跨学科融合教学模式在电工电子教学中的应用与发展

骆 巍

(张家港市第三职业高级中学,江苏 张家港 215600)

0 引言

随着社会的迅速发展和知识的不断更新,传统的学科教学模式在满足学生需求方面逐渐显露出局限性。尤其在电工电子教学领域,传统的单一学科教学模式难以培养学生的综合能力和跨学科思维,无法满足现代电子工程的复杂需求。为了适应这一变革,跨学科融合教学模式应运而生。

跨学科融合教学模式打破了学科之间的界限,将电工电子学科与其他相关学科的知识和方法相结合,通过将计算机科学、物理学等学科的内容融入到电工电子教学中,学生可以获得更加全面和多元化的学习体验[1-2]。

本文将探讨跨学科融合教学模式在电工电子教学中的应用与发展,基于电工电子学科的基本概念和发展背景以及传统教学方法的局限性,详细介绍跨学科融合教学模式的特点和优势,构建跨学科融合教学模式下电工电子教学方案与模式。研究结果可以更好地满足现代社会对电工电子专业人才的需求,推动教育的创新和进步。

1 电工电子学科发展背景

电工电子学科是研究电力和电子技术的学科领域,涵盖了电力工程、电子工程和通信工程等多个分支,旨在研究和应用电力、电子技术来解决各种电气、电子系统的设计、控制、通信和应用问题。

电工电子学科的发展背景可以追溯到19世纪末的电力革命和电子技术的起步阶段。当时,电力系统的建设和电子器件的发展推动了电工电子学科的兴起。随着科学技术的不断进步和创新,电工电子学科得到了广泛的拓展和深化。例如,随着计算机技术的快速发展,电工电子学科与计算机科学之间的交叉与融合日益密切,电子信息技术的应用范围也不断扩大[3]。同时,新兴领域如可再生能源、智能电网、物联网等的发展,也为电工电子学科带来了新的挑战和机遇。因此,电工电子学科在不断适应和应对社会需求的同时,也在不断推动着科技的发展和创新。

2 传统电工电子教学方法存在的局限性

2.1 学科割裂

传统教学方法往往将电工电子学科的各个知识点和技能分散教授,导致学生对于学科之间的联系和整体框架的理解不够清晰,学生难以将不同学科的知识有机地结合起来,限制了他们对电工电子领域的综合把握[4]。

2.2 理论与实践脱节

传统教学方法倾向于强调理论知识的传授,而在实际应用和实践能力的培养方面存在不足,学生缺乏实际操作和实验的机会,无法将理论知识与实际问题相结合,限制了他们的应用能力和创新思维。

2.3 缺乏多样化学习路径

传统中职院校教学方法通常是线性的、单一的知识传授方式,缺乏灵活性和个性化的学习路径。学生的学习需求和兴趣多样化,单一的教学模式难以满足不同学生的学习需求,无法激发他们的学习兴趣和主动性。

2.4 缺乏创新思维培养

在大多数中职院校中,授课模式更加注重基础知识的灌输和应试训练,往往忽视学生的创新思维和问题解决能力的培养,未能充分激发学生的创新潜能。

2.5 缺乏实际案例分析

传统教学方法往往缺乏真实的案例分析,学生难以将所学知识应用到实际情境中进行深入分析和解决问题,因此会限制学生对电工电子学科的实际应用能力的培养。

3 跨学科融合教学模式概念及应用特点

3.1 概念

跨学科融合教学模式是一种教学方法,旨在将不同学科的知识和方法有机地结合起来,促进学科之间的交叉和综合发展。它超越了传统的学科边界,将多个学科的内容和技能整合在一起,为学生提供更丰富、多元化的学习体验。跨学科教学是对学生学习角度的延伸和拓展,目标是培养学生的综合能力、创新思维和解决复杂问题的能力。通过整合不同学科的知识和方法,学生能够获得更广泛的视野和更丰富的学习体验,为他们在未来学习和职业发展中提供更大优势[5-6]。

使用关键词“跨学科教学”在CNKI检索中获得了结果如图1所示。该领域的研究在2018年以后呈现出爆发式增长。这表明,跨学科教学在国家政策的推动下,受到越来越多教育研究者的关注和重视。这种趋势可能反映了对综合能力培养和学科整合的需求,以应对复杂的现实问题和挑战。跨学科教学的发展有望为教育领域带来创新和改进,提高学生的学习效果和综合能力。

图1 跨学科融合教学模式研究趋势

3.2 应用特点

跨学科融合教学模式具有综合性、实践导向、跨学科思维培养、合作学习和团队合作、创新与创造力培养等特点,促进学生的综合能力和跨学科思维的发展,培养学生在现实问题和挑战中的解决能力和创新潜力。

1)综合性。跨学科融合教学模式将多个学科的知识和方法有机地结合起来,形成一个综合性的学习框架。通过整合不同学科的内容,帮助学生形成更全面、多维度的学科理解,促进知识的交叉和综合应用。

2)实践导向。跨学科融合教学更加注重将学科知识与实际问题和情境相结合,学生通过实践性的项目、案例研究和实验等活动,将所学知识应用到实际中,培养解决问题和应用的能力。

3)跨学科思维培养。在教学过程中强调培养学生的跨学科思维能力,学生不仅需要掌握各个学科的专业知识,还需要学会将不同学科的概念和技能相互联系,形成更综合的思维方式,以帮助学生更好地解决复杂的问题和应对现实挑战[7]。

4)合作学习和团队合作。跨学科融合教学模式倡导学生之间的合作与协作,在教学过程中通过小组讨论、团队项目等形式,学生可以在不同学科领域中相互学习和合作,能够促进学生的综合能力和跨学科合作能力的发展。

5)创新与创造力培养。通过引入创新课程和项目,学生被激发思考和提出创新解决方案的能力,对于学生在跨学科领域中的发展和未来职业发展具有重要意义。

4 跨学科融合教学模式在电工电子教学中的应用

4.1 融合计算机科学

电工电子领域与计算机科学有着密切的联系。跨学科融合教学模式可以将计算机科学的概念和技术与电工电子原理和应用相结合,帮助学生理解和应用计算机控制、嵌入式系统、数字信号处理等与电工电子相关的知识。将电工电子和计算机科学结合起来,以提升学生的综合能力和跨学科思维,具体教学方案设计如表1所示。在该教学方案中,电工电子和计算机科学的内容被有机地结合起来,形成一个综合性的学习框架。学生学习电工电子领域的电路原理、数字电路设计、电力系统等知识,同时学习计算机科学的编程基础、嵌入式系统、信号处理等知识,通过理论讲授、实验、案例分析和项目开发等多种教学活动来加深对这些知识的理解和应用。

表1 融合计算机科学教学方案设计

4.2 融合物理学

电工电子学科涉及电磁场、电路理论等物理学原理,将物理学的概念与电工电子原理相结合可以帮助学生深入理解电路的工作原理和电磁场的特性[8]。通过实验和实践,学生可以探索电磁现象、电磁波传播等物理学现象在电工电子领域中的应用。具体教学方案可以参考表2。学生学习电工电子领域的电路基础、电力系统、电子器件等知识,并同时学习物理学的电磁场理论、光学原理、热学、量子力学等知识。

表2 融合物理学教学方案设计

4.3 实际案例和项目

跨学科融合教学模式可以通过引入实际案例和项目,将电工电子学科与实际应用相结合。学生可以通过研究和分析真实的电工电子案例,了解电路设计、电力系统、通信系统等在实际工程中的应用和挑战。通过实践项目,学生可以将所学知识应用到实际情境中,培养解决实际问题的能力。

5 跨学科融合教学模式发展趋势

5.1 跨学科合作

越来越多的学校和教育机构开始重视跨学科合作,通过建立跨学科教学团队,整合不同学科的教师和资源,推动跨学科融合教学的发展[9]。这种合作模式可以促进不同学科之间的知识交流和跨学科思维的培养。

5.2 多技术融合

随着技术的不断发展,教育技术的应用为跨学科融合教学提供了更多的可能性。虚拟现实、增强现实、在线教育平台等技术工具可以提供更丰富、多样化的学习体验,增强学生的学习动力和参与度,促进跨学科知识的整合。

5.3 跨学科课程设计

学校和教育机构逐渐将跨学科教学纳入课程设计的考量之中。设计跨学科课程可以促进学生跨学科思维的培养,建立不同学科之间的联系和应用能力。跨学科课程的设计应注重学科之间的融合和相互渗透,避免简单地将不同学科的知识并列而不加深入。

跨学科融合教学不仅仅发生在课堂上,还应延伸到学生的研究和实践活动中,可以参与跨学科研究项目,探索解决实际问题的综合性方法。通过跨学科实践,学生将更加深入地理解和应用跨学科知识,培养创新思维和解决复杂问题的能力。

教学结束后还需要建立完善的教学评价模式,学校和教育机构需要设计评估工具和标准,评估学生在跨学科学习中的表现和成果。同时,跨学科融合教学的认可也需要得到教育界和社会的支持,为跨学科学习提供更多的机会和发展空间。

6 结论

本文探讨了跨学科融合教学模式在电工电子教学中的应用与发展。传统的电工电子教学方法在培养学生跨学科思维和综合能力方面存在局限性,而跨学科融合教学模式的应用可以弥补这些不足,为学生提供更为丰富、多元化的学习体验。

在电工电子教学中,跨学科融合教学模式具有多种应用特点,例如在融合计算机科学方面,可以通过编程和仿真等方式,将计算机科学的理论和方法引入电工电子课程中,提高学生对电路原理和数字电子技术的理解和应用能力。在整合物理学方面,可以通过讲解物理学知识的基本概念和原理,引导学生了解电工电子技术的物理本质,提高学生对电路原理和电子器件性能的认识和理解能力。

未来教师和学生需要不断创新和探索,利用跨学科融合教学模式,不断提升学生的综合能力和跨学科思维,以适应未来社会的需求和发展。