新工科背景下物聯網工程專業《計算機輔助電路設計》教學模式探究

歐尚凱　蒙軍明

摘要：在物聯網背景下，很多高校開始向著現代化方向進步。作為新工科專業典型物聯網工程專業，本文以計算機輔助電路設計為主，介紹了計算機輔助電路設計教學特點，在新工科評價體系基礎上不斷創新教學目標、教學模式，運用任務驅動模式構建理實一體化工程實踐教學模式，更好為社會培養貼合物聯網行業的創新型人才。

關鍵詞：新工科：物聯網工程專業：《計算機輔助電路設計》

一、理實一體化教學相關概述

理實一體化教學資源

傳統教學模式按照固定理論教材和教學場地，側重于理論知識教學，并且到實驗機房進行現場操作，完成電路設計。理論課程和實踐課程的教學空間以及教學模式相分離。不僅阻礙學生知識掌握程度，還會降低教學效率，很難達到預期教學效果。在理實一體化教學環境下，同一計算機實驗室除了配置優化實踐設施之外，教師還需在教學過程中融入理論教學，以便學生更好理解學習內容。

理實一體化相關任務的選擇

傳統教學和傳統教材內容比較偏重于知識的完整性、學科的專業性。傳統教學通常利用固定教材當前所學課程知識進行統一講解，其中包含計算機面板和指令控制等。理論教學完成之后，繼續開展計算機實踐操作學習，但是在實際操作過程中PCB制版不能實現完成，只能要求學生手工安裝電子元件，大幅度降低安裝效率。這些指令的完成主要在于學生記憶力，沒有真實感受實踐樂趣，導致學生無法快速掌握實踐課程所學知識，也不能在固定時間內完成有效設計電路規則，增加應用難度。如果在講課過程中學生沒有及時吸收到位，也會影響學生學習質量，不能在實踐中發揮理實一體化教學優勢。在新課改教育背景下，將任務驅動的理實一體化教學方法，制定明確教學目標，快速設計出經典電路圖，調動學生學習積極性，更好學習理論和實踐知識。同時，利用項目教學方式提高學生理解能力，培養學生問題解決能力。借助自身所學技能和專業理論知識，結合每個項目設計出針對性訓練目標和教學流程，充分發揮學生職業技能，凸顯學生主導地位，有效培養實用型優秀人才。

二、計算機輔助電路設計教學成效分析

提高課程學習興趣

在學習“Altium Designer 10”課程教學過程中，通常情況下，教師利用多媒體教學按照教學模板依次講述本課教學內容，側重于本課教學重難點知識講解，待課程講述完成后布置相應訓練習題，強化鞏固所學知識。因為“Altium Designer 10”包含很多專業性電路設計知識，具有復雜性特點，內容深奧，尤其是學習系統設置方面摻雜英文單詞和專業術語，再加上高職學生自主學習能力不強，集中力低，很難保持高度學習，經常在課堂中發現學生玩弄手機、走神、逃課等現象。

在物聯網背景下，教師為了從根本解決問題，應用理實一體化教學提高學生專注力，有利于學生高度學習，同時教師還可以借助多媒體教學了解所學知識的內涵和意義，通過短視頻、微課教學等方式定期完成學習目標，促進師生關系更加融洽，營造積極學習氛圍。

降低課程學習難度

在學習“Altium Designer 10”電路設計一課時，涉及專業知識復雜，學習難度大，比如網格表導入PCB文件中，必須學習規則設置、元器件自動布設和自動控制數據設定等，利用理實一體化教學將重難點逐步形成分層式教學，要求學生課前不斷觀看微課教學內容，以便學生更好在課堂中實現互動教學，有效降低學習難度。

在練習電路板設計過程中，通常情況下，學生需要對電路原理圖進行繪制、導入網格表、布設元件、布線等，但是在實際學習過程中使用手工布局、手工布線的方式占據多數，自動布線應用次數較少，而且大部分設計規則不合理，與電磁兼容性沖突等問題，證實學生沒有掌握本課教學知識點，只完成基礎電路布線任務，降低學習質量。此時，利用理實一體化教學，有利于后期課程教學效果不斷提升，準確掌握自動布局和自動布線的原理，提升信號完整分析水平，從根本緩解學生對應用很多英文單詞問題，為學生以后深度學習提供便利。

提高學習效果

計算機輔助電路設計課程教學效果的好壞與教學目標、技能訓練以及綜合素質等方面有著直接聯系。當教師設計考核題目過程中，應當考慮習題的題量、范圍、難易度的合理性，其中包含原理圖設計、原理圖處理、電路板設計以及信號完整性等重點知識。比如，教師以同級學生作為技能考核測試對象，根據實際調查顯示，在理實一體化教學背景下，教學效果越發明顯，大幅度提升學習成績。

以某市職業院校電子產品設計技能大賽為例，該賽制重點圍繞 線路板繪制，要求參與者參考競賽設計書，引用電路原理圖、制約條件和Altium Designer 軟件，設計出完整PCB版圖，同時在設計過程中必須重視電路信息完整性和高速電路電磁兼容性。隨著科學技術不斷發展，類似電子比賽活動中的模塊成為當前學校計算機電路設計中最可靠模塊，充分發揮學生專業技能和優勢，體現出理實一體化教學模式的重要性。

由此得知，計算機輔助電路設計具有綜合性和操作性特點，不僅重視學生專業成績，還要實地觀察該課程人才培養的相關要素，如學習興趣、團結精神、項目設計效率等，凸顯出主導性，還需借助相關教師的共同探討、分析得出具體結論，促進學生職業技能加快提升。

教學過程分析

在一體化教學過程中，以學生作為課程教學主體，教師充當指導者。怎樣展現出學生主導地位，主要在于教師的指導能力。因此，教師教學水平還需能進一步提升，高職院校定期開展實踐培訓活動，提高教師教學能力，充分滿足現代化教學需求。

總結：

在新工科背景下，計算機輔助電路設計實踐教學必須制定工程教育培養方案，培養學生工程觀念和創新能力，在短期內掌握專業工程師基礎技能，快速制作出高質量電子設備。利用自身技術開展自主創新設計，制作出各方面物聯網實用產品。同時，引導學生主動參與科技創新活動、電子設計比賽等，不僅提高學生專業技能，還能培養學生自主創新能力，有利于學生就業更好融入行業，滿足社會各領域人才需求。

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作者簡介：1.歐尚凱，男（1999-），壯族，廣西梧州，單位：桂林信息科技學院，研究方向：物聯網工程 郵編：541004

2.蒙軍明，男（1998-），漢族，廣西貴港，單位：桂林信息科技學院，研究方向：物聯網工