在課程教學(xué)中培養(yǎng)大學(xué)生專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的實踐與探索

傅小明 蔣萍 孫虎 楊在志

摘要：隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，急需具有專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的人才。而培養(yǎng)專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的人才是一個長期的和復(fù)雜的過程，這就需要廣大高校專業(yè)課教師以鍥而不舍的精神逐漸向前推進(jìn)。本文以金屬材料工程的專業(yè)課程教學(xué)實踐為例，探討在專業(yè)課程教學(xué)中如何培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)。其主要途徑包括專業(yè)課教師要更新教育教學(xué)理念；對教材的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充；改革傳統(tǒng)的專業(yè)課考試模式，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識進(jìn)行解決問題和科學(xué)創(chuàng)新的能力等；依托學(xué)科的相關(guān)專業(yè)競賽，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神；將教師的科學(xué)研究成果引入課堂，增加學(xué)生的求知欲望；向?qū)W生傳遞正能量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的熱情，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價值觀。

關(guān)鍵詞：課程教學(xué)；專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)；途徑

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）18-0159-03

大家還記得“偽神醫(yī)”張悟本嗎？“神仙”李一道長嗎？“氣功大師”王林嗎？隨著這些人的謊言被戳穿，他們得到了應(yīng)有的懲罰。但是，我們是否想過為什么他們的把戲在被揭穿之前卻受到了一些所謂“信徒”的追捧？不可否認(rèn)的是一些媒體為了自身的利益失去職業(yè)操守的推波助瀾，更重要的是這些所謂的“信徒”缺乏常規(guī)的科學(xué)知識。而科學(xué)知識是構(gòu)成科學(xué)素養(yǎng)的基礎(chǔ)[1]。

科學(xué)素養(yǎng)這個詞來源于英文“Science Literacy”，它最早是由哈佛大學(xué)（Harvard University）的校長Conant提出。之后又經(jīng)過Johnson、Carlton、Pella、Shamos、Bybee和Miller等人的繼承、發(fā)展和完善[2]。同時，科學(xué)素養(yǎng)的含義也伴隨著時代的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在進(jìn)一步繼續(xù)擴(kuò)充和完善。目前，科學(xué)素養(yǎng)是由五個基本因素構(gòu)成，即科學(xué)知識、科學(xué)方法、科學(xué)技能、科學(xué)本質(zhì)和科學(xué)及技術(shù)與社會的關(guān)系。并且，它也是由科學(xué)知識、科學(xué)技能方法和科學(xué)觀念三個維度構(gòu)成的[3～5]。由此可見，科學(xué)素養(yǎng)就是人的一種綜合素養(yǎng)，它是建立在人的素質(zhì)和科學(xué)素質(zhì)基礎(chǔ)上的一種高層次修養(yǎng)。因此，科學(xué)素養(yǎng)已成為現(xiàn)代社會公民所必備的基本素養(yǎng)之一。

正如“錢學(xué)森之問”——為什么我們培養(yǎng)不出拔尖人才？至今這個問還依然令人感到振聾發(fā)聵[6]。其根本原因是我們培養(yǎng)的人才缺乏一定的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)。特別是當(dāng)代的大學(xué)生，他們都具有一定的專業(yè)知識。因此，在課程教學(xué)中加強(qiáng)培養(yǎng)他們專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的訓(xùn)練，使得他們牢固掌握本專業(yè)的專業(yè)知識，成為具有一定專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的專業(yè)性人才顯得特別的重要。

因此，本研究以金屬材料工程的專業(yè)課程教學(xué)實踐為例，探討在專業(yè)課程教學(xué)中如何培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)。

一、大學(xué)生專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀及存在問題

近年以來，在金屬材料工程的專業(yè)課程教學(xué)實踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對專業(yè)性知識掌握得不夠牢固和扎實。比如，在《現(xiàn)代表面技術(shù)》授課時提到貫穿整個專業(yè)課的兩條主線或者紅線，即熱力學(xué)（熱力學(xué)的本質(zhì)是研究一個化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生，是用吉布斯自由能進(jìn)行判斷）和動力學(xué)（動力學(xué)的本質(zhì)是研究一個化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度，以及它的控制環(huán)節(jié)）時，請學(xué)生回答它們的本質(zhì)是什么時，學(xué)生的回答令人哭笑不得，有回答是熱力學(xué)的本質(zhì)是研究“熱的”；有回答動力學(xué)的本質(zhì)是研究“動力的”。又比如，在《材料科學(xué)與工程導(dǎo)論（雙語）》課程中講到“Reducing the weight of transportation vehicles，...”這個句子時，提及到“Reduce”除了“減少”的意思外，還有其他的意思嗎？全班沒一個人知道這個單詞還有“還原”（Reduce v.；Reduction n.）的意思，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提問，“還原”對應(yīng)的“氧化”（Oxidize v.；Oxidization n.）的英文單詞怎么寫？同樣是全班沒一個人知道。再比如，帶學(xué)生到企業(yè)去生產(chǎn)實習(xí)時，看到企業(yè)制定的標(biāo)準(zhǔn)中的“QB”（“QB”表示“企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”）表示什么意思？全班也是鴉雀無聲，學(xué)生表現(xiàn)出很茫然的樣子。當(dāng)再進(jìn)一步引申到國家標(biāo)準(zhǔn)的表格中的“GB”（“GB”表示“國家標(biāo)準(zhǔn)”）表示什么意思，其結(jié)果同樣如前所述。

由此可知，在課程教學(xué)中加強(qiáng)培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)迫在眉睫和勢在必行。并且，這種教學(xué)方式還要貫穿在整個專業(yè)課程的教學(xué)過程中。

二、培養(yǎng)大學(xué)生專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的途徑

1.培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)，必須更新教師的教育教學(xué)觀念。教學(xué)改革，觀念必須先行。要培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，首先要讓教師樹立科學(xué)的教學(xué)觀念。眾所周知，科學(xué)素養(yǎng)最根本的基礎(chǔ)是科學(xué)知識和技能。正因為如此，一些人就簡單地認(rèn)為科學(xué)知識掌握得多、技能好，科學(xué)素養(yǎng)就高。當(dāng)前，在應(yīng)試教育的大背景下，許多教師就只是重視知識和技能的傳授，而忽視學(xué)生的主體性以及學(xué)生其他科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。其實，科學(xué)知識和技能并不等于科學(xué)素養(yǎng)，學(xué)生的學(xué)習(xí)也不只是知識和技能的簡單堆砌，而是應(yīng)當(dāng)按照科學(xué)觀→科學(xué)品德→科學(xué)方法→科學(xué)知識的順序優(yōu)化學(xué)生的教育培養(yǎng)體系。因此，大學(xué)專業(yè)課程教師要及時更新并樹立有利于培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)的教育教學(xué)觀念[7]。

2.專業(yè)課教師在授課時不是授人以魚，而是授之以漁。專業(yè)課教師在講授課程時不是一味地強(qiáng)調(diào)記住某個知識點(diǎn)，而是要教授學(xué)生如何靈活地運(yùn)用這個知識點(diǎn)。比如，在金屬材料專業(yè)的《專業(yè)英語》課程授課中，常常見到“With”這個介詞，有的教師在授課時常常視而不見，其實這個非常簡單的一個介詞，如果在講課時教師進(jìn)行引申，可以引申出很多科技英文中常用的短語出來，這對學(xué)生進(jìn)行科技英文的閱讀和寫作很有益處。例如，“隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，……”（參考譯文：With the development of science and technology，...）和“隨著化學(xué)反應(yīng)溫度的升高，……”（參考譯文：With the increasement of the chemical reaction temperature，...）等等。

3.對于專業(yè)課程的教師，不僅僅是給學(xué)生傳授教材上的專業(yè)知識，更重要的是要對教材中的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充。例如，在講授《金屬學(xué)原理》中的鐵碳相圖內(nèi)容時，不是給學(xué)生講清楚和鐵碳相圖的相關(guān)知識點(diǎn)即可，而是還要告訴同學(xué)們?yōu)楹问且澡F碳相圖為例，不以其他相圖為例。其原因是鐵碳相圖是目前發(fā)展比較完善的相圖，具有一定的典型性。所以，一般以它為例來講解；在講授《金屬組織控制原理》中的“四把火”（即正火、退火、回火和淬火）時，同樣，最基本的要求是講明白這“四把火”的定義、通過熱處理后的其組織結(jié)構(gòu)的變化，以及它們的應(yīng)用等問題。還要使得同學(xué)們不要誤解以為金屬材料專業(yè)就是鋼鐵的熱處理，其實金屬材料專業(yè)是個涉及范圍很大、很廣的學(xué)科，鋼鐵的熱處理只是其中的一個部分。又如，在講授《材料的測試與分析》中的掃描電子顯微鏡內(nèi)容時，不是講清楚該設(shè)備的原理及其應(yīng)用就完了，還要講授如果用這個設(shè)備觀察粉體的形貌時，應(yīng)該如何制備試樣，特別是導(dǎo)電和不導(dǎo)電粉體的制樣過程是有區(qū)別的。如果用這個設(shè)備觀察塊體的形貌時，又要如何制備試樣，以及此設(shè)備有哪些附件，這些附件有哪些用途等。再如，在《材料的腐蝕與防護(hù)》中講授“高溫腐蝕”部分時，要提及到我國為何提出要制造自己的大飛機(jī)。其原因是大飛機(jī)的關(guān)鍵部位（即發(fā)動機(jī)的渦輪葉片）制備技術(shù)我國還未攻破，此技術(shù)國外對我國一直處于封鎖狀態(tài)。為了振興民族工業(yè)，溫家寶同志在國家層面提出了這個問題。尤其是當(dāng)今，隨著社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，金屬材料專業(yè)所涉及的領(lǐng)域也在不斷開展和深化。因此，對于專業(yè)課教師不僅僅是吃透教材，講透教材，更重要的獵取教材以外的相關(guān)知識。

4.依托學(xué)科的相關(guān)專業(yè)競賽，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。人是生活在社會中，離不開群體。因此，團(tuán)隊的合作顯得特別的主要，只有發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，集中優(yōu)勢，通過團(tuán)隊協(xié)作解決難題。在專業(yè)課程教學(xué)過程中，舉辦和參加相關(guān)學(xué)科專業(yè)性比賽，一方面，使得同學(xué)們將學(xué)到的專業(yè)知識得到應(yīng)用，另一方面，他們在比賽過程中相互交流、討論，這樣不僅可以集思廣益，同時，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作的能力。比如，金屬材料專業(yè)每年一度舉行的常規(guī)“金相比賽”，該比賽需要3～5個學(xué)生相互協(xié)作共同完成，如果其他人無論多優(yōu)秀和表現(xiàn)出色，只要其中那個出現(xiàn)差錯，那么都可能導(dǎo)致比賽失利。

5.將教師的科學(xué)研究成果引入課堂，增加學(xué)生的求知欲望?？茖W(xué)研究是提高教師科學(xué)素質(zhì)最有效、最直接的方法，教師在鍥而不舍的科學(xué)研究活動中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，使得他們獲取新知識的能力都可以得到了極大的提高。此外，科學(xué)研究的開展使教師能及時了解當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)，及時更新自己的知識結(jié)構(gòu)，使他們在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天能跟上時代的步伐。如果把最新的知識和最新的技術(shù)融合在所講授的專業(yè)課程中，會使教學(xué)充滿活力，讓學(xué)生充滿興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量的同時也可以極大地提高了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)[8]。比如，在《材料制備新技術(shù)》課程教學(xué)中講授納米材料的制備技術(shù)時，可以將教師在研究納米材料時的一些方法與技巧講解給學(xué)生。例如，通過水熱法合成的納米材料在洗滌時開始用蒸餾水，最后用無水酒精，這樣可以避免干燥時粉末結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。又例如，將教師在科學(xué)研究過程中發(fā)現(xiàn)的一些新的或者奇異的現(xiàn)象講解給學(xué)生，可以激發(fā)起學(xué)生對科研的樂趣。再如，對于在《材料科學(xué)研究方法》課程中常提到的“顆粒”怎樣去理解，那么就可以用教師在寫作英文科技論文時的體會進(jìn)行區(qū)分。如果是粉體材料，那么“顆粒”的英文就要用“Particle”；如果是塊體材料，那么“顆?！钡挠⑽木鸵谩癎rain”等等。

6.專業(yè)課教師在講授專業(yè)課時，也不僅止于講好專業(yè)課即可，還要向?qū)W生傳遞正能量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的熱情，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價值觀。對剛接觸專業(yè)知識的學(xué)生來說，學(xué)習(xí)專業(yè)課是一件很枯燥的事。那么教師可以常關(guān)注新聞媒體等國內(nèi)外有關(guān)科技方面的報道，在上課時教師可以適當(dāng)?shù)匾氲綄I(yè)課堂的教學(xué)中去，一方面，可以使學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)，另一方面，可以通過先進(jìn)典型事例激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)科學(xué)知識的熱情和激情，使枯燥和無味的專業(yè)課堂變得生動有趣。比如，剛獲得諾貝爾獎的屠呦呦，可以在專業(yè)課堂中適當(dāng)?shù)匾?，講述她科研成果，以及其給社會帶來的巨大影響，使得學(xué)生以她們這類人為榜樣，變被動學(xué)習(xí)專業(yè)課為主動學(xué)習(xí)專業(yè)課，激發(fā)他們追求科學(xué)真諦的動力。又如，德國化學(xué)家弗里茨·哈伯既是工業(yè)合成氨的創(chuàng)始人，又是化學(xué)毒氣的制造人。在第一次世界大戰(zhàn)中，他為德國制造了不少氮化合物以生產(chǎn)炸藥，還使得氯氣這種化學(xué)毒氣首次登上了戰(zhàn)爭舞臺，給人類造成了巨大危害。但是后來哈伯深刻地反省了自己的錯誤，而且把全部精力都放在了科學(xué)研究之中?？茖W(xué)界也并未因此埋沒弗里茨·哈伯，在1918年把間斷了兩年的諾貝爾化學(xué)獎授予了弗里茨·哈伯。通過運(yùn)用上述典型事例，可以讓學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)技術(shù)是一把“雙刃劍”，同時激勵學(xué)生尊重科學(xué)、堅持真理并敢于修正錯誤，在學(xué)習(xí)和今后的工作中崇尚真、善、美的科學(xué)精神，并運(yùn)用所學(xué)知識造福人類。

7.改革傳統(tǒng)的專業(yè)課考試模式，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識進(jìn)行解決問題和科學(xué)創(chuàng)新的能力。傳統(tǒng)的專業(yè)課考試是將平時成績（包括出勤、課堂回答情況和平時完成作業(yè)等）和期末成績（期末考試卷面成績）進(jìn)行綜合評價。這種考試模式千篇一律，沒體現(xiàn)出學(xué)生的個性特點(diǎn)。只要學(xué)生出勤率高、按時完成布置的作業(yè)和死記硬背等有都能通過考試，甚至還可能獲得高分。但是，學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識進(jìn)行解決問題和科學(xué)創(chuàng)新的能力很難體現(xiàn)出來。因此，必須改革傳統(tǒng)的考試模式，凸顯出學(xué)生解決問題和科學(xué)創(chuàng)新的能力。比如，教考分離，即采用試卷庫，隨機(jī)抽取考試試卷；或者一門課程多樣考法，讓學(xué)生自主選擇考試方式，滿足學(xué)生的個性特點(diǎn)；或者寫一篇小論文，論文選題可由教師提供或?qū)W生自己找一個感興趣的主題；也可采用口試形式，學(xué)生與教師共同探討課程上的某些問題等多元化考核方式等。

三、結(jié)束語

在課程教學(xué)中培養(yǎng)大學(xué)生的專業(yè)科學(xué)素養(yǎng)是一個長期的和復(fù)雜的過程，需要廣大高校專業(yè)課教師以鍥而不舍的精神逐步向前推進(jìn)。其主要途徑包括專業(yè)課教師要更新教育教學(xué)理念；對教材的內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)充；依托學(xué)科的相關(guān)專業(yè)競賽，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神；改革傳統(tǒng)的專業(yè)課考試模式，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識進(jìn)行解決問題和科學(xué)創(chuàng)新的能力等；將教師的科學(xué)研究成果引入課堂，增加學(xué)生的求知欲望；學(xué)生傳遞正能量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課的熱情，培養(yǎng)學(xué)生正確的科學(xué)價值觀。

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