DOI物nki 中国地质教育 2005年第3期 CHINESE GEOLOGICAL EDUCATION 63 教学研究与改革 在专业课中融入科技史教育 王旭升,万力,梁四海 (中国地质大学水资源与环境学院,北京100083) 摘要:在专业课中融入科技史的教育,可以丰富教学内容,让学生在生动的学科发展历史中领会科学研 究、技术开发的方法,激发探索的积极性,提高教学效果。本文通过“环境流体力学”的教学实践,提出 了在专业课程教学中融入科技史教育的方法。 关键词:教学方法;科技史;环境流体力学 中图分类号:G642.1文献标识码:A文章编号:10069372(2005)03006302 专业基础课程的教学,是把经过上百年发展历方面让学生了解本学科是如何演化发展的,以及在 史的某一个学科或多个学科的研究方法和研究成果实际工程技术领域有哪些应用。在绪论课中,首先 传授给学生。在大学的专业课教学过程中无论教给学生讲述国内外水利工程的开发历史,并说明其 材内容还是课堂讲学,都必须适当的向学生介绍本对环境的影响,然后比较细致地介绍流体力学基础 专业学科的发展历史和发展趋势。这种学科发展史理论的发展阶段和有主要贡献的科学家,突出水力 是科技史的一部分,由于受到专业领域的限制,讲学的发展和工程应用。最后,通过人类生产和经济 述内容可能难以做到完整和系统化,从而导致学生的发展,以及工农业发展与自然环境之间的矛盾, 无法全面深入的了解学科的背景、发展的驱动力和说明从流体力学、水力学演变到环境流体力学的必 科学家不断取得进展的研究路线一般来说,学科要性,并引入地球流体力学的概念,让学生对环境 发展史不作为教学大纲中要求掌握的内容,因此教流体这一研究对象和流体力学这一基础理论有更加 师在授课过程中往往对此轻视,要么让学生自己在全面的认识。 课余了解,要么稍微讲讲、一笔带过,不能取得什 利用多媒体教学设备,可以方便地向学生播放 么效果。虽然大学里开设了科技史的专门课程,但关于水利工程、环境流体的图片、大科学家的肖 是非社会科学专业的学生,通常并不能自觉地去选像、学科发展的彩色框架、路线图以及典型工程和 修科技史。笔者认为,了解科技史对自然科学以及事件的记录影片等,使有关科技史的教学内容更加 工程技术的学习和研究具有很重要的作用,应该在生动形象,学生的印象更加深刻,从而增加学习钻 大学的专业课程教学中得到加强。在讲授“环境流研的兴趣。 体力学”时,笔者进行了在专业课中融入科技史教 二、用科学家事迹开拓知识点的学习 育的探索,下面谈谈体会。 任何一门学科的发展都是大量科学家和工程师 一、在绪论中引入学科发展史 辛勤劳动的结果,专业课中的许多原理、定律或公 许多专业课的教材,在绪论中介绍了本学科的式,是用他们的名字命名的。然而,教材的编写由 研究内容和研究方法,以及研究对象的一些基本性于各种条件的限制,不可能对每个知识点都说明其 质,但是很少涉及学科发展历史,或者只做简明扼来龙去脉,具有人物命名的知识点因此往往来得很 要的综述。“环境流体力学”是一门面向环境工程突然,显得很生硬。这种缺陷可以通过课堂授课来 专业学生的新兴学科,目前还没有统一的教材,而解决“环境流体力学”中涉及大量流体力学、水 一般流体力学、水力学的教材对科技史的介绍非常力学中的基础知识点,在讲授这些知识点之前,可 缺乏,因此需要在备课期间收集大量资料,一方面以介绍过去的科学家和工程师是怎样思考、怎样试 弄清楚环境流体力学与其他学科之间的关系,另一验和怎样寻求计算方法与计算工具的,特别重要的 收稿日期:2005-05-30;修订日期:2005-06-22 作者简介:王旭升(1974),男,副教授,主要从事地下水文学、环境流体力学教学和科研工作
中国地质教育 CHINESE GEOLOGICAL EDUCATION 2005年第3期 是了解这些著名人物的研究背景和对学科的贡献。程是符合学科发展历史的。但是,在教学过程中 例如,拉格朗日和欧拉都开创了流体描述理论,但我们不必拘泥于此,凡事必须由少至多、由简到繁 是最终欧拉方法占据了统治地位,这既与流体的连地进行讲解。实际上,可以根据学生背景知识的情 续介质特性有关,也与他们各自在数学上的独特风况,采取一些突破。例如,流体力学理论经过几百 格有关。而关于管流中的湍流现象,不仅仅是开始年的发展,已经可以用偏微分方程组的形式描述复 于雷诺的试验,还涉及到哈根的试验、泊素叶的定杂的流体运动,现代数学工具的应用是不可或缺 律和现代流速观测技术等,在讲课时需与学生一起的。作为当代工科大学生,对于现代数学工具都有 探讨工程师设计实验的思路和观测技巧,探讨科学了比百年前的学生更深入的掌握,因此不妨站在专 发现与历史时期技术手段局限性之间的关系。这种业理论的顶峰,即纳维一斯托克斯方程的制高点 教学过程有利于学生更加深刻的掌握知识点的精采取下山法,逐步地追溯流体力学的简化理论,回 髓,领会科学研究的方法。 归到欧拉动力学方程、伯努利方程,从而进入恒定 在安排专业课时,争取每次课堂教学都给学生总流方程的细致分析,并让学生进一步回顾欧拉静 介绍一位与专业领域有关的人物,包括历史上的科力学方程、帕斯卡定律,直到回归到阿基米德定 学人物,也包括当前活跃在专业前缘的学科代表,律。这种下山法,不仅让学生清楚地了解学科的顶 既介绍国外的著名科学家,也介绍国内有突出贡献峰是如何一步一步实现的,更让学生理解自己的时 的专家学者。这些专业学科典型人物的事迹能够激代在专业学科中的位置,努力探索本学科发展的前 发学生的学习热情,鼓励他们以前人为榜样,继承沿方向 刻苦钻研、不断创新的科学精神。 笔者发现,通过水利工程发展历史的教学,通 、遵循科技史的路线讲授专业内容 过流体力学和水力学发展历史的教学,以及通过现 专业学科理论的发展,以及工程技术应用的发代工程流体力学和环境流体力学发展历史的教学, 展,总是与人类生产活动、认知活动的一定历史阶学生可以深刻地体会到世界科技中心从中国到英 段相联系的,具有客观的发展规律。学生对专业知国、从英国到法国、从法国到德国再转移到美国的 识和研究方法的掌握,也是逐渐积累和逐渐深化大进程,而近代中国流体力学的发展和工程应用 的,在专业学科的学习方面,也必须遵循一定的规起步较晚、但发展很快,逐渐出现了以中国人命名 律。通过对学科发展历史的深入了解,学生可以更的学科成果。对这种科学中心转移历程的体会,有 好地把握专业知识的学习方法,而教师也可以更好利于激发学生的爱国热诚,提醒他们努力学习,为 地组织课堂教学、提高效率。对于“环境流体力中国科学事业的腾飞而奋斗。 学”,学生首先必须具备流体一般性质和流体静力 总之,在专业课中融入科技史的教育,可以丰 学的知识,才能进一步学习流体动力学知识,只有富教学内容,让学生在生动的学科发展历史中领会 先掌握简单条件下的流动现象,才能进一步了解复科学研究、技术开发的方法,激发探索的积极性。 杂条件下的流动现象,只有先进行单一问题的简化通过“环境流体力学”的教学实践,笔者认为科技 分析,才能进行组合问题的深入计算。这种学习过史教育可以提高专业课程的教学效果,值得提倡。 Imparting Knowledge of History of Sciences and Technology into Teaching of Specialized Courses WANG Xu Sheng, WAN Li, LIANG Si hai China University of Geosciences, Beijing 100083, China) Abstract: Imparting know ledge of history of sciences and technology into teaching specialized courses can enrich the content of courses, help students acquire the methods of scientific research and technological development, inspire the students activity to research and enhance teaching result. From the practice of teaching the course of environmental fluid mechanics, methods of mparting know ledge of history of sciences and technology into specialized courses teaching are presented. Key words: teaching method; history of sciences and technology; environmental fluid mechanics