跨學(xué)科融合教學(xué)模式在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展

駱 巍

(張家港市第三職業(yè)高級(jí)中學(xué),江蘇 張家港 215600)

0 引言

隨著社會(huì)的迅速發(fā)展和知識(shí)的不斷更新,傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)模式在滿足學(xué)生需求方面逐漸顯露出局限性。尤其在電工電子教學(xué)領(lǐng)域,傳統(tǒng)的單一學(xué)科教學(xué)模式難以培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維,無(wú)法滿足現(xiàn)代電子工程的復(fù)雜需求。為了適應(yīng)這一變革,跨學(xué)科融合教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生。

跨學(xué)科融合教學(xué)模式打破了學(xué)科之間的界限,將電工電子學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科的知識(shí)和方法相結(jié)合,通過(guò)將計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科的內(nèi)容融入到電工電子教學(xué)中,學(xué)生可以獲得更加全面和多元化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[1-2]。

本文將探討跨學(xué)科融合教學(xué)模式在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展,基于電工電子學(xué)科的基本概念和發(fā)展背景以及傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性,詳細(xì)介紹跨學(xué)科融合教學(xué)模式的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),構(gòu)建跨學(xué)科融合教學(xué)模式下電工電子教學(xué)方案與模式。研究結(jié)果可以更好地滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)電工電子專(zhuān)業(yè)人才的需求,推動(dòng)教育的創(chuàng)新和進(jìn)步。

1 電工電子學(xué)科發(fā)展背景

電工電子學(xué)科是研究電力和電子技術(shù)的學(xué)科領(lǐng)域,涵蓋了電力工程、電子工程和通信工程等多個(gè)分支,旨在研究和應(yīng)用電力、電子技術(shù)來(lái)解決各種電氣、電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制、通信和應(yīng)用問(wèn)題。

電工電子學(xué)科的發(fā)展背景可以追溯到19世紀(jì)末的電力革命和電子技術(shù)的起步階段。當(dāng)時(shí),電力系統(tǒng)的建設(shè)和電子器件的發(fā)展推動(dòng)了電工電子學(xué)科的興起。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,電工電子學(xué)科得到了廣泛的拓展和深化。例如,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,電工電子學(xué)科與計(jì)算機(jī)科學(xué)之間的交叉與融合日益密切,電子信息技術(shù)的應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大[3]。同時(shí),新興領(lǐng)域如可再生能源、智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展,也為電工電子學(xué)科帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。因此,電工電子學(xué)科在不斷適應(yīng)和應(yīng)對(duì)社會(huì)需求的同時(shí),也在不斷推動(dòng)著科技的發(fā)展和創(chuàng)新。

2 傳統(tǒng)電工電子教學(xué)方法存在的局限性

2.1 學(xué)科割裂

傳統(tǒng)教學(xué)方法往往將電工電子學(xué)科的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)和技能分散教授,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)于學(xué)科之間的聯(lián)系和整體框架的理解不夠清晰,學(xué)生難以將不同學(xué)科的知識(shí)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),限制了他們對(duì)電工電子領(lǐng)域的綜合把握[4]。

2.2 理論與實(shí)踐脫節(jié)

傳統(tǒng)教學(xué)方法傾向于強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的傳授,而在實(shí)際應(yīng)用和實(shí)踐能力的培養(yǎng)方面存在不足,學(xué)生缺乏實(shí)際操作和實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),無(wú)法將理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合,限制了他們的應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。

2.3 缺乏多樣化學(xué)習(xí)路徑

傳統(tǒng)中職院校教學(xué)方法通常是線性的、單一的知識(shí)傳授方式,缺乏靈活性和個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑。學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和興趣多樣化,單一的教學(xué)模式難以滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,無(wú)法激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性。

2.4 缺乏創(chuàng)新思維培養(yǎng)

在大多數(shù)中職院校中,授課模式更加注重基礎(chǔ)知識(shí)的灌輸和應(yīng)試訓(xùn)練,往往忽視學(xué)生的創(chuàng)新思維和問(wèn)題解決能力的培養(yǎng),未能充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

2.5 缺乏實(shí)際案例分析

傳統(tǒng)教學(xué)方法往往缺乏真實(shí)的案例分析,學(xué)生難以將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中進(jìn)行深入分析和解決問(wèn)題,因此會(huì)限制學(xué)生對(duì)電工電子學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

3 跨學(xué)科融合教學(xué)模式概念及應(yīng)用特點(diǎn)

3.1 概念

跨學(xué)科融合教學(xué)模式是一種教學(xué)方法,旨在將不同學(xué)科的知識(shí)和方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),促進(jìn)學(xué)科之間的交叉和綜合發(fā)展。它超越了傳統(tǒng)的學(xué)科邊界,將多個(gè)學(xué)科的內(nèi)容和技能整合在一起,為學(xué)生提供更豐富、多元化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)?？鐚W(xué)科教學(xué)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)角度的延伸和拓展,目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。通過(guò)整合不同學(xué)科的知識(shí)和方法,學(xué)生能夠獲得更廣泛的視野和更豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn),為他們?cè)谖磥?lái)學(xué)習(xí)和職業(yè)發(fā)展中提供更大優(yōu)勢(shì)[5-6]。

使用關(guān)鍵詞“跨學(xué)科教學(xué)”在CNKI檢索中獲得了結(jié)果如圖1所示。該領(lǐng)域的研究在2018年以后呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)。這表明,跨學(xué)科教學(xué)在國(guó)家政策的推動(dòng)下,受到越來(lái)越多教育研究者的關(guān)注和重視。這種趨勢(shì)可能反映了對(duì)綜合能力培養(yǎng)和學(xué)科整合的需求,以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和挑戰(zhàn)。跨學(xué)科教學(xué)的發(fā)展有望為教育領(lǐng)域帶來(lái)創(chuàng)新和改進(jìn),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和綜合能力。

圖1 跨學(xué)科融合教學(xué)模式研究趨勢(shì)

3.2 應(yīng)用特點(diǎn)

跨學(xué)科融合教學(xué)模式具有綜合性、實(shí)踐導(dǎo)向、跨學(xué)科思維培養(yǎng)、合作學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新與創(chuàng)造力培養(yǎng)等特點(diǎn),促進(jìn)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維的發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題和挑戰(zhàn)中的解決能力和創(chuàng)新潛力。

1)綜合性?？鐚W(xué)科融合教學(xué)模式將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和方法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)綜合性的學(xué)習(xí)框架。通過(guò)整合不同學(xué)科的內(nèi)容,幫助學(xué)生形成更全面、多維度的學(xué)科理解,促進(jìn)知識(shí)的交叉和綜合應(yīng)用。

2)實(shí)踐導(dǎo)向?？鐚W(xué)科融合教學(xué)更加注重將學(xué)科知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題和情境相結(jié)合,學(xué)生通過(guò)實(shí)踐性的項(xiàng)目、案例研究和實(shí)驗(yàn)等活動(dòng),將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中,培養(yǎng)解決問(wèn)題和應(yīng)用的能力。

3)跨學(xué)科思維培養(yǎng)。在教學(xué)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維能力,學(xué)生不僅需要掌握各個(gè)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)知識(shí),還需要學(xué)會(huì)將不同學(xué)科的概念和技能相互聯(lián)系,形成更綜合的思維方式,以幫助學(xué)生更好地解決復(fù)雜的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)[7]。

4)合作學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作。跨學(xué)科融合教學(xué)模式倡導(dǎo)學(xué)生之間的合作與協(xié)作,在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)小組討論、團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目等形式,學(xué)生可以在不同學(xué)科領(lǐng)域中相互學(xué)習(xí)和合作,能夠促進(jìn)學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科合作能力的發(fā)展。

5)創(chuàng)新與創(chuàng)造力培養(yǎng)。通過(guò)引入創(chuàng)新課程和項(xiàng)目,學(xué)生被激發(fā)思考和提出創(chuàng)新解決方案的能力,對(duì)于學(xué)生在跨學(xué)科領(lǐng)域中的發(fā)展和未來(lái)職業(yè)發(fā)展具有重要意義。

4 跨學(xué)科融合教學(xué)模式在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用

4.1 融合計(jì)算機(jī)科學(xué)

電工電子領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)科學(xué)有著密切的聯(lián)系?？鐚W(xué)科融合教學(xué)模式可以將計(jì)算機(jī)科學(xué)的概念和技術(shù)與電工電子原理和應(yīng)用相結(jié)合,幫助學(xué)生理解和應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等與電工電子相關(guān)的知識(shí)。將電工電子和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合起來(lái),以提升學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維,具體教學(xué)方案設(shè)計(jì)如表1所示。在該教學(xué)方案中,電工電子和計(jì)算機(jī)科學(xué)的內(nèi)容被有機(jī)地結(jié)合起來(lái),形成一個(gè)綜合性的學(xué)習(xí)框架。學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子領(lǐng)域的電路原理、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)等知識(shí),同時(shí)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)的編程基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)、信號(hào)處理等知識(shí),通過(guò)理論講授、實(shí)驗(yàn)、案例分析和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)等多種教學(xué)活動(dòng)來(lái)加深對(duì)這些知識(shí)的理解和應(yīng)用。

表1 融合計(jì)算機(jī)科學(xué)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

4.2 融合物理學(xué)

電工電子學(xué)科涉及電磁場(chǎng)、電路理論等物理學(xué)原理,將物理學(xué)的概念與電工電子原理相結(jié)合可以幫助學(xué)生深入理解電路的工作原理和電磁場(chǎng)的特性[8]。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐,學(xué)生可以探索電磁現(xiàn)象、電磁波傳播等物理學(xué)現(xiàn)象在電工電子領(lǐng)域中的應(yīng)用。具體教學(xué)方案可以參考表2。學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子領(lǐng)域的電路基礎(chǔ)、電力系統(tǒng)、電子器件等知識(shí),并同時(shí)學(xué)習(xí)物理學(xué)的電磁場(chǎng)理論、光學(xué)原理、熱學(xué)、量子力學(xué)等知識(shí)。

表2 融合物理學(xué)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

4.3 實(shí)際案例和項(xiàng)目

跨學(xué)科融合教學(xué)模式可以通過(guò)引入實(shí)際案例和項(xiàng)目,將電工電子學(xué)科與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。學(xué)生可以通過(guò)研究和分析真實(shí)的電工電子案例,了解電路設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等在實(shí)際工程中的應(yīng)用和挑戰(zhàn)。通過(guò)實(shí)踐項(xiàng)目,學(xué)生可以將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際情境中,培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

5 跨學(xué)科融合教學(xué)模式發(fā)展趨勢(shì)

5.1 跨學(xué)科合作

越來(lái)越多的學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)開(kāi)始重視跨學(xué)科合作,通過(guò)建立跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì),整合不同學(xué)科的教師和資源,推動(dòng)跨學(xué)科融合教學(xué)的發(fā)展[9]。這種合作模式可以促進(jìn)不同學(xué)科之間的知識(shí)交流和跨學(xué)科思維的培養(yǎng)。

5.2 多技術(shù)融合

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,教育技術(shù)的應(yīng)用為跨學(xué)科融合教學(xué)提供了更多的可能性。虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、在線教育平臺(tái)等技術(shù)工具可以提供更豐富、多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和參與度,促進(jìn)跨學(xué)科知識(shí)的整合。

5.3 跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)

學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)逐漸將跨學(xué)科教學(xué)納入課程設(shè)計(jì)的考量之中。設(shè)計(jì)跨學(xué)科課程可以促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科思維的培養(yǎng),建立不同學(xué)科之間的聯(lián)系和應(yīng)用能力。跨學(xué)科課程的設(shè)計(jì)應(yīng)注重學(xué)科之間的融合和相互滲透,避免簡(jiǎn)單地將不同學(xué)科的知識(shí)并列而不加深入。

跨學(xué)科融合教學(xué)不僅僅發(fā)生在課堂上,還應(yīng)延伸到學(xué)生的研究和實(shí)踐活動(dòng)中,可以參與跨學(xué)科研究項(xiàng)目,探索解決實(shí)際問(wèn)題的綜合性方法。通過(guò)跨學(xué)科實(shí)踐,學(xué)生將更加深入地理解和應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí),培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

教學(xué)結(jié)束后還需要建立完善的教學(xué)評(píng)價(jià)模式,學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)需要設(shè)計(jì)評(píng)估工具和標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估學(xué)生在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的表現(xiàn)和成果。同時(shí),跨學(xué)科融合教學(xué)的認(rèn)可也需要得到教育界和社會(huì)的支持,為跨學(xué)科學(xué)習(xí)提供更多的機(jī)會(huì)和發(fā)展空間。

6 結(jié)論

本文探討了跨學(xué)科融合教學(xué)模式在電工電子教學(xué)中的應(yīng)用與發(fā)展。傳統(tǒng)的電工電子教學(xué)方法在培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維和綜合能力方面存在局限性,而跨學(xué)科融合教學(xué)模式的應(yīng)用可以彌補(bǔ)這些不足,為學(xué)生提供更為豐富、多元化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

在電工電子教學(xué)中,跨學(xué)科融合教學(xué)模式具有多種應(yīng)用特點(diǎn),例如在融合計(jì)算機(jī)科學(xué)方面,可以通過(guò)編程和仿真等方式,將計(jì)算機(jī)科學(xué)的理論和方法引入電工電子課程中,提高學(xué)生對(duì)電路原理和數(shù)字電子技術(shù)的理解和應(yīng)用能力。在整合物理學(xué)方面,可以通過(guò)講解物理學(xué)知識(shí)的基本概念和原理,引導(dǎo)學(xué)生了解電工電子技術(shù)的物理本質(zhì),提高學(xué)生對(duì)電路原理和電子器件性能的認(rèn)識(shí)和理解能力。

未來(lái)教師和學(xué)生需要不斷創(chuàng)新和探索,利用跨學(xué)科融合教學(xué)模式,不斷提升學(xué)生的綜合能力和跨學(xué)科思維,以適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的需求和發(fā)展。