现代科学技术概论课程建设探索

张超杰，张立强，王海川，龙红明，万 勇

(安徽工业大学 冶金工程学院，安徽 马鞍山 243002)

现代科学技术概论课的开设是为了进一步增强学生自主学习和终身学习的意识，使学生具备不断学习和适应科学发展的能力。现代科学技术概论属于通识类教育课程，核心在于培养学生的综合素质[1-4]，该课程与专业学科课程的侧重点不同，涵盖知识面广。

一、现代科学技术概论课程建设目标

安徽工业大学是一所以工为主，行业特色鲜明的多科性大学，定位于培养基础扎实、知识面宽、实践能力强，具有创新精神和社会责任感的专门人才，努力造就“有理想、宽基础、重实践、善创新”的创新型应用人才。随着人类社会和科技活动的不断发展，科学理论发展和技术创新应用日新月异，学生如果缺乏对各科知识发展历程的了解，难以全面了解并综合认识各类学科前沿知识，影响他们科学素养和价值观的形成。在当今知识大爆炸的时代，开展通识课程教育，提高学生的科学文化素养，有利于提高学生创新探索和分析复杂问题的能力，成为全面发展的创新型应用人才。

冶金工程专业是安徽工业大学最早设立的专业之一，按照重基础、宽口径、复合型、高素质的人才培养模式，培养德、智、体、美、劳全面发展，了解现代冶金和材料学科发展，适应社会经济和科学技术发展要求，掌握现代冶金工程相关基础理论、专业知识和基本技能，善于应用现代信息技术和管理技术，具备国际化视野、富有创新精神，具有分析和解决复杂工程问题的能力的工程技术型高素质应用人才。实现这一目标，提高学生的科学与工程思维能力，形成科学的价值观尤为重要，因此开设了现代科学技术概论通识教育课程。该课程是冶金工程专业本科阶段的一门专业选修课程，课程内容广泛，属于跨学科的通识教育课程，旨在引发学生对自然科学的思考，拓宽学生的视野。

该课程共32学时，面向大四本科生开设，为学生步入社会前的通识教育，课程教学目标是使学生了解自然科学的起源、方法及发展趋势，提高阅读经典名著的能力，提高科学文化素养，激发对未知科学世界探索的兴趣；训练学生自然科学的思维方式，使其具备理性判断及批判性思维的能力，形成科学的世界观与方法论；提高学生不断学习和适应冶金学科以及自然科学发展的能力，具备分析解决复杂科学问题和创新的能力。

少数学生综合科学素质较低，本科期间注重本专业领域知识的深入学习，对其他自然科学甚至本专业邻近学科的基础知识涉猎不足，不能从整体上把握科学知识体系，知识结构明显存在精深但面窄的问题，与“复合型、高素质”人才有一定距离。因此开设通识类课程现代科学技术概论对拓宽学生的知识面，提高学生综合素质具有重要意义。

二、现代科学技术概论课程建设的实践

由于初次为冶金工程专业开设该通识类课程，教学团队对古希腊哲学、物理学、生命科学、数学及科学方法等各领域知识内容的理解深度较浅；学生所掌握自然科学经典著作知识的程度参差不齐，教师对学生的知识背景把握不准；教学团队对通识类课程的课堂引导和学生考核评价方法经验不足。所以要针对这些问题有的放矢进行课程建设。

(一)持续完善教学内容

在教材的基础上，持续搜集补充参考资料，完善教学素材。现代科学技术概论课堂主要任务是引导学生走进古希腊哲学、物理世界、生命科学和科学方法论不同领域的相关自然科学经典名著，目前主要包括古希腊哲学领域：柏拉图的《理想国》、亚里士多德的《形而上学》；物理世界领域：戴维·林德伯格的《西方科学的起源》、艾萨克·牛顿的《自然哲学之数学原理》、阿尔伯特·爱因斯坦的《狭义与广义相对论浅说》；生命科学领域：查尔斯·达尔文的《物种起源》、詹姆斯·沃森的《DNA：生命的秘密》、弗朗西斯·克里克的《惊人的假说》；科学方法论领域：欧几里得的《几何原本》和亨利·庞加莱的《科学与假设》。

为能够深入浅出、旁征博引地向学生介绍现代科学技术相关的各个领域知识，教学团队深度阅览自然科学经典书籍，通过查阅大量国内外专业期刊，检索互联网资料、专题文章，请教物理学、化学、生物学等领域专家等，追踪学习不同自然科学领域知识的发展现状和最新研究动态，建立了丰富的现代科学技术概论教学素材库，补充拓展了课程教材，充实了教学内容。每次课堂均以专题形式授课，在充分的准备和丰富的教学素材积累的基础上，用通俗易懂的语言深入浅出地向学生介绍每个专题内容，激发学生的学习兴趣。如在“西方科学的起源”专题课堂中，将本专业学生较熟悉的冶金史引入课堂，以炼铁炼钢为切入点，从炒钢法、坩埚法炼钢开始讲述，直到如今的大型顶底复吹碱性转炉炼钢，使学生在学习冶金学科从传统手工作坊工艺一步一步发展到如今的冶金科学技术的过程中，认识到了解科学技术史的重要性和科学史对未来发展的指引作用。

将现代科学技术概论课堂内容与身边事物和生活结合起来，使教学内容趣味化。该课程涵盖内容广泛，涉及哲学、物理、生命科学、科学方法论等多个领域，如果单纯按照教材内容讲解，内容难免枯燥乏味。美国教育学家布鲁纳说：“学习的最好刺激，乃是对所学材料的兴趣。”因此教学团队以引发学生兴趣为出发点，逐步优化教学内容，并结合身边生动事例有针对性地阐述授课内容，将深奥宏观的内容简单化、趣味化，引发学生兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的求知欲和好奇心。

如在“DNA：生命的秘密”专题课堂中，通过科研竞赛故事的形式讲述DNA双螺旋结构的发现过程，用生动活泼的语言描述枯燥而伟大的科研工作。故事主人公是年轻的生物学博士詹姆斯·沃森，与弗朗西斯·克里克一起凭借一种稀缺的想像力，大胆推测，而不是艰苦的实验数据收集，也不是投机取巧，领先同时代的诸多科学家如著名化学家泡令，率先发现DNA双螺旋结构。该悄无声息的竞赛研究过程情节跌宕起伏，引人入胜，展现科研工作的乐趣，引发了学生对科学研究的热爱。

(二)教学方法的探索

1.线上线下混合式教学

该课程教学采用线上线下混合的方式进行，以课堂教学为主，网络资源为辅。混合式教学是将线上教学和传统教学的优势有机结合起来，充分利用线下和线上课堂教学的优势，激发学生的学习兴趣，提高学习效果。

线下课堂教学利用现代教学多媒体技术，通过动画、图片、视频等方式展现课堂内容，提高学生的兴趣和学习的愉悦感。线上课堂资源丰富，通过超星学习通、腾讯会议、雨课堂等教学平台，有效弥补线下课堂教学的不足。学生还能通过在线网络随时随地学习，培养自主学习的意识，这与现代科学技术概论的通识课程特点相吻合。线上课堂使学生具有较大的自主选择空间，学习使用工具和学习地点均不限制，还能随时回顾及预习，便于学生自主学习。

如在线下课堂介绍“狭义与广义相对论浅说”专题的过程中，从爱因斯坦的个人简介谈起，引发学生对这一时代伟人的兴趣，然后介绍狭义相对论创立前夕的物理学背景，包括牛顿的绝对时空观、物理定律的伽利略相对性原理、麦克斯韦公式得出光速不变的原理、以太不存在的实验验证、“在热和光动力理论上空的19世纪乌云”等一系列知识点[5]，然后切入爱因斯坦的光速不变和相对性原理假设，并从爱因斯坦对同时性的怀疑开始，层层递进剖析讲解，用一个个小故事和知识点讲述深奥晦涩的狭义相对论，激发学生的兴趣。对于愿意深入学习相对论原理和推论的学生，则通过线上课堂重点详细讲授洛伦兹变换、闵氏几何空间等知识点，并引入生动形象的视频、图片等学习资料。通过线上线下混合式教学，因材施教，重点突出，避免了授课内容的枯燥乏味。

2.引导学生课堂互动

在教学过程中，开展多种形式的互动，引发学生深入思考并积极参与到话题讨论中。就每次课堂的专题内容，课前布置作业使学生充分查阅资料，课堂中合理抛出思考问题，有针对性地提问，启发学生从不同角度思考，必要时分组讨论。尤其是线上课堂中，学生与教师的互动内容更丰富，学生的回答也更积极活跃。通过超星学习通、腾讯会议、雨课堂以及腾讯QQ等线上的方式展开讨论，学生发言更为活跃，也敢于大胆表达自己的认识和见解，思考问题也更为深入。

3.运用哲学思维启发学生

在教学过程中重视哲学思维的引入和启发，培养学生的哲学思考意识，使其在学习工作和生活中贯穿哲学和辩证法思维意识。哲学是自然科学的母体，哲学随着人类文明的进步也是在不断发展与时俱进，依次主要经历了古希腊时期亚里士多德的形而上学、19世纪黑格尔的唯心主义哲学和20世纪的马克思主义哲学[6]。在社会生活和科学研究等不同领域，尤其是在自然科学的各个领域，哲学可提供科学的认识论和方法论，合理运用哲学思维可帮助人们发现问题的主要矛盾并协助指导解决问题。

适当引入哲学思维尤其是马克思主义唯物辩证法将对学生的思维模式产生较大影响。冶金工程专业大部分学生毕业后将从事科学研究或者工程实践工作，如能在自身较强专业素质的基础上再掌握一些辩证法哲学思维，如矛盾的对立统一规律、质量互变规律和否定之否定规律等，将有利于学生未来工作的顺利开展。有哲学素养的科学工作者更容易带着批判的眼光看待事物和问题，也更容易从众多的科学现象中找到普遍规律并归纳总结。因此该课程在物理学、生命科学和科学方法论等不同专题中穿插引入哲学思维，增强学生运用唯物辩证法这一强大工具的意识，提高学生批判性思维和创新的能力。

(三)建立多元评价机制

通识类教育课程成绩不易量化，因此需要建立多元的评价机制，将学生的考核成绩分为多个维度，采用平时成绩+期终考试成绩相结合的方式，平时成绩和期终考试成绩各占课程总成绩的50%。

为了确保考核成绩的公平，该课程平时成绩综合考勤、线下和线上课堂表现、课堂作业等，从多个维度对学生的课程参与积极性、综合素质和创新能力进行评价。由于该课程涵盖内容广泛，不同学生对课程所涵盖的古希腊哲学、物理世界、生命科学和科学方法论不同领域的认知和兴趣程度各异，因此不适用试卷量化考试的方式，而采用题目自拟撰写结课论文的考核方式，允许学生的多样化和个性化发展，给学生充分的创新和展示空间，该考核方式也受到学生的普遍欢迎。

三、现代科学技术概论课程建设初步效果

现代科学技术概论课程开设已有三学年，共216位本科生选修了该课程，在线下课堂学习之余，学生使用学习通平台主动进行线上学习。根据师生反馈信息，该课程得到了如下有益效果：

(1)学生养成了阅读自然科学经典名著的习惯。经过该课程的学习，学生闲暇之余会拿起自然科学著作细细品读，深入思考，不知不觉中提高了科学素养，锻炼了理性判断及批判性思维的能力。拓宽了学生视野，丰富了学生的知识储备和交叉学科的兴趣点，更提高了学生分析复杂科学问题和创新的能力。

(2)学生提高了自学能力。通过该课程的线上线下混合式教学，学生体验到了线上资源的丰富与便捷，主动通过互联网搜集信息资源的能力得到有效提高，分析和解决问题的能力和手段得到锻炼。

(3)教学团队的科学素养得到进一步提高。通过古希腊哲学、物理世界、生命科学和科学方法论等不同领域知识素材的搜集学习和消化，教师坚持不懈建设教学资源，提高课程质量，为实现学生成为全面发展的创新型应用人才发挥积极作用。

四、现代科学技术概论课程建设难点

在现代科学技术概论课程建设过程中遇到的主要难点问题如下：

(1) 现代科学技术概论课程内容广泛，涉及哲学、物理学、生命科学和方法论等不同领域的不同专题，每次课内容均为一个新的专业方向，教学团队需提前搜集大量的教学素材并分析整合，授课难度较大。

(2) 该课程涵盖较多物理、数学、生物等领域知识，跟学生本专业相去较远，部分学生更注重学以致用的专业课程，忽视通识课程，缺乏学习动力。学生认识水平参差不齐，并且学生对该课程蕴含的科学思想和方法论的认识存在偏差，自主学习和深入思考的意识欠缺。

(3) 部分学生面临考研升学和就业压力，不得不花更多时间和精力准备即将面临的考研或者就业，课堂投入的时间便相对较少。

应进一步丰富教学团队在现代科学技术不同领域的综合知识，优化教学内容，或者大胆尝试讲座、活动教学、辩论赛等多种形式进行教学，使学生从心底认可并喜欢该类课程，提高自身科学素养和创造性思维的能力。

五、结语

现代科学技术概论课程建设着眼于科学塑造学生的世界观和方法论，锻炼学生的理性判断及批判性思维的能力，增强学生自主学习和终身学习的意识，提高学生不断学习和适应社会及科学技术发展的能力。