融“人文”于“理工”的课程教学方法

蒋洪奎　宣仲义

[摘要]如何提高理工科大学生的人文素养是当前高校通识教育中的一个难题，文章介绍了一种融“人文”于“理工”的课程教学方法。该方法通过将哲学、文学、美学等人文知识有机地融入机械制造专业课程的教学，深化了教学内容，提高了学生的人文素养，取得了良好的教学效果。

[关键词]人文素养;理工科;专业课程;教学方法

[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2019）11-0011-04

一、引言

随着社会的发展，尽管科技越来越发达，社会分工越来越细，但现代社会对人才的要求却越来越综合和全面。普通高等学校的人才培养目标总是力求科学知识与人文素养综合，理论知识与实践能力并举[1]。近年来，国家大力倡导应用型人才培养，对实践的重视得到了社会各界的认可。但科学知识与人文素养的综合却未能如此，与科学知识相比，人文素养的培养和提高依然欠缺，这种现象在专业理工科院校尤为明显。人文素养对人才专业成长和人才全面发展的作用是不言而喻的，众多学者已提出了不少振聋发聩的意见和建议，其中不乏像杨叔子这样的名师大家I2-4]。但尽管这是人所皆知的问题，要实施并解决却非易事，因为人文素养需要在潜移默化中长期积累，而非短时速成。

当前理工科专业人才人文素养的培养途径主要是开展通识教育，比如在课程体系中设置人文类的课程供学生选修，这是非常必要的，其成效有目共睹。当然还有另一种途径，就是将人文素养提高与理工科专业知识学习融为一体，可是这种教学模式到目前为止仍然较少被提及。

机械制造基础是机械制造专业一门传统的专业基础课程，主要讲解金属材料、材料的热处理、铸造成型、压力加工、焊接、切削加工及特种加工等，这些内容似乎与人文风马牛不相及，但这样一门技术性非常強的专业课程中，依然蕴含着非常丰富的人文知识。笔者结合这门课程的内容，将哲学、文学、美学等人文知识融人课程的教学当中，开展了融“人文”于“理工”的课程教学方法探索，取得了良好的教学效果。

二、融哲学于机械制造专业课程教学中

以铸件的质量控制为例。铸件质量的控制在《铸造》章节中仅占小部分内容，由于铸件在生产过程中有可能产生多种缺陷，国家标准规定的铸件缺陷就有50种以上，而且每种缺陷的产生总受多种因素的综合作用，因此普通教材往往对此讲得比较含糊笼统。通常的讲解方法则是结合具体事例，然而这样讲解很容易挂一漏万，不利于学生对其加以整体把握。特别对于专业知识不全面、专业素养还较为薄弱的低年级大学生而言，这样的讲解方式不仅不利于学生理解，而且会让学生觉得课程学习很枯燥，因此我们引入自然辩证法中“事物是普遍联系的”这个基本哲学原理来开展教学活动。基于“事物之间以及事物内部各要素之间是普遍联系的”哲学观点，我们引导学生挖掘可能影响铸件质量的各种因素。结合学生提供的各种解答，我们把铸件质量的影响因素分为两条主线：一条主线是从横向静态看，铸件要跟原材料、铸造方法、铸造工艺、铸型条件、铸件结构、工人操作技术、检验检测条件等因素发生联系;另一条主线是从纵向动态看，铸件在成型过程中要经历金属材料冶炼、材料加热、液态金属浇注、金属流动充型、凝固收缩、落砂清理等基本过程。铸件正是由于有这些联系和过程才得以形成，因此这些联系与过程都是影响铸件质量的因素。根据联系的条件性，任何具体的联系都无不依赖于一定的条件，随着条件的改变，事物之间以及事物内部各要素之间联系的性质、方式也要发生变化。只要搞清楚这些要素对铸件质量的影响，学生就很容易理解如何控制铸件质量了。站在哲学的高度来看待这一问题，学生不仅容易接受，而且还能举一反三，比如针对某一具体铸造缺陷，学生能从不同环节、不同过程中去发现问题，并找到解决办法。

又如裂纹的产生和防治。材料受到应力的作用产生应变变形乃至裂纹，这是一个从量变到质变的过程。唯物辩证法认为，矛盾是推动事物发展的根本动力。裂纹这个事物的产生和发展依赖于应力应变和材料强度塑性这对基本矛盾，材料受到应力应变作用与材料具有一定的强度塑性这是对立统一的。强度是材料在外力作用下抵抗破坏的能力，塑性是材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力，没有应力应变就无所谓强度塑性，而材料如果没有强度塑性也不能承受应力应变。应力应变和强度塑性互相依存，不能分离，它们共存于材料这个统一体内，这是矛盾的统一性。应力应变与材料的强度塑性不断对抗，此消彼长，这是矛盾的对立性。实际生产中材料普遍受到应力作用，而材料也必须要有一定的强度，这是矛盾的普遍性。应力和强度这一矛盾相互依赖和相互斗争，决定裂纹这一事物的生命，推动裂纹这一事物的发展。应力由外因产生，材料本身具备的抵抗变形的能力是内因，这是矛盾的多样性。应力的来源有多种，如受机械应力、组织应力、热应力，而材料本身抵抗变形的能力也随着材料的结构、成分和组织的变化而变化，这是矛盾的特殊性。我们要防止裂纹的产生，既要考虑产生应力的外因，又要考虑材料强度这个内因，这是对立统一的观点。既要尽量减少各类应力的来源，采取措施消除残余应力，又要尽可能提高材料的屈服强度，比如可以采取减少硫磷的含量、增加硅锰的含量等等措施来防止裂纹的产生，这是用全面的观点看问题。由于矛盾在具有普遍性的同时还具有特殊性，在凝固冷却不同的时期产生的裂纹形态不同，有冷裂纹与热裂纹之区分，对于不同的材料冷裂热裂的倾向也不同，这就需要我们坚持两点论与重点论。对于铸铁，在冷凝过程中有石墨膨胀，且凝固收缩小，不易产生热裂纹，所以重在防止冷裂纹;而中碳钢合金钢相变体积膨胀小、凝固收缩大，热裂倾向较大，重在防止热裂纹。在冷却过程中，相变体积膨胀愈小的钢种冷裂倾向愈小，如莱氏体钢和马氏体钢的冷裂倾向就很大，珠光体钢和铁素体钢要小一些，而奥氏体钢冷却时几乎不产生冷裂，要防止冷裂，钢锭需要缓慢冷却，长时间保持较高温度，保证奥氏体能充分分解成珠光体，以减小相变组织应力。因此，为了防止冷裂纹的产生，对于不同的钢种、不同大小的钢锭，就需要采用不同的缓冷措施，如含合金元素少、含碳较低的珠光体钢可采用模冷;而含合金元素较多的含碳高的珠光体，小钢锭可采用模冷，大钢锭则需要采用坑冷;如含碳较少的马氏体钢，小钢锭可采用坑冷，大钢锭则采用退火，莱氏体钢均应采用退火。这就是具体问题具体分析。

机械制造基础中蕴含着丰富的自然辩证法素材，如特种加工中的电解加工、电火花加工、振动切削加工，都是通过人为转化矛盾的方式，促進矛盾向有利的方向转化，把坏事变好事，是否定之否定规律在机械制造中的具体实践。

人们对事物的认识总是有一个由浅人深，由感性认识到理性认识的过程，辩证思维可以帮助我们全面总结，提升认识的价值。我们在讲清专业知识的基础上把专业知识提高到辩证法的高度来认识，这样就可以丰富教学内容，深化专业知识。

三、融文学于机械制造专业课程教学中

文学似乎与机械制造不相关，但实际上文学与机械制造不仅联系紧密，而且还源远流长。一方面，文学来源于生活，来自实践，机械制造作为一种人类征服自然、改变自然的具体实践活动形式，必然会为文学创作提供很好的素材。我们现在常用的很多文字、词汇、成语乃至诗歌不少都和机械制造相关联。如“铸”字，按甲骨文字形，上面是双手拿“鬲”，下面是“皿”，鬲、皿表示熔化金属的锅炉，指浇制成器，引申为造就成物。如“错”字，据我们考证，“错”的本意应为一种铸造缺陷，合型不正即为“错”型，故“错”字从金，有“铸成大错”一说。词汇如“模范”，现代表示值得人学习或取法的榜样，但模和范的本意都是铸造器物的工具，范为阴，模为阳，阴阳相合，模有泥模、石模、陶模、蜡模、木模、金属模等，模可以用来制范，范也有泥范、石范、陶范、铁范等。类似的词汇还有“铸就、锻炼、锤炼、陶冶、范围、就范”等。这些词汇本意的讲解，很容易引起学生学习的兴趣。又如成语“一模一样、大模大样、怪模怪样”，则可以反映铸造过程中铸型条件对铸件质量的影响，加深学生对造型造芯技术重要性的理解。“恨铁不成钢、千锤百炼、百炼成钢”等成语不仅生动地说明了钢和铁在力学性能上的差异，而且深入理解还可以体会到古今钢铁生产方式的不同。中国古代获得钢材的方法主要是通过炒钢、灌钢等方法，百炼成钢即是将炒钢经反复折叠锻打变形而制成钢的一种工艺，通过反复加热锻打生铁，减少碳含量，使材料成分趋于均匀，组织致密，细化晶粒，性能得到改善。古代工匠把精铁加热锻打一百多次即成百炼钢。这样讲解就可以加深学生对专业知识的理解。唐代诗人李白的《秋浦歌》“炉火照天地，红星乱紫烟。赧郎明月夜，歌曲动寒川”，给我们生动地描绘了古代冶铸时的火热场面和工匠们战天斗地的高涨热情。而通过郭震的《宝剑篇》“君不见昆吾铁冶飞炎烟，红光紫气俱赫然。良工锻炼凡几年，铸得宝剑名龙泉。龙泉颜色如霜雪，良工咨嗟叹奇绝。琉璃玉匣吐莲花，错镂金环映明月。正逢天下无风尘，幸得周防君子身。精光黯黯青蛇色，文章片片绿龟鳞。非直结交游侠子，亦曾亲近英雄人。何言中路遭弃捐，零落漂沦古狱边。虽复尘埋无所用，犹能夜夜气冲天”，我们不仅可以领略到古代高超的铸造技术，更体会到古代工匠精益求精的工匠精神。西晋刘琨写的“何意百炼钢，化为绕指柔”这一脍炙人口的诗句，不仅包含了丰富的专业知识，更是进行思想教育的生动案例。通过这些与机械制造相关的文学知识的讲解，可以增强课堂的趣味性和学生对专业的认同感。

另一方面，中国古代的一些典籍专门记载了机械制造的经验和方法。比如《考工记》记载的“金有六齐：六分其金而锡居一，谓之种鼎之齐;五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一，谓之大刃之齐;五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐;金锡半，谓之鉴燧之齐”表明，早在战国时期人们就已经认识到合金成分、性能和用途之间的关系了。而通过明代宋应星《天工开物·冶铸》记述的铸钟工艺“凡造万钧钟与铸鼎同，掘坑深丈几尺，燥筑其中如房舍，埏泥作模骨。其模骨用石灰、三合土筑，不使有丝毫隙折。干燥之后，以牛油、黄蜡附其上数寸。油蜡分量，油居十八，蜡居十二，其上高蔽抵晴雨（夏月不可为，油不冻结）。油蜡墁定，然后雕镂书文物象，丝发成就。然后舂筛绝细粘土与炭末为泥，涂墁以渐而加厚至数寸。使其内外透体干坚，外施火力炙化其中油蜡，从口上孔隙熔流净尽。则其中空处即钟鼎托体之区也。”我们则可以推测中国古代失蜡铸造已经达到了极高的水平。沈括在《梦溪笔谈》卷三里记载的“世间锻铁所谓钢铁者，用柔铁屈盘之，乃以生铁陷其间，泥封炼之，锻令相入，谓之‘团钢，亦谓之‘灌钢”，则反映了古代灌钢的工艺，柔铁屈盘增加了生熟铁的接触面，提高灌钢的效率，并促使碳成分分布更均匀，封泥则可以使生熟铁受热均匀，防止碳损耗，起到保护作用。而通过“但取精铁，锻之百余火，每锻称之，一锻一轻，至累锻而斤两不减，则纯钢也，虽百炼不耗矣”，我们可以窥度当时百炼钢具体的冶炼工艺。通过这些典籍我们可以了解到中国古代璀璨的制造文明。

在中国古代的文学作品中，比兴是一种常见的创作修辞方法，机械制造则是经常用作比拟的对象。比如中国南朝文学理论家刘勰的文心雕龙《镕裁》篇中提到“镕主化，化所以炼意;裁主删，删所以修文。表里相应，内外相成，而后章显文达”。《辨骚》篇中提到“虽取镕经意，亦自铸伟辞”，《宗经》篇中提到“性灵镕匠，文章奥府”，明代鲁观熰在《冰川诗式序》提到的“铸有型，陶有钧，梓匠之于绳墨，绘事之于粉本，机锦之于花样，皆式也。良工神艺，舍之无以成其能，故日有物有则”，都是用器物制作的经验来说明文学创作的经验[5]。而《荀子·强国》认为“刑范正，金锡美，工冶巧，火齐得，剖刑而莫邪已。然而不剥脱，不砥厉，则不可以断绳;剥脱之，砥厉之，则割盘盂、刎牛马、忽然耳。彼国者，亦强国之剖刑已。然而不教诲，不调一，则入不可以守，出不可以战;教诲之，调一之，则兵劲城固，敌国不敢婴也”，在这里铸造器物的经验被用来比喻说明治国强国的思想和艺术。

一般而言，学机械的学生中有为数不少的学生人文知识缺乏，书面表达能力欠缺，而且对此并不加以重视。我们在课堂上也经常以材喻人，如同机械零件既需要有强度和硬度，也需要有一定的塑形和韧性，强度硬度很高而塑形韧性很差的材料实际上并无应用价值，我们往往需要对之进行调质退火等热处理。学生在知识结构和能力培养方面也是如此。专业人才需要有一定的专业知识，这是前提条件，但是同样也需要有人文知识。在机械制造专业课程的课堂中适当地插入一些文学知识、历史典故，相当于材料的热处理，不仅仅是为了丰富课堂内容，更是为了提高学生的文化修养，让学生站在更为广阔的视野来看待自己的专业。

四、融美学于机械制造专业课程教学中

在很多人眼里，机械是一种工具，是粗陋、笨拙、平庸的代名词，而且机械制造作为一门实用技术也与美学无关。其实不然，美是人类永恒的追求，车尔尼雪夫斯基认为“一切美的事物都不能脱离人类社会生活，凡是有益于人们生活的东西，符合人类生活的东西或者能够显示出生活以及使人們想起生活的东西，都是美的”。美来源于实践，是事物促进和谐发展的客观属性与功能激发出来的主观感受，是客观实际与主观感受的统一[6]。机械作为人类器官的延展，使人摆脱了繁重的劳动，在机械中有着丰富的美，如精美的瑞士手表，奔驰的宝马汽车，精巧的被中香炉，古朴的四羊方尊，无不给人以美的震撼。在机械制造中同样蕴含着丰富的美学，美学是人类对实践活动进行审美欣赏和创造的经验总结。在古希腊技术和艺术是不分的，只有技术熟练到一定程度才能达到艺术的境界，故技术有着技能、技艺、技巧不同的层次。而在古代中国也有着天、地、材、人和谐的造物思想，比如《考工记》提到：“天有时地有气，材有美，工有巧，合此四者，然后可以为良。”因此，我们在讲解专业知识的同时，应当首先引导学生去感知和欣赏机械的美，比如欣赏古青铜铸件造型的古朴，钢板冲压成汽车车身的神奇，激光切割机切割金属的酣畅淋漓，万吨压机锻造大型轴段的举重若轻，焊接机器人的灵巧精准。引导学生感知机械美的目的在于提升学生的情感境界，让学生从情感上亲近机械产品，亲近机械方法，这样就能激发学生的学习兴趣，提高学生学习的自觉性和主动性。

不仅如此，我们还把美学的基本原理与机械制造的基本原理结合起来，引导学生在课程学习中挖掘机械美的要素。比如在绿色制造中往往体现人、机、环境的和谐美;热加工中晶粒细化均匀的材料力学性能好，设计时选用统一牌号的材料，零件结构各部分圆角倒角一致，非加工面精度相同，同一零件不同工序尽可能选用同一个定位基准，都体现了统一美;机床内部结构各部分的精确传动体现了设计的逻辑美;工艺设计时工艺力求简单，尽量简化零件形状使结构简单，合并零件功能以减少零件的种类和数量，尽量采用标准件，采用标准化的量具刀具等等则体现了简约美;而机械结构一般要求稳定可靠，对于机械结构受力要均匀，机械结构有动平衡静平衡的要求，则体现了均衡美;机械钟表齿轮机构的运动、发动机中气缸活塞与曲轴连杆的运动则体现韵律美。引导学生挖掘机械美的要素，主要目的在于提升学生的专业审美境界。学生的专业审美素养提高了，专业审美能力和形象思维能力增强了，他们对机械世界的感受就会变得灵敏和强烈。当学生能够用审美的眼光去看待专业问题时，学生的专业学习能力和专业素养也就大大提高了。

当前机械制造无论生产环境、生产条件还有生产工艺都有许多不完善的地方，需要专业技术人员去改进，而只有提高了学生的审美观念和审美理想，才能激发学生的改善热情。制造机械的目的是为社会提供尽善尽美的产品，在专业课程中融入美学的最终目的也是激发学生对美的创造力，从而实现科学技术规律与人类审美规律的统一，做到按美的规律去创造。

五、总结

通识教育的精髓在于“通”字，即知识要能融会贯通。尽管机械制造课程与人文学科有着天然的学科差异性，但要融合也并非不可能。我们将哲学、文学、美学等人文知识融人专业课的教学来，在教专业知识的同时也教了人文知识，在提高学生人文素养、提升学生审美情趣、拓展学生思维能力的同时也深化了教学内容和丰富了专业知识。当然这对教师也提出了更高的要求。教师是开展融“人文”于“理工”的课程教学的关键。教师在教学思想上要跳出专业看专业，在教学内容处理上要能充分挖掘课程中的人文知识，在具体教学过程中要将专业知识和人文知识有机地融合起来，在教学目标设计上要立足于专业并着眼于学生的未来。

[参考文献]

[1]杨叔子.关注和加强科学文化与人文文化的交融[J].华中科技大学学报（社会科学版），2006（1）：97-98.

[2]杨叔子.对加强社会主义核心价值体系教育的一点理解[J].高等教育研究，2014（4）：1-7.

[3]杨叔子.素质·文化·教育[J].高等教育研究，2012（10）：1—7.

[4]欧阳康.新时期大学生文化素质教育及其实践导向[J].教育研究，2012（2）：8-13.

[5]闰月珍.器物之喻与中国文学批评：以《文心雕龙》为中心[J].中国社会科学，2013（6）：167-185+208.

[6]马晓婧.车尔尼雪夫斯基美学理论中的人本生态美[J].哈尔滨工业大学（社会科学版），2009（4）：125-128.

[责任编辑：庞丹丹]