材料科学基础教学中的人文素质教育

第１２卷第４期　辽宁工业大学学报（社会科学版）　Ｖｏ１．１２，Ｎｏ．４　２０１　０年８月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓｏｃｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ａｕｇ．２０１０　材料科学基础教学中的人文素质教育　刘伟东，屈　华，石　萍，齐锦刚　（辽宁工业大学材料科学与工程学院，辽宁锦州　１２１００１）　摘要：人文素质教育已成为我国高等教育的基本要求和教育改革的基本趋势，也是素质教育在高等理工科　教育中的要求和反映。目前，在理工科专业课授课过程中，人文素质教育并未给予应有的关注　理工科把科学原　理与技术知识教育摆在了首要位置，但同时必须大力加强人文素质教育，这样才能培养出满足社会需求的合格大　学毕业生。　关键词：理工科；材料科学基础；人文素质教育　中图分类号：Ｇ６４２．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—３２７Ｘ（２０１０）０４．０１３３．４０　人文素质教育的推行在我国高等教育史上是　一、一次重要的变革，这项政策的实施将会对我国在各　理工科人文素质教育的内涵　个层面产生深远影响。理工科专业课教育中的人文　理工科人文素质教育内容包括人文科学和社　素质教育是要在科学技术教育的过程中渗透人文　会科学。人文科学是研究人的内心活动、精神世界　教育，两种教育相互协调，使大学生在学习科技知　以及作为人的精神世界的客观表达的文化传统及　识的同时，吸收人类精神文明的成果，塑造健康的　其辩证关系，它是以人的生存价值和生存意义为学　人格。其主要目的在于使学生“学会做人”，从而　术研究主题的学科，它所研究的是一个精神与意义　处理好人与人，人与社会，人与自然的关系，以及　的世界。社会科学是关于社会事物的本质及其规律　自身所遇到的心灵、情感等方面的问题。【ｌ＇　】　的科学，是科学化地研究人类社会现象的科学。　高等教育培养出来的专门人才不仅要有扎实　理工科人文素质教育的目的是在重视专业基　的专业知识，而且要有较高的人文素质。一个合格　础理论与专业知识、应用技能的培养的同时，加强　的大学毕业生，除了应具有扎实的专业知识外，还　大学生的人文素质教育，锤炼他们的人格品质，提　应具有较为丰富的人文知识，有科学的世界观、人　高他们的综合能力与素质，使他们不仅成为所学专　生观和价值观，有高尚的思想品质和道德情操，高　业的业务骨干，更要成为科学素质与人文素质兼备　度的社会责任感。自然和技术科学在理工科大学占　的全面发展型人才。　Ｊ　据主导地位，人文科学相对薄弱。　实际上，在理工科专业进行人文素质教育并不　二、人文教育与专业课教学的关　会喧宾夺主，它将教会学生如何正确思维，如何把　系　握事件的本质。这对于进行科学研究，对于正确应　目前我国高校人文素质教育主要存在四个方　用科学成果，对于识别各种骗局，有莫大的帮助。　面的问题：（１）过窄的专业教育，使学生的人文视野　它虽不能解决具体的问题，却可以给予宏观的规范　与治学基础不宽；（２）过重的应试、实用的导向，使　和指导。可见，人文教育有助于学生意志品质的培　学生的人文理想和精神追求呈弱化状态；（３）人文素　养和健全人格的形成，有助于科学研究沿着健康的　质教育往往是业余活动的一个组成部分，游离于课　方向发展，也有助于科学的方法论应用于科学探索　程体系之外，从而使人文素质教育很难持续有效地　研究之中。【３，４１　开展；（４）把人文教育更多地等同于一般的文体活动　收稿日期：２００９—１２—２１　基金项目：辽宁省教育厅高教教改研究重点项目“材料科学与工程专业应用型人才培养若干环节的改革与实践”资助　作者简介：刘伟东（１９７２一），男，辽宁沈阳人，教授，博士后。　辽宁工业大学学报（社会科学版）　第ｌ２卷第４期　和一般的技能训练，而忽视了人文传统和文化精神　的培养。…专业科学技术教育的人文价值和实用价　值是一组对应的范畴。一方面在科学技术教育价值　的完整体系中，人文价值是其不可或缺的组成部　分，如果人文价值被忽视，科学技术教育的价值就　不可能得到全面的实现；另一方面科学技术教育人　文价值与技术教育的实用价值之间并不存在对立　或者是矛盾关系，对科学技术教育人文价值的重视　并不意味着对科学技术教育的实用价值的忽视。Ｉ６】　（一）人文素质教育促进专业素质的形成　当今世界要求人才具有包括道德、文化、专业　与身心四个方面的综合素质。人文素质教育可以促　进大学生健全心理素质的形成，提高学生的思想道　德修养，也有利于引领大学生专业素质的形成。大　学生的人文素质越高，适应能力、实际应用能力和　开拓创新能力与组织协调能力就越强，也就越容易　把握专业前沿并越有可能取得巨大成功。人文素质　从治学方法与态度和研究方向三个方面对大学生　专业素质的形成产生影响　治学方法与态度反映他　的宇宙观、价值观和哲学素养；研究方向则反映他　的鉴赏力和识别力。　（二）专业素质有利于人文素质的提高　随着科技的进步，道德堕落的现象遍及社会各　个角落，科学技术甚至于用于非人道的残酷的战　争，引起社会道德危机。人们开始认识到人类生存　和发展仅仅靠掌握科学技术是不行的，必须在更深　层次思考人性、人道等问题，思考事关人类可持续　生存发展的基本问题。科学技术既要教会人如何做　事，更要教会人如何做人。科技与人文都是人类不　可缺少的内在组成部分，是相辅相成的关系。人类　的可持续发展需要二者的融会贯通。ｌ／　（三）人文素质教育可推动专业教学改革　爱因斯坦曾说过：“用专业知识教育人是不够　的。专业教育只能把一个人培养成一种有用的机　器，而不能把其培养成一个和谐发展的人。”传统　教育思想强调专业知识教育，特别是理工科学生人　文素质较为薄弱，忽略了人的全面协调发展。在专　业课教学中提倡和加强人文素质教育，有利于拓展　专业课教学视野、丰富专业课教学内涵，进而对更　新专业课教学理念、教学方法，实现因材施教，以　人为本，探索新的教学模式产生深远的影响。　Ｊ　三、材料科学基础课教学的素质　教育　做好理工科人文素质教育的关键在于科学技　术教育与人文素质教育相互渗透与结合。［６１　２００４年　以来，在材料科学基础课教学中，笔者开始尝试着　进行专业科学技术教育与人文素质教育相结合的　探索与实践。　（一）结合辩证法否定之否定规律，讲解固溶　体合金的平衡结晶过程　辩证法规律包括对立统一规律、量变质变规　律、否定之否定规律。其中否定之否定规律揭示了　矛盾运动过程具有的特点，即自我否定、向对立面　转化。笔者紧密结合课堂教学，在讲解固溶体合金　平衡结晶时，适时地点明了否定之否定规律在材料　科学基础理论中的生动体现和运用。　固溶体合金的平衡结晶是指合金在极缓慢冷　却条件下进行的结晶过程。按相转变量与温度的关　系，材料相变分为等温相变与变温相变。在相变临　界温度Ｔｃ以下，如果新相的形成只是温度的函数，　此类相变称为变温相变。在讲解固溶体合金的平衡　结晶这一变温相变时，很多同学难以理解，为什么　纯铁水降温到１　５３８℃以下某一温度（如１　５３０℃），　随着时间的延长就可完全转变为体心立方结构的　固态６一Ｆｅ，而Ｆｅ—Ｃ合金在液一固两相区内的某一温　度却只能结晶出一定数量的固相，延长时间已经毫　无意义？在这里，否定之否定规律得到了充分的体　现。　固溶体合金在结晶时，溶质和溶剂原子重新分　配的进行，必然需要原子之间的相互扩散。假如成　分为ｃ０的合金在温度ｔｌ时开始结晶，按照相平衡关　系，此时形成成分为ｋｏＣ。的固体晶核，但是由于该　晶核是在成分Ｃ。的原液相中形成，因此势必要将多　余的溶质原子通过固一液界面向液相中排出，使界　面处的液相成分达到该温度下的平衡成分Ｃｌ。但此　时远离界面的液相成分仍保持着原来的成分Ｃ０，这　就在界面的邻近区域即形成了浓度梯度。由于浓度　梯度的存在，就必然引起液相内溶质Ｂ和溶剂Ａ原　子的相互扩散，即界面处的Ｂ原子向远离界面的液　相内扩散，而远处液相中的Ａ原子向界面处扩散，　结果使界面处的溶质原子浓度自Ｃｌ降至Ｃ０　。但是　在ｔ１温度下，只能存在Ｃｌ铮ｋｏＣｌ的相平衡，界面处　液相成分的任何偏离都将破坏这一相平衡关系，这　是不能允许的。为了保持界面处原来的相平衡关　系，只有使界面向液相中移动，即晶体长大，而晶　体长大所排出的溶质原子使相界面处的液相浓度　恢复到平衡成分Ｃｌ。相界面处相平衡关系的重新建　立，又造成液相成分的不均匀，出现浓度梯度，这　势必又引起原子的扩散，破坏相平衡。为了维持原　２０１０年（总第６６期）　刘伟东等：材料科学基础教学中的人文素质教育　１３５　来的相平衡，最后又促使晶体进一步长大。如此反　复，直到液相成分全部变到Ｃｌ为止。　当温度自ｔ。降至ｔ２时，结晶过程的继续进行，　一于沉淀相的形成过程，沉淀相的晶核一旦在母相中　形成，其成分就是平衡成分。调幅分解是上坡扩散，　仅从成分角度看，这是一个较难的渐进过程。调幅　分解新相的形成是从无到有，成分从少到多的量的　渐进积累过程，到相变过程结束时，新相形成，实　现质变。这一过程充分展现了由量变到质变的规　方面依赖于在温度ｔ－时所形成晶体的继续长大，　另一方面是在温度ｔ２时重新形核并长大。在ｔ２时的　重新形核（Ｃ２成分）和长大过程与ｔ１时的相似，只　不过此时的液相成分已是Ｃ１，新的晶核是在Ｃ１成　分的液相中形成，且晶核的成分为ｋｏＣ２，与其相邻　律。在讲授连续型相变的专业知识的同时，也告诉　学生一个道理，即做什么事情都要脚踏实地，一步　的液相成分为Ｃ２，建立了新的相平衡：Ｃ２铮ｋｏＣ２，　远离固液界面的液相成分仍为Ｃｌ。在ｔ２下的结晶过　程完成后，结晶过程的进一步进行，有待于进一步　降低温度。依次类推，直到温度达到使最后一滴液　体结晶成固体的温度，固溶体的成分完全与合金成　分Ｃｏ一致，成为均匀的单相固溶体组织时，结晶过　程即告终了。固溶体晶体的长大过程是平衡　不平　衡　平衡　不平衡的辩证发展过程，即固溶体晶核　的形成，产生相内的浓度梯度，从而引起相内的扩　散过程，这破坏了相界面处的平衡。因此，晶体必　须长大，才能使相界面处重新达到平衡。　近几年来，笔者在讲授固溶体合金的平衡结晶　过程时，紧密结合辩证法否定之否定规律讲解，这　样讲授有利于学生对问题的理解，取得了较好的教　学效果。　（二）结合辩证法量变质变规律，讲解连续型　相变过程　量变质变规律揭示了事物发展变化形式上具　有的特点，从量变开始，质变是量变的终结。从认　识层次角度上讲，辩证法三大规律中，量变质变规　律处在最外层，人们可以直观地感觉到，因为它是　以统一体的变化形式存在的客观规律。　按相变方式分，材料的相变分为连续型相变和　不连续型相变。连续型相变又称为无核相变，相变　是在整个母相体系中过饱和相内或过冷相内的原　始很小的起伏经过连续扩展而进行的，调幅分解属　于此类相变。调幅分解过程生动地展现了辩证法的　量变质变规律。笔者在讲解连续型相变、调幅分解　时，为了使学生更好地理解，不是枯燥乏味地讲解　其原理和过程，而是结合辩证法的量变质变规律进　行讲解，使得学生学习起来很感兴趣。调幅分解实　际上是成分连续涨落的偏聚过程，它通过溶质、溶　剂的互扩散且为上坡扩散连续地形成溶质富集区　０ｃ２相和溶质贫化区０【１相。这一过程充分体现了量变　质变的规律。调幅分解初期，母相内的成分起伏是　逐步建立起来的，两相的成分随时问增加而连续变　化并呈正弦分布规律，最后达到平衡成分。它不同　一个脚印，只有日积月累，才能实现质的飞跃。同　时，做事要有恒心与毅力，什么事情都有难度，就　像调幅分解过程，是一个上坡过程，成功不是一蹴　而就的，只有付出辛勤劳动，才能取得成功。　（三）结合道德素质，讲解晶体结构中间隙的　作用　理工科大学生应具备的素质有：思想政治素　质、道德素质、科学文化素质、能力素质、身体素　质、心理素质等。其中，专业素质指大学生对专业　各方面把握的程度，熟练程度，以及可以从事这方　面工作的潜力及能力等。大学生必须具有扎实的专　业基础课知识和专业知识，同时还应掌握公共基础　课知识，熟悉与专业相关的知识。道德是调整人与　人、人与社会之间相互关系的行为原则和规范，即　做人的规矩。如果一个人个人利益过于至上，而完　全忽视，甚至损害他人、集体和社会利益，他就是　一个无修养、不道德的人，他将无法调整好与他人、　与集体、与社会的关系。　笔者在讲解金属晶体结构的间隙时，在讲授专　业知识的同时，对学生进行了道德素质的教育。金　属及合金都是由各种原子组成的，比如纯Ｆｅ，９１２℃　以上是面心立方结构的　Ｆｅ，９１２℃以下是体心立方　结构的０ｃ—Ｆｅ３笔者做了一个假设，即假设Ｆｅ原子　不是球形的，而是立方体或长方体，就像建筑用的　砖，那么Ｆｅ原子堆砌起来不是很好吗？它们之间　没有缝隙，也就不存在金属材料中的晶体缺陷了，　是完整晶体了。如果这样，就没有今天这么多种类　齐全，能满足不同需要的合金了，合金的性能也远　远不能满足人们的需要。恰恰因为Ｆｅ原子是球形，　它们堆砌起来存在大量的四面体间隙和八面体问　隙，为Ｃ、Ｎ、Ｂ等有益原子和各种合金元素原子　留下了间隙固溶和置换固溶的机会。Ｃ、Ｎ、Ｂ原子　和各种合金元素原子溶入后，和Ｆｅ原子发生交互　作用，使得铁的性能得到极大的提高。讲解到此，　笔者联系到人与人之问、人与社会之问相互关系，　告诉学生“如果一个人只考虑个人利益而不顾他　人、集体和社会利益，甚至损害他人利益、集体利　ｌ３６　辽宁工业大学学报（社会科学版）　高教探索，２００８（５）：９４—９７．　第１２卷第４期　益、社会利益，就不会使自己得到提高乃至成功，　甚至将与他人、与社会格格不入。一　个人除了具有　一ｆ２】袁圣军．高校人丈素质教育与课程改革【Ｊ１．高教探索，　２０００（１）：７４—７７．　定的专业知识外，还要具有团队协作精神，给他　人留有发展空间，相互配合，才能取得更大的成功。　【３】顾明远．人文教育在高等学校中的地位与作用［Ｊ】．高等　教育研究，１９９５（４）：１－４．　【４】陈少华．理工科高校学生素质教育探讨【Ｊ】．高教探索，　２００３（２）：６０—６２．　四、结束语　总之，材料科学基础课教学的内涵和目标不应　仅局限于讲授专业知识与原理，还要根据教学内　容，理论联系实际，切实地在教学过程中积极开展　人文素质教育，以促进学生全面发展，进而推动材　料科学基础课教学乃至理工科专业课教学方法、教　学模式、教学内容的改革。　【５１王福先．ＪＥ＿Ｔ＿科大学人丈素质教育若干问题研究【Ｄ】．大　连：大连理工大学，２０００．　【６】李辉．技术教育的人文价值［Ｄ］．长春：吉林大学，２００８．　【７】刘惠娜，许良政．人文素质教育及在植物生理教学中的　实践【ｃ】．２００５海峡两岸植物生理与分子生物学教学研　讨会论文集，２００５：１　１７　１１９．　参考文献：　【１】石承斌，黄忠昭．高校课程建设中的人丈素质教育ＩＪ１．　（责任编校：付春玲）　（上接第１３０页）　环节。在答辩过程中，…方面可以提高了学生的自　我表达和临场发挥能力，另　方面通过纠正设计中　的错误，加深了学生对热工课程基本原理和基本理　五、实践教学与理论教学相结合，　增强教学效果　学生在课堂上获取的知识只有在实践中才能　消化、理解和掌握，并在实践中获得创新。［３，４１热　论的理解和认识，使学生受益匪浅。　六、结束语　热工过程和设备课程教学改革的进行提高了　学生的学习兴趣，开阔了学生的专业视野，增加了　学生独立解决实际问题的能力，同时也极大缩短了　工过程和设备课程是～一门理论与实践相结合的课　程，生产实际应用性强。我们主要从课程设计这个　方面来增强学生的实践能力，强化教学效果。本课　程设计是在热工过程与设备课程学完之后对学生　课堂教学与生产实际的距离，是培养适应社会需求　的创新人才的有效方法和途径。　所学知识的一个系统而完整的训练。学生在全面系　统地复习并基本掌握了所学课程内容之后方能进　行课程设计，通过设计把课堂上的知识真正变成自　己的知识，是课堂教学中的实践环节。通过课程设　计训练，可以使学生掌握热处理炉设计的基本程序　和方法，提高综合运用本课程及相关课程所学知识　的能力。　但是，值得注意的是在教学手段和教学形式上　还有很多的工作需要改进，在如何提高教学技巧，　增强学生学习的主动性上还要下苦工夫，这也正是　今后教学改革的重点和自己工作努力的方向。　参考文献：　【１１赵蔚琳，刘宗明，商树桓．材料专业流体与热工实验教　设计过程分三个阶段：前期准备阶段、设计阶　段和答辩阶段。在设计前期，学生根据教师下达的　实验任务书，查阅有关技术资料，独立进行实验方　案设计等准备工作。在前期准备充分的情况下进入　炉体设计阶段，主要包括设计计算、图纸绘制和计　算说明书的编写。设计计算侧重于指导学生正确地　选择计算公式、数据和图表，针对具体的热处理炉　学体系的改革与创新［Ｊ］．化工高等教育，２００８（１）：４９－５１．　【２】赵新平．谈课程建设评估ｆＪ１．长治学院学报，２００６，　２３（３）：６３—６４．　【３】李玲．在教学中培养创新型人才［Ｊ】．中山大学学报论丛，　２００４，２４（３）：１０４一ｌＯ６．　【４】朱斌，陈呈频，何兴．构建大学生创新教育长效机制的　思考ｆＪ】．中国大学教学，２００６（１）：１６—１８．　的结构和参数，选择合适的经验参数，从而培养学　生对热处理炉设计的基本技能。答辩是最后阶段，　也是学生汇报设计成果，培养综合应用能力的重要　（责任编校：付春玲）