新工科背景下物联网工程专业《计算机辅助电路设计》教学模式探究

欧尚凯　蒙军明

摘要：在物联网背景下，很多高校开始向着现代化方向进步。作为新工科专业典型物联网工程专业，本文以计算机辅助电路设计为主，介绍了计算机辅助电路设计教学特点，在新工科评价体系基础上不断创新教学目标、教学模式，运用任务驱动模式构建理实一体化工程实践教学模式，更好为社会培养贴合物联网行业的创新型人才。

关键词：新工科：物联网工程专业：《计算机辅助电路设计》

一、理實一体化教学相关概述

理实一体化教学资源

传统教学模式按照固定理论教材和教学场地，侧重于理论知识教学，并且到实验机房进行现场操作，完成电路设计。理论课程和实践课程的教学空间以及教学模式相分离。不仅阻碍学生知识掌握程度，还会降低教学效率，很难达到预期教学效果。在理实一体化教学环境下，同一计算机实验室除了配置优化实践设施之外，教师还需在教学过程中融入理论教学，以便学生更好理解学习内容。

理实一体化相关任务的选择

传统教学和传统教材内容比较偏重于知识的完整性、学科的专业性。传统教学通常利用固定教材当前所学课程知识进行统一讲解，其中包含计算机面板和指令控制等。理论教学完成之后，继续开展计算机实践操作学习，但是在实际操作过程中PCB制版不能实现完成，只能要求学生手工安装电子元件，大幅度降低安装效率。这些指令的完成主要在于学生记忆力，没有真实感受实践乐趣，导致学生无法快速掌握实践课程所学知识，也不能在固定时间内完成有效设计电路规则，增加应用难度。如果在讲课过程中学生没有及时吸收到位，也会影响学生学习质量，不能在实践中发挥理实一体化教学优势。在新课改教育背景下，将任务驱动的理实一体化教学方法，制定明确教学目标，快速设计出经典电路图，调动学生学习积极性，更好学习理论和实践知识。同时，利用项目教学方式提高学生理解能力，培养学生问题解决能力。借助自身所学技能和专业理论知识，结合每个项目设计出针对性训练目标和教学流程，充分发挥学生职业技能，凸显学生主导地位，有效培养实用型优秀人才。

二、计算机辅助电路设计教学成效分析

提高课程学习兴趣

在学习“Altium Designer 10”课程教学过程中，通常情况下，教师利用多媒体教学按照教学模板依次讲述本课教学内容，侧重于本课教学重难点知识讲解，待课程讲述完成后布置相应训练习题，强化巩固所学知识。因为“Altium Designer 10”包含很多专业性电路设计知识，具有复杂性特点，内容深奥，尤其是学习系统设置方面掺杂英文单词和专业术语，再加上高职学生自主学习能力不强，集中力低，很难保持高度学习，经常在课堂中发现学生玩弄手机、走神、逃课等现象。

在物联网背景下，教师为了从根本解决问题，应用理实一体化教学提高学生专注力，有利于学生高度学习，同时教师还可以借助多媒体教学了解所学知识的内涵和意义，通过短视频、微课教学等方式定期完成学习目标，促进师生关系更加融洽，营造积极学习氛围。

降低课程学习难度

在学习“Altium Designer 10”电路设计一课时，涉及专业知识复杂，学习难度大，比如网格表导入PCB文件中，必须学习规则设置、元器件自动布设和自动控制数据设定等，利用理实一体化教学将重难点逐步形成分层式教学，要求学生课前不断观看微课教学内容，以便学生更好在课堂中实现互动教学，有效降低学习难度。

在练习电路板设计过程中，通常情况下，学生需要对电路原理图进行绘制、导入网格表、布设元件、布线等，但是在实际学习过程中使用手工布局、手工布线的方式占据多数，自动布线应用次数较少，而且大部分设计规则不合理，与电磁兼容性冲突等问题，证实学生没有掌握本课教学知识点，只完成基础电路布线任务，降低学习质量。此时，利用理实一体化教学，有利于后期课程教学效果不断提升，准确掌握自动布局和自动布线的原理，提升信号完整分析水平，从根本缓解学生对应用很多英文单词问题，为学生以后深度学习提供便利。

提高学习效果

计算机辅助电路设计课程教学效果的好坏与教学目标、技能训练以及综合素质等方面有着直接联系。当教师设计考核题目过程中，应当考虑习题的题量、范围、难易度的合理性，其中包含原理图设计、原理图处理、电路板设计以及信号完整性等重点知识。比如，教师以同级学生作为技能考核测试对象，根据实际调查显示，在理实一体化教学背景下，教学效果越发明显，大幅度提升学习成绩。

以某市职业院校电子产品设计技能大赛为例，该赛制重点围绕 线路板绘制，要求参与者参考竞赛设计书，引用电路原理图、制约条件和Altium Designer 软件，设计出完整PCB版图，同时在设计过程中必须重视电路信息完整性和高速电路电磁兼容性。随着科学技术不断发展，类似电子比赛活动中的模块成为当前学校计算机电路设计中最可靠模块，充分发挥学生专业技能和优势，体现出理实一体化教学模式的重要性。

由此得知，计算机辅助电路设计具有综合性和操作性特点，不仅重视学生专业成绩，还要实地观察该课程人才培养的相关要素，如学习兴趣、团结精神、项目设计效率等，凸显出主导性，还需借助相关教师的共同探讨、分析得出具体结论，促进学生职业技能加快提升。

教学过程分析

在一体化教学过程中，以学生作为课程教学主体，教师充当指导者。怎样展现出学生主导地位，主要在于教师的指导能力。因此，教师教学水平还需能进一步提升，高职院校定期开展实践培训活动，提高教师教学能力，充分满足现代化教学需求。

总结：

在新工科背景下，计算机辅助电路设计实践教学必须制定工程教育培养方案，培养学生工程观念和创新能力，在短期内掌握专业工程师基础技能，快速制作出高质量电子设备。利用自身技术开展自主创新设计，制作出各方面物联网实用产品。同时，引导学生主动参与科技创新活动、电子设计比赛等，不仅提高学生专业技能，还能培养学生自主创新能力，有利于学生就业更好融入行业，满足社会各领域人才需求。

参考文献：

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[4]朱松林，崔忠伟，帅莽莽，盛升. 基于物联网技术的垃圾桶智能管理系统设计与实现[J]. 物联网技术，2016，5（12）：53-55.

作者简介：1.欧尚凯，男（1999-），壮族，广西梧州，单位：桂林信息科技学院，研究方向：物联网工程 邮编：541004

2.蒙军明，男（1998-），汉族，广西贵港，单位：桂林信息科技学院，研究方向：物联网工