电路设计与制板课程立体化教学资源建设.pdf

DOI:10.19469/j.2023.01.0056Studyof Scienceand ErngineeringatRTVU2023年3 月第1 期总第2 9 4 期电大理工电路设计与制板课程立体化教学资源建设陈荣李芳望超（1 武汉工程科技学院，湖北武汉430200；2.广州航海学院，广东广州510725)摘要为提升电路设计与制板课程的教学质量和学习效果，培养学生的学习兴趣和学习能力，适应应用型人才培养需求，文章调研和梳理了电路设计与制板课程教学资源的现状，针对其存在的问题，进行项目驱动式立体化教学资源体系建设，其重点涉及教材建设、教学案例库建设、试题库建设、实验项目库建设、微视频建设及交互式学习平台建设。通过实践应用，验证了该方案的有效性和可行性，为电路设计与制板课程的教学资源建设提供了有益的借鉴和指导。关键词同电路设计与制板；项目式教学；微视频；交互式学习平台中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1 0 0 3-3 2 9 7(2 0 2 3)0 1-0 0 0 5 6-0 51立体化教学资源的内涵与优势1.1立体化教学资源内涵随着我国高等教育规模不断扩大，教育质量的提升显得越来越重要。优化和高效运用教学资源对于提升教育水平至关重要。立体化教学资源是指通过多种方式和手段，将教学资源呈现出多层次、多元化、立体化的形式，以更好地满足学生的学习需求，提高教学质量。它包括多种类型的教学资源，如文字、图片、音频、视频等；通过多种方式呈现教学资源，如虚拟实验、互动课件等；按照不同的学习目标和教学阶段，设置不同的教学资源层次，为不同的学生提供个性化的教学资源，将不同类型和形式的教学资源进行整合和集成，形成一个完整的教学资源体系，更好地支持教学活动的开展和管理。1.2立体化教学资源的优势1.2.1丰富教学资源立体化教学资源不仅仅包含传统的纸质教材，还包括教学微视频、电子教案、多媒体课件、教学案例、实验项目库、试题库、交互式网上教学平台等，大大地丰富了教材的内容同时知识表达方式呈现出多样化的特点，由单一的文字变成声音、文本、图片、影像相结合的形式，在多种不同的感官刺激下，知识的获取将变得更容易，已获取的知识也会更持久。1.2.2共享教学资源立体化教学资源是以开放、共享为目标进行建设的，建设一个行业共同参与、共同学习的资源平台，把自己的优秀教学成果推广出去，实现教学资源在学生与教师间的共享。1.2.3#推动整个行业的发展通过立体化教学资源的建设，不仅能够整合和开发学校的传统教学资源，还能够从国内其他高校获取先进的教学理念，共同探索和实践，促进整个教育体系的发展和进步1.2.4建立自主式学习模式广大使用者可以非常方便地查看学习平台作者简介：陈荣（1 9 8 1 一），女，湖北武汉人，讲师，硕士；李芳（1 9 9 0 一），女，湖北武汉人，副教授，博士；望超（1 9 9 0 一），男，湖北武汉人，硕士，讲师。基金项目：2 0 2 2 年度武汉工程科技学院校级教改项目“电路设计与制板立体化教学资源建设研究与实践”(JY202211)。电大理工第1期第57 页中的共享资源，可以灵活地选择学习时间、内容及方法。这样自主的学习模式，不仅提高了学生的学习效率，还提高了学生的学习积极性。1.2.5建立交互式学习模式在学习过程中，学生可以直接和学习平台进行互动，例如学生可以在学习平台上进行在线测试，学习平台则会实时反映学生的测试结果，这种交互称之为内容交互；学生与学生、学生与教师之间也能在平台上进行沟通交流，这样的交互方式称之为社交交互，它可以让学生提出的问题得到及时解答。2电路设计与制板教学资源存在的问题2.1教材编写模式过时一本合适的教材对提高教学效果可以起到事半功倍的作用。然而，目前市面上的电路设计与制板教材虽多，但大多数存在以下问题：一是教材案例较少；二是实用性不强，难以满足学生在实际操作中的需求；三是软件版本过时。由于这些问题的存在，给教师授课和学生学习带来了不便，最突出的问题是一些学生由于不清楚学习这门课的意义和价值，过早地失去了学习的兴趣。2.2教学资源缺失要提升教学质量，需要大量的优质教学资源。然而，目前部分高校存在教学资源管理不规范的问题，导致教学资源缺失，例如缺少实验指导书、实验项目库等，影响了学生的实践操作能力。学校需要通过不断整合和归纳教学资源，使之形成一个完整且合理的体系，为教师授课提供便利，更重要的是为学生提供了方便，让他们能够更轻松地学习自己感兴趣的内容。2.3内容陈旧当前，一些高校仍然存在教学内容过时的问题，导致学生学到的知识与企业的需求脱节，影响了他们的就业。因此，教师需要时刻关注教学内容的更新与变化，及时调整教学资源，确保学生能够掌握最新的知识和技能，更好地适应就业市场的需求2.4教学资源利用率低教学资源的利用率低，主要原因是使用不便。随着互联网的普及，将教学资源数字化，便可以有效提高教学资源的利用率，让学生更方便地获取所需的教学资源，为了更好地解决上述问题，我们对电路设计与制板课程的现状进行了充分的调研和梳理，同时也充分了解学生的需求。在此基础上，我们提出了项目驱动式立体化教学资源体系建设方案，更好地满足学生的学习需求和提高教学质量。3电路设计与制板立体化教学资源建设方案3.1构建立体化教学资源结构立体化教学资源是建立在现代教育理念以及网络技术平台基础上的多媒体教学资源，它提供多种形式、多种功能的教学服务，是数字化时代教育现代化的重要标志，也是对教育资源进行优化配置的一种行之有效的方法。通过对电路设计与制板课程进行深入调研和长期的教学实践，我们构建了一套立体化的教学资源体系，它由电子资源和纸质资源组成，包括教学大纲、实验大纲、项目驱动式教材、实验指导书、课件、试题库、实验项目库、微视频以及交互式学习平台等。3.2制定教学大纲教学大纲是用来指导课堂教学的重要文件。在教学过程中，教师必须遵循教学大纲，包括选择合适的教材和教学参考书，制定有效的授课计划，并对学生的表现进行考核，对教学效果进行检查和评估等。在电路设计与制板课程教学大纲的制定中，主要完成了以下工作：（1）确定课程名称和课程编号，便于识别和管理。（2）明确课程目标，包括学生应该掌握的知识点、技能等，以及期望达到的学习效果和水平。（3）确定教学时间，包括授课时间、实验时间、作业提交时间等。电大理工总第2 9 4 期第58 页（4）明确教学内容，包括各个章节的教学内容、知识点、重点、难点等。（5）确定教学方法，包括讲授、讨论、实验、案例分析、课堂练习等，以及各种教学方法的应用时机和效果评估。（6）列出教材和参考资料，包括主教材、辅助教材和参考书目，以及相应的阅读要求和评估方式。（7）确定考核方式，包括考核形式、考核内容、考核比重等，以及考核标准和评分方法。（8）列出教学评估要求和方式，包括对学生学习效果和教学大纲实施效果的评估，以及对教学大纲的改进和优化。总之，教学大纲是一个完整的框架，它提供了教学的步骤和方法，并能够反映出学生对这门课程的掌握情况，应该具有可操作性和实用性叫3.3教材建设教材作为教学内容和教学方式的载体，是学生学习的主要材料，是学校实现人才培养目标的重要工具。本研究团队针对应用型本科的培养目标以及市面上教材存在的问题，编写了极具特色的教材教材采用的软件是新版本AltiumDesigner，具有先进性。教材采用项目式教学，将知识点融人生动且实用的项目中，通过任务驱动，使学生在获得知识的同时，积累了工作经验，逐步具备了实际绘图及制版功能。教材案例丰富，图解清楚，便于学生练习操作。案例难度由浅人深，逐步提高。选取的案例贴近实际，涵盖各种类型的电路板，如矩形、圆形、异形、高密度、贴片等实际产品电路板 2 。3.4以项目为导向的教学模式建设在教学实践中，往往是教师先在课堂上向学生讲授理论知识，然后带领学生进人机房，指导学生进行实际操作，即采用“先讲解理论，后上机操作”的教学方法。这种方法使学生在课堂上被动地接受知识，容易注意力不集中。同时，机房教学与课堂教学在时间和空间上存在差异，去机房实操时，学生已不记得课堂上的授课细节，导致教学效果不理想。这种教学方法让学生误以为自己已经完全理解并掌握了教师讲授的知识，但在实际操作中，往往会错误百出，出现无从下手的现象。应用“以学生为主，教师为辅”“以项目为导向，教学做一体化”“任务驱动”的教学模式，可以将知识点融人生动实用的项目中。教师合理设计每一个典型项目，帮助学生把握电路设计与制板软件A1-tiumDesigner的整体脉络，并通过独立设计实际项目来提高使用AltiumDesigner软件的能力 3 。电路设计与制板课程的教学项目及学习目标如表1所示3.5试题库建设在编写试题之前，首先需确定试题的类型、难度等级、涉及的知识点和技能要求等。本研究团队编写的试题库资源包括章节练习、真题测试两部分，有填空题、选择题、判断题、名词解释和简答题，涵盖电路原理图设计、PCB（Pr i n t e d C i r c u i t Bo a r d）设计、元件库制作、封装库制作等知识，主要考查学生对本门课程理论知识的掌握情况。试题库建设是一个长期的过程，需要不断更新和完善。试题库的更新可以根据培养目标和教学内容的变化，逐步添加新的试题或更新原有的试题。同时，还需要定期对试题库进行完善和优化，例如增加试题类型、扩大试题范围、提升试题质量等。通过建立试题库，可以促使学习评价更加客观、科学，对教学质量的评估也将更加规范、公平。3.6实验项目库建设与其他学科不同，电路设计与制板课程知识无法用简单的记忆法来掌握，实验教学是本课程教学必不可少的组成部分。通过实验教学，可以使学生更好地了解这门学科的理论知识，强化动手能力，增强工程意识，提高解决问题的能力和创造力，为后续的课程及今后的工作奠定坚实的基础。实验教学建设的内容包括建设实验项目、建设实验内容、建设实验指导书。通过设立55个人门级实验项目，3 0 个提高级项目、10 个扩展级项目，将“入门级”“提高级”“扩展级”三个教学层次有机地结合在一起。电大理工第59 页第1期表1孝教学项目及学习目标序号教学内容教学项目学习目标1.熟悉原理图编辑器，掌握其基本功能；2.学会设置原理图参数；3.学会加载元件库、查找元器1.绘制两级放大电路1简单原理图设计件；4.学会放置并编辑元件；5.学会绘制导线；2.绘制半加器电路6.学会使用多子件元件；7.学会使用网络标号；8.学会生成网络表；9.学会对原理图进行编译1.熟悉原理图元器件库编辑器；2.熟练创建原理1.制作二极管图元器件库，会使用绘图工具；3.学会在同一元2元器件的制作2.制作计数器件库中添加、删除、重命名元件；4.会制作中小3.制作多子件元件SN74F08规模的集成元器件；5.熟悉元器件引脚的电气属性设置；6.学会多子件元器件的制作1.理解总线与总线入口、网络标号的含义；2.学1.循环彩灯控制电路会使用总线与总线入口、网络标号；3.能自上而3复杂原理图设计2.多路数据采集系统下绘制层次原理图；4.能自下而上绘制层次原理图；5.学会编译工程；6.能生成相关报表1.会手工和利用向导新建PCB以及规划电路板；2.会1.设计两级放大电路PCB加载元件封装库、网络表及元件；3.会元件布局；4简单PCB设计2.设计三端稳压电源电路PCB4.会利用手工布线、自动布线；5会设计单、双面PCB板1.熟悉PCB封装编辑器；2.熟练创建PCB封装库，1.制作按键开关封装5封装的制作会使用制作PCB封装的工具栏；3.会手工创建元2.制作数码管封装器件封装；4.会利用向导创建元器件封装1.进一步熟悉PCB的设计方法；2.熟练自制元器件封装、修改封装；3 学会锁定预先放置元器件1.循环彩灯控制电路PCB设计再自动布局；4.学会在自动布线前预布线；5.学6复杂PCB设计2.多路数据采集系统PCB设计会贴片元器件的双面放置方法；6.熟悉贴片元器件布线规则设置；7.熟练进行自动布线及手工调整布线8.学会设计规则检查，修改PCB实验内容、部分实验项目及其对应的难度等级如表2 所示。人门级的项目要求每位学生都能独立完成且完全正确，提高级项目允许部分同学在教师的帮助下完成，提高级项目供学有余力的同学完成。3.7微视频建设教师以项目的形式制作微课教学视频，一个项目制作一个微视频，对项目涉及的知识点表2部分实验项目实验内容实验项目难度等级功率放大器设计入门级原理图设计单片机数码管显示电路设计提高级U盘电路设计扩展级功率放大器PCB设计入门级PCB设计单片机数码管显示电路PCB设计提高级U盘电路PCB设计扩展级三极管的制作入门级元器件的制作多子件元件制作提高级存储器芯片制作扩展级三极管封装制作入门级封装的制作开关变压器封装制作提高级USB接口封装制作扩展级（责任编辑：品臻）电大理工总第2 9 4 期第6 0 页进行讲解并完整演示项目的设计过程。在视频制作过程中，首先需要确定视频的目标受众和主题，例如电路设计和制板技术的人门教程、高级技巧、案例分析等，明确视频所要传递的信息和内容。在确定目标受众和主题之后，进行创意策划，包括选题、画面、音乐等方面的设计，这一阶段需要专业的影视制作人员和授课教师协作，确保视频内容的创意性和专业性。在创意策划方案确定后，进行脚本的写作和拍摄。在写作脚本时，需要根据电路设计和制板课程的教学目标，编写易于理解和学习的内容。在拍摄过程中，需注意拍摄角度、画面布局等方面的技巧。在拍摄完成后，进行编辑和后期制作。在这一过程中，需对视频进行剪辑、配音、配乐、特效等处理，以达到更好的视听效果。完成微视频的制作后，将其发布到网络平台上，学生可以通过自已的电脑、手机，随时随地观看微课视频，解决完成课后作业及课后复习、预习时遇到的问题，突破课堂教学的局限，在较短的时间内掌握相关知识，增强学生学习的自信心和兴趣 53.8搭建交互式学习平台在武汉工程科技学院网上教学平台“学堂在线”上建设教学资源，在实施过程中，要充分发挥学生的主体作用，为学生自主学习创造条件，培养学生的自主学习意识。提供教学大纲、教学计划、教案、PPT、视频、试题库、实验项目库、实验指导、在线考试、在线答疑等教学资源，供学生随时随地学习。4结束语通过对电路设计与制板课程教学资源立体化建设，丰富了教学资源，实现了优质课程教学资源的全方位共享，构建了可实时交互的教学环境，建立了自主式、交互式学习模式，加强了教师与学生之间、教师与教师之间的交流，提高了课程的教学质量，培养了学生的学习能力、职业素养，提高了学生的就业竞争力，助推了整个行业发展，为专业课程进行项目化教学改革和立体化教学资源建设提供了思路，具有一定的推广应用价值。参考文献1孙宝霞.项目式教学改革探索：基于“电子线路CAD课程 J.科教文汇(中旬刊),2 0 19(12):8 9-9 0.2熊异.AltiumDesigner国际认证电子产品制图制版课程教学改革与实践 J.电脑知识与技术,2 0 17,13(19):8 0-81.3崔玉美.AltiumDesigner课程教学实践改革 J.电脑知识与技术,2 0 15,11(13):117-118.4何富运,刘俊秀,罗玉玲.项目驱动在 Altium Designer课程教学中的实践 J.科技经济导刊,2 0 16(9):18 1.5王继良,基于微课的课程教学改革研究 J.工业和信息化教育,2 0 15(4):8 0-8 2,7 9.