電路板設計實驗課程的教學改革與探索

李海　劉浩森

摘 要 電路板設計實驗課程的教學具有課時不足、教師指導強度大、課程效率低等問題，不利于促進教學主題從“教師”到“學生”的轉變。針對上述問題，提出將互聯網+教育的模式引入到電路板設計實驗教學中來，通過上傳微視頻、器件庫和數據手冊等方式，實現了課前預習、課中內容實施和課后討論和項目完成的三種教學模式。通過此次教學改革，實現了對不同層次的學生進行全面的輔導，切實提高了學生自主學習能力和項目實踐能力，增加了學生對電路的設計能力、電路板的焊接能力。教與學的良性互動，提高了實驗課程的教學效率，本次改革為其它實驗實踐課程的教學改革提供了有益的參考。

關鍵詞 互聯網+ 微視頻 教學改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

0引言

電路板設計實驗是電子類專業學生的一門專業基礎必修課，要求培養學生模擬電路、數字電路、混合數模電路的設計能力和分析解決問題的思維能力，實踐性較強。學生通過EDA軟件在電腦上完成單層板、雙層板和多層板的設計。通過該課程鞏固復習了課堂教學的理論知識，為學生后續課程的學習和技能的訓練起到承前啟后的作用，也為完成課程設計、畢業設計和全省或全國大學生電子設計競賽提供技能支持，為今后從事硬件電路設計等相關工作做好技術準備。

“互聯網+”的概率于2012年被首次提出，該概念的提出引起了各行各業的注意，隨著互聯網滲透到社會的各個方面，互聯網+教育的理念也被提了出來。借助于互聯網平臺和信息通信技術，近年來涌現出慕課、微課、翻轉課堂等教育新資源、新形態、新模式等教學手段不斷產生。本次教學改革就是將互聯網+教育的理念融入到電路板設計實驗教學中來，讓學生利用課余時間進行有效的學習，從而提高學生自主學習能力。

1傳統教學方法

1.1傳統教學內容

這幾年電路板設計實驗教學內容上面有了較大的改進，但是由于受到學時有限的限制，所以內容上只能從簡單的模擬放大電路等小模塊變到51系列的單片機開發板電路。隨著人們對電子產品的功能要求越來越高，51系列的單片機已經滿足不能產品的要求。而且針對51開發板所設計出的印制板都是單層板或者雙層板居多，跟現在電子產品多以4層及更多層為主的開發板，學生所學內容跟社會的需求已經出現脫節。

1.2傳統教學手段

在教學方式上，本門課程主要是利用學院計算機機房來進行教學，在課堂中用PPT來講解軟件的使用。這種方式的教學使學生逐漸失去興趣，學生課后很快忘記軟件的使用，導致一學期完后學生根本沒有掌握軟件的使用。所以這種填鴨式的教學模式，使得學生在課堂中無精打采，甚至對這種教學有抵觸情緒，逃課現象時有發生，教學效果甚微，學生不能掌握該門課程技能。

1.3傳統考核方式

在改革前電路板設計實驗教學的考核方式主要在期末的時候評閱學生的實驗報告。這種考核方式過于簡單、不能科學、準確、客觀地反映學生的動手能力、也不能反映其操作時間能力水平的真實情況。圍繞實驗報告的評價方式也僅僅是學生課內的實驗，課外寫實驗報告本身存在抄襲等現象，所以這種評價方式顯然不足以作為評價學生的真實水平，顯得過于表面化和片面化，看不出學生的真實水平，對一部分學生的積極性有一點挫傷。

2改革思路

本次教學改革引入翻轉課堂理念，將講授的內容在課前以微視頻的形式發布于超星平臺，讓學生在線觀看視頻學習軟件的使用，在課堂中主要以小組形式討論各個電路設計方案和器件的選型，外圍電路的設計，在課堂中教師參與各個小組進行討論和檢查，課后在平臺發布“學生自主學習任務書”，讓學生根據任務書的參數和電路要實現的功能來整個方案的設計，最后學生提交所設計的實物并進行演示答辯。

2.1自編教材

本次改革的首要任務就是課程組教師根據學院學生的基礎來編寫實驗指導書。實驗指導書里面以“三芯”為主線來貫穿整個教學，在教材中主要以STM32開發板來進行軟件的教學，然后在后續章節里面放入ARM9最小系統和FPGA最小系統項目實例的講解。之前學生設計出電路后經過開板來完成成品的制作，但是一般開板的周期為7天及以上，這樣一個產品制作出來的時間更長，在電子設計比賽期間，根本沒有時間去投板，導致很多學生在截止時間無法提交出作品，所以在自編教材中的最后章節里面還詳細的講解了腐蝕板的做法，這在正式出版的教材上從來沒有出現過的內容。學生可以根據教材中的步驟能制作出良好性能的印制板，這樣可以在比賽中節省大量的時間去完成其它功能。

2.2建設網絡教學資源

學院在2016年引入互聯網平臺，老師可以利用該平臺進行教學。所以本次課程教學改革主要是利用超星這一互聯網平臺來進行輔助教學，在教學之前首先在平臺上把所有的教學資源建設好，學生可以利用課余時間在平臺上進行學習。

在平臺建設中最核心的資源是微視頻的建設。本次視頻錄制了21個，主要是以STC89C51為核心器件，搭載外圍電路的單片機開發板上的設計來進行講解錄制。將錄制好的視頻在平臺上進行發布，并通過學生自主學習任務書，要求學生按時完成各個視頻的觀看，平臺也記錄了每（下轉第110頁）（上接第95頁）個學生的觀看記錄，老師可以根據這些記錄了解學生的學習能動性。

平臺上的討論天地可以在課后與學生在線互動交流、答疑，實現教師與學生的零距離。通過最后問卷調查發現學生對該版塊非常感興趣，可以隨時與老師進行交流，老師也可以對他們的問題進行實時的回復，這是他們之前從來都不能現象的，所以互聯網拉近了教師與學生的距離。

2.3全方位的考核體系

本課程重點是在評價學生學習過程中的主動性、創造性和團隊協作能力。通過引入三芯最小系統的設計項目來促使學生在課余時間利用互聯網的平臺進行學習、交流和答疑。課程總分為100分，最終的成績由四部分構成：（1）軟件平臺過程考核占30%，根據學生課余時間的學習時長和交流的情況自動給出分數；（2）項目完成情況（40%）；（3）自主學習任務書（10%）；（4）最終實物完成的功能（20%）。

這種考核體系，使評價多元化，從單向轉為多向，關注過程，將形成性評價與總結性評價有機結合起來。

3結語

通過對該課程教學的改革成效來看，學生對電路板設計的能力和操作技能得到了提高。在2016年的四川省TI杯電子設計競賽中，學生利用課程所學知識和技能設計出的作品獲得了省賽一等獎兩項，二等獎多項；在2016年教育部組織的創新大賽中，學生利用電路板設計課程中所學知識設計出模塊式HIFI數字音樂播放器獲得四川省金獎和全國三等獎；在2017年全國電子設計大賽中，學生獲得全國一等獎一項，二等獎一項，省級獎項多項。通過以上取得的成績可以得出此次改革模式是成功的，為其他實驗實踐課程的教學改革提供成功的案例。

參考文獻

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