翻转课堂在电子CAD技术课程中的教学实践研究*

2017-02-09冯美仙

中国教育信息化 2017年2期

关键词：课程课堂教学

冯美仙

（江苏联合职业技术学院无锡交通分院，江苏无锡214151）

翻转课堂在电子CAD技术课程中的教学实践研究*

冯美仙

（江苏联合职业技术学院无锡交通分院，江苏无锡214151）

翻转课堂是基于现代信息技术的教学模式，能够有效提高学生的自主学习能力。文章从课前、课中、课后三个方面详细阐述了翻转课堂的教学设计，通过实验为《电子CAD技术》课程的教学找到了新的教学模式。

翻转课堂；教学设计；模型；研究

一、引言

随着信息技术的广泛应用，教学理念的更新已经形成共识，利用信息技术进行教学模式和学习方式的改革迫在眉睫，“翻转课堂”的教学模式应运而生。翻转课堂中的“翻转”并不是空间的颠倒，而是教学时序的翻转，从“先教后学”到“先学后教”，实现“先学后教，以学定教”的模式。[1]翻转课堂教学模式的核心是课前学生利用各种资源自主学习，不再单纯地依赖任课老师去教授知识。而课堂和老师的角色则发生了变化，老师更多的责任是去理解学生的问题和引导学生去运用知识。从2013年起，我们就尝试将这种教学模式应用于电子CDA技术课程的教学中，为该课程的教学找到了新的教学模式。

二、翻转的理由

我校电子CAD技术课程的教学软件采用了Protel DXP 2004，该软件是Altium公司于2004年推出的一款Protel系列EDA软件，具有原理图设计、PCB设计、电路仿真和PLD设计等功能，而且具有操作方便、功能强大、操作界面友好和个性化的特点，在我国电子电路设计和制板中应用广泛，是一套完整的板卡级设计系统软件。[2]学习该软件比较容易入门，但是要熟练掌握并且灵活处理软件使用中所出现的一些问题并非易事，[3]有些问题需要教师多次重复讲解才能解决。

在上课安排上，一般以2课时或4课时为单位组织教学。传统2课时的教学安排，通常是先讲后练，由于讲课要用半小时左右，剩余时间学生训练，有部分学生不能按时完成学习任务。如果是4课时的教学安排，学生训练时间比较充分，但是学生在接受能力上面存在差异，做得快的学生比慢的学生一般要提前半小时完成任务，对于接受能力快的学生来说，造成了时间的浪费。

三、翻转内容的选择

在电子CAD技术课程的教学中，并不是所有的教学内容都要采用翻转课堂的教学模式。我们在选择翻转内容时主要考虑三个因素：一是大部分学生在课堂上不能按时完成的内容；二是在训练中经常犯错的内容；三是同一个内容需要教师重复讲解许多次的。

四、翻转课堂教学实践

1.课程实施的条件

该课程的授课对象是五年制高职三年级的学生，有一定的信息获取能力和自主学习能力；班级人数为36人，根据机房的布局，将学生分为9个小组，教师可以实施个性化的指导；具备能容纳40名学生上课的计算机机房。

2.教学设计

下面以电子CAD技术课程中的 “载入网络表”为例，设计整个教学流程，教学设计模型如图1所示。

（1）课前学习环节

教师活动：

①学习内容分析

载入网络表的操作是将原理图中的元件和元件引脚间的电气连接关系导入到规划好的印制电路板文件中。[4]在载入网络表前要确保原理图中的所有元件都要有封装、原理图的电气规则检查没有错误、原理图中所用的元件封装库都加载到了当前的项目中。本课题在课程中占有比较重要的地位。学生在操作过程中，会急于求成，不对原理图做仔细检查，所以在载入网络表，执行“使变化生效”的命令时经常会出错。

图1 教学设计模型

②制作教学资源

自主学习任务单的设计是翻转课堂是否能有效实施的关键。通过任务单开启“有效学习，主动学习”之门。从结构上来看，自主学习任务单包括学习指南、学习任务、自主检测、困惑与建议等4个组成部分。

学习指南包括课题名称、达成目标、学习方法建议、课堂学习形式预告等4个子项，达成目标是教学目标的转化形式，反映要求学生通过自主学习达到掌握学习材料的维度和程度，让学生清晰地知道该怎样做，要达到什么样的目标。在“载入网络表”的任务单中，我们设定的达成目标是：通过观看PPT，掌握装载元件库和载入网络表的方法；通过观看微课，学会分析和解决网络表载入时的常见问题；通过学习实训指南，完成实训内容。教师提供学习方法建议的意义在于帮助学生在学习上找到窍门，提高学习效果，从而树立学习信心。课堂学习形式预告，让学生发现自主学习与将要发生的课堂学习之间的关联度，从而主动投入自主学习。

学习任务是自主学习任务单的主体，最好采用问题引导，将知识点转化为问题，在问题的引导下，学生通过回答问题，就能达成学习目标。电子CAD技术课程的操作性很强，在问题设计时将问题与操作任务结合起来。例如：在照明自动控制电路.PCBDOC中，将电路中要用到的元件封装，所在的元件库都添加到可用元件库中；载入网络表时，如果有消息提示 “Footprint Not Found……”如何解决？在PCB板中发现少了元件，怎么办？

当学生通过自主学习理解了概念，掌握了操作步骤后，再提供两个与“任务”难度相当的题目让学生练练手，进行自主检测，检验学习效果，使学生获得成就感，从而产生学习兴趣。

困惑与建议栏目是为学生反馈自主学习过程中产生的困惑，或者有什么建设性的意见而设置的。

微课是教学资源的核心。我们利用Camtasisa Studio 6.0来进行微课的录制与后期制作，共制作了载入网络表常见问题的处理等三个微课。

③发布教学资源

提前一周将自主学习任务单、动画、微课等学习资源上传到蓝墨云班。同时分时段上传练习，根据学生学习完成时间段及学习情况，定时发布。蓝墨云班是具有较强的资源上传、交流互动的移动学习平台。学生通过手机，可以达到随时随地学习的目的。提前一周上传，以便学生有充裕的时间深度学习。

④学生分组

根据组间同质、组内异质的原则，将学生分成5组，指定组长。通过这种分组方式，以好带差，互相协助，共同学习，培养学生的团队协作精神。

⑤收集意见与评价

鼓励学生随时发布学习中遇到的问题和合理化建议。个别问题，学生之间可以线上或线下交流解决，共性问题可以在课堂上解决。根据学生的签到及学习每个知识点所获得的经验值，进行学习态度的评价；根据自主检测的得分情况进行学习效果的评价。

⑥制定辅导计划

蓝墨云班可以根据学生课前练习情况进行总体分析、错误率较高题目单独分析并且可以找出有哪些学生在这个知识点上还存在问题。通过分析，部分学生不能独立解决网络表时所出现的问题，需要在课堂上重点讲解。对于学生在学习中普遍比较薄弱的知识点制订统一讲授的计划，提高课堂讲授的效率。

学生活动：

①观看视频等教学资源

登录蓝墨云班学习平台，按照任务书中的学习目标，结合动画、微课、PPT和WORD文档资料进行自学。如有疑问，可以将问题发布到云班上，大家互相讨论。通过自主学习任务单导学，引导学生自主学习，提高学生自主学习的能力，同时在云班课堂上的交流讨论，也提高了学生的沟通协作能力。

②自主检测

学生根据任务单的要求完成相关作业，并且将答案上传到云班。翻转课堂中的课前学习不是传统课堂中的“预习”，而是深度学习。通过完成思考题和作业，巩固学习内容，也便于老师掌握学生的学习情况。

③反馈意见

发现问题或提出学习中的困惑与建议并上传。培养学生发现问题、解决问题的能力，也便于老师根据这些问题调整课堂活动。

（2）课中内化环节

①任务展示

教师展示分享同学们课前自测练习所做的PCB板；抽取两个小组的成员代表现场操作，并提出自学中的疑难问题。点评作业的完成情况，鼓励激发学生学习兴趣。

②引导答疑

教师引导学习本课题中的关键环节。载入网络表的操作比较简单，但是在载入网络表的过程中，如果遇到元件找不到、少了元件或元件封装的焊盘上没有网络等问题是难点。引导学生合作互学，微课助学，讲解关键环节，化难为易，突破教学难点。

③作业检测

布置作业，学生先进行独立思考，然后通过小组讨论、互相协作的形式，明确操作步骤，最后独立完成PCB板的制作。既培养了学生的独立思考能力，又增强了学生交流沟通及团队协作能力。

④交流评价

各小组展示交流作业成果，按照自我评价表进行自评；运用蓝墨云班课的组间互评机制进行评价，得分最高的组可以额外获得经验值。教师评价，肯定成绩，取长补短。竞争机制的引入，增强了学生的团队意识，激励了学生的斗志，同学们互相学习，师生共同提高。

（3）课后巩固环节

本课题的学习任务没有完成的同学，课后继续完成；已经完成任务的同学根据上传至云班课的其他类型的排序法相关学习资料及网址，继续学习其他排序方法。根据学生学习能力的差异，完成不同的作业，体现了因材施教，同时激励学生探索新知识的欲望。最后教师对学生学习课题内容的情况进行总体评价。

3.教学实践

2016年2月至6月，我们对2013级机电一体化技术专业两个班的《电子CAD》课程进行了翻转课堂教学模式的实验。具体实施情况如下：

①实验目标：激发学习兴趣，提高自主学习能力，满足不同层次学生的学习需求。

②实验对象：131321班、131322班，其中131321班为实验班，131322班为普通班，这两个班的整体学习情况相似。实验班中对部分教学内容进行翻转课堂教学，普通班仍以原来的模式教学。

③实验内容：根据以前的教学经验，对这门课程中的易错点和难点，虽然经过多次重复讲解，但是效果不理想。所以，我们以这些内容作为实验的重点。

④实验过程

实验班的教学过程：

课前一个星期将自主学习任务单及各种教学资源通过蓝墨云班和微信公众平台发给学生，要求学生根据任务单的要求，利用资源库学习，学生的学习时间和学习进度根据自己的学习基础自由掌握。课前一天学生将自主检测的结果和学习中遇到的困惑发给老师，老师掌握学生的学习进度并仔细批阅每一个图，并找出存在的问题。课中对共性问题集体讲解，对于个性问题个别指导，并布置作业让学生进一步巩固所学内容。

普通班的教学过程：

普通班的教学采用复习提问、引入新课、讲授新课、示范操作、学生练习、教学小结、布置作业这种传统的教学方法。

⑤实验结果：课程学习结束前，我们分别对这两个班进行了问卷调查，从调查结果来看，实验班的学生学习兴趣明显高于普通班。学生学完电子CAD这门课程，要参加考证，从考证合格率来看，实验班的考证合格率是97.3%，普通班的考证合格率是89.5%。