職業本科視域下信息化教學實踐與研究

摘" 要：文章聚焦職業本科的信息化教學，并以集成電路工程技術專業為例進行探索。提出并實踐了一種結合在線資源、模擬軟件及實時反饋的教學模式，旨在提升學生學習效果，強調學生在實施過程中的核心作用，突顯信息化教學的重要性。

關鍵詞：職業本科；信息化教學；集成電路工程技術專業

一、職業本科視域下信息化教學的重要性

（一）適應社會與工業發展趨勢

當前，信息化教學已經成為發展職業教育的重要途徑。［1］工業界，尤其是集成電路工程技術領域，正經歷著從傳統模式向智能、自動化和互聯模式的轉變，這種轉變需要大量具備新技能和知識的技術人才。為了更好地滿足社會和工業的需求，職業本科教育必須不斷更新和改進其教學方法和內容。

（二）滿足學生多樣化的學習需求

現代學生已經不再滿足于傳統的教學模式，轉為更為個性化和多樣化的學習體驗，信息化教學不僅可以為學生提供豐富的學習資源和方式，還可以根據每個學生的特點和需求提供個性化的學習路徑。［2］

（三）擴展教育資源與學習空間

通過互聯網，學生可自由訪問各種教學視頻、課件、實驗模擬等資源。虛擬實驗室、在線課程等平臺也提供了一個不受時間和空間限制的學習空間。不僅提升了學生的學習效率，還激發了學生的學習興趣和創新精神。

二、確定教學目標及執行策略

（一）教學目標

在職業本科教育中，教學目標更側重于學生實際技能和應用能力培養，而非單純的知識傳授。［3］首要目標是確保學生能在實際工作中應用所學知識，如進行集成電路的電路設計，學生需熟悉和掌握相關工具和技術。培養獨立解決問題、跨學科溝通以及持續學習的能力。學生的職業倫理感和責任心也是教學的重要目標。

（二）執行策略

為深化集成電路工程技術專業學生的理論理解和實際應用，文章從課前、課中、課后進行了設計，通過實際生產項目，促使學生將理論知識與實際應用相結合，借助先進的實驗室和實習機會培養學生的實踐和創新能力，強化學生的團隊協作與溝通能力。引入云計算和虛擬實驗室等現代技術，確保學生獲得豐富、實時的學習體驗。設立反饋機制并進行教師培訓，實現教學效果的持續優化。如圖1所示。

三、信息化教學在集成電路工程技術專業中的實踐課程設計

（一）課前環節

1. 教學內容設計

第一，根據集成電路行業的發展趨勢選擇重要主題。教學內容可以重點討論如7nm以下的先進制程技術，以及物聯網的低功耗設計。定期更新課程內容確保與行業同步，為學生的學術和職業成功打下堅實基礎。第二，從基礎到高級的內容遞進。集成電路工程的教學設計需確保內容從基礎到高級逐步遞進，讓學生系統掌握技術與應用。［4］基礎階段：此階段聚焦于集成電路設計的根基，如半導體物理、基本數字邏輯和初級模擬電路設計。學生從PN結、MOSFET原理入手，再到簡單的邏輯門和放大器設計。中級階段：在學生對基礎內容明確后，進入此階段，深入到更為復雜的數字和模擬電路設計，包括數據轉換器設計及頻率響應概念。高級階段：此階段聚焦于前沿技術，如多核處理器設計、深度學習芯片、低功耗如DVFS，以及先進制程如7nm和5nm工藝。第三，與企業合作，了解行業最新需求。學校應主動與如臺積電、紫光國微和長電科技等知名集成電路公司建立合作，使教學內容能及時反映行業最新需求。合作方式包括定期的技術研討會和學生實習項目，這不僅使教師保持了與行業的同步，也為學生提供了真實的實踐機會。［5］企業還可進一步為學生提供設計挑戰，將其融入課程中，這樣既鍛煉學生的實際技能，也培育學生的團隊精神和解決問題的能力。學校應激勵教師直接參與企業研發或實踐，確保教學內容始終與行業前沿保持一致。

2. 選擇信息化教學工具

第一，虛擬實驗室和模擬軟件的預備與配置。為確保學生深入理解，選擇如Cadence、Mentor Graphics和Synopsys等全面涵蓋設計流程的工具。考慮到模擬需求，實驗室的計算機配置應滿足高計算量，同時預留升級空間，設立集中許可服務器，方便隨時訪問。此外，與軟件供應商維持緊密合作，不僅確保軟件版本更新，還可能獲得教育優惠，為學校節約資金。第二，在線學習平臺的預覽與資源準備。在信息化教學中，選擇穩定的在線學習平臺，根據課程框架，講義、視頻、模擬實驗和在線測驗等有序集成，保證內容既達標又富有互動性。優異的平臺的反饋機制，能幫助學生更好掌握知識。使用SSL證書、備份數據和設置防火墻等保障平臺的安全性和隱私性，確保學生在安全環境中學習。

3. 教學策略與方法

第一，翻轉課堂的預備材料與任務分發。翻轉課堂策略的核心在于先讓學生預習基礎概念，再在課堂上進行深度討論。為實現此策略，先為學生提供明確的預備材料，再通過在線平臺，明確指派預習任務，并設置明確的學習目標。完成預習后，學生可通過在線測驗進行知識鞏固，同時為教師提供關于學生掌握情況的反饋。

第二，項目為本的學習資料與案例準備。集成電路工程技術教學中，項目為本的學習策略尤為重要。挑選行業內代表性的項目，深入分析關鍵技術和工程流程，為學生提供詳盡的背景、技術需求和解決方案。教師還可以整合一些實際案例，顯示常見的技術問題及其應對方法。

（二）課中環節

1. 實施教學活動

信息化教學的引導與實施。教學中教師需要進行具體信息化工具操作引導。例如，在使用SPICE模擬軟件進行集成電路設計時，教師演示如何設置模型參數、進行電路仿真及解讀仿真結果，指導學生處理常見的模擬誤差或軟件操作問題，并保持與學生的實時互動。同時，信息化工具應與傳統教學方法相結合，基礎理論可以用講授和PPT闡述，而在具體應用時引入模擬軟件和虛擬實驗室。例如可利用LTSpice或其他模擬軟件，實時展示信號傳輸過程和電路響應，幫助學生直觀理解。［6］

實時互動與在線討論組織。在教學中，即時的交流機制能夠幫助學生更深入地理解和消化所學內容。教師通過在線平臺提問，鼓勵學生個人或者分組分享使用模擬軟件或虛擬實驗室中的實際經驗，遇到的問題和解決方法，促使其進行深度思考，加強對知識的掌握。這些方式不僅能幫助學生解決實際問題，還能培養學生的團隊合作和溝通能力。

2. 用具與技術的應用

其一，注重云計算與大數據的實時運用。通過云計算為學生提供高效的模擬環境，大數據帶來真實的設計數據，幫助學生進行電路分析和優化。此應用不僅加速模擬結果的獲取，還鍛煉學生的數據處理能力。與此相結合，實時交流使學生分享云計算和大數據的經驗，加深理解和交流，使教學更具實際性和效率。其二，虛擬實驗室和模擬軟件的實際操作與指導。使用虛擬實驗室和模擬軟件，如SPICE和Cadence等，已成為學生理解和設計電路的關鍵環節。這些工具允許學生在無實際硬件的情況下進行設計、測試和優化。在初學階段，教師介紹主要功能和操作技巧。當學生獨立設計時，教師提供實時反饋，幫助學生解決設計中的問題，理解模擬結果，并給出優化建議。通過這種方式，學生不僅能更深入地理解集成電路原理，還能在實際設計中鍛煉和應用所學知識。

3. 學生參與與合作

學生參與方式如下：其一是小組合作的組織與引導。為形成高效團隊，根據任務的復雜性，建議每個團隊由4-6名學生組成，組隊時考慮學生的技術背景、經驗和興趣。一個團隊可以包含一名擅長模擬的學生、一名擅長數字設計的學生，和一名對通信技術有濃厚興趣的學生，確保團隊在遇到問題時能從多角度思考。團隊進行頭腦風暴，列出目標、分工和期望的成果、分享進度、交換想法并實時協作。其二是在線討論的協調與監管。在線討論為學生創造跨越時空的溝通機會。教師預設討論議題，確保其與課程目標對齊，引導學生深入探討。為確保全員參與，教師應鼓勵沉默學生在此平臺發聲，并適度調節活躍學生，確保發言平衡。在線平臺的數據功能可助教師監控討論活躍度和參與情況，以優化策略。［6］

（三）課后環節

1. 反饋與評價

首先，利用在線工具對學習過程進行評估。通過工具如在線問卷和學習管理系統的測驗功能，教師能迅速捕捉學生的掌握狀況。這些工具不僅為教師提供答題數據，還解釋學生在知識點上存在的困惑。基于系統生成的統計，教師可調整教學方法。評估工具中的評論功能使學生提出反饋，為教師提供寶貴的教學指導。其次，學生作業與項目的提交與批改。目前，數字化的學生作業和項目提交方式已普及，在線平臺支持作業提交及批改，使教師和學生互動更為便捷。學生提交作業不受時空限制，而教師在線批改，直接對作業進行標注。先進系統的自動化批改功能也出現，為教師節省時間，但深度評審仍需人工介入。教師在評估時，除核查基礎知識，還需重視學生的創新與應用技巧。

2. 課后輔導與支持

第一，提供在線答疑與一對一指導。通過在線答疑允許學生實時提問，避免知識斷層，對于深入的技術難題，一對一視頻指導成為關鍵，允許教師為學生提供針對性的指導。隨著技術進步，AI助教現已能提供初級答疑，能為教師釋放更多時間。

第二，提供額外的學習資源與材料。額外學習資源是深化與拓展學生知識的關鍵，鑒于集成電路行業技術更新迅速，教師應定期推薦相關的研究論文、技術報告和在線講座，使學生掌握行業新動態，并培育實踐能力。引入實際應用案例和行業新聞可以提高學生興趣，明確職業方向。在提供資源時，教師需指導學生如何篩選與高效利用，確保其既可以吸納新知，也能平衡學習負擔。

3. 持續學習與拓展

第一，為學生提供深入學習的平臺與機會。教育機構應與行業企業和研究機構合作，提供學生實習和短期研究項目的機會，使其接觸前沿技術并積累實踐經驗。學校應在在線平臺上更新高級課程和講座，幫助學生跟進行業動態。鼓勵學生參與技術競賽，激發創新思維，提供與優秀同行交流的平臺。第二，激發學生的自主學習興趣與能力。為培養學生的自主學習能力，學校應設計真實行業案例，讓學生在解決中應用所學知識。包括最新的研究論文、行業報告、模擬軟件和設計工具，及各類電路的實例和解決方案。設立在線討論區，鼓勵學生與教師、行業專家交流。

4. 教學資源的整合與共享

第一，創建、篩選和整合開放教育資源。教師需主動挖掘、收集和整理與集成電路工程技術專業相關的在線教育資源。邀請專家和教師對這些資源進行評價和篩選，確保其質量和實用性。對資源進行整合、分類和標簽，方便師生檢索和使用。

其二，建立與行業、企業的資源共享機制。學校可以與相關的行業協會、研究機構和企業建立長期的合作關系，共同開發、使用和更新教學資源。不僅可使學習走進實際，還可提高學生實際應用能力和就業競爭力。

5. 評估與反饋機制的建立

首先，利用數據分析對學生學習進行追蹤和診斷。隨著在線教育平臺的廣泛應用，大量的學習數據可以被捕獲和分析。通過對學生的在線測試成績、學習時長、參與討論的活躍度等數據進行綜合分析，可對每個學生的學習情況進行精確追蹤。教師可以有針對性地為學生提供輔導，或者調整相關內容的教學方法。

其次，定期收集學生和教師的反饋，不斷優化教學設計。除了利用數據分析，直接獲取學生和教師的反饋也是優化教學設計的關鍵環節。可以設定在線問卷或反饋渠道，讓學生和教師對課程內容、教學方法、在線平臺功能等方面提供意見和建議。定期組織教學評估和反思活動，面對面討論和交流，這對于捕獲潛在問題和分享成功經驗都有很大幫助。

四、結語

集成電路工程技術這一專業性強、實踐性重的領域，尤為需要采納新的教學方法和策略。從課前的教學內容設計、工具選擇，到課中的實際執行與學生互動，再到課后的反饋與評價，每一個環節都可以通過信息化手段進行優化和提升。未來，隨著技術的進一步發展和教育理念的更新，信息化教學將持續推動這一專業向更高的水平邁進。

參考文獻：

［1］ 榮樹坤，柳小花. 教育信息化背景下高校教師信息化教學能力調查與提升研究［J］. 山西青年，2023（11）：117-120.

［2］ 延芳. 中職英語基礎模塊信息化教學的實踐與反思［J］. 教師，2023（16）：57-59.

［3］ 李卉. 信息化背景下職業本科視覺傳達設計核心課混合式教學的應用研究［J］. 化纖與紡織技術，2023，52（02）：238-240.

［4］ 張俊峰. 基于產教深度融合下高校網絡安全人才閉環培養機制探究［J］. 河北能源職業技術學院學報，2022，22（02）：82-85.

［5］ 楚熙婷，王芝飛. 信息化教學背景下職業本科公共英語教學改革的思考［J］. 辦公自動化，2022，27（06）：62-64.

［6］ 魯紹凱. 信息化教學在職業本科思政課翻轉課堂教學中的應用研究［J］. 湖北開放職業學院學報，2020，33（23）：90-91.

（薦稿人：顧潤龍，蘭州資源環境職業技術大學教授）

（責任編輯：楊毅恒）

基金項目：2023 年度校級職業教育教學改革研究項目“職業本科視域下信息化教學實踐與研究——以集成電路工程技術專業為例”（項目編號：JG2023041）。

作者簡介：李敏（1984—），女，本科，蘭州資源環境職業技術大學講師，研究方向為應用電子、集成電路。