跨學科融合教學模式在電工電子教學中的應用與發展

駱 巍

(張家港市第三職業高級中學,江蘇 張家港 215600)

0 引言

隨著社會的迅速發展和知識的不斷更新,傳統的學科教學模式在滿足學生需求方面逐漸顯露出局限性。尤其在電工電子教學領域,傳統的單一學科教學模式難以培養學生的綜合能力和跨學科思維,無法滿足現代電子工程的復雜需求。為了適應這一變革,跨學科融合教學模式應運而生。

跨學科融合教學模式打破了學科之間的界限,將電工電子學科與其他相關學科的知識和方法相結合,通過將計算機科學、物理學等學科的內容融入到電工電子教學中,學生可以獲得更加全面和多元化的學習體驗[1-2]。

本文將探討跨學科融合教學模式在電工電子教學中的應用與發展,基于電工電子學科的基本概念和發展背景以及傳統教學方法的局限性,詳細介紹跨學科融合教學模式的特點和優勢,構建跨學科融合教學模式下電工電子教學方案與模式。研究結果可以更好地滿足現代社會對電工電子專業人才的需求,推動教育的創新和進步。

1 電工電子學科發展背景

電工電子學科是研究電力和電子技術的學科領域,涵蓋了電力工程、電子工程和通信工程等多個分支,旨在研究和應用電力、電子技術來解決各種電氣、電子系統的設計、控制、通信和應用問題。

電工電子學科的發展背景可以追溯到19世紀末的電力革命和電子技術的起步階段。當時,電力系統的建設和電子器件的發展推動了電工電子學科的興起。隨著科學技術的不斷進步和創新,電工電子學科得到了廣泛的拓展和深化。例如,隨著計算機技術的快速發展,電工電子學科與計算機科學之間的交叉與融合日益密切,電子信息技術的應用范圍也不斷擴大[3]。同時,新興領域如可再生能源、智能電網、物聯網等的發展,也為電工電子學科帶來了新的挑戰和機遇。因此,電工電子學科在不斷適應和應對社會需求的同時,也在不斷推動著科技的發展和創新。

2 傳統電工電子教學方法存在的局限性

2.1 學科割裂

傳統教學方法往往將電工電子學科的各個知識點和技能分散教授,導致學生對于學科之間的聯系和整體框架的理解不夠清晰,學生難以將不同學科的知識有機地結合起來,限制了他們對電工電子領域的綜合把握[4]。

2.2 理論與實踐脫節

傳統教學方法傾向于強調理論知識的傳授,而在實際應用和實踐能力的培養方面存在不足,學生缺乏實際操作和實驗的機會,無法將理論知識與實際問題相結合,限制了他們的應用能力和創新思維。

2.3 缺乏多樣化學習路徑

傳統中職院校教學方法通常是線性的、單一的知識傳授方式,缺乏靈活性和個性化的學習路徑。學生的學習需求和興趣多樣化,單一的教學模式難以滿足不同學生的學習需求,無法激發他們的學習興趣和主動性。

2.4 缺乏創新思維培養

在大多數中職院校中,授課模式更加注重基礎知識的灌輸和應試訓練,往往忽視學生的創新思維和問題解決能力的培養,未能充分激發學生的創新潛能。

2.5 缺乏實際案例分析

傳統教學方法往往缺乏真實的案例分析,學生難以將所學知識應用到實際情境中進行深入分析和解決問題,因此會限制學生對電工電子學科的實際應用能力的培養。

3 跨學科融合教學模式概念及應用特點

3.1 概念

跨學科融合教學模式是一種教學方法,旨在將不同學科的知識和方法有機地結合起來,促進學科之間的交叉和綜合發展。它超越了傳統的學科邊界,將多個學科的內容和技能整合在一起,為學生提供更豐富、多元化的學習體驗。跨學科教學是對學生學習角度的延伸和拓展,目標是培養學生的綜合能力、創新思維和解決復雜問題的能力。通過整合不同學科的知識和方法,學生能夠獲得更廣泛的視野和更豐富的學習體驗,為他們在未來學習和職業發展中提供更大優勢[5-6]。

使用關鍵詞“跨學科教學”在CNKI檢索中獲得了結果如圖1所示。該領域的研究在2018年以后呈現出爆發式增長。這表明,跨學科教學在國家政策的推動下,受到越來越多教育研究者的關注和重視。這種趨勢可能反映了對綜合能力培養和學科整合的需求,以應對復雜的現實問題和挑戰。跨學科教學的發展有望為教育領域帶來創新和改進,提高學生的學習效果和綜合能力。

圖1 跨學科融合教學模式研究趨勢

3.2 應用特點

跨學科融合教學模式具有綜合性、實踐導向、跨學科思維培養、合作學習和團隊合作、創新與創造力培養等特點,促進學生的綜合能力和跨學科思維的發展,培養學生在現實問題和挑戰中的解決能力和創新潛力。

1)綜合性。跨學科融合教學模式將多個學科的知識和方法有機地結合起來,形成一個綜合性的學習框架。通過整合不同學科的內容,幫助學生形成更全面、多維度的學科理解,促進知識的交叉和綜合應用。

2)實踐導向。跨學科融合教學更加注重將學科知識與實際問題和情境相結合,學生通過實踐性的項目、案例研究和實驗等活動,將所學知識應用到實際中,培養解決問題和應用的能力。

3)跨學科思維培養。在教學過程中強調培養學生的跨學科思維能力,學生不僅需要掌握各個學科的專業知識,還需要學會將不同學科的概念和技能相互聯系,形成更綜合的思維方式,以幫助學生更好地解決復雜的問題和應對現實挑戰[7]。

4)合作學習和團隊合作。跨學科融合教學模式倡導學生之間的合作與協作,在教學過程中通過小組討論、團隊項目等形式,學生可以在不同學科領域中相互學習和合作,能夠促進學生的綜合能力和跨學科合作能力的發展。

5)創新與創造力培養。通過引入創新課程和項目,學生被激發思考和提出創新解決方案的能力,對于學生在跨學科領域中的發展和未來職業發展具有重要意義。

4 跨學科融合教學模式在電工電子教學中的應用

4.1 融合計算機科學

電工電子領域與計算機科學有著密切的聯系。跨學科融合教學模式可以將計算機科學的概念和技術與電工電子原理和應用相結合,幫助學生理解和應用計算機控制、嵌入式系統、數字信號處理等與電工電子相關的知識。將電工電子和計算機科學結合起來,以提升學生的綜合能力和跨學科思維,具體教學方案設計如表1所示。在該教學方案中,電工電子和計算機科學的內容被有機地結合起來,形成一個綜合性的學習框架。學生學習電工電子領域的電路原理、數字電路設計、電力系統等知識,同時學習計算機科學的編程基礎、嵌入式系統、信號處理等知識,通過理論講授、實驗、案例分析和項目開發等多種教學活動來加深對這些知識的理解和應用。

表1 融合計算機科學教學方案設計

4.2 融合物理學

電工電子學科涉及電磁場、電路理論等物理學原理,將物理學的概念與電工電子原理相結合可以幫助學生深入理解電路的工作原理和電磁場的特性[8]。通過實驗和實踐,學生可以探索電磁現象、電磁波傳播等物理學現象在電工電子領域中的應用。具體教學方案可以參考表2。學生學習電工電子領域的電路基礎、電力系統、電子器件等知識,并同時學習物理學的電磁場理論、光學原理、熱學、量子力學等知識。

表2 融合物理學教學方案設計

4.3 實際案例和項目

跨學科融合教學模式可以通過引入實際案例和項目,將電工電子學科與實際應用相結合。學生可以通過研究和分析真實的電工電子案例,了解電路設計、電力系統、通信系統等在實際工程中的應用和挑戰。通過實踐項目,學生可以將所學知識應用到實際情境中,培養解決實際問題的能力。

5 跨學科融合教學模式發展趨勢

5.1 跨學科合作

越來越多的學校和教育機構開始重視跨學科合作,通過建立跨學科教學團隊,整合不同學科的教師和資源,推動跨學科融合教學的發展[9]。這種合作模式可以促進不同學科之間的知識交流和跨學科思維的培養。

5.2 多技術融合

隨著技術的不斷發展,教育技術的應用為跨學科融合教學提供了更多的可能性。虛擬現實、增強現實、在線教育平臺等技術工具可以提供更豐富、多樣化的學習體驗,增強學生的學習動力和參與度,促進跨學科知識的整合。

5.3 跨學科課程設計

學校和教育機構逐漸將跨學科教學納入課程設計的考量之中。設計跨學科課程可以促進學生跨學科思維的培養,建立不同學科之間的聯系和應用能力。跨學科課程的設計應注重學科之間的融合和相互滲透,避免簡單地將不同學科的知識并列而不加深入。

跨學科融合教學不僅僅發生在課堂上,還應延伸到學生的研究和實踐活動中,可以參與跨學科研究項目,探索解決實際問題的綜合性方法。通過跨學科實踐,學生將更加深入地理解和應用跨學科知識,培養創新思維和解決復雜問題的能力。

教學結束后還需要建立完善的教學評價模式,學校和教育機構需要設計評估工具和標準,評估學生在跨學科學習中的表現和成果。同時,跨學科融合教學的認可也需要得到教育界和社會的支持,為跨學科學習提供更多的機會和發展空間。

6 結論

本文探討了跨學科融合教學模式在電工電子教學中的應用與發展。傳統的電工電子教學方法在培養學生跨學科思維和綜合能力方面存在局限性,而跨學科融合教學模式的應用可以彌補這些不足,為學生提供更為豐富、多元化的學習體驗。

在電工電子教學中,跨學科融合教學模式具有多種應用特點,例如在融合計算機科學方面,可以通過編程和仿真等方式,將計算機科學的理論和方法引入電工電子課程中,提高學生對電路原理和數字電子技術的理解和應用能力。在整合物理學方面,可以通過講解物理學知識的基本概念和原理,引導學生了解電工電子技術的物理本質,提高學生對電路原理和電子器件性能的認識和理解能力。

未來教師和學生需要不斷創新和探索,利用跨學科融合教學模式,不斷提升學生的綜合能力和跨學科思維,以適應未來社會的需求和發展。