論工科課堂科學(xué)創(chuàng)新與人文教育的融合

1、論工科課堂科學(xué)創(chuàng)新與人文教育的交融論工科課堂科學(xué)創(chuàng)新與人文教育的交融當(dāng)前世界各國都把進步大學(xué)生的綜合素質(zhì)作為高教改革的一個重點，特別是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新才能的高素質(zhì)人才已成為大學(xué)教育的首要任務(wù)1。但是，在我國的一些工科院校中，專業(yè)根底課和專業(yè)課教學(xué)占有絕對的優(yōu)勢，忽略了綜合素質(zhì)的教育和人文精神的陶冶，導(dǎo)致了素質(zhì)教育與專業(yè)教育的嚴(yán)重別離2。我們所培養(yǎng)大學(xué)生既有專業(yè)知識缺乏的缺點，又缺乏較高的思想文化素質(zhì)。因此，人文教育和科學(xué)教育應(yīng)并重開展，實現(xiàn)兩者的有效交融。人的創(chuàng)新意識并不是與生俱來的，可以通過教育培養(yǎng)和主觀努力鍛煉進展開發(fā)。工科課堂中蘊藏著豐富的可開發(fā)的人文因素，科學(xué)與人文可以

2、有機交融，既使學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識，又能使學(xué)生及時理解人文社會的新進展和科學(xué)技術(shù)的新成就，使高校成為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的搖籃。但是，許多高校在人文教育的內(nèi)容設(shè)計上追求豐富多樣而無視協(xié)調(diào)統(tǒng)一，很難將人文素質(zhì)教育與理論教學(xué)有機地結(jié)合3。人文教育處在即興發(fā)揮、隨意點綴的狀態(tài)，缺乏有目的、有方案的充分挖掘4。綜上所述，如何在工科課堂中浸透人文教育，值得深化研究。本文以流體力學(xué)課堂教學(xué)為教學(xué)改革理論基地，探究一條將科學(xué)創(chuàng)新和人文教育相結(jié)合的道路，消除工科理論課堂上彌漫的繁冗氣息，將科學(xué)的、新穎的教學(xué)理念引入課堂，通過深化挖掘創(chuàng)新素質(zhì)教育中的人文因素，建立科學(xué)創(chuàng)新與人文教育協(xié)調(diào)統(tǒng)一的交融理念，最后根據(jù)課程自身的特點

3、，以不同的傳授方式改革教學(xué)方法，在教學(xué)中注意營造一個寬松、自由、活潑、富有吸引力的人文環(huán)境，非常有利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。一、科學(xué)與人文的交融理念一般來說，現(xiàn)代工程師素質(zhì)構(gòu)造的精神層面應(yīng)表達科學(xué)精神與人文精神的統(tǒng)一?？茖W(xué)是一種動態(tài)活動，把科學(xué)活動的結(jié)果知識和探究科學(xué)活動的過程研究有機地統(tǒng)一起來，把科學(xué)真理和求真過程有機地統(tǒng)一起來，能使學(xué)生更深切地認識科學(xué)真諦，從更廣泛的人類活動背景上把握科學(xué)本質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)的品格和社會責(zé)任感。隨著人才市場對畢業(yè)生理論才能以及創(chuàng)新思維才能的要求逐步進步，在校本科學(xué)生也漸漸認識到具備上述才能的必要性，越來越多的學(xué)生對課外科技創(chuàng)新等理論性活動表現(xiàn)出很高的參與積極性和熱

4、情，校方也提供不同形式的時機讓學(xué)生參與到科技創(chuàng)新活動中來。古人云，授之以魚，不如授之以漁。很多畢業(yè)后的學(xué)生認為，除了傳授知識外，更重要的是，老師都能通過專業(yè)課的教學(xué)和訓(xùn)練幫助學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)的方法。持續(xù)終身的自主學(xué)習(xí)才能必須在專業(yè)教學(xué)中就開場培養(yǎng)，自主學(xué)習(xí)對于自主確立目的、自主搜尋資料、自主選擇方法、自主解決問題都提出了極高的要求。自主學(xué)習(xí)或曰自主地獲取知識，是一種眾多要素綜合發(fā)生作用的才能，而人文要素是其中的重要組成局部。根據(jù)上述理念，在流體力學(xué)的課堂教學(xué)中增加人文因素，以不同的傳授視角與傳授方式進展人文課堂的教學(xué)改革。二、人文課堂的改革措施一古代哲學(xué)思想與現(xiàn)代科學(xué)的碰撞哲學(xué)思想與科學(xué)研究實

5、際上是密不可分的，先進的哲學(xué)思想可以引領(lǐng)創(chuàng)新思維。在流體力學(xué)的課堂上，作者嘗試了將古典哲學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)進展比照，引導(dǎo)學(xué)生理解哲學(xué)思想與經(jīng)典理論的互相照應(yīng)和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使他們通過人文素質(zhì)的提升積蓄能量將來攀登更高的科學(xué)頂峰。例如，在講授能量方程物理意義時，老師在課堂上通過論證和推導(dǎo)得到流體在流動過程中的機械能守恒的結(jié)論之后提問：在中國古代就有人提出了這樣論斷，請問此人是誰？等待學(xué)生討論之后，老師給出答案?老子?中寫道：視之不見，名曰夷；聽之不聞，名曰希；搏觸摸之不得，名曰微。此三者不可致詰，故混而為一。此時老師給予解釋。接著又提問：還有三個中國人在2000年后提出了與之驚人相似的論點，此人是誰？答復(fù)

6、：華裔美國物理學(xué)家李政道和楊振寧在1957年獲諾貝爾物理獎的PT對稱原那么。他們的一位同事吳健雄證明了他們的預(yù)言是正確的。古本文由論文聯(lián)盟.Ll.搜集整理今的哲學(xué)與科學(xué)在此時碰撞了，老師可以繼續(xù)解釋：視之不見相當(dāng)于空間屬性，因此夷就是P；聽之不聞與聲波有關(guān)，也就是與速度有關(guān)，是時間屬性，因此希就是T；搏之不得說的是本身的特質(zhì)，因此微就是。這三個參數(shù)分別不符合對稱的原那么，必須和在一起，也就是混而為一。通過這樣的教學(xué)安排，將科學(xué)創(chuàng)新與經(jīng)典理論和哲學(xué)人文統(tǒng)一起來，不但擴大了本科教學(xué)的知識面和學(xué)生的視野，同時將專業(yè)教育中素質(zhì)教育的目的與教育總目的相一致化了。二課堂設(shè)疑和討論通過課堂設(shè)疑引導(dǎo)學(xué)生形成質(zhì)

7、疑、解惑、去偽、求真的思維，訓(xùn)練學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)態(tài)度。這既是一種科學(xué)精神也是一種人文精神。此時，專業(yè)教育通過嚴(yán)格的科學(xué)訓(xùn)練方式提出問題、大膽假設(shè)、反復(fù)驗證，完成科學(xué)知識學(xué)習(xí)、科學(xué)才能訓(xùn)練和科學(xué)精神培養(yǎng)的過程，在過程中讓學(xué)生理解、考慮、理論科學(xué)探究，就是最好的人文教育。例如，在講解能量方程之前，老師進展了課堂演示：兩張平行的紙片吹氣后是分開還是合攏？請一名同學(xué)來做演示，請大家來討論并提醒原因，然后引出能量方程的推導(dǎo)和意義，同時再重新用該理論解釋現(xiàn)象。在講解靜力學(xué)的相對平衡方程時，老師在課堂上進展了課堂設(shè)疑：在鍋里撈面條，開場容易后面難，如何快速撈起最后的幾根面條呢？然后讓學(xué)生討論，最后總結(jié)學(xué)生

8、提出的方法：筷子在鍋里做圓周運動，面條就會集中在鍋底，自然容易快速撈起，并提醒相對平衡狀態(tài)和運動流體的根本區(qū)別是粘滯力，由此引出歐拉方程的推導(dǎo)。對于課堂討論，老師一定要分別歸納不同的觀點，糾正各自的錯誤觀點，而不是給出正確的答案。假如給出的標(biāo)準(zhǔn)答案太過死板教條，一會消除學(xué)生的積極性，二會束縛活潑的思維。當(dāng)然，這個平衡點是很難掌握的，需要老師積累更多的經(jīng)歷，這對老師自身知識程度是一個很大的挑戰(zhàn)，也可以促進老師的自我增值意識進步。從上述課堂教學(xué)方法的案例來看，將人文精神貫穿于工科理論教學(xué)中，通過實證經(jīng)歷和邏輯論證進展科學(xué)探究，使得科學(xué)專業(yè)教育在培養(yǎng)和訓(xùn)練方式上與以前的教學(xué)方式大不一樣，不但有靈敏的

9、外在形式，還具有人文教育的深化意義。三人文歷史講解一些老師認為工科課堂以理論教學(xué)為主，沒有必要告知學(xué)生相關(guān)的歷史。但是，經(jīng)典理論都有其開展的的歷史脈絡(luò)，有很多故事和文化蘊涵在這些看似平淡的定理和公式中，它們不但使煩悶的課堂變得有趣，還可以把偉大科學(xué)家的精神意志凝固在經(jīng)典理論中傳遞給聆聽者。以前，老師在講授流體動力學(xué)的根本概念時總覺得即使借助圖片、視頻、動畫等多媒體手段也無法讓大多數(shù)學(xué)生喜歡和關(guān)注，于是對2022級學(xué)生的教案中特意增加了有關(guān)科學(xué)家的一些生平事件和主要代表理論。例如，老師提到拉格朗日法和歐拉法的區(qū)別時，會主動提到拉格朗日是法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家，提出了運用于靜力學(xué)和動力學(xué)的普遍方程，

10、建立了拉格朗日方程，把力學(xué)體系的運動方程從以力為根本概念的牛頓形式，改變?yōu)橐阅芰繛楦靖拍畹姆治隽W(xué)形式，奠定了分析力學(xué)的基矗歐拉是瑞士數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家，是第一個使用函數(shù)一詞來描繪包含各種參數(shù)表達式的人，也是把微積分應(yīng)用于物理學(xué)的先驅(qū)者之一。學(xué)生們都主動參與課堂討論，回憶在高等數(shù)學(xué)時兩位科學(xué)家在數(shù)學(xué)方面的成就。很多學(xué)生表示，在聽到這樣的人文講解后會消除對科學(xué)知識的生疏感和間隔 感，產(chǎn)生對科學(xué)研究的濃重興趣，有局部同學(xué)會主動邀請老師帶著他們參與各類科學(xué)研究活動。三、教學(xué)改革理論的效果本次教學(xué)改革的理論對象為建筑設(shè)備專業(yè)2022級的學(xué)生，分別比擬了2022級和2022級兩次教學(xué)過程考試成績、參與科

11、技競賽情況作為評價這次教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)。分別如表1-表2。從表1可以看出，2022級學(xué)生的優(yōu)秀率到達10.3%，比2022級學(xué)生高出6.1%，80-89分的比例進步了25%，說明一些學(xué)習(xí)才能較強的同學(xué)已經(jīng)充分挖掘了其學(xué)習(xí)潛能，有利于帶動整個專業(yè)的學(xué)習(xí)氣氛。表1中不及格率下降了13.2%，說明大多數(shù)同學(xué)可以從這種教學(xué)改革方法中受益。從表2中可喜地看到，2022級同學(xué)踴躍參加各類科技創(chuàng)新活動的熱情高漲，實現(xiàn)了實驗創(chuàng)新和科技創(chuàng)造工程零的打破，并且全專業(yè)有2/3的同學(xué)參與了省級挑戰(zhàn)杯科技創(chuàng)新工程，說明2022級建筑設(shè)備的學(xué)生在老師的積極引導(dǎo)下，已經(jīng)初步對科學(xué)研究產(chǎn)生了宏大的興趣，有利于開展今后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)。四、結(jié)論工程教育從來就不是單純的技術(shù)教育，工科教育中的專業(yè)教育所培養(yǎng)的應(yīng)當(dāng)是具有人文精神且能綜合運用專業(yè)技術(shù)知識為社會效勞的技術(shù)人才，專業(yè)教育與人文教育互