基于電工技能培養(yǎng)的新形態(tài)立體化教材設(shè)計(jì)研究

中圖分類(lèi)號(hào)：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI:10.16400/j.cnki.kjdk.2025.18.023

Research on the Design of New Form Three-dimensional Teaching Materials Based on Electrical Skills Training

ZHANG Peipei， HAN Quanli， HUANG Xiaoyang (Luoyang Vocational College of Science and Technology， Luoyang， Henan 47182

AbstractAgainst the backdropof interdisciplinary integration andrapid technological iteration in theelectrical industry，traditional teaching materials have limitations in meeting the needs of electrical skills training.This paper focuses on the new form thre-dimensional teaching materials for electrical skills training，analyzing the urgent demands forsuch materials inadapting to industrycross-disciplinaryintegration，fitingpersonalizedskillcertification， solving complex enginering problems， and promoting lifelong learming. Design strategies are proposed from the dimensionsof integrating interdisciplinary knowledge，introducing intelligent learning aids，innovatingpractical teaching models，and incorporating industry culture and professonal literacy education.The aim is to cultivate compositeelectrical talents with interdisciplinary thinking，practical innovationabilities，and good professionalethics， providing new ideas and practical guidance for teaching material reform in the field of electrical education.

Keywordselectrical skills training;new form three-dimensional teaching materials; interdisciplinary integration; personalized learning; professional literacy

隨著科技的迅猛發(fā)展，電工領(lǐng)域呈現(xiàn)出與多學(xué)科深度融合的態(tài)勢(shì)，行業(yè)對(duì)電工人才的技能要求日益多元化與復(fù)雜化。傳統(tǒng)教材在知識(shí)更新速度、教學(xué)形式、實(shí)踐指導(dǎo)及職業(yè)素養(yǎng)培育等方面，難以適應(yīng)這一變革趨勢(shì)，導(dǎo)致學(xué)生在面對(duì)實(shí)際工作場(chǎng)景時(shí)能力不足。在此背景下，開(kāi)發(fā)新形態(tài)立體化教材成為提升電工技能培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵路徑，其對(duì)于彌補(bǔ)傳統(tǒng)教材短板、滿足行業(yè)新需求、培養(yǎng)高素質(zhì)電工人才具有重要意義。

1新形態(tài)立體化教材需求分析

1.1 適應(yīng)行業(yè)跨界融合趨勢(shì)的需求

當(dāng)下，電工領(lǐng)域不再孤立發(fā)展，而是與計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)等多學(xué)科深度跨界融合。例如，在智能家居系統(tǒng)中，電工技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互交織。傳統(tǒng)教材局限于單一學(xué)科知識(shí)傳授，難以滿足行業(yè)融合需求。新形態(tài)立體化教材則可打破學(xué)科壁壘，將不同學(xué)科的相關(guān)知識(shí)以專(zhuān)題的形式融入。如設(shè)置“電工技術(shù)與智能控制融合\"專(zhuān)題，整合電路原理、傳感器技術(shù)與自動(dòng)化控制知識(shí)，借助多媒體資源展示實(shí)際應(yīng)用案例，拓寬學(xué)生知識(shí)視野，培養(yǎng)其跨學(xué)科思維與綜合應(yīng)用能力，助力學(xué)生適應(yīng)行業(yè)融合帶來(lái)的崗位新要求。

1.2契合個(gè)性化技能認(rèn)證體系的需求

隨著電工行業(yè)的發(fā)展，各類(lèi)個(gè)性化技能認(rèn)證不斷涌現(xiàn)，從新能源電工到工業(yè)自動(dòng)化電工等。不同學(xué)生基于自身職業(yè)規(guī)劃，對(duì)技能認(rèn)證的需求各異。傳統(tǒng)教材“大一統(tǒng)\"的內(nèi)容無(wú)法針對(duì)性輔助學(xué)生備考特定認(rèn)證。新形態(tài)立體化

|科教導(dǎo)刊

教材可依據(jù)不同技能認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建模塊化內(nèi)容體系。學(xué)生備考新能源電工認(rèn)證時(shí)，能通過(guò)教材配套的數(shù)字資源，精準(zhǔn)獲取光伏、風(fēng)電等相關(guān)知識(shí)講解、實(shí)操演示以及歷年真題模擬測(cè)試，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)與技能提升，滿足多元技能認(rèn)證需求，增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3解決復(fù)雜工程問(wèn)題導(dǎo)向教學(xué)的需求

現(xiàn)實(shí)電工工程問(wèn)題復(fù)雜多變，涉及多因素耦合。傳統(tǒng)教材案例簡(jiǎn)單，缺乏對(duì)復(fù)雜問(wèn)題的深度剖析。新形態(tài)立體化教材可引入真實(shí)復(fù)雜工程案例，如大型電力系統(tǒng)故障診斷案例，借助3D建模、仿真技術(shù)，直觀呈現(xiàn)案例中電力系統(tǒng)的架構(gòu)、故障發(fā)生過(guò)程。學(xué)生通過(guò)教材鏈接進(jìn)入虛擬案例場(chǎng)景，自主探索、分析故障原因，制定解決方案。同時(shí)，配套專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)與解析視頻，引導(dǎo)學(xué)生反思，培養(yǎng)其解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，這是傳統(tǒng)教材難以達(dá)成的教學(xué)效果。

1.4促進(jìn)終身學(xué)習(xí)能力養(yǎng)成的需求

電工行業(yè)技術(shù)更新要求從業(yè)者需具備終身學(xué)習(xí)的能力。傳統(tǒng)教材學(xué)習(xí)模式局限，學(xué)生畢業(yè)后難以依靠其持續(xù)學(xué)習(xí)。新形態(tài)立體化教材自帶開(kāi)放學(xué)習(xí)平臺(tái)，提供持續(xù)更新的行業(yè)資訊、前沿技術(shù)講座視頻。畢業(yè)生可憑借賬號(hào)長(zhǎng)期登錄，跟蹤行業(yè)動(dòng)態(tài)。平臺(tái)還設(shè)有學(xué)習(xí)社區(qū)，供從業(yè)者交流工作難題、分享經(jīng)驗(yàn)。這種教材模式助力學(xué)生從在校學(xué)習(xí)過(guò)渡到終身學(xué)習(xí)，滿足其職業(yè)生涯全程知識(shí)更新的需求]。

2基于電工技能培養(yǎng)的新形態(tài)立體化教材設(shè)計(jì)策略

2.1融合跨學(xué)科知識(shí)，培育復(fù)合型人才

如今的電工學(xué)科與眾多領(lǐng)域緊密相連，教材編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)需主動(dòng)打破學(xué)科壁壘，計(jì)算機(jī)科學(xué)、材料科學(xué)、自動(dòng)化控制等學(xué)科知識(shí)的融入勢(shì)在必行。

在智能電網(wǎng)章節(jié)，編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)可詳細(xì)引入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。具體而言，講解TCP/IP協(xié)議在電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用，說(shuō)明如何利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保障數(shù)據(jù)穩(wěn)定、高效傳輸。同時(shí)，結(jié)合新型材料科學(xué)知識(shí)，深度剖析超導(dǎo)材料在電力傳輸中的應(yīng)用潛力。闡述超導(dǎo)材料零電阻特性如何降低輸電損耗，分析其在低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性及未來(lái)大規(guī)模應(yīng)用面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)[3]。

智能家居系統(tǒng)是跨學(xué)科協(xié)同的典型案例。編寫(xiě)時(shí)，要深入分析電工技術(shù)與自動(dòng)化控制的協(xié)同運(yùn)作。例如，介紹家庭照明系統(tǒng)中，如何通過(guò)電工搭建的電路基礎(chǔ)，運(yùn)用自動(dòng)化控制原理實(shí)現(xiàn)智能調(diào)光、人體感應(yīng)開(kāi)關(guān)等功能。從傳感器數(shù)據(jù)采集，到微控制器處理信號(hào)并控制電路通斷，逐步拆解整個(gè)流程，讓學(xué)生理解不同學(xué)科知識(shí)的交互應(yīng)用。

通過(guò)這類(lèi)跨學(xué)科內(nèi)容設(shè)計(jì)，學(xué)生能不斷鍛煉綜合思維。

面對(duì)復(fù)雜電工問(wèn)題時(shí)，不再局限于單一學(xué)科視角，而是從多學(xué)科維度思考解決方案。這將極大提升學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，使其在畢業(yè)后能迅速適應(yīng)多領(lǐng)域融合的行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，成長(zhǎng)為符合新時(shí)代需求的復(fù)合型電工人才。

2.2引入智能化學(xué)習(xí)輔助，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)支持

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)積極運(yùn)用人工智能技術(shù)，構(gòu)建智能化學(xué)習(xí)輔助系統(tǒng)，以革新電工教材的學(xué)習(xí)支持模式。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法是該系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，其能夠?qū)W(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘。例如，系統(tǒng)可持續(xù)收集學(xué)生的作業(yè)完成情況、考試成績(jī)、在線學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)以及在不同知識(shí)點(diǎn)上的停留時(shí)間等數(shù)據(jù)。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，算法可精準(zhǔn)洞察學(xué)生的知識(shí)薄弱環(huán)節(jié)[4]。

同時(shí)，算法也能分析出學(xué)生的學(xué)習(xí)偏好。有些學(xué)生傾向于通過(guò)視頻學(xué)習(xí)，對(duì)直觀的圖像和動(dòng)態(tài)演示接受度高；而有些學(xué)生則更擅長(zhǎng)閱讀文字資料。系統(tǒng)可根據(jù)這些偏好，為學(xué)生量身定制學(xué)習(xí)路徑。對(duì)于電路分析困難且偏好視頻學(xué)習(xí)的學(xué)生，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)篩選并推薦一系列優(yōu)質(zhì)的定制化視頻課程。這些課程由淺入深，從基礎(chǔ)電路原理講起，逐步深入到復(fù)雜電路的分析方法。同時(shí)，搭配專(zhuān)項(xiàng)練習(xí)題，題目難度循序漸進(jìn)，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)。系統(tǒng)還會(huì)推送相關(guān)的輔導(dǎo)資料，如電路分析的經(jīng)典案例集，供學(xué)生拓展學(xué)習(xí)。

此外，智能輔導(dǎo)機(jī)器人的設(shè)置也至關(guān)重要。其依托自然語(yǔ)言處理技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)理解學(xué)生的問(wèn)題，并給出準(zhǔn)確解答。當(dāng)學(xué)生對(duì)某一電路實(shí)驗(yàn)步驟存在疑問(wèn)時(shí)，機(jī)器人可即時(shí)提供詳細(xì)的操作指導(dǎo)，包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備的連接方式、參數(shù)設(shè)置等。不僅如此，機(jī)器人還能根據(jù)學(xué)生的提問(wèn)，分析其知識(shí)漏洞，提供針對(duì)性的學(xué)習(xí)建議，幫助學(xué)生優(yōu)化學(xué)習(xí)策略，真正實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，大幅提升學(xué)習(xí)效率。

2.3創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，強(qiáng)化實(shí)踐創(chuàng)新能力

構(gòu)建以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐為核心的實(shí)踐教學(xué)模式，對(duì)提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力極為關(guān)鍵。

在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)部分，教材的編寫(xiě)應(yīng)緊密?chē)@實(shí)際工程項(xiàng)目。以新能源發(fā)電站的設(shè)計(jì)與搭建項(xiàng)目為例，學(xué)生首先需深入開(kāi)展需求分析。他們要考量項(xiàng)目所在地的地理環(huán)境、能源需求狀況，分析太陽(yáng)能、風(fēng)能等資源的可利用程度。隨后進(jìn)入方案設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用所學(xué)電工理論知識(shí)，設(shè)計(jì)發(fā)電站的整體架構(gòu)，包括發(fā)電設(shè)備選型、電路布局規(guī)劃等。在實(shí)施調(diào)試過(guò)程中，學(xué)生親自動(dòng)手組裝設(shè)備，連接電路，調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)。這一全程自主參與的過(guò)程，讓學(xué)生將書(shū)本上的理論知識(shí)切實(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐技能，有效鍛煉其實(shí)踐動(dòng)手能力。而且，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)形式參與項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)成員間需明確分工、密切協(xié)作，極大地提升了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐板塊同樣重要。教材可加入相關(guān)電工技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，如開(kāi)發(fā)新型節(jié)能電氣設(shè)備。學(xué)生在構(gòu)思項(xiàng)目時(shí)，要對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，找出存在的問(wèn)題與改進(jìn)空間。在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，學(xué)生需運(yùn)用創(chuàng)新思維，嘗試新的電路設(shè)計(jì)、材料選用。教師應(yīng)提供指導(dǎo)，如講解項(xiàng)目策劃書(shū)撰寫(xiě)、市場(chǎng)推廣策略等知識(shí)。同時(shí)，積極與學(xué)生進(jìn)行資源對(duì)接，聯(lián)系相關(guān)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)，為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)設(shè)備、技術(shù)支持等。通過(guò)這一系列舉措，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，讓學(xué)生敢于突破傳統(tǒng)思維，探索新的技術(shù)應(yīng)用。同時(shí)，創(chuàng)業(yè)意識(shí)也在學(xué)生心中生根發(fā)芽，為其未來(lái)投身創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4融入行業(yè)文化與職業(yè)素養(yǎng)教育，塑造職業(yè)品格

在教材內(nèi)容中融入電工行業(yè)文化與職業(yè)素養(yǎng)教育元素，對(duì)塑造學(xué)生的職業(yè)品格至關(guān)重要。

對(duì)于電工行業(yè)文化，教材可詳細(xì)介紹其漫長(zhǎng)且豐富的發(fā)展歷程。從早期簡(jiǎn)單的電氣設(shè)備發(fā)明，到如今復(fù)雜智能電網(wǎng)的構(gòu)建，梳理各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的技術(shù)突破與變革，讓學(xué)生了解行業(yè)發(fā)展脈絡(luò)。同時(shí)，講述杰出人物事跡，比如特斯拉在交流電系統(tǒng)上的卓越貢獻(xiàn)，其不畏權(quán)威、勇于創(chuàng)新的精神，為學(xué)生樹(shù)立榜樣，傳承行業(yè)中追求卓越、敢于探索的精神]。

在職業(yè)素養(yǎng)專(zhuān)題設(shè)置上，要深入且全面。以安全意識(shí)為例，結(jié)合電氣事故真實(shí)案例展開(kāi)分析。比如某工廠因違規(guī)操作電氣設(shè)備引發(fā)火災(zāi)事故，詳細(xì)闡述事故發(fā)生的經(jīng)過(guò)、造成的嚴(yán)重后果，深入剖析背后涉及的安全責(zé)任問(wèn)題，從操作人員違規(guī)操作，到安全監(jiān)管的缺失，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到安全意識(shí)在電工工作中的核心地位。在職業(yè)道德方面，可列舉電力工程建設(shè)中偷工減料、數(shù)據(jù)造假等不良行為案例，探討其對(duì)行業(yè)聲譽(yù)與社會(huì)的危害，強(qiáng)化學(xué)生的職業(yè)道德認(rèn)知。質(zhì)量意識(shí)培養(yǎng)上，通過(guò)展示高質(zhì)量電氣工程項(xiàng)目成果，對(duì)比粗制濫造工程的差異，使學(xué)生理解質(zhì)量把控的重要性。

實(shí)踐環(huán)節(jié)更是培養(yǎng)職業(yè)習(xí)慣的關(guān)鍵。教師要嚴(yán)格要求學(xué)生遵循規(guī)范操作流程，從設(shè)備的安裝、調(diào)試到日常維護(hù)，每一步驟都按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)嚴(yán)謹(jǐn)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重要性，數(shù)據(jù)記錄要準(zhǔn)確、清晰，不能隨意篡改。通過(guò)這些日常實(shí)踐訓(xùn)練，全方位塑造學(xué)生的職業(yè)品格，使其在未來(lái)踏入職場(chǎng)時(shí)，能迅速適應(yīng)工作環(huán)境，以專(zhuān)業(yè)、負(fù)責(zé)的態(tài)度投身于電工事業(yè)。

3結(jié)語(yǔ)

新形態(tài)立體化教材在電工技能培養(yǎng)領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特且顯著的優(yōu)勢(shì)與潛力。通過(guò)精準(zhǔn)對(duì)接行業(yè)跨界融合需求，打破學(xué)科界限，豐富知識(shí)體系；契合個(gè)性化技能認(rèn)證需求，助力學(xué)生職業(yè)發(fā)展；聚焦解決復(fù)雜工程問(wèn)題，強(qiáng)化實(shí)踐能力；以及促進(jìn)終身學(xué)習(xí)能力養(yǎng)成，滿足行業(yè)動(dòng)態(tài)發(fā)展，全方位提升電工技能培養(yǎng)的質(zhì)量。同時(shí)，憑借融合跨學(xué)科知識(shí)、引入智能化學(xué)習(xí)輔助、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式以及融入行業(yè)文化與職業(yè)素養(yǎng)教育等設(shè)計(jì)策略，為培育適應(yīng)時(shí)代需求的復(fù)合型電工人才搭建有力平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)電工教育模式的全面革新。

不可忽視的是，該領(lǐng)域的研究與實(shí)踐仍處于持續(xù)發(fā)展的階段。當(dāng)前，教材在技術(shù)應(yīng)用的穩(wěn)定性、行業(yè)合作的緊密程度以及對(duì)新興技術(shù)的快速吸納等方面，仍存在一定的優(yōu)化空間。后續(xù)研究應(yīng)著重圍繞這些方面展開(kāi)，通過(guò)深入探究如何進(jìn)一步優(yōu)化教材的技術(shù)應(yīng)用，提升其在教學(xué)過(guò)程中的穩(wěn)定性與流暢性；拓展與行業(yè)的合作深度，實(shí)時(shí)將最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)融入教材；緊跟新興技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，確保教材內(nèi)容始終保持前沿性，從而為電工行業(yè)持續(xù)輸送高質(zhì)量、適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的復(fù)合型人才。

★基金項(xiàng)目：河南省教育科學(xué)規(guī)劃2024年度一般課題“基于電工崗位能力的新形態(tài)立體化教材建設(shè)研究”(2024YB0585)；2023年校級(jí)教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目\"基于電工崗位能力的新形態(tài)立體化教材建設(shè)研究（2023XJJGLX022)。

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