李 響，王建彬，何東鋼

(大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院，遼寧大連 116023)

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“互聯(lián)網(wǎng)+”在電子設(shè)計自動化雙語教學(xué)改革中的研究與應(yīng)用

李 響，王建彬，何東鋼

(大連海洋大學(xué)信息工程學(xué)院，遼寧大連 116023)

本文針對傳統(tǒng)的EDA技術(shù)教學(xué)中內(nèi)容更新較快、學(xué)時有限等問題，將“互聯(lián)網(wǎng)+”和雙語教學(xué)引入了基礎(chǔ)課堂。根據(jù)EDA技術(shù)教學(xué)特點，設(shè)計了較為個性化的“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)培養(yǎng)方案，建設(shè)了微視頻及課件等教學(xué)資源，完善了課程考核方法、保障措施與課題評價方法。在教學(xué)實踐中，采用平行對比法和問卷調(diào)查研究法，對學(xué)習(xí)效果進行分析。實踐證明，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”雙語的教學(xué)模式應(yīng)用于EDA教學(xué)能夠提高學(xué)生的成績，增強他們的學(xué)習(xí)興趣。

EDA技術(shù)；互聯(lián)網(wǎng)+；雙語教學(xué)

1 研究背景

電子技術(shù)體系課程包括電路理論、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子線路等，是電子信息類專業(yè)學(xué)生重要的專業(yè)主干課程、必修基礎(chǔ)課程，這類課程具有一定的綜合性、技術(shù)性和實用性。EDA(electronic design automation，電子設(shè)計自動化)技術(shù)是電子技術(shù)體系課程的一個分支，它將集成電路及電子整機系統(tǒng)設(shè)計作為關(guān)鍵技術(shù)。它具有集成化、微型化和系統(tǒng)化的優(yōu)勢，將傳統(tǒng)硬件電路濃縮為一個核心芯片，使得電子線路的發(fā)展提高到一個新的高度。

EDA技術(shù)基于核心芯片，目前核心芯片迅速發(fā)展使我國高校教學(xué)內(nèi)容增加，理論與實踐課程的教學(xué)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。首先，芯片的日益更新及多元化使得課程講授不能拘泥于一個公司、一種芯片，對于授課來說學(xué)時受限。其次，開發(fā)軟件(如MAX+PLUSⅡ、Quartus II、ISE等)大多用英文介紹其功能、特點和用法。再次，授課教師必須終身學(xué)習(xí)，才能跟得上時代發(fā)展。

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)法由教師主導(dǎo)，依照大綱要求，按照學(xué)校安排時間與地點，通過黑板、多媒體、面對面的形式講授統(tǒng)一的教材，課下學(xué)生通過作業(yè)完成對知識消化理解[1]，該方式很難激起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也極易產(chǎn)生“滿堂灌”現(xiàn)象，使學(xué)生對教師產(chǎn)生依賴。而電子線路體系課程原理分析較難理解、應(yīng)用電路形式變化多樣，傳統(tǒng)課堂授課容量有限，在壓縮學(xué)時及國際化雙語教學(xué)的大背景下，與日俱增的教學(xué)內(nèi)容使教師感到力不從心。

在電子設(shè)計自動化應(yīng)用課程中實施雙語教學(xué)，可以培養(yǎng)電子類專業(yè)學(xué)生閱讀英文原版資料、教材，使用英文版軟件的能力，同時提高學(xué)生應(yīng)用英語解決問題的能力。傳統(tǒng)的課堂不可能為師生提供足夠多的學(xué)時，這就需要教師指導(dǎo)學(xué)生在具備基本原理的基礎(chǔ)上通過“互聯(lián)網(wǎng)+”等手段(如微課、慕課或翻轉(zhuǎn)課堂[2]等)在課下實現(xiàn)自我提高。教學(xué)內(nèi)容的與時俱進，給EDA課程的教學(xué)思路、教學(xué)方法和實驗設(shè)備與手段等都提出了新的要求，因此構(gòu)建一套適應(yīng)電子工程師發(fā)展的EDA技術(shù)人才培養(yǎng)要求的“互聯(lián)網(wǎng)+”授課新模式，是電子與電路電子學(xué)教學(xué)工作者所要研究的課題與方向。

目前，國內(nèi)外諸多學(xué)者對EDA技術(shù)及“互聯(lián)網(wǎng)+”融入等方面的改革進行了研究與探索，例如，朱正偉[3]對EDA硬件電路設(shè)計中創(chuàng)新素質(zhì)教育提升方面進行了研究；梁洪衛(wèi)[4]針對EDA課程的實踐環(huán)節(jié)設(shè)計提出改革方案；闞玲玲[5]利用EDA課程性質(zhì)重新定位了課程屬性；吳淘鎖[6]應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂于EDA課程得到了良好的效果；蔡劍華[7]提到了雙語教學(xué)在EDA課程中的重要意義及其好處；朱月翠[8]、張巖[9]討論了“互聯(lián)網(wǎng)+”與教育的深度融合，為教育現(xiàn)代化提供了發(fā)展方向。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”在EDA雙語課程建設(shè)中的作用

為了更好地適應(yīng)與時俱進的課程內(nèi)容，可破解學(xué)時和資源有限的制約，將教材廣義地定義為微視頻、教學(xué)課件PPT等內(nèi)容。同時，可重復(fù)學(xué)習(xí)為雙語教學(xué)提供了新的契合點。

2.1 EDA技術(shù)雙語教學(xué)的研究與改革

近年來，本課題組在EDA技術(shù)雙語教學(xué)改革中做了很多有益的嘗試，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1.1 EDA課程教學(xué)內(nèi)容不斷更新

針對EDA教學(xué)內(nèi)容特點，課程內(nèi)容緊跟國內(nèi)外電路設(shè)計、實用器件、軟件仿真等電子設(shè)計自動化發(fā)展[10]。盡可能地獲取有關(guān)教學(xué)內(nèi)容的信息量，開拓學(xué)生視野[11]。

2.1.2 輔以現(xiàn)代化的EDA課程教學(xué)方法

EDA授課通過課題組自行開發(fā)教學(xué)多媒體教學(xué)課件演示。同時，在理論課上適時加入程序設(shè)計及其仿真內(nèi)容，利用EDA軟件將電路理論和設(shè)計成型有機地結(jié)合起來，效果直觀、生動形象，既突出了理論教學(xué)中的重點，又達到了實踐訓(xùn)練的結(jié)果[12]。

2.1.3 與時俱進的動態(tài)雙語教學(xué)

通過教師再學(xué)習(xí)，緊跟核心EDA技術(shù)發(fā)展，融入傳統(tǒng)雙語課堂教學(xué)[13-14]。教學(xué)中有些新興概念及用法無法用中文還原本意的表述，而各個仿真下載軟件均為英文，在調(diào)試、仿真、下載時用英文更能表達創(chuàng)作者的本意。

2.1.4 引入項目驅(qū)動法進行課堂與實踐教學(xué)

將項目引進實踐教學(xué)，將所學(xué)內(nèi)容學(xué)以致用(如汽車尾燈控制器設(shè)計、電梯控制器設(shè)計、數(shù)字電子鐘設(shè)計、LED點陣廣告牌滾動字符顯示設(shè)計、數(shù)字密碼鎖設(shè)計、出租車計費器設(shè)計[15])，使學(xué)生進行系統(tǒng)設(shè)計、層次加工、模塊實施、綜合仿真、下載運行等，激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

2.1.5 建立高效的教學(xué)考核評價體系

通過加大實習(xí)實訓(xùn)課時比重，引入雙語實踐環(huán)節(jié)，擴寬學(xué)生學(xué)分獲取渠道(如參加全國電子設(shè)計大賽、挑戰(zhàn)杯等)，激勵學(xué)生自我提高，建立多元化的考核評價體系[16]。

課題組通過不斷改革，在EDA技術(shù)及電子系統(tǒng)綜合設(shè)計等方面取得一些成效。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)不斷深入，本階段改革重點是“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)融入傳統(tǒng)的EDA技術(shù)雙語課堂之中，致力于使學(xué)生將互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于學(xué)習(xí)中，切實地提高學(xué)習(xí)能力。

2.2 “互聯(lián)網(wǎng)+”融入傳統(tǒng)課堂的科學(xué)內(nèi)涵

網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為我們獲取信息的主要途徑，而“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用于教學(xué)是指將互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、高速存儲、云計算等技術(shù)融入傳統(tǒng)教學(xué)。在這種思維下，傳統(tǒng)的教學(xué)模式、師生角色、學(xué)習(xí)方式都產(chǎn)生了微妙的變化。教學(xué)需要的軟硬件環(huán)境不僅僅拘泥于多媒體教室，還應(yīng)包括穩(wěn)定的課程服務(wù)器、使視頻能夠流暢播放的寬帶、相對應(yīng)的手機應(yīng)用客戶端等，這些都為突破傳統(tǒng)意義上的教學(xué)時間和教學(xué)空間提供了學(xué)習(xí)的保障。這些需要教師事先做好功課，包括課件PPT、微視頻課程、軟件仿真、布置作業(yè)、時間節(jié)點等信息，雖增加了教學(xué)工作量，但為學(xué)生自學(xué)提供了重要的可重復(fù)學(xué)習(xí)的資源。

2.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式中傳統(tǒng)雙語EDA課程的教學(xué)與實踐

EDA技術(shù)課程內(nèi)容多、學(xué)時少、新器件更新快，用法及參數(shù)不斷更新，需要學(xué)生進行再學(xué)習(xí)，在傳統(tǒng)教學(xué)中無法滿足學(xué)生再學(xué)習(xí)的要求。通過“互聯(lián)網(wǎng)+”制作微視頻課程、將芯片公司產(chǎn)品參數(shù)代入學(xué)習(xí)等模式能夠解決學(xué)時不足的瓶頸問題。“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)課堂的深入融合提供了人性化、個性化的學(xué)習(xí)方式和途徑，大范圍地實現(xiàn)學(xué)習(xí)資源共享，有效地擴大了教學(xué)信息量，同時促進了教師教學(xué)水平和教育技術(shù)能力的提高。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”EDA技術(shù)雙語課程建設(shè)

通過網(wǎng)絡(luò)資源的逐步建設(shè)，能夠完成網(wǎng)絡(luò)課程中基本資源內(nèi)容，這些內(nèi)容使學(xué)生通過“翻轉(zhuǎn)課堂”等方式在課前自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)視頻及課件；課中教師通過網(wǎng)絡(luò)資源進一步加深學(xué)生理解，引導(dǎo)學(xué)生運用知識，深度擴展知識，解答學(xué)生提出的問題并布置基礎(chǔ)作業(yè)及擴展作業(yè)；按照學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，分配個性化的任務(wù)。

3.1 制定“互聯(lián)網(wǎng)+”雙語課程的培養(yǎng)方案教學(xué)大綱

通過調(diào)整培養(yǎng)大綱、教學(xué)計劃，建立融入“互聯(lián)網(wǎng)+”的雙語課程教學(xué)體系，按照學(xué)生個人意愿，分層次地達到相應(yīng)的教學(xué)效果。

3.2 自主設(shè)計“互聯(lián)網(wǎng)+”精品視頻、課件等教學(xué)資源

教師要掌握“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)思想，確定適合引入“互聯(lián)網(wǎng)+”的部分。教師在正常教學(xué)的同時，應(yīng)研究網(wǎng)絡(luò)資源及新興技術(shù)，并形成微視頻、技術(shù)文檔等教學(xué)資料。通過任務(wù)驅(qū)動，因材施教，使不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)能力均得到提高。

3.3 打破EDA技術(shù)理論課程與實踐課程的壁壘

EDA技術(shù)是硬件描述語言形成的電路設(shè)計，其課程實質(zhì)是使學(xué)生學(xué)會用程序設(shè)計電路。在“互聯(lián)網(wǎng)+”培養(yǎng)方案中，理論和實踐同時進行，讓學(xué)生在網(wǎng)上完成電路設(shè)計與仿真，在網(wǎng)上獲得相應(yīng)的仿真成果。實驗室將主動向?qū)W生開放，學(xué)生可以預(yù)約實踐的時間，通過實驗考核獲得各個階段設(shè)定的學(xué)分。

3.4 建立融合“互聯(lián)網(wǎng)+”的層次化考核體系與保障體系

教師可以靈活利用自由時間，應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決學(xué)生提出的問題，并將學(xué)生的網(wǎng)上作業(yè)與仿真成績作為其總評成績的一部分。傳統(tǒng)教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”的深度融合，體現(xiàn)在用現(xiàn)代教學(xué)理論去破解EDA課程中出現(xiàn)的瓶頸。

在EDA技術(shù)雙語培養(yǎng)方案中，教師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)并要求學(xué)生完成網(wǎng)絡(luò)中的問題研究，在傳統(tǒng)課堂上完成基本學(xué)習(xí)內(nèi)容，課下完成作業(yè)；與此同時，在網(wǎng)絡(luò)中學(xué)習(xí)新興內(nèi)容，要求學(xué)生分組學(xué)習(xí)并實施討論，按照意愿進度完成。教師在線上和線下均會參與學(xué)生互動，完成雙語課程的考核。圖1所示為“互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)課程之融合在EDA技術(shù)雙語教學(xué)中的研究與實踐的示意圖。

圖1 “互聯(lián)網(wǎng)+”與傳統(tǒng)課程之融合在EDA技術(shù)雙語教學(xué)中的研究與實踐示意圖

4 構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”融入下EDA雙語課程的效果評價

在實施過程中，為了得到項目實施效果，我們利用對比實驗完成測試，分別應(yīng)用平行對比法、調(diào)查問卷等方法，對任課教師和學(xué)生分別進行教學(xué)質(zhì)量評價，對課題效果進行評判。

4.1 平行對比法

在開設(shè)該課的專業(yè)年級采取對照實驗的方式，實驗班和平行對照班均為30人，其學(xué)生基礎(chǔ)相當(dāng)，符合對照實驗的條件。實驗班應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”雙語教學(xué)實驗，而平行對照班采用傳統(tǒng)的雙語教學(xué)法進行實驗，該項實驗執(zhí)行了一個完整的教學(xué)周期。當(dāng)課程結(jié)束后，由教師選取學(xué)生以往沒有接觸過的課題作為項目分組實施方案，每兩個人一組，兩個班分別作對照實驗。測評中教師與學(xué)生背靠背，學(xué)生只要求完成相關(guān)項目內(nèi)容，通過答辯完成項目內(nèi)容，按照需要掌握的能力，參考權(quán)重總評成績。測評結(jié)果如表1所示。

表1 項目完成情況總評對比

實驗班與平行對照班成績分布統(tǒng)計如圖2所示，將總體卷面成績劃為5個檔次，其橫坐標分別為得分區(qū)間，縱坐標為相應(yīng)得分人數(shù)，柱狀圖上的數(shù)字為確切人數(shù)。實驗班的學(xué)生成績由低到高所占比例分別為10.00%、16.67%、23.33%、40.00%、10.00%，平行對照班為16.67%、13.33%、36.67%、30.00%、3.33%?？梢钥闯?，在這次考核中，在高分數(shù)段實驗班明顯比對比班的成績要高，而在學(xué)習(xí)中游及稍后的學(xué)生的情況則近似相同，說明該“互聯(lián)網(wǎng)+”雙語教學(xué)的EDA課程更適合自學(xué)能力強的學(xué)生。

圖2 實驗班與對照班成績分布統(tǒng)計圖

4.2 調(diào)查問卷法

在課程考核后，向?qū)嶒灠嗉叭握n教師共發(fā)放并收回38份調(diào)查問卷，目的在于了解本課程的態(tài)度以及其實施的意見。調(diào)查結(jié)果顯示，大部分學(xué)生認為“互聯(lián)網(wǎng)+”在EDA雙語課程教學(xué)中很好地調(diào)動了學(xué)習(xí)的積極性，增加了學(xué)生主動性以及師生的交流性，促進了學(xué)習(xí)效果，增加了課外有效學(xué)習(xí)時長。同時，學(xué)生們也指出在團隊任務(wù)中存在“懶散靠要”的情況。

在反饋意見中，學(xué)生提出的意見主要集中在：(1)為方便學(xué)生安排自主學(xué)習(xí)時間，希望教師應(yīng)盡早下達教學(xué)任務(wù)并及時上傳資源；(2)網(wǎng)絡(luò)公共資源多而雜，希望在“互聯(lián)網(wǎng)+”中多添加與學(xué)習(xí)相關(guān)的公司及英文文檔鏈接；(3)希望教師更多、更好地參與學(xué)生互動，解答學(xué)生提出的問題。

通過教師的實際課堂教學(xué)及反饋，也暴露了一些問題：(1)學(xué)生大多只會“互聯(lián)網(wǎng)+”中存在的學(xué)習(xí)資料，主動去公共網(wǎng)絡(luò)搜索素材并有效利用的情況較少；(2)實驗過程中，自控能力強的學(xué)生成績提高明顯，惰性較大的學(xué)生獲得的幫助較小；(3)通過小組討論與學(xué)習(xí)，性格外向的學(xué)生收獲甚顯，而性格內(nèi)向的學(xué)生收獲甚微。

[1]高金定,鄔書躍,孫彥彬,等.EDA技術(shù)創(chuàng)新型實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2011(2):158-160.

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2016-09-29

遼寧省國際教育科研規(guī)劃課題“基于個性化需求的翻轉(zhuǎn)課堂共享網(wǎng)絡(luò)空間教學(xué)模式創(chuàng)新研究”(LNGJ150062)；遼寧省國際教育科研規(guī)劃課題“電子線路系列課程教學(xué)改革和評價體系的研究與實踐”(LNGJ150068)；遼寧省國際教育“十三五”科研規(guī)劃課題“‘互聯(lián)網(wǎng)+’在我國雙語課程教育信息化改革中的戰(zhàn)略發(fā)展研究”(16LNGJ030)；遼寧省國際教育“十三五”科研規(guī)劃課題“電子技術(shù)綜合實訓(xùn)課程改革與實踐”(16LNGJ033)。

李 響(1983- )，男，講師，碩士，從事電路設(shè)計與測量儀器研究。

何東鋼(1972- )，女，高級實驗師，碩士，從事電子電路設(shè)計與計算機控制研究。

G642.0

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2095-7602(2016)12-0134-05