基于材料、工藝、功能、應(yīng)用的整體式教改實(shí)踐探究
——以電工電子為例

閆肖肖 李彧雯 徐 斌 鄧小珍 李志彪

南昌工程學(xué)院，江西 南昌 330049

一、概述

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)復(fù)合型人才的需求，培養(yǎng)學(xué)生的整體、全局意識(shí)逐漸體現(xiàn)于現(xiàn)代教學(xué)中，整體主義的學(xué)習(xí)論、課程論等理論逐漸完善。整體教育觀念出現(xiàn)較早，“整體論”最早見(jiàn)于哲學(xué)家斯馬茨1926年的著作—《整體論與進(jìn)化》。在這本書(shū)中，他描述了整體與部分之間的關(guān)系：即使累積了各部分，也決不能達(dá)到整體，因?yàn)檎w遠(yuǎn)比部分之和大［1］。20世紀(jì)80年代末，在西方逐漸形成了一種“整體主義思維方式”［2］，同時(shí)在北美等地出現(xiàn)了強(qiáng)調(diào)相互聯(lián)系與學(xué)科交織的“整體教育”思潮［1］。整體知識(shí)教育與傳統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)的課程單元教育區(qū)別較大，如圖1所示［3］，其課程理念超越了學(xué)科的框架與限制，實(shí)質(zhì)上是反對(duì)學(xué)科領(lǐng)域之間教條式的劃分，追求學(xué)科內(nèi)部之間的聯(lián)系與學(xué)科之間的整合［4］。整體學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識(shí)在學(xué)科內(nèi)部以及跨學(xué)科間的整合，注重知識(shí)間的相互聯(lián)系以形成學(xué)科的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)而促成學(xué)生整體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的獲得，由此可見(jiàn)，整體主義教育理念與當(dāng)前所倡導(dǎo)的深度學(xué)習(xí)［5］、STEM教育［6］、OBE教育等理念淵源頗深，特別適合理論比較抽象、內(nèi)容較多、多學(xué)科或多門課程聯(lián)系比較緊密等課程知識(shí)的學(xué)習(xí)。

《電工電子》 是我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程比較抽象，內(nèi)容較多，理論較深，如何在有限的課程時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生理解電工電子的基本理論，建立電信號(hào)理念，培養(yǎng)學(xué)生電路的分析與設(shè)計(jì)能力并應(yīng)用于解決實(shí)際機(jī)械工程問(wèn)題，是該課程需要解決的核心問(wèn)題。傳統(tǒng)的電工電子課程教學(xué)以章節(jié)內(nèi)容為核心，強(qiáng)調(diào)掌握本單元內(nèi)容的重要性，課堂僅講解電氣元件的作用、電路的工作原理等，機(jī)械的灌輸學(xué)生孤立的知識(shí)碎片，然而學(xué)生理解抽象、孤立的知識(shí)能力有限，效果較差。

為適應(yīng)新時(shí)代教育的需求，提高課程知識(shí)的趣味性及課程與課程之間的聯(lián)系，拓展學(xué)生的整體、全局性知識(shí)面，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生上課的積極主動(dòng)性，本文對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行了基于材料、工藝、功能、應(yīng)用的全方位整體式教學(xué)改革探索實(shí)踐。實(shí)踐證明，此教學(xué)改革模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)比較抽象的課程具有很好的適應(yīng)性。

二、整體式教學(xué)設(shè)計(jì)

基于材料、工藝、功能、應(yīng)用的全方位整體式教學(xué)方法緊密聯(lián)系本課程知識(shí)點(diǎn)與相關(guān)課程的知識(shí)點(diǎn)，提倡宏觀整體系統(tǒng)式教學(xué)，遵循“整體-部分-整體”的教學(xué)步驟，致力于從知識(shí)點(diǎn)的源頭開(kāi)始，終結(jié)于知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用環(huán)節(jié)。其具體方法為：首先把將要教授的知識(shí)點(diǎn)從整體考慮，找到與本知識(shí)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的不屬于本課程的知識(shí)內(nèi)容，使所有相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容形成一個(gè)統(tǒng)一整體；然后從本知識(shí)點(diǎn)的源頭—材料入手，介紹制備器件所用的材料；接著根據(jù)器件的結(jié)構(gòu)考慮合適的加工工藝，把材料制備為完整的器件；再接著介紹制備器件的工作原理；最后根據(jù)器件的工作原理，與附屬器件組成相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，形成整體脈絡(luò)。具體教學(xué)流程如下圖所示2［3］。教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)整體知識(shí)內(nèi)容中的重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容、一般內(nèi)容，選用適當(dāng)?shù)娜缰v述法、例證法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等教學(xué)方法，合理安排授課時(shí)間。

三、教改實(shí)踐

以場(chǎng)效應(yīng)晶體管為例，探索整體式教學(xué)的應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)模式僅介紹場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理及應(yīng)用，學(xué)生死記硬背，理解并掌握知識(shí)比較困難。本文采用的教學(xué)模式從整體考慮，需要與材料知識(shí)、加工工藝知識(shí)等課程組成有機(jī)的統(tǒng)一整體，因此，首先從場(chǎng)效應(yīng)晶體管的材料開(kāi)始，然后到其結(jié)構(gòu)制備成型，接著到其原理，最后是應(yīng)用，構(gòu)成全方位整體式教學(xué)，教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)學(xué)生需要掌握的知識(shí)點(diǎn)不同，合理安排教學(xué)方法及教學(xué)時(shí)間。

首先，從材料入手。場(chǎng)效應(yīng)晶體管為半導(dǎo)體器件，需要用到多種半導(dǎo)體材料及金屬等，如硅、多晶硅、金屬導(dǎo)線、二氧化硅薄膜等；然后是結(jié)構(gòu)制備工藝。場(chǎng)效應(yīng)晶體管由源極、漏極、柵極組成，其制備工藝為典型的微電子制造工藝，由光刻-顯影-刻蝕-沉積等工藝制備；接著介紹工作原理；最后講述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的應(yīng)用。

上述教學(xué)內(nèi)容中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工作原理和應(yīng)用是本課程的內(nèi)容，也是學(xué)生重點(diǎn)了解的知識(shí)點(diǎn)。材料、結(jié)構(gòu)制備工藝是其他課程的知識(shí)，屬于一般了解的知識(shí)，用于連接本課程與其他課程，使學(xué)生需要掌握的知識(shí)形成整體脈絡(luò)，便于從整體理解知識(shí)的內(nèi)涵。

四、結(jié)語(yǔ)

全方位整體式教學(xué)相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式來(lái)說(shuō)具有一定的優(yōu)越性，特別是學(xué)習(xí)某些抽象、孤立的知識(shí)內(nèi)容時(shí)。對(duì)某一課程來(lái)說(shuō)，整體教學(xué)從知識(shí)的源頭開(kāi)始，一直到其應(yīng)用于實(shí)際，形成了完整的整體式系統(tǒng)教學(xué)，打破了單一課程知識(shí)點(diǎn)孤立的局限性，使得相關(guān)的課程有機(jī)統(tǒng)一于一體形成系統(tǒng)的整體，對(duì)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)的立體脈絡(luò)及深刻理解知識(shí)的內(nèi)涵提供了參考。通過(guò)此教改嘗試，達(dá)到了良好的教學(xué)目的，為以后專業(yè)課程的深入奠定了良好的基礎(chǔ)。