基于遷移學習的學科交叉教學探究

方清化

（集美工業學校，福建 廈門 361022）

1 引言

經濟社會的發展急需大量應用型技術人才，各級各類技術應用型職業院校在現代規格人才的培養中做了許多有益的嘗試，也取得了可喜的成效。尤其是2019年以來，我國職業教育進入高質量發展的新時期，職業教育的教師、教材、教法的“三教”改革在各級各類職業院校中如火如荼地進行。“三教”改革是落實“職教20條”根本要求，也是爭創“發展試驗區”的核心要務，是職教“高質量發展”的重要支撐，各院校都在積極“賦能”教師以提升素養能力，“升級”教材以推動革新，“激活”教法以推動改革。

本文所介紹的幾個典型教學案例，注重培養學生學以致用，是作者在多年職業教學中形成的特有風格，取名為“學科交叉教學法”，展示了職業院校教師在“三教”改革的具體實踐，也是當前各級各類學校大力提升學生學業水平測試成績的一條途徑。筆者經多年教學總結，證明這是一種容易掌握、行之有效，提高教學實效的方法。

2 相關論據

遷移是一種學習對另一種學習的影響。遷移是習得的經驗得以概括化、系統化的有效途徑[1]。對于教師而言，掌握遷移規律，可以提高教育、教學工作的效率[2]。遷移學習在電磁目標學習[3]和圖像識別應用[4]等方面都有廣泛的應用。在教學中，合理編排教學內容，既要防止教材各要素之間的相互割裂，又要防止相互干擾或機械重復[5]。實施的教學程序是有效地使教材發揮功效最直接的環節，處理好教學與學習的先后次序是非常必要的[6]。

3 教學實例

3.1 數學定理在“自動成分分析儀表”教學中的應用

“自動成分分析儀表”課程在談到光電比色計中濾光片可以提高儀表靈敏度的作用，用了光密的概念。

對于一定波長λ（有濾光片）的光密度為：

其中：Dλ——一定波長λ的光密度；Iλ——入射光強；IOλ——出射光強。

運用數學定理幫助學生理解“自動成分分析儀表”課程中一些儀表的工作原理，起到了事半功倍的效果。總之，凡是“原理”性的，都可以用數學的方法加以證明，從而起到言簡意賅的作用。

3.2 電工學概念在教學中的應用

例如，在“氣動儀表”課程中，求取節流盲室（見圖1）特性曲線時，如果能將氣容C比作電工學中的電容，而將氣阻R比作電阻，就可直接給出學生所熟悉的RC電路充放電動態方程式（儀表自動化專業學生既有系統的理論推導又有實驗觀測）：

圖1 節流盲室

特性曲線如圖2所示。

同樣有 T=RC

其中：阻力系數R=推動力/流量；容量系數C=物料量或能量的變化/輸出變量的變化。

特別說明這里是將氣壓比作電壓，氣阻比作電阻，氣容比作電容的，P2是輸出參數，P1是輸入參數（相當于電源），充氣過程可以看作充電過程，放氣過程可以比作放電過程。反過來，上述實例也可以在數學教學中作為相關應用題進行證明，讓枯燥無味的數學運算變得鮮活起來，展現出數學應有的魅力。

3.3 物理學定律在教學中的應用

例如，求圖3所示流過氣阻R的氣流q。

圖3 求流過氣阻R的氣流q

圖4 求流過液阻R的流量q

我們注意到這里L1、L2都具有壓力的屬性。一般地，過程的壓力有氣壓、液壓（液柱高度）、溫壓（溫度）等。具有壓力—阻力特性的對象都可以用“歐姆定律”加以套用。

在“過程控制原理”課程教學中還有類似的應用例子，例如要求取圖5所示液位L的動態特性。

圖5 求取上圖所示液位L的動態特性

液位L是輸出參數，具有壓力的屬性；Fout隨著液位L的變化而變化，Fin是輸入參數，都具有流量的屬性；貯槽的橫截面積為A具有容量的屬性；容積V相對應于電荷量Q；出口閥門R具有阻力的屬性，套用RC電路充放電動態方程式，即有：

這就是液位對象的動態特性，與⑶式具有相同的形式。

總之，過程的阻力有氣阻、液阻、熱阻等，過程的容量有氣容、液容、熱容等。一般來說，具有阻容特性的對象，都可以應用RC電路的動態方程式加以套用，這樣做既可以讓學生復習學過的知識，又很自然地啟發了學生把“電工學”的知識應用到其他專業課程的學習中，其最主要的是避免了人為地把學科間本來就是相互滲透的知識隔開的錯誤做法，并且可以省去重新推導那些具有相同屬性的對象數學模型的時間。

以上僅以筆者教學中應用一般遷移和正遷移的幾個實例來說明“基于遷移學習的學科交叉教學”的教法，諸如此類的做法，各位讀者可以不斷總結，廣泛采用。

4 總結

學科交叉教學也是一種教學方法，在“三教”改革大背景下，對教材、教法改革，提升教師素養能力，起拋磚引玉、示范作用。基于遷移學習的學科交叉教學，通過運用基礎學科中的定理或定律來解釋儀表及自動化專業課中的工作原理、數學模型等，不僅有利于促進教師不斷擴大自己的知識面，做到教學相長，而且有利于學生復習、鞏固舊知識，學好新知識，并做到學以致用，提高學生綜合應用知識的能力。同時，基于遷移學習的學科交叉教學方法可以讓教師在教學過程中，省去許多重復性的教學時間，起到事半功倍的良好效果，是一種行之有效，淺顯易懂的教學方法，符合現代技術教育教學規律。值得注意的是基于遷移學習的學科交叉教學要求教師必須有豐富而扎實的基礎學科知識，否則容易誤導學生。