基于信息化的《电子CAD》课程教学改革研究与实践

李珈

（湖北科技职业学院，湖北 武汉 430074）

基于信息化的《电子CAD》课程教学改革研究与实践

李珈

（湖北科技职业学院，湖北 武汉 430074）

《电子CAD》是直接面向PCB技术员岗位的职业技能课程，实践操作性很强，要求学生在熟练运用画图软件的同时，掌握布局布线规则和制作工艺。依据奥苏伯尔的认知结构迁移理论，运用现代信息化教学手段和资源进行教学改革，突破空间与时间的限制，帮助学生形成良好的PCB技术认知结构，实现有意义学习。

电子CAD；认知结构迁移；信息化教学

《电子CAD》是直接面向PCB技术员岗位的职业技能课程，实践操作性很强，在电子类专业课程体系中占有重要地位。从多年的教学效果来看，课程与岗位没有实现“无缝对接”，其主要原因是学生们无法实现从课堂到职场的有效学习迁移。依据奥苏伯尔的认知结构迁移理论，笔者试从帮助学生们建立有效的PCB技术认知结构入手，着力改善这一现象。

一、现状分析

（一）电子信息行业的发展现状

电子信息行业发展与国民经济发展和居民生活水平的提高密切相关。随着居民收入的快速增长和生活水平的不断提高，我国已发展成为全球电子及通讯产品的主要生产基地，也是全球最大的电子产品消费市场。电子信息类的人才需求量也随之不断增加。

电子信息类专业学生要在电子产品制造业中立足，需满足用人单位的岗位职业技能要求。通过广泛的企业调研，专业教学团队明确了电子信息类专业的人才培养主要指向电子产品制造产业。根据产品制造中的岗位及技能需求，因此《电子CAD》课程被设置为我校电子信息类专业的核心课程。

（二）我校电子CAD技能培养过程中存在的主要问题

《电子CAD》课程教学目的是为了使学生在知道电路板设计与制作工艺的基础上，熟练使用电子绘图软件辅助设计并绘制原理图、PCB图、元件库图及封装图等。这就要求学生首先掌握软件工具的使用，其次在使用软件绘图过程中掌握电路板设计与制作工艺，积累足够的电路印制板的设计与制版经验，并在相关工作岗位中能熟练应用，实现课堂与岗位的“无缝对接”。

从教学实践看，该课程的教学效果并不理想，教学目标并没有有效实现，主要存在以下问题：

1.学生们只掌握了其“形”，没有掌握其“神”。由于受到课堂时间限制，往往学生们在课堂上还没有熟悉软件工具的使用就已经下课了，更别提布局布线规则和制作工艺的熟悉和掌握。致使电子CAD的课程教学偏向于工具软件操作，造成课程结束后学生只学会了软件操作，而没有掌握实际电路板设计和制作工艺，这与企业就业岗位需求有较大差距。

2.学生们在课后拓展不足。电子 CAD的课程教学是典型的“任务驱动”的项目式教学做一体化教学模式，贯彻执行“学生为主、教师为辅”的指导思想，以项目为载体、以分项任务推动教学进程，讲练结合，充分调动学生们的主体能动性，课堂内教学效果不错。但是仅仅完成课堂内教学任务是远远不足以适应岗位技能要求的，相关岗位都是属于经验型岗位，需要在课余进行大量拓展训练和实践操作，由于缺乏案例资源平台，再加上举一反三的能力不足，无法实现有意义的学习迁移。

因此，如何有效利用课余时间进行软件操作的训练，在课堂中重点传授设计和制作工艺，提高课堂教学效率；如何有效引导课后拓展训练，增加实操经验，都是急需解决的问题。“使课堂学习为应付他们在真实的生活环境中所面对的每一种情境都有所准备”，“这显然是不可能的”。[1]所以必须有效地促进学生的学习迁移，依据奥苏伯尔的认知结构迁移理论指导本门课程的教学改革势在必行。

二、认知结构迁移理论

学习迁移，意即举一反三，是学习过程中普遍存在的现象。我们常说“授人以鱼不如授人以渔”，可是即使再成功的老师也不可能把所有的捕鱼方法都交给学生们，他们需要从已学到的方法技能中进行拓展，从而掌握新的方法技巧；而新的方法技巧又会对原有知识经验、技能和态度甚至学习策略等产生影响。这种学习之间的相互影响就是学习迁移。

奥苏伯尔首次将认知心理学引入学习迁移问题中，形成认知结构迁移理论。在他看来，一切新的有意义学习都是在原有的学习的基础上产生的，不受学习者原有认知结构影响的有意义学习是不存在的。[2]因此，认知结构是在有意义学习中影响迁移的关键因素。显然，如何帮助学生形成良好的认知结构是解决问题的核心。

奥苏伯尔的认知结构迁移理论中，提出在学习者学习新材料之前先给其呈现引导性材料，即“先行组织者”，它比新材料的抽象概括度更高、包容水平更广，并能清晰地显示新材料与认知结构中原有的观念之间的关联性。它类似于一座认知桥梁，连接已知知识与新知识，使得学生们更有效地学习。

依据认知结构迁移理论，首先需要精心选取“先行组织者”，既起到承上启下的作用，又可以便于课后拓展；其次需要有效传导“先行组织者”，利用多种多媒体信息化手段将选取的辅助资料转换成便于接受、易于看懂的视频资料；最后还需要利用有效平台进行传输，不仅要确保学生们能够便利地看到这些资料，还要确保每一个学生们都看了这些资料。

三、改革措施

如何突破课堂时间的限制，让学生们进行有意义学习，确保形成良好的认知结构，在课下也能熟悉使用软件操作，并能将布局布线规则和制作工艺融入各种电路绘制之中，同时积累足够的设计与制作经验，是本次课改的关键。

（一）利用互联网，精选辅助教学内容

将教学内容采用模块化以项目任务方式呈现给学生，按照单面板——双面板——多层板的顺序逐层推进，软件操作、布局布线规则、制作工艺等方法和技能由易到难，由简入繁，前后衔接至关重要。虽然在课堂教学过程中我们会选取实际的项目案例为载体推动项目式的教学进程，但因为布局布线规则及制作工艺是看不见摸不着的理论知识，需要大量的练习来真正领会和掌握，所以一般用人单位在招聘PCB工程师的时候都比较看重从事该工作的年限和经验。学校要在短时间内让学生们掌握这部分的理论知识，就需要让学生们接触到尽可能多的实际工作项目，因此我们借助于互联网平台，如“百度传课”、“电子工程师论坛”等，精选辅助教学内容，将布局布线规则和制作工艺进行归纳整理，选择具有代表性的电路图，形成“先行组织者”，让学生们可以在课前了解、熟悉新知识新规则，在课后回顾、内化和拓展，在实际操作练习的过程中熟练掌握软件的操作与使用方法。

（二）运用多种软件，创建微课视频资源库

根据学习金字塔理论，在学习两个星期之后，通过阅读得来的知识保留10%，通过示范学习的知识有30%被保留下来，由此视频类资料比传统的文字资料更易于接受和理解。

再加上本门课程的软件操作是基础，课程的核心内容——布局布线的规则和制作工艺——是在这一基础之上体现出来的，所以软件操作是基石。如同爬山一样，美丽的风景一般都是在山顶，从山底到山顶需要爬行很长一段距离，本门课程由于受到课堂时间的限制，学生们学完了本门课程之后往往发现自己只是从山底到半山腰而已，还未欣赏到山顶的美丽风景，课程就戛然而止了。假如采取一定的方法手段帮助学生们快速从山底到山顶，那么学生们就可以在课程结束的时候领略到山顶风景，产生“一览众山小”激昂胸怀，同时也会更有信心面对接下来的更高的山峰。软件操作就是从山底到山顶的一段山路，是需要熟练掌握的，但是花费太长时间在这上面却有些得不偿失，如果学生们借助某些手段快速通过，那么他们的收获将是巨大的。

利用多种多媒体信息化手段制作视频资料，涵盖“先行组织者”、软件操作、经验之谈、技艺与技巧等，建立一条“索道”，帮助学生们快速抵达山顶。借助于操作视频，首先教师不用花费太长时间进行演示和说明步骤，可以将更多精力放在讲解规则和传授经验上，其次学生们也可以根据自己的接受程度反复观看和模仿，潜移默化地达到熟练应用的程度，从而加快步伐，实现从山底到山顶的快速逾越。

（三）借助云班课平台，架起新旧知识的桥梁

“先行组织者”资料的选取是帮助学生们建立认知结构的核心，制作出易于学生们理解和接受的视频资料是进行有意义学习迁移的基础，但是更关键的是如何保证学生们看到这些资料以及看了这些资料，并且进行有效反馈和互动交流。此前通常的做法是创建课程网站或课堂论坛，汇集了大量的课程教学资料和辅助资料，借助于互联网平台，学生们可以很方便地看到这些资料，可是学生们到底有没有会去看这些资料，老师无从监管，只能取决于学生们的自主能动性和学习积极性的强弱。

为了进行有效监督，为了将有意义学习迁移落到实处，同时也是为了避免收集和制作的“先行组织者”自生自灭，专业教学团队在总结了以往的经验教训之后，选择了基于移动互联平台的云班课教学软件。借助于手机、平板等移动互联终端，学生们可以非常便利地看到这些资料，老师也可以和学生们在互联环境下实现沟通和资源共享。另外最大的优势在于通过云班课平台，教师可以在任何移动设备或电脑上，将课程信息、学习要求、微视频等学习资源即时传递到学生的移动设备上，同时还可以实时掌握学生们学习这些资料的动态信息；其次，无论是在课堂现场或课外，教师都可以随即开展投票问卷、头脑风暴等互动教学活动，即刻反馈，即刻点评，从而让学生的移动设备变成了学习工具，便于学生们随时随地进行预习、学习和复习，有效激发自主学习兴趣。

四、结语

依据奥苏伯尔的认知结构迁移理论，以信息技术为支撑，以学生为中心，充分利用现代信息技术和信息资源，帮助学生们建立有关电子CAD的知识结构，进行有意义的学习迁移。有利于实现课堂与岗位的课程内容与岗位技能的“无缝对接”。

[1]D.P.奥苏伯尔.教育心理学——认知观点[M].北京：人民教育出版社,1994：242.

[2]刘华山，程刚.高等教育心理学[M].武汉：湖北人民出版社，2000：108.

(责任编辑：郝 锐)

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，湖北襄阳人，硕士，湖北科技职业学院讲师，研究方向：电子电路与信息。