基于材料、工艺、功能、应用的整体式教改实践探究——以电工电子为例

闫肖肖 李彧雯 徐 斌 邓小珍 李志彪

南昌工程学院，江西 南昌 330049

一、概述

随着经济发展对复合型人才的需求，培养学生的整体、全局意识逐渐体现于现代教学中，整体主义的学习论、课程论等理论逐渐完善。整体教育观念出现较早，“整体论”最早见于哲学家斯马茨1926年的著作—《整体论与进化》。在这本书中，他描述了整体与部分之间的关系：即使累积了各部分，也决不能达到整体，因为整体远比部分之和大［1］。20世纪80年代末，在西方逐渐形成了一种“整体主义思维方式”［2］，同时在北美等地出现了强调相互联系与学科交织的“整体教育”思潮［1］。整体知识教育与传统知识点的课程单元教育区别较大，如图1所示［3］，其课程理念超越了学科的框架与限制，实质上是反对学科领域之间教条式的划分，追求学科内部之间的联系与学科之间的整合［4］。整体学习强调知识在学科内部以及跨学科间的整合，注重知识间的相互联系以形成学科的整体结构进而促成学生整体认知结构的获得，由此可见，整体主义教育理念与当前所倡导的深度学习［5］、STEM教育［6］、OBE教育等理念渊源颇深，特别适合理论比较抽象、内容较多、多学科或多门课程联系比较紧密等课程知识的学习。

《电工电子》 是我校机械设计制造及其自动化专业的一门专业基础课。该课程比较抽象，内容较多，理论较深，如何在有限的课程时间内，让学生理解电工电子的基本理论，建立电信号理念，培养学生电路的分析与设计能力并应用于解决实际机械工程问题，是该课程需要解决的核心问题。传统的电工电子课程教学以章节内容为核心，强调掌握本单元内容的重要性，课堂仅讲解电气元件的作用、电路的工作原理等，机械的灌输学生孤立的知识碎片，然而学生理解抽象、孤立的知识能力有限，效果较差。

为适应新时代教育的需求，提高课程知识的趣味性及课程与课程之间的联系，拓展学生的整体、全局性知识面，充分调动学生上课的积极主动性，本文对传统的教学模式进行了基于材料、工艺、功能、应用的全方位整体式教学改革探索实践。实践证明，此教学改革模式对学生学习比较抽象的课程具有很好的适应性。

二、整体式教学设计

基于材料、工艺、功能、应用的全方位整体式教学方法紧密联系本课程知识点与相关课程的知识点，提倡宏观整体系统式教学，遵循“整体-部分-整体”的教学步骤，致力于从知识点的源头开始，终结于知识点的应用环节。其具体方法为：首先把将要教授的知识点从整体考虑，找到与本知识点相关联的不属于本课程的知识内容，使所有相关的知识内容形成一个统一整体；然后从本知识点的源头—材料入手，介绍制备器件所用的材料；接着根据器件的结构考虑合适的加工工艺，把材料制备为完整的器件；再接着介绍制备器件的工作原理；最后根据器件的工作原理，与附属器件组成相应的应用系统，形成整体脉络。具体教学流程如下图所示2［3］。教学过程中，根据整体知识内容中的重点难点内容、一般内容，选用适当的如讲述法、例证法、任务驱动法等教学方法，合理安排授课时间。

三、教改实践

以场效应晶体管为例，探索整体式教学的应用。传统的教学模式仅介绍场效应晶体管的工作原理及应用，学生死记硬背，理解并掌握知识比较困难。本文采用的教学模式从整体考虑，需要与材料知识、加工工艺知识等课程组成有机的统一整体，因此，首先从场效应晶体管的材料开始，然后到其结构制备成型，接着到其原理，最后是应用，构成全方位整体式教学，教学过程中，根据学生需要掌握的知识点不同，合理安排教学方法及教学时间。

首先，从材料入手。场效应晶体管为半导体器件，需要用到多种半导体材料及金属等，如硅、多晶硅、金属导线、二氧化硅薄膜等；然后是结构制备工艺。场效应晶体管由源极、漏极、栅极组成，其制备工艺为典型的微电子制造工艺，由光刻-显影-刻蚀-沉积等工艺制备；接着介绍工作原理；最后讲述场效应晶体管的应用。

上述教学内容中，场效应晶体管的工作原理和应用是本课程的内容，也是学生重点了解的知识点。材料、结构制备工艺是其他课程的知识，属于一般了解的知识，用于连接本课程与其他课程，使学生需要掌握的知识形成整体脉络，便于从整体理解知识的内涵。

四、结语

全方位整体式教学相比传统的教学模式来说具有一定的优越性，特别是学习某些抽象、孤立的知识内容时。对某一课程来说，整体教学从知识的源头开始，一直到其应用于实际，形成了完整的整体式系统教学，打破了单一课程知识点孤立的局限性，使得相关的课程有机统一于一体形成系统的整体，对学生构建知识的立体脉络及深刻理解知识的内涵提供了参考。通过此教改尝试，达到了良好的教学目的，为以后专业课程的深入奠定了良好的基础。