李 海， 王 茜， 牟一卉(電子科技大學(xué)成都學(xué)院， 成都 611731)

0 引 言

人們對(duì)教育模式的概念，大多都會(huì)認(rèn)為老師在講臺(tái)上講，學(xué)生坐在下面聽(tīng)。但如今，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”這個(gè)概念在各行各業(yè)的蔓延、滲透，傳統(tǒng)的教育模式已開(kāi)始步入被改造之列。

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代提供了智能服務(wù)。新的時(shí)代呼喚新的產(chǎn)業(yè)變革，“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代也呼喚教育理念、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法及評(píng)價(jià)方式的蛻變，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”也將進(jìn)入融合和創(chuàng)新階段。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，可構(gòu)建起現(xiàn)代信息技術(shù)與新興的學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，在師生學(xué)習(xí)發(fā)展方面，由單純的資源提供向師生自主參與、互動(dòng)反饋轉(zhuǎn)變。學(xué)生能真正實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，參與測(cè)試評(píng)價(jià)，對(duì)自身學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反饋，從而獲得更有針對(duì)性的學(xué)習(xí)資料，實(shí)現(xiàn)“提優(yōu)補(bǔ)差、因材施教”的效果[1-3]。我學(xué)院針對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)弱，自覺(jué)性差，這幾年在教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容方面做出了巨大的努力，有一定的效果，但不明顯。2016年學(xué)院引入了超星學(xué)習(xí)平臺(tái)后，開(kāi)始正式對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式進(jìn)行嘗試，電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成為本次教學(xué)改革的一門(mén)實(shí)踐課程。本教學(xué)改革的模式是錄制微視頻發(fā)布在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上讓學(xué)生在課外時(shí)間在進(jìn)行在線學(xué)習(xí)和學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間互動(dòng)[4-6]。

1 課程定位

電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作為高等院校電子科學(xué)與技術(shù)、微電子和通信專(zhuān)業(yè)的核心實(shí)踐課程，它是一門(mén)技能課程，在專(zhuān)業(yè)課程體系中起到承上啟下的核心作用，見(jiàn)圖1。該課程主要介紹電子元器件設(shè)計(jì)電路原理圖的方法和技巧：器件封裝的概念和作用：器件封裝的設(shè)計(jì)制作方法；電路板設(shè)計(jì)方法；電路板設(shè)計(jì)規(guī)范的學(xué)習(xí)；電路板的DRC檢查；電路板的設(shè)計(jì)工藝流程等。

圖1 電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程定位

2015年，學(xué)院在制定新的教學(xué)體系時(shí)，將電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程納入到電子科學(xué)與技術(shù)、集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)和電子信息工程等專(zhuān)業(yè)的二級(jí)能力體系(工程方向)里面，作為單片機(jī)硬件開(kāi)發(fā)方向、工業(yè)控制方向、ARM系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方向、FPGA設(shè)計(jì)方向、DSP設(shè)計(jì)方向和電子技能開(kāi)發(fā)等就業(yè)方向的核心技能課程。該門(mén)課程一方面重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)缺陷、提出問(wèn)題所在，能夠從硬件整體功能出發(fā)，分析和解決問(wèn)題，從而推演出高級(jí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)步驟和思路；另外一方面通過(guò)課程的教學(xué)讓學(xué)生能夠通過(guò)準(zhǔn)確閱讀和理解原版用戶(hù)手冊(cè)資料從而設(shè)計(jì)出器件的外圍電路，然后進(jìn)行合理的布局布線，從而制造出性能良好的開(kāi)發(fā)板。

2 改革思路

學(xué)院“電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”總共為32學(xué)時(shí)，這32課時(shí)全部為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課時(shí)，由于課時(shí)非常少，要讓學(xué)生完成一塊功能完整的開(kāi)發(fā)板是不可能的，所以之前的教學(xué)內(nèi)容主要是在課堂上以單片機(jī)電路板為案例來(lái)講解軟件的操作。本次教學(xué)改革引入翻轉(zhuǎn)課堂理念[7]，將講授的內(nèi)容在課前以微視頻的形式發(fā)布于超星平臺(tái)，讓學(xué)生在線觀看視頻，學(xué)習(xí)軟件的使用，課堂上主要以小組形式討論各個(gè)電路設(shè)計(jì)方案和器件的選型，外圍電路的設(shè)計(jì)，這時(shí)教師參與各個(gè)小組進(jìn)行討論和檢查，課后發(fā)布“學(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)”，讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)書(shū)的參數(shù)和電路要實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)整個(gè)方案的設(shè)計(jì)，最后學(xué)生提交所設(shè)計(jì)的實(shí)物并進(jìn)行演示答辯。

2.1 課程內(nèi)容的確定

在課程開(kāi)設(shè)之前，首先組建課程組，電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程組的教師是由一名副教授，兩名講師和一名實(shí)驗(yàn)師構(gòu)成的。課程組就教學(xué)內(nèi)容在開(kāi)學(xué)的時(shí)候進(jìn)行了討論，首先選擇了電路板設(shè)計(jì)軟件的使用，此次選擇了Altium Designer軟件代替了之前使用的Allegro。雖然之前使用的Allegro功能強(qiáng)大，被國(guó)內(nèi)很多大公司使用，但此軟件太嚴(yán)謹(jǐn)，靈活性欠佳，而且學(xué)習(xí)資料較少，上手比較困難。在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)生就花了大部分時(shí)間去學(xué)習(xí)軟件的使用，到了后面電路設(shè)計(jì)和布局布線這塊就沒(méi)有時(shí)間去完成老師布置的任務(wù)，所以這次選擇了比較靈活的，操作簡(jiǎn)單且功能也非常強(qiáng)大的Altium Designer。

確立了軟件使用后，課程組組長(zhǎng)提出此次課程內(nèi)容主要以“三芯三系統(tǒng)”為主線來(lái)進(jìn)行講授，讓學(xué)生在課上課外共完成三系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中的三芯是指：?jiǎn)纹瑱C(jī)、ARM和FPGA芯片；三系統(tǒng)是指：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、ARM最小系統(tǒng)和FPGA最小系統(tǒng)。這些最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要根據(jù)市場(chǎng)上面的暢銷(xiāo)電子產(chǎn)品和最近幾年全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽所使用的主流芯片來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣的課程內(nèi)容讓學(xué)生既能在畢業(yè)時(shí)就業(yè)上有優(yōu)勢(shì)外還能在電子競(jìng)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)課程資源的建設(shè)

以往的電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式是通過(guò)多媒體或者軟件演示的形式對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行講解，學(xué)生被動(dòng)的去接收[8]。在上課時(shí)由于部分學(xué)生動(dòng)手操作能力欠缺，沒(méi)有跟上老師的進(jìn)度，導(dǎo)致這門(mén)課程學(xué)習(xí)成績(jī)不好，然后會(huì)導(dǎo)致失去對(duì)后續(xù)課程的一些興趣。所以2016年借助于學(xué)院CDIO教學(xué)改革之機(jī)，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，對(duì)該課程教學(xué)方式方法和教學(xué)內(nèi)容等各方面的改革進(jìn)行探索。

此次改革分為課前、中、后三部分。課前的課程組老師首先要利用寒暑假的時(shí)間把所有的課程資源全部建設(shè)好，課程資源建設(shè)的整體框架如圖2所示。

圖2 課程資源建設(shè)框架

在課程資源里面首先是課程教案，課程教案里面就包含了開(kāi)發(fā)板里面所有器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，這樣學(xué)生在設(shè)計(jì)器件外圍電路和畫(huà)器件封裝的時(shí)候就可以查看教案里面的資料。由于該門(mén)課程的參考書(shū)籍較少，有幾部教材也只是簡(jiǎn)單的介紹了下軟件的使用，相當(dāng)于軟件的數(shù)據(jù)手冊(cè)，不能滿(mǎn)足教學(xué)需要，所以課程組老師利用課余時(shí)間針對(duì)教學(xué)內(nèi)容編寫(xiě)了實(shí)驗(yàn)講義，學(xué)生在上課前可以將每一章節(jié)打印下來(lái)。 不管是課程教案還是實(shí)驗(yàn)講義，這些與傳統(tǒng)教學(xué)相差無(wú)幾，部分學(xué)生看到長(zhǎng)篇文字后很容易失去興趣，所以本次改革課程組還錄制了教學(xué)視頻放在超星平臺(tái)這一互聯(lián)網(wǎng)上讓學(xué)生利用PC機(jī)或者手機(jī)來(lái)進(jìn)行在線觀看學(xué)習(xí)，通過(guò)這種人機(jī)交互的方式，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。本次視頻錄制了18個(gè)，主要是以AVR開(kāi)發(fā)板上的器件和電路為例來(lái)進(jìn)行講解錄制(見(jiàn)表1)。為了防止部分學(xué)生不觀看視頻，課程中把視頻觀看時(shí)長(zhǎng)及次數(shù)納入到最后的考核中。此次互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可以將錄制好的視頻進(jìn)行編輯，插入一些客觀題讓學(xué)生在觀看一段知識(shí)點(diǎn)或者軟件操作后進(jìn)行解答，這樣學(xué)生通過(guò)對(duì)問(wèn)題的解答的準(zhǔn)確性來(lái)判斷他們對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。學(xué)生可以通過(guò)在線重復(fù)觀看視頻，加深印象，以便學(xué)生能熟練的掌握各個(gè)軟件使用的各個(gè)環(huán)節(jié)。

表1 電路板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)微視頻的設(shè)計(jì)

在課堂中由傳統(tǒng)的滿(mǎn)堂灌變?yōu)榻處熃M織學(xué)生進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的討論，引導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生自主提問(wèn)[7]，然后教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行答疑輔導(dǎo)，對(duì)大家討論最多和錯(cuò)誤率最高的一些問(wèn)題進(jìn)行解答。當(dāng)同學(xué)對(duì)軟件熟練使用后，引入項(xiàng)目讓學(xué)生在后續(xù)課堂中進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行檢查。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中教師協(xié)作學(xué)生進(jìn)行電路前期設(shè)計(jì)的功能仿真，讓每一個(gè)學(xué)生能根據(jù)自己的特長(zhǎng)來(lái)選擇器件，然后實(shí)現(xiàn)出學(xué)生感興趣的功能，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性得到了提升[9]。

課后通過(guò)討論天地進(jìn)行線上互動(dòng)交流，課后答疑，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的零距離。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)發(fā)布學(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)書(shū)，這樣學(xué)生在課后的學(xué)習(xí)就有目的性，而不再是盲目的去學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完以后讓學(xué)生把作業(yè)上傳到平臺(tái)上，老師進(jìn)行修改，并將結(jié)果實(shí)時(shí)反饋給學(xué)生。

2.3 全方位的考核體系

本課程重點(diǎn)是在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。通過(guò)引入三芯最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)項(xiàng)目來(lái)促使學(xué)生在課余時(shí)間利用互聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)、交流和答疑。課程總分為100分，最終的成績(jī)由四部分構(gòu)成：①過(guò)程考核占30%，過(guò)程考核為軟件平臺(tái)根據(jù)學(xué)生課余時(shí)間的學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、客觀題的準(zhǔn)確率和交流的情況自動(dòng)給出分?jǐn)?shù)；②三芯最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目完成情況(40%)；③最終實(shí)物完成的功能(20%)④平時(shí)出勤率(10%)。

如果課程學(xué)習(xí)特別優(yōu)秀者，可以推薦參加四川省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽和全國(guó)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽。如果能夠利用課余時(shí)間開(kāi)出多層板，那么可以推薦到相應(yīng)公司去實(shí)習(xí)和就業(yè)，通過(guò)這一些列方法來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的主動(dòng)性和積極性[10-12]。

3 結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的改革模式更加適合于當(dāng)今大學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求[13]，學(xué)生可以更加合理地利用手機(jī)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，而不是娛樂(lè)。通過(guò)對(duì)學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查可以得出學(xué)生對(duì)微視頻的接受度和滿(mǎn)意度更好，更重要的是學(xué)生能夠通過(guò)對(duì)視頻的反復(fù)觀看來(lái)更好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)[14]，對(duì)遺忘的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行鞏固。有的學(xué)生甚至還發(fā)短信來(lái)感謝老師讓他們有機(jī)會(huì)利用周末的大好時(shí)光與全專(zhuān)業(yè)的學(xué)生共同學(xué)習(xí)、探討，從沒(méi)有感受到與老師如此零距離接近。

通過(guò)對(duì)該課程教學(xué)的改革成效來(lái)看，學(xué)生對(duì)電路板設(shè)計(jì)的能力得到了提高。在2016年的四川省TI杯電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，學(xué)生自己設(shè)計(jì)出電路實(shí)現(xiàn)了競(jìng)賽要求的各項(xiàng)指標(biāo)，從而獲得了省賽一等獎(jiǎng)兩項(xiàng)；在2016年教育部組織的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中，學(xué)生利用電路板設(shè)計(jì)課程中所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出模塊式HIFI數(shù)字音樂(lè)播放器獲得四川省金獎(jiǎng)和全國(guó)三等獎(jiǎng)[15]。通過(guò)以上取得的成績(jī)可以得出此次改革模式是成功的，為其他實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程的教學(xué)改革提供成功的案例。

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