在课程教学中培养大学生专业科学素养的实践与探索

傅小明 蒋萍 孙虎 杨在志

摘要：随着社会的进步和科学技术突飞猛进的发展，急需具有专业科学素养的人才。而培养专业科学素养的人才是一个长期的和复杂的过程，这就需要广大高校专业课教师以锲而不舍的精神逐渐向前推进。本文以金属材料工程的专业课程教学实践为例，探讨在专业课程教学中如何培养大学生的专业科学素养。其主要途径包括专业课教师要更新教育教学理念；对教材的内容进行扩充；改革传统的专业课考试模式，培养学生运用专业知识进行解决问题和科学创新的能力等；依托学科的相关专业竞赛，培养学生的团队合作精神；将教师的科学研究成果引入课堂，增加学生的求知欲望；向学生传递正能量，激发学生学习专业课的热情，培养学生正确的科学价值观。

关键词：课程教学；专业科学素养；途径

中图分类号：G424 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）18-0159-03

大家还记得“伪神医”张悟本吗？“神仙”李一道长吗？“气功大师”王林吗？随着这些人的谎言被戳穿，他们得到了应有的惩罚。但是，我们是否想过为什么他们的把戏在被揭穿之前却受到了一些所谓“信徒”的追捧？不可否认的是一些媒体为了自身的利益失去职业操守的推波助澜，更重要的是这些所谓的“信徒”缺乏常规的科学知识。而科学知识是构成科学素养的基础[1]。

科学素养这个词来源于英文“Science Literacy”，它最早是由哈佛大学（Harvard University）的校长Conant提出。之后又经过Johnson、Carlton、Pella、Shamos、Bybee和Miller等人的继承、发展和完善[2]。同时，科学素养的含义也伴随着时代的进步和科学技术的发展，在进一步继续扩充和完善。目前，科学素养是由五个基本因素构成，即科学知识、科学方法、科学技能、科学本质和科学及技术与社会的关系。并且，它也是由科学知识、科学技能方法和科学观念三个维度构成的[3～5]。由此可见，科学素养就是人的一种综合素养，它是建立在人的素质和科学素质基础上的一种高层次修养。因此，科学素养已成为现代社会公民所必备的基本素养之一。

正如“钱学森之问”——为什么我们培养不出拔尖人才？至今这个问还依然令人感到振聋发聩[6]。其根本原因是我们培养的人才缺乏一定的专业科学素养。特别是当代的大学生，他们都具有一定的专业知识。因此，在课程教学中加强培养他们专业科学素养的训练，使得他们牢固掌握本专业的专业知识，成为具有一定专业科学素养的专业性人才显得特别的重要。

因此，本研究以金属材料工程的专业课程教学实践为例，探讨在专业课程教学中如何培养大学生的专业科学素养。

一、大学生专业科学素养的现状及存在问题

近年以来，在金属材料工程的专业课程教学实践中发现，学生对专业性知识掌握得不够牢固和扎实。比如，在《现代表面技术》授课时提到贯穿整个专业课的两条主线或者红线，即热力学（热力学的本质是研究一个化学反应是否发生，是用吉布斯自由能进行判断）和动力学（动力学的本质是研究一个化学反应进行的快慢程度，以及它的控制环节）时，请学生回答它们的本质是什么时，学生的回答令人哭笑不得，有回答是热力学的本质是研究“热的”；有回答动力学的本质是研究“动力的”。又比如，在《材料科学与工程导论（双语）》课程中讲到“Reducing the weight of transportation vehicles，...”这个句子时，提及到“Reduce”除了“减少”的意思外，还有其他的意思吗？全班没一个人知道这个单词还有“还原”（Reduce v.；Reduction n.）的意思，在此基础上进一步提问，“还原”对应的“氧化”（Oxidize v.；Oxidization n.）的英文单词怎么写？同样是全班没一个人知道。再比如，带学生到企业去生产实习时，看到企业制定的标准中的“QB”（“QB”表示“企业标准”）表示什么意思？全班也是鸦雀无声，学生表现出很茫然的样子。当再进一步引申到国家标准的表格中的“GB”（“GB”表示“国家标准”）表示什么意思，其结果同样如前所述。

由此可知，在课程教学中加强培养大学生的专业科学素养迫在眉睫和势在必行。并且，这种教学方式还要贯穿在整个专业课程的教学过程中。

二、培养大学生专业科学素养的途径

1.培养大学生的专业科学素养，必须更新教师的教育教学观念。教学改革，观念必须先行。要培养和提高学生的科学素养，首先要让教师树立科学的教学观念。众所周知，科学素养最根本的基础是科学知识和技能。正因为如此，一些人就简单地认为科学知识掌握得多、技能好，科学素养就高。当前，在应试教育的大背景下，许多教师就只是重视知识和技能的传授，而忽视学生的主体性以及学生其他科学素养的培养。其实，科学知识和技能并不等于科学素养，学生的学习也不只是知识和技能的简单堆砌，而是应当按照科学观→科学品德→科学方法→科学知识的顺序优化学生的教育培养体系。因此，大学专业课程教师要及时更新并树立有利于培养学生专业科学素养的教育教学观念[7]。

2.专业课教师在授课时不是授人以鱼，而是授之以渔。专业课教师在讲授课程时不是一味地强调记住某个知識点，而是要教授学生如何灵活地运用这个知识点。比如，在金属材料专业的《专业英语》课程授课中，常常见到“With”这个介词，有的教师在授课时常常视而不见，其实这个非常简单的一个介词，如果在讲课时教师进行引申，可以引申出很多科技英文中常用的短语出来，这对学生进行科技英文的阅读和写作很有益处。例如，“随着科学技术的发展，……”（参考译文：With the development of science and technology，...）和“随着化学反应温度的升高，……”（参考译文：With the increasement of the chemical reaction temperature，...）等等。

3.对于专业课程的教师，不仅仅是给学生传授教材上的专业知识，更重要的是要对教材中的内容进行扩充。例如，在讲授《金属学原理》中的铁碳相图内容时，不是给学生讲清楚和铁碳相图的相关知识点即可，而是还要告诉同学们为何是以铁碳相图为例，不以其他相图为例。其原因是铁碳相图是目前发展比较完善的相图，具有一定的典型性。所以，一般以它为例来讲解；在讲授《金属组织控制原理》中的“四把火”（即正火、退火、回火和淬火）时，同样，最基本的要求是讲明白这“四把火”的定义、通过热处理后的其组织结构的变化，以及它们的应用等问题。还要使得同学们不要误解以为金属材料专业就是钢铁的热处理，其实金属材料专业是个涉及范围很大、很广的学科，钢铁的热处理只是其中的一个部分。又如，在讲授《材料的测试与分析》中的扫描电子显微镜内容时，不是讲清楚该设备的原理及其应用就完了，还要讲授如果用这个设备观察粉体的形貌时，应该如何制备试样，特别是导电和不导电粉体的制样过程是有区别的。如果用这个设备观察块体的形貌时，又要如何制备试样，以及此设备有哪些附件，这些附件有哪些用途等。再如，在《材料的腐蚀与防护》中讲授“高温腐蚀”部分时，要提及到我国为何提出要制造自己的大飞机。其原因是大飞机的关键部位（即发动机的涡轮叶片）制备技术我国还未攻破，此技术国外对我国一直处于封锁状态。为了振兴民族工业，温家宝同志在国家层面提出了这个问题。尤其是当今，随着社会的进步和科学技术的突飞猛进，金属材料专业所涉及的领域也在不断开展和深化。因此，对于专业课教师不仅仅是吃透教材，讲透教材，更重要的猎取教材以外的相关知识。

4.依托学科的相关专业竞赛，培养学生的团队合作精神。人是生活在社会中，离不开群体。因此，团队的合作显得特别的主要，只有发挥各自的优点，集中优势，通过团队协作解決难题。在专业课程教学过程中，举办和参加相关学科专业性比赛，一方面，使得同学们将学到的专业知识得到应用，另一方面，他们在比赛过程中相互交流、讨论，这样不仅可以集思广益，同时，培养了学生的团队协作的能力。比如，金属材料专业每年一度举行的常规“金相比赛”，该比赛需要3～5个学生相互协作共同完成，如果其他人无论多优秀和表现出色，只要其中那个出现差错，那么都可能导致比赛失利。

5.将教师的科学研究成果引入课堂，增加学生的求知欲望。科学研究是提高教师科学素质最有效、最直接的方法，教师在锲而不舍的科学研究活动中发现问题、分析问题和解决问题的能力，使得他们获取新知识的能力都可以得到了极大的提高。此外，科学研究的开展使教师能及时了解当今科学技术发展的最新动态，及时更新自己的知识结构，使他们在科学技术高速发展的今天能跟上时代的步伐。如果把最新的知识和最新的技术融合在所讲授的专业课程中，会使教学充满活力，让学生充满兴趣，提高了教学质量的同时也可以极大地提高了学生的科学素质[8]。比如，在《材料制备新技术》课程教学中讲授纳米材料的制备技术时，可以将教师在研究纳米材料时的一些方法与技巧讲解给学生。例如，通过水热法合成的纳米材料在洗涤时开始用蒸馏水，最后用无水酒精，这样可以避免干燥时粉末结团的现象。又例如，将教师在科学研究过程中发现的一些新的或者奇异的现象讲解给学生，可以激发起学生对科研的乐趣。再如，对于在《材料科学研究方法》课程中常提到的“颗粒”怎样去理解，那么就可以用教师在写作英文科技论文时的体会进行区分。如果是粉体材料，那么“颗粒”的英文就要用“Particle”；如果是块体材料，那么“颗粒”的英文就要用“Grain”等等。

6.专业课教师在讲授专业课时，也不仅止于讲好专业课即可，还要向学生传递正能量，激发学生学习专业课的热情，培养学生正确的科学价值观。对刚接触专业知识的学生来说，学习专业课是一件很枯燥的事。那么教师可以常关注新闻媒体等国内外有关科技方面的报道，在上课时教师可以适当地引入到专业课堂的教学中去，一方面，可以使学生了解科学技术的最新发展动态，另一方面，可以通过先进典型事例激发学生对学习科学知识的热情和激情，使枯燥和无味的专业课堂变得生动有趣。比如，刚获得诺贝尔奖的屠呦呦，可以在专业课堂中适当地引入，讲述她科研成果，以及其给社会带来的巨大影响，使得学生以她们这类人为榜样，变被动学习专业课为主动学习专业课，激发他们追求科学真谛的动力。又如，德国化学家弗里茨·哈伯既是工业合成氨的创始人，又是化学毒气的制造人。在第一次世界大战中，他为德国制造了不少氮化合物以生产炸药，还使得氯气这种化学毒气首次登上了战争舞台，给人类造成了巨大危害。但是后来哈伯深刻地反省了自己的错误，而且把全部精力都放在了科学研究之中。科学界也并未因此埋没弗里茨·哈伯，在1918年把间断了两年的诺贝尔化学奖授予了弗里茨·哈伯。通过运用上述典型事例，可以让学生认识到化学技术是一把“双刃剑”，同时激励学生尊重科学、坚持真理并敢于修正错误，在学习和今后的工作中崇尚真、善、美的科学精神，并运用所学知识造福人类。

7.改革传统的专业课考试模式，培养学生运用专业知识进行解决问题和科学创新的能力。传统的专业课考试是将平时成绩（包括出勤、课堂回答情况和平时完成作业等）和期末成绩（期末考试卷面成绩）进行综合评价。这种考试模式千篇一律，没体现出学生的个性特点。只要学生出勤率高、按时完成布置的作业和死记硬背等有都能通过考试，甚至还可能获得高分。但是，学生运用专业知识进行解决问题和科学创新的能力很难体现出来。因此，必须改革传统的考试模式，凸显出学生解决问题和科学创新的能力。比如，教考分离，即采用试卷库，随机抽取考试试卷；或者一门课程多样考法，让学生自主选择考试方式，满足学生的个性特点；或者写一篇小论文，论文选题可由教师提供或学生自己找一个感兴趣的主题；也可采用口试形式，学生与教师共同探讨课程上的某些问题等多元化考核方式等。

三、结束语

在课程教学中培养大学生的专业科学素养是一个长期的和复杂的过程，需要广大高校专业课教师以锲而不舍的精神逐步向前推进。其主要途径包括专业课教师要更新教育教学理念；对教材的内容进行扩充；依托学科的相关专业竞赛，培养学生的团队合作精神；改革传统的专业课考试模式，培养学生运用专业知识进行解决问题和科学创新的能力等；将教师的科学研究成果引入课堂，增加学生的求知欲望；学生传递正能量，激发学生学习专业课的热情，培养学生正确的科学价值观。

参考文献：

[1]迟卓君，梁法库，温雅祥，等.大学物理课程中提高学生科学素养的研究与实践[J].高师理科学刊，2012，32（6）：98-101.

[2]徐美，李怀娟.地方高校培养区域文化人才之科学素养的实施方式研究[J].鲁东大学学报：哲学社会科学版，2013，30（6）：87-89.

[3]潘苏东，褚慧玲.科学素养的基本内涵——三维模式[J].科学，2004，56（6）：39-41.

[4]李洪俊，李小琴.科学素养与物理课程设计[J].临沂师范学院学报，2005，27（6）：119-120.

[5]方丽梅，刘根旺.工科大学物理教学中科学素养与科学探究能力的培养[J].实验技术与管理，2008，25（l0）：134-135.

[6]纪峰.从美国注重培养学生科学素养看中国教育的症结[J].当代教育论坛，2011，（2）：121-122.

[7]杜金会，张娜，王妍妍.浅谈大学生的科学素养与大学化学教学[J].长春理工大学学报：高教版，2010，5（2）：107-108.

[8]吴双.科研提高了老师的科学素质和教学质量[J].西南民族大学学报：自然科学版，2011，37（5）：117-119.