基于信息化的《電子CAD》課程教學改革研究與實踐

李珈

（湖北科技職業學院，湖北 武漢 430074）

基于信息化的《電子CAD》課程教學改革研究與實踐

李珈

（湖北科技職業學院，湖北 武漢 430074）

《電子CAD》是直接面向PCB技術員崗位的職業技能課程，實踐操作性很強，要求學生在熟練運用畫圖軟件的同時，掌握布局布線規則和制作工藝。依據奧蘇伯爾的認知結構遷移理論，運用現代信息化教學手段和資源進行教學改革，突破空間與時間的限制，幫助學生形成良好的PCB技術認知結構，實現有意義學習。

電子CAD；認知結構遷移；信息化教學

《電子CAD》是直接面向PCB技術員崗位的職業技能課程，實踐操作性很強，在電子類專業課程體系中占有重要地位。從多年的教學效果來看，課程與崗位沒有實現“無縫對接”，其主要原因是學生們無法實現從課堂到職場的有效學習遷移。依據奧蘇伯爾的認知結構遷移理論，筆者試從幫助學生們建立有效的PCB技術認知結構入手，著力改善這一現象。

一、現狀分析

（一）電子信息行業的發展現狀

電子信息行業發展與國民經濟發展和居民生活水平的提高密切相關。隨著居民收入的快速增長和生活水平的不斷提高，我國已發展成為全球電子及通訊產品的主要生產基地，也是全球最大的電子產品消費市場。電子信息類的人才需求量也隨之不斷增加。

電子信息類專業學生要在電子產品制造業中立足，需滿足用人單位的崗位職業技能要求。通過廣泛的企業調研，專業教學團隊明確了電子信息類專業的人才培養主要指向電子產品制造產業。根據產品制造中的崗位及技能需求，因此《電子CAD》課程被設置為我校電子信息類專業的核心課程。

（二）我校電子CAD技能培養過程中存在的主要問題

《電子CAD》課程教學目的是為了使學生在知道電路板設計與制作工藝的基礎上，熟練使用電子繪圖軟件輔助設計并繪制原理圖、PCB圖、元件庫圖及封裝圖等。這就要求學生首先掌握軟件工具的使用，其次在使用軟件繪圖過程中掌握電路板設計與制作工藝，積累足夠的電路印制板的設計與制版經驗，并在相關工作崗位中能熟練應用，實現課堂與崗位的“無縫對接”。

從教學實踐看，該課程的教學效果并不理想，教學目標并沒有有效實現，主要存在以下問題：

1.學生們只掌握了其“形”，沒有掌握其“神”。由于受到課堂時間限制，往往學生們在課堂上還沒有熟悉軟件工具的使用就已經下課了，更別提布局布線規則和制作工藝的熟悉和掌握。致使電子CAD的課程教學偏向于工具軟件操作，造成課程結束后學生只學會了軟件操作，而沒有掌握實際電路板設計和制作工藝，這與企業就業崗位需求有較大差距。

2.學生們在課后拓展不足。電子 CAD的課程教學是典型的“任務驅動”的項目式教學做一體化教學模式，貫徹執行“學生為主、教師為輔”的指導思想，以項目為載體、以分項任務推動教學進程，講練結合，充分調動學生們的主體能動性，課堂內教學效果不錯。但是僅僅完成課堂內教學任務是遠遠不足以適應崗位技能要求的，相關崗位都是屬于經驗型崗位，需要在課余進行大量拓展訓練和實踐操作，由于缺乏案例資源平臺，再加上舉一反三的能力不足，無法實現有意義的學習遷移。

因此，如何有效利用課余時間進行軟件操作的訓練，在課堂中重點傳授設計和制作工藝，提高課堂教學效率；如何有效引導課后拓展訓練，增加實操經驗，都是急需解決的問題。“使課堂學習為應付他們在真實的生活環境中所面對的每一種情境都有所準備”，“這顯然是不可能的”。[1]所以必須有效地促進學生的學習遷移，依據奧蘇伯爾的認知結構遷移理論指導本門課程的教學改革勢在必行。

二、認知結構遷移理論

學習遷移，意即舉一反三，是學習過程中普遍存在的現象。我們常說“授人以魚不如授人以漁”，可是即使再成功的老師也不可能把所有的捕魚方法都交給學生們，他們需要從已學到的方法技能中進行拓展，從而掌握新的方法技巧；而新的方法技巧又會對原有知識經驗、技能和態度甚至學習策略等產生影響。這種學習之間的相互影響就是學習遷移。

奧蘇伯爾首次將認知心理學引入學習遷移問題中，形成認知結構遷移理論。在他看來，一切新的有意義學習都是在原有的學習的基礎上產生的，不受學習者原有認知結構影響的有意義學習是不存在的。[2]因此，認知結構是在有意義學習中影響遷移的關鍵因素。顯然，如何幫助學生形成良好的認知結構是解決問題的核心。

奧蘇伯爾的認知結構遷移理論中，提出在學習者學習新材料之前先給其呈現引導性材料，即“先行組織者”，它比新材料的抽象概括度更高、包容水平更廣，并能清晰地顯示新材料與認知結構中原有的觀念之間的關聯性。它類似于一座認知橋梁，連接已知知識與新知識，使得學生們更有效地學習。

依據認知結構遷移理論，首先需要精心選取“先行組織者”，既起到承上啟下的作用，又可以便于課后拓展；其次需要有效傳導“先行組織者”，利用多種多媒體信息化手段將選取的輔助資料轉換成便于接受、易于看懂的視頻資料；最后還需要利用有效平臺進行傳輸，不僅要確保學生們能夠便利地看到這些資料，還要確保每一個學生們都看了這些資料。

三、改革措施

如何突破課堂時間的限制，讓學生們進行有意義學習，確保形成良好的認知結構，在課下也能熟悉使用軟件操作，并能將布局布線規則和制作工藝融入各種電路繪制之中，同時積累足夠的設計與制作經驗，是本次課改的關鍵。

（一）利用互聯網，精選輔助教學內容

將教學內容采用模塊化以項目任務方式呈現給學生，按照單面板——雙面板——多層板的順序逐層推進，軟件操作、布局布線規則、制作工藝等方法和技能由易到難，由簡入繁，前后銜接至關重要。雖然在課堂教學過程中我們會選取實際的項目案例為載體推動項目式的教學進程，但因為布局布線規則及制作工藝是看不見摸不著的理論知識，需要大量的練習來真正領會和掌握，所以一般用人單位在招聘PCB工程師的時候都比較看重從事該工作的年限和經驗。學校要在短時間內讓學生們掌握這部分的理論知識，就需要讓學生們接觸到盡可能多的實際工作項目，因此我們借助于互聯網平臺，如“百度傳課”、“電子工程師論壇”等，精選輔助教學內容，將布局布線規則和制作工藝進行歸納整理，選擇具有代表性的電路圖，形成“先行組織者”，讓學生們可以在課前了解、熟悉新知識新規則，在課后回顧、內化和拓展，在實際操作練習的過程中熟練掌握軟件的操作與使用方法。

（二）運用多種軟件，創建微課視頻資源庫

根據學習金字塔理論，在學習兩個星期之后，通過閱讀得來的知識保留10%，通過示范學習的知識有30%被保留下來，由此視頻類資料比傳統的文字資料更易于接受和理解。

再加上本門課程的軟件操作是基礎，課程的核心內容——布局布線的規則和制作工藝——是在這一基礎之上體現出來的，所以軟件操作是基石。如同爬山一樣，美麗的風景一般都是在山頂，從山底到山頂需要爬行很長一段距離，本門課程由于受到課堂時間的限制，學生們學完了本門課程之后往往發現自己只是從山底到半山腰而已，還未欣賞到山頂的美麗風景，課程就戛然而止了。假如采取一定的方法手段幫助學生們快速從山底到山頂，那么學生們就可以在課程結束的時候領略到山頂風景，產生“一覽眾山小”激昂胸懷，同時也會更有信心面對接下來的更高的山峰。軟件操作就是從山底到山頂的一段山路，是需要熟練掌握的，但是花費太長時間在這上面卻有些得不償失，如果學生們借助某些手段快速通過，那么他們的收獲將是巨大的。

利用多種多媒體信息化手段制作視頻資料，涵蓋“先行組織者”、軟件操作、經驗之談、技藝與技巧等，建立一條“索道”，幫助學生們快速抵達山頂。借助于操作視頻，首先教師不用花費太長時間進行演示和說明步驟，可以將更多精力放在講解規則和傳授經驗上，其次學生們也可以根據自己的接受程度反復觀看和模仿，潛移默化地達到熟練應用的程度，從而加快步伐，實現從山底到山頂的快速逾越。

（三）借助云班課平臺，架起新舊知識的橋梁

“先行組織者”資料的選取是幫助學生們建立認知結構的核心，制作出易于學生們理解和接受的視頻資料是進行有意義學習遷移的基礎，但是更關鍵的是如何保證學生們看到這些資料以及看了這些資料，并且進行有效反饋和互動交流。此前通常的做法是創建課程網站或課堂論壇，匯集了大量的課程教學資料和輔助資料，借助于互聯網平臺，學生們可以很方便地看到這些資料，可是學生們到底有沒有會去看這些資料，老師無從監管，只能取決于學生們的自主能動性和學習積極性的強弱。

為了進行有效監督，為了將有意義學習遷移落到實處，同時也是為了避免收集和制作的“先行組織者”自生自滅，專業教學團隊在總結了以往的經驗教訓之后，選擇了基于移動互聯平臺的云班課教學軟件。借助于手機、平板等移動互聯終端，學生們可以非常便利地看到這些資料，老師也可以和學生們在互聯環境下實現溝通和資源共享。另外最大的優勢在于通過云班課平臺，教師可以在任何移動設備或電腦上，將課程信息、學習要求、微視頻等學習資源即時傳遞到學生的移動設備上，同時還可以實時掌握學生們學習這些資料的動態信息；其次，無論是在課堂現場或課外，教師都可以隨即開展投票問卷、頭腦風暴等互動教學活動，即刻反饋，即刻點評，從而讓學生的移動設備變成了學習工具，便于學生們隨時隨地進行預習、學習和復習，有效激發自主學習興趣。

四、結語

依據奧蘇伯爾的認知結構遷移理論，以信息技術為支撐，以學生為中心，充分利用現代信息技術和信息資源，幫助學生們建立有關電子CAD的知識結構，進行有意義的學習遷移。有利于實現課堂與崗位的課程內容與崗位技能的“無縫對接”。

[1]D.P.奧蘇伯爾.教育心理學——認知觀點[M].北京：人民教育出版社,1994：242.

[2]劉華山，程剛.高等教育心理學[M].武漢：湖北人民出版社，2000：108.

(責任編輯：郝 銳)

Research and Practice on Teaching Reform of Electronic CAD Course Based on Information Technology

LI Jia
（Hubei Science and Technology College,Wuhan,Hubei 430074）

Electronic CAD is directly facing the PCB technology staff positions of vocational courses.Students are required to be skillful in using drawing software,and good at mastering the layout rules and the production process.According to Ausubel's cognitive structure migration theory,we use modern information technology teaching means and resources to break through the limit of space and time,to help students.

Electronic CAD;cognitive structure migration theory;information teaching

G642.0

A

1008—7427（2017）02—0029—03

2016—09—04

李珈（1979—），女，湖北襄陽人，碩士，湖北科技職業學院講師，研究方向：電子電路與信息。