金属材料学教学中融入科学史教育

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1、金属材料学教学中融入科学史教育　　摘要：在金属材料学的课程中充分发掘材料科学史的教学价值，从而设计课堂教学的新思路和开辟课堂教学的新途径，以此提高学生的学习兴趣。围绕着该主题，结合教学实践中的一些课例，浅析在金属材料教学中如何融入科学史的教育。　　关键词：科学史；金属材料；科学方法　　中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）24-0085-02　　在大学金属材料学教材中许多章节都渗透着科学史的内容。因为科学史的教育在培养学生的科学探究能力、科学态度与科学价值观等方面有

2、着重要的作用。了解科学史，让学生体会研究金属材料的价值，感受科学家们崇高的精神境界，而且养成敢于质疑、批判的精神，培养严谨求实的科学态度，同时培养学生的科学方法、科学精神、科学思维等。因此，如何让材料科学史教育在知识与技能、过程与方法的教学目标中充分体现其价值，值得教师深入的探索和不懈的追寻。本文旨在利用科学发展史融入金属材料学教学，提高学生们的科学素养，为素质教育课堂服务，使学生对金属材料学的学习生产浓厚的兴趣，培养学生的科学探究能力，实现教学模式和学习方式的重大改进。　　一、学习科学史，领悟科学方法6　

3、　科学史是以科学发展为研究对象的历史科学，是人类文化史的重要组成部分。它描述和解释科学知识发生、发展与系统化的进程，是近代科学发展到一定阶段的产物。其基本内容有：科学发现和发明史、科学社会史和科学思想史等[1]。为了适应新时代的要求，落实新课程中关于培养学生科学方法的目标，需要全面提升学生的科学知识与技能、了解科学过程与方法、陶冶科学情感与价值观。大学生通过对金属材料学的学习，不仅要了解金属材料理论知识和实验技能，还要清楚材料学知识中的科学思想和科学方法。想要达到这个目的，对学生进行金属材料学科学史教育是有

4、效途径之一。大学金属材料教学中应该联系材料科学史实例，使学生从历代科学家的探索中获得启发，学到有益的科学思想和方法，并通过科学史教育使学生对科学的本质有深入的理解，进而领悟出科学的方法。[2]　　二、还原科学史，加深对课程的理解6　　金属材料学主要学习钢铁材料（包括工程结构钢、机械制造结构钢、工具钢、不锈耐蚀钢、耐热钢和耐热合金、铸铁等）、金属功能材料和新型金属材料等，涉及到金属间化合物结构材料、金属基复合材料、金属玻璃等。在金属材料学课程学习中涉及大量的符号、公式、术语和概念。如果采用灌输式教学，通过死记

5、硬背，学生很可能只知其然，而不知其所以然，从而导致记忆不深，理解不透。但是，如果学生能了解知识产生的背景，这有助于学生更好地理解和掌握金属材料学的相关知识点。因此，添加合适的科学史进入教学课程，使学生知晓科学思想的来源和学科的历史行程，从而感受到科学理论是不断发展、不断完善的，使学习变得有趣味性，启发学生对金属材料科学世界的向往，对学生的学习大有裨益。[3]例如在学习钢铁冶炼时可以融入国内外的冶炼发展史，通过比较古今中外的冶炼特点，使学生对钢铁的冶炼有更全面的了解。中外的钢铁冶炼技术有近3000年的历史，其

6、核心工艺不断改进，燃料结构不断优化，所延伸的共生体系不断变迁。第一阶段（古代，1840年鸦片战争爆发之前）：块炼铁炉―固体渗碳炼钢流程、坩埚炉―固体脱碳炼钢流程、竖炉―固体脱碳炼钢流程典型钢铁共生体系等共3种；第二阶段（近代，1840―1949年）：化铁炉―贝色麦炉、西门子马丁炉流程典型钢铁工业共生体系等共2种；第三阶段（现代，1949年至今）：高炉―平炉流程、高炉―转炉流程、（废钢）电炉短流程、直接还原―电炉流程、熔融还原―转炉流程典型钢铁工业共生体系等共5种。图1反映了中国现代钢铁工业生产设备、生产技术

7、、主要产品情况。[4]　　通过了解国内外钢铁的冶炼历史，使知识产生的真实背景和历程简约地展现在学生眼前，有助于学生产生对钢铁冶炼的学习兴趣，从而主动了解相关知识。因此，把课程内容放入相应的历史背景之中，使学生了解科学的规律，构建深入的理解和认识。[5]　　1.创设情境，引入课题。在金属材料学课程中引入科学史，是为了提高学生的学习积极性。在讲绪论（金属材料的过去、现在和将来）时，通过讲述一些具体的科学历史事件，体现出金属材料学的发展。例如，英国人贝塞麦把我们带进钢铁时代，重温19世纪50年代初历史上著名的“克

8、里米亚战争”6。贝塞尔发现枪膛里有刻螺旋状的膛线，子弹在枪膛里前进时受膛线作用边旋转边往前，出枪口后飞得特别稳当，射击准确性好。贝塞麦将其原理运用与大炮的生产，但生产出的大炮经常发生炸膛事故，通过一系列的试验与分析，贝塞尔最后分析出是材料出了问题，只有突破材料关才能避免炸膛。通过这个历史事件，可以让学生针对此“材料出的问题”进行分析，找出问题的原因（材料设计的缺陷），思考如何解决问题（如何改进材料），最后教师进行