相關(guān)能力。如果課堂上講解的項(xiàng)目實(shí)例和課外項(xiàng)目任務(wù)難度差異較小，那么學(xué)生在技能上可能無法得到較大提高，只是鞏固了相關(guān)知識點(diǎn)，缺乏成就感。而如果將課外項(xiàng)目任務(wù)的難度升級，可能會導(dǎo)致部分學(xué)生遇到問題后無法與老師及時(shí)溝通，項(xiàng)目任務(wù)不能順利進(jìn)行，最終無法達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

其次是學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)能力的差異導(dǎo)致他們對同一知識點(diǎn)的理解程度可能不同。在項(xiàng)目初期，由于難點(diǎn)較少，絕大多數(shù)學(xué)生都能按照任務(wù)要求完成。但隨著項(xiàng)目逐步深入實(shí)施，一部分學(xué)生可能跟不上進(jìn)度，尤其是班級中的后進(jìn)生。這就要求老師花費(fèi)更多時(shí)間和精力來針對后進(jìn)生進(jìn)行補(bǔ)習(xí)，最終可能影響整體項(xiàng)目進(jìn)度，拖慢教學(xué)計(jì)劃，使教學(xué)效果大打折扣。另外，項(xiàng)目進(jìn)度完全由老師掌控，在項(xiàng)目執(zhí)行后期可能出現(xiàn)完全由老師推進(jìn)進(jìn)度的情況，也會影響整體的教學(xué)效果。

最后是課程考核評價(jià)基本上仍以任課老師為主。雖然選擇了一些來自企業(yè)的真實(shí)案例作為項(xiàng)目，但很少有企業(yè)相關(guān)工程師參與課程的考核和評價(jià)，導(dǎo)致項(xiàng)目化教學(xué)的評價(jià)和考核與企業(yè)的實(shí)際需求可能脫軌。

2 信息化教學(xué)的融入

現(xiàn)代信息化技術(shù)與項(xiàng)目化教學(xué)課程內(nèi)容的深度融合，以教學(xué)模式的變革與學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵模梢栽鰪?qiáng)學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的信息化綜合素養(yǎng)與可持續(xù)發(fā)展能力。通過融入信息化教學(xué)的手段與資源，改進(jìn)項(xiàng)目化教學(xué)過程中存在的問題，使學(xué)生能夠在信息化的教學(xué)平臺上學(xué)習(xí)項(xiàng)目操作技巧、完成項(xiàng)目并提交項(xiàng)目任務(wù)，最終達(dá)到課程學(xué)習(xí)目標(biāo)，從而彌補(bǔ)目前項(xiàng)目化教學(xué)所遇到的困難。

首先，老師可以將課堂上的項(xiàng)目實(shí)例操作技巧與課外項(xiàng)目任務(wù)的操作要點(diǎn)均發(fā)布在信息化平臺上，示例項(xiàng)目與課外作業(yè)的不同之處可在平臺上進(jìn)行適當(dāng)提示。此外，可以通過平臺創(chuàng)建相關(guān)專題討論區(qū)，提供一個(gè)針對某個(gè)操作技巧或項(xiàng)目專題的學(xué)生與教師討論空間。學(xué)生完成項(xiàng)目后，還可以通過手機(jī)或平板查看老師、其他同學(xué)或相關(guān)專家的評價(jià)。

其次，在平臺上，學(xué)生可以利用平時(shí)的碎片化時(shí)間隨時(shí)觀看項(xiàng)目的操作技巧，靈活安排學(xué)習(xí)時(shí)間。特別是對于后進(jìn)生（學(xué)習(xí)能力較差的同學(xué)），可以反復(fù)觀看以跟上班級整體的學(xué)習(xí)進(jìn)度。利用信息化平臺的優(yōu)勢，老師無論在課堂上還是課外，都可以通過手機(jī)與學(xué)生輕松互動，學(xué)生在平臺上可以以自己探究問題的方式充分理解所學(xué)知識。

最后，在平臺上，老師可以查看每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。學(xué)生的每次學(xué)習(xí)活動都會被平臺記錄并生成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對每個(gè)學(xué)生真實(shí)學(xué)習(xí)過程的平時(shí)成績認(rèn)定與考核。同時(shí)，老師也可以利用相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解每次教學(xué)效果，實(shí)時(shí)評估教學(xué)項(xiàng)目內(nèi)容的制定是否合適，形成教學(xué)反饋的閉環(huán)。此外，平臺上學(xué)生之間也可以進(jìn)行互評，有時(shí)還可以引入相關(guān)企業(yè)工程師進(jìn)行點(diǎn)評。引入信息化教學(xué)后，課程考核評價(jià)機(jī)制由原來的以教師評價(jià)為主轉(zhuǎn)變?yōu)榻處煛W(xué)生、企業(yè)三方評價(jià)的完整體系。

3 課程改革總體設(shè)計(jì)

基于信息化與項(xiàng)目化的融合式教學(xué)課程改革，本文以電子信息工程專業(yè)的核心必選課程PCB電路板設(shè)計(jì)及制作為例進(jìn)行探討。該課程已實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)三年多，具備較為成熟的項(xiàng)目教學(xué)內(nèi)容與評價(jià)方式，但在實(shí)踐過程中仍發(fā)現(xiàn)了一些需要改進(jìn)的問題。為解決這些存在的問題，采取了以項(xiàng)目化教學(xué)為載體、信息化教學(xué)平臺為支撐的新一輪課程改革，具體分為以下幾點(diǎn)進(jìn)行討論。

1） 改革目標(biāo)。通過本次課程改革，使教師能夠熟練利用各種信息化技術(shù)手段輔助項(xiàng)目化教學(xué)，掌握利用相關(guān)平臺制作信息化教學(xué)資源的方法與工具。在整個(gè)融合式教學(xué)的實(shí)施過程中，真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生的自主探究學(xué)習(xí)為主體，教師指導(dǎo)為輔的新型教學(xué)模式。

2） 課程改革總體思路?；谛畔⒒c項(xiàng)目化的融合式教學(xué)課程改革，將從項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)分解、教學(xué)實(shí)施（課前、課中、課后）和考核評價(jià)三個(gè)方面進(jìn)行全方位改革。改革的總體思路如圖1所示。

4 課程改革的具體實(shí)施

基于信息化與項(xiàng)目化融合式教學(xué)的特點(diǎn)是以實(shí)際工程項(xiàng)目作為載體，以信息化教學(xué)平臺作為支撐，將PCB電路板設(shè)計(jì)由淺入深劃分為10個(gè)具有代表性的項(xiàng)目工程實(shí)例，并陸續(xù)在相關(guān)信息化平臺上發(fā)布。信息化教學(xué)平臺不僅承載課程項(xiàng)目任務(wù)內(nèi)容，而且還是師生交流互動的重要工具。目前，有以下兩個(gè)使用較為廣泛的信息化平臺。

1） 超星學(xué)習(xí)通。該平臺的特點(diǎn)在于具備豐富的圖書和多媒體資源，這些資源可以共享[4]。因此，教師可以在本課程中引入相關(guān)的圖書與多媒體資料，而不必制作全部資源，從而大大減輕教師初期備課的工作量。第二個(gè)特點(diǎn)是該平臺可以基于項(xiàng)目任務(wù)或圍繞共同的主題創(chuàng)建討論小組，促進(jìn)學(xué)生共同討論、搜索相關(guān)資料，以尋求解決問題的路徑，最終完成項(xiàng)目任務(wù)。在在線直播教學(xué)活動中，教師還可以通過發(fā)布消息、投票和小測試題等方式與學(xué)生互動，學(xué)生也可以觀看回放。

2） 雨課堂。該平臺的特點(diǎn)是可嵌入至微信公眾號與PowerPoint的插件中，能夠?qū)崿F(xiàn)與PowerPoint和微信的聯(lián)動，教師容易上手[5]。教師可以在PowerPoint 中插入MOOC學(xué)堂視頻，將其與相關(guān)教學(xué)內(nèi)容融合，學(xué)生亦可通過手機(jī)微信觀看課堂所授的PPT，并實(shí)時(shí)在任何一頁的PPT上標(biāo)注“不懂”，并發(fā)送給教師。教師可根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和內(nèi)容。

目前，上述兩個(gè)平臺在PCB電路板設(shè)計(jì)及制作課程中均已使用，利用該信息化平臺可全面調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)的主觀能動性與積極性。表1是本課程基于信息化與項(xiàng)目化融合式教學(xué)改革的具體實(shí)施內(nèi)容。

本課程改革在教學(xué)實(shí)施過程中，課前，教師可在相關(guān)信息化平臺上上傳所準(zhǔn)備的教學(xué)資源（如相關(guān)專業(yè)知識或操作技巧的短視頻與PPT） ，學(xué)生根據(jù)平臺上推送的相關(guān)資料完成課前預(yù)習(xí)。教師則根據(jù)平臺收集的學(xué)生預(yù)習(xí)情況數(shù)據(jù)總結(jié)問題，引入本次項(xiàng)目任務(wù)。課中，教師在平臺上利用各種信息化手段，如小測試題、分組討論、搶答、隨機(jī)點(diǎn)名回答問題和問卷調(diào)查等形式調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。該平臺能夠?qū)崟r(shí)記錄整個(gè)互動過程并生成數(shù)據(jù)[6]。在項(xiàng)目任務(wù)方案確定時(shí)，學(xué)生以小組討論為主，教師指導(dǎo)為輔；教師根據(jù)平臺數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并可及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略。項(xiàng)目考核評價(jià)時(shí)，可通過平臺遠(yuǎn)程連線企業(yè)工程師進(jìn)行點(diǎn)評與指導(dǎo)，以評估試制的PCB板是否符合企業(yè)產(chǎn)品的工程性要求。課后，學(xué)生可在平臺上通過短視頻與PPT復(fù)習(xí)教師在課堂上強(qiáng)調(diào)的專業(yè)知識與操作技巧，溫故而知新，并及時(shí)完成課外項(xiàng)目任務(wù)。如有疑問，可通過平臺在專題討論組中提出；教師可針對問題進(jìn)行解答，并在平臺上把握學(xué)生課外項(xiàng)目任務(wù)的完成情況。

5 課程改革的成效

本次針對PCB電路板設(shè)計(jì)及制作課程的信息化與項(xiàng)目化融合式教學(xué)改革，相較于之前的教學(xué)模式，在成效上取得了一些進(jìn)步，具體表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

1） 利用信息化平臺數(shù)據(jù)，教師對每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和整體課程的項(xiàng)目化教學(xué)效果有了更為精準(zhǔn)的把控。改革后，通過平臺發(fā)布的小測試題、問卷調(diào)查等，可以精準(zhǔn)掌握學(xué)生對每個(gè)知識點(diǎn)及操作技巧的理解程度，并利用平臺所生成的學(xué)生學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整教學(xué)節(jié)奏和內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)動態(tài)把控教學(xué)成效。

2） 在信息化平臺上，學(xué)生可以利用碎片化時(shí)間進(jìn)行學(xué)習(xí)，參與度得到了全面提高。平臺上的專業(yè)知識與操作技巧大多以短視頻或PPT形式呈現(xiàn)，學(xué)生在課外可以利用手機(jī)、平板或筆記本電腦隨時(shí)查看學(xué)習(xí)與分組討論，學(xué)習(xí)氛圍的營造打破了時(shí)間與空間的限制。

3） 考核評價(jià)多元化。學(xué)生所完成的項(xiàng)目任務(wù)在平臺上不僅由教師進(jìn)行審核與評價(jià)，學(xué)生也會進(jìn)行互評，有時(shí)還會連線企業(yè)工程師對學(xué)生的作品進(jìn)行點(diǎn)評，建立了全方位、立體的多元評價(jià)體系。

6 總結(jié)

本文針對PCB電路板設(shè)計(jì)及制作課程教學(xué)目前的現(xiàn)狀與問題，提出了一種基于信息化與項(xiàng)目化的融合式教學(xué)新思路。從本課程信息化教學(xué)的融入、改革的總體設(shè)計(jì)、改革的具體實(shí)施以及改革的成效四個(gè)方面，簡要闡述了在新教學(xué)模式下本門課程教學(xué)改革的可行性。希望本次改革與探索能夠?yàn)榈胤奖究圃盒５南嚓P(guān)電子工程類課程提供一定的借鑒。