世界科技文化“三四一”课程体系改革探索

马 萍

（青岛理工大学琴岛学院，山东青岛266106）

党的十九大报告明确提出要全面推进世界科技强国建设。科技文化建设是世界科技强国建设的重要组成部分，也是世界科技强国建设必需的良好氛围和深厚土壤[1]。加强大学生的科技文化素质是实行素质教育的必然要求；高校教师要“把普及科学知识、弘扬科学精神、传播科学思想、倡导科学方法作为义不容辞的责任”[2]。世界科技文化作为面向全校开设的素质教育课程，涵盖了科技知识、科技思想、科学方法、科学精神、社会建制等众多内容，为了在较短学时内能有效培养学生的科技文化素质，达到满意的教学效果，本课程在课程体系方面进行了改革探索。

一、教学改革原则

（一）精简内容,抓住重点

从教学内容上看，本课程时间跨度大、材料丰富、包罗万象，在课堂教学上做到面面俱到是不现实的。在保证知识体系完整、科学的基础上，精简教学内容，从浩瀚繁杂的史料中抓住重要人物和重点事件，提炼出科技文化史上最重要的科学发现、技术发明、研究方法，揭示出科技发展与社会建制的相互联系，体现出科学技术的文化性。

（二）深入浅出,文理相通

本课程为通识教育选修课程，学生的知识水平差异较大。

文科学生自然科学基础薄弱，艺术系和部分外语系学生没有学过高等数学和大学物理，在讲授数学、物理学等学科史时，授课难度较大，学生接受困难。普及科技文化知识，首先要培养学生对科技的兴趣，复杂的定理和公式会让文科学生望而却步。为达到教学目的，结合文科专业特点，调整教学内容，尽量避免使用专业性很强的术语，用通俗易懂的语言解释理论知识，力求深入浅出。

理工科学生在自然科学和工程技术方面基础较好，但人文素质较为薄弱，在哲学、历史、文学、社会学等领域知之甚少，从而影响了学生对科学技术文化性的深入理解。为了弥补这一不足，从学生实际水平出发，在涉及到某个哲学理念、文学常识、历史事件时，尽量追根溯源，解释清楚来龙去脉，让学生有完整清晰的认识，从而提高理工科学生的理解能力。

二、“三四一”课程体系改革

2013年以来，本课程根据以往教学情况和学生实际水平，对教学内容进行了改革，初步探索出“三四一”(即三条线索、四大板块、一个理念)的课程体系改革方案。

（一）三条线索

描述科学技术发展史，通常有两种方式：一是按照学科体系，即分别介绍数学、物理学、化学、天文学等各学科的发展过程。其优点是学科知识紧凑、由浅入深、思路清楚；缺点是打破了时间的界限，难于展现科学技术发展的整体性、关联性。二是以年代顺序为主线，将各个时期的重大科学发现和技术发明都包含其中。这有利于学生从整体上把握科技发展过程。但各学科知识发展和技术演变过程，分布在不同时期、比较零散，学生难于建立起完整、清晰的知识体系。

为了弥补上述两种方式的不足，本课程打破单一方式，将二者相结合，并增加了人类社会的发展过程这条新线索，其体系架构如下：

（1）以时间为主线，从200多万年前的旧石器时代到21世纪的今天。

（2）以科技线为第一条辅线，讲授自然科学各主要学科的发展过程以及技术的演化历程，尤其是在科学革命以后，科技这条辅线会越发显著。

（3）以文化线为第二条辅线，从茹毛饮血时代到四大文明古国，从黑暗的中世纪到资产阶级革命……将科学技术的成长过程放到人类文明进步的大环境中去考查。

三条线相辅相成，力求让学生对世界科技文化的发展过程有一个立体的、全面的认识。

（二）四块内容

目前绝大多数科技史教材都是以现代科技知识为主，科技史部分相对简单，涉及到文化方面的更是凤毛麟角。大多数教材着重介绍科技知识本身，对科学方法、科学精神、人文精神等未给予足够重视，而这些恰恰是科技文化的灵魂。在总结多年教学经验的基础上，本课程重新构建教学内容，不拘泥于某一本教材，即不是根据教材来定教学内容，而是根据教学内容来选教材，把以介绍科技知识为主体的传统内容设置整合成紧密关联的四大板块。具体如下：

1.科技知识

介绍天文学、物理学、化学等主要学科的发展过程，包括各学科的概念、原理和方法的发展历史；介绍人类技术的演化过程。在讲授过程当中，“科学与正确”和“科学与技术”之间的辩证关系是课堂讨论的重点。

（1）科学与正确的关系

科学是不是必定正确，例如，哥白尼提出的“日心说”颠覆了统治天文学界长达千年的“地心说”，因此，有不少人觉得“地心说”不是科学。又如，“燃素说”以为物质燃烧是“燃素”从物质中跑了出来，显然这种解释是错误的。因为它把燃烧看成了一个分解反应，而燃烧实际上是一个氧化还原反应，所以很多人也认为它不是科学。也就是说，我们大部分人都陷入一种思维定势：科学一定是正确的。科学史上，有很多理论在我们今天看来都是错误的，如果按照这种思维定势，科学将完全失去它自身发展的历史。学生在整个科学史的学习过程中必须有一个清晰的认识：科学不等于正确。我们判断一种学说究竟是不是科学，不是依据它的结论在今天正确与否，而是依据它所用的方法、它所遵循的程序[3]。

（2）科学与技术的关系

纵观科学技术发展的历史，我们可以看到人类的活动遵循以下规律：凭经验进行生产，在漫长的生产过程中提炼出技术，然后在改进技术的过程中产生科学[4]。在历史发展的绝大部分时间里，科学与技术之间并没有什么联系，都是各自按照自己的逻辑独立发展。从19世纪后期开始，科学与技术的联系日益密切，逐渐形成“你中有我、我中有你”的相互影响、共同发展状况。探讨科学和技术的关系的演化过程，有助于加深对科技知识的理解。

2.科技文化人物

介绍科学家、发明家等科技人物的成长、研究经历，揭示他们的科学思想、科学方法和科学精神，还原科技名人普通人的一面，打破科学家、发明家的神秘感。

（1）成功不是一蹴而就的

当代教育呈现出相当显著的功利性特征，盲目鼓吹成功，无视科技发现的真实过程，以偏概全。比如说牛顿因一个苹果从树上掉落到身上而发现了万有引力定律；凯库勒在睡梦中领悟到苯分子是环状而非链状；爱因斯坦小时候智力低下、日后成为科学巨匠等等……类似的故事毫无疑问激发了人们对于科学家的崇拜和对科学的向往，让大家感受到科技发现是每一个普通人也能做到的事情，这本是好事。但是这种做法也会让大家忽视客观现实，弱化了科技发现所经历的艰苦卓绝的过程。因此，必须要让学生明白：成功不是一蹴而就的，也没有传说中的那么神奇；任何一项新发现、新发明都需要锲而不舍、踏踏实实和刻苦钻研的坚定信念。

（2）用科学家的品质和精神感染学生

科学家在取得伟大成就的同时，他们身上展现出的高贵品质和崇高精神更加令人钦佩。例如，在英俄克里米亚战争中，英国政府问法拉第能否大量制造一种可以用于战场上的毒气，如果可能的话，他能否领导这一科研项目。法拉第说这个科研项目完全可行，但他本人绝不参与，表现出一个科学家的高贵品质。又如中国航天事业的奠基人钱学森毕生追求科学报国梦想，始终从战略高度思考谋划人才培养[5]，在96岁高龄时仍为当时中国缺乏科技领军人物而忧心忡忡。再如麦克斯韦负责建立的卡文迪许实验室，是世界闻名的学术中心之一，这里先后培养出了26位诺贝尔奖获得者，在科学界创造了一个奇迹。但是麦克斯韦为了完成这些事情，放弃了自己的科研工作，用尽了最后的心力，英年早逝。科技史上还有许多为坚持真理而献身的人，如希帕蒂亚、布鲁诺、赛尔维特等等，他们的成就辉煌灿烂，品格更加光彩照人。

（3）客观评价历史人物

科学家、发明家们虽然取得了辉煌的成就，但他们也和普通人一样，有衣食住行的需要，有喜怒哀乐的感情，在精神上也有理性和非理性的层面。如一生发明无数的爱迪生，在纽约建成了当时规模最大的直流电力系统。他为了自己的直流电利润不受影响，不惜采用卑鄙手段污蔑特斯拉的发明，百般阻挠交流电的推广应用，彻底丧失了一位科学家应有的风度和品质。所以我们要客观地看待历史人物，不能盲目地将他们神化和权威化。

3.科技发展与社会建制

科学技术的发展不是孤立存在的，它与社会经济、政治、文化、宗教、哲学、艺术等都会发生不可避免的相互作用。例如，在中世纪，由于封建和教会势力的双重统治，社会经济衰退，古希腊的科学传统遭到破坏，自然科学被深深禁锢在宗教神学之中，这就是政治、宗教等对科学技术的影响。又如，1769年阿尔克莱特发明的“水力纺纱机”需要沿河岸建厂房，召集大量工人一起操作，到1790年，阿尔克莱特的水力棉纺纱厂已达150家之多，大部分工厂都有七八百名工人，资本主义工厂制度取代了家庭手工业。这是科技进步推动经济社会转型的经典案例。

4.科技发展与大国兴衰

回顾历史，我们可以看到科技发展常常是改变世界格局的转折点，每一次科技革命都导致了世界中心的转移，同时伴随着大国兴衰。[6]以历史上影响最大的三次技术革命为例，蒸汽技术革命实现了工业生产从手工业到机械化的转变，成就了日不落的大英帝国；电力技术革命实现了电气化和大规模流水线生产，使德国和美国走上世界舞台；信息技术革命通过信息技术和电气化的结合实现自动化生产，使美国取代英国夺得了世界霸主地位，站在了世界中心。中国的科学技术也曾达到非常高的水平，但是在实行闭关锁国之后，封建统治者“夜郎自大”、沉浸在“天朝大国”的美梦中，丝毫不重视科学技术的长远发展，中国的科技和经济水平日趋衰落，直至近代沦落到被西方列强随意宰割的境地。

（三）一个理念

在大学生素质教育中，科学教育和人文教育不仅仅是双翼齐飞的关系，更重要的是必须体现科学精神和人文精神的统一与融合[7]。培养大学生的人文和科学素养，是该课程的核心理念。

前耶鲁大学校长理查德·莱文提出，本科教育的核心是通识，是培养学生批判性独立思考的能力，并为终身学习打下基础[8]。这种批判性的眼光和理性思考的能力，恰恰是科学精神的精髓。科学有着两千多年的历史，它有成长、发展的过程，取得了巨大的成就，但它是在不断纠正错误的过程中发展起来的[3]。科学是去伪求真，如何面对旧理论（或者说已有的发现），如何在未知的领域理性前行，批判性思维至关重要。

人文精神就是肯定人自身存在的价值，重视平等、博爱、宽容。虽然科学精神是理性的、实事求是的，但归根结底它是由人创造并发展起来的，科学技术最终是要为人类服务的，所以科学技术需要人文关怀。科学技术是一把双刃剑，它既能促进经济社会飞速发展、造福人类，也会在发展中迷失自己、威胁人类生存。如何正确地引导科学技术健康发展，以及如何在科学求真过程中推动人类文明的进步，是人文精神的核心任务。

人文素质和科学素养对学生的综合发展具有重大意义，二者互相辅助，缺一不可。

三、结语

世界科技文化采用“三四一”的课程教学体系，让学生置身于人类历史发展的长河中去认识科技，思考人与自然、科技与社会的方方面面。经过测试表明，学生对科学技术的本质、科学技术的文化性、科学发展观等，均能做出较准确的理解和把握；在科学方法、科学精神、人文素养等科技文化素质方面，均有所提升。下一步还要从改革教学模式上下功夫，在学院引进全新的网络教学平台后，尝试采用混合模式教学，将学生自主探究、课堂讨论与社会调查三部分相结合，有机衔接课内课外。为了进一步增映也比较好，图2为部分学生课外学习情况图。表1为我院2014级（非教改课）和2015级（教改课）面向对象方法课程的期末考试成绩对比。强课堂教学的有效性，可尝试以学生为中心的辩论式教学法[9]，激发学生的学习积极性和创造性，从而进一步提高学生的科技文化素质。