基于建構主義的科技與人文融合性公共課教學設計*

朱暑波

(海南師范大學物理與電子工程學院 海南 海口 571158；海南省農墾中學 海南 海口 570226)

全萌凱

(河南測繪職業學院計算機工程系 河南 鄭州 451464)

王紅晨 李晶晶 邴麗娜 謝瓊濤 沈振江

(海南師范大學物理與電子工程學院 海南 海口 571158)

1 引言

隨著社會的不斷發展，有關科技與人文的討論越來越被人們所重視[1].高等教育的根本任務是人才培養，提高大學生的創新精神和創新能力是時代的要求，也是提高高等學校教學質量的重點和難點.科技和人文多學科交叉被認為是改善高等教育創造力培養的最根本途徑之一[2].

科技和人文自從20世紀50年代被斯諾明確的提出以來，就被教育研究者們不斷地提及和討論[3].科技是對客觀世界及其規律的求真認知，人文是對精神世界的求善追求，兩者共同構成了人們對世界的認識.早在文藝復興時期以前，科技與人文本就是一體的；之后隨著知識的不斷豐富，同時社會對專業化人才需求的不斷增長，知識隨之分化，并逐漸形成了現今的各個學科、專業.然而多年以后，人們逐漸發現，一方面多領域之間存在著某種必然的聯系，另一方面，越來越多的例子證明，那些做出杰出貢獻的學術巨匠們均是在多個領域都有所造詣.所以,這就引發了人們的思考，科技和人文是否要再次融合，從而激發人類創造力的二次飛躍？

關于科技與人文再次融合的問題，人們做了很多的討論.著名科學家楊叔子曾指出[1]，科技與人文是相互滲透、協調發展、相融則利、相離則弊的關系，大學生最主要的素質都同科技教育和人文教育有密切的關系，科技與人文應該相融，不應相離.與此同時，人們也開展了對科技與人文融合的探索，鄧波等利用“科學、技術、工程三元論”的框架對科技與人文在工程中的融合進行了深入的分析[2]，探尋了兩種文化在工程領域中融合的可能性.在大量此類研究中，高等教育、創新型人才是其中的重中之重.著名諾貝爾物理學獎獲得者李政道在清華園召開的“促進科學教育和人文教育融合高級研討會”上提到[4]，科技與人文的結合是現代大學成功的標志.很多學者對高等教育中科技教育與人文教育的融合都提出了試想[5].

然而，目前高校的人才培養在此方面是相對欠缺的，多數專業的培養計劃均以單一專業知識學習為主，跨專業課程多以選修課形式展開，而且這些課程的內容也往往針對專業知識的某一部分內容展開，過于專業化，對學生來說只是簡單的知識疊加，并不能了解多學科間的聯系和平行性，所以難以在多個學科之間實現真正的有機交叉.

要想真正促進科技與人文的融合，激發思想碰撞的火花，必須創造相應的平臺，給予二者融合思考的良好環境.物理是科技教育中的基礎，文化亦是人文教育中的主要內容.因此，物理與文化是科技與人文融合的一個很好的切入點.同時，與專業課程相比，公共課有著內容方式靈活、學生特點相對集中等優勢.基于此，有必要對此展開一定的課程教學設計研究.

建構主義理論是一套對我國教育有著特殊意義的知識和學習理論.建構主義理論認為[6]，學生是學習的中心，教師在學習中只起到組織、促進、提供幫助和指導等作用[7]，學生能夠利用創設情境、認知工具等學習環境因素，最終通過自身達到對所學知識的意義建構[8].在此過程中，學生自身的因素起著決定性的作用，因此，建構主義對于非良構知識的學習有著獨特的效果.基于此，針對目前的現狀，本文作者結合自身教學研究背景[9～12]，對科技與人文融合性公共課的教學設計開展了一定的研究及嘗試.本文基于建構主義理論，從多個方面對物理與文化為主要內容的公共課進行教學設計及分析討論.

2 教學分析

2.1 教學目標分析

本課程旨在拓展思想，促進科技和人文學科間交叉.目標在于使學生通過學習，能夠較為全面地了解以物理與文化為代表的科技與人文知識，理解二者的知識特征、歷史演變、聯系，重點要切實地理解二者的平行性與統一性，以達到建立科技與人文融合的概念，培養多學科交叉融合的思維.

物理與文化是一個寬泛的概念，有其多樣性和復雜性，因此，不可能也不必要求這一課程能夠完成簡單化的目標，要從整體上把握.

2.2 學生分析

針對選修本課程的學生，從以下3個方面進行分析：

(1)知識結構.本課程將從文科類學生開始，逐步擴大到理科類，因為學生在高中階段對物理與文化相關課程都會進行學習，但是文科類學生對文化相關知識會更加關注，具有更好的文化背景，易于課程開展.

(2)認知能力.本課程面向大一、大二學生以公共課形式開設，這些學生對物理的認識尚停留在初步概念階段，還沒有形成完備的物理學知識體系，但這有利于學生在概念階段直接與文化知識建立聯系，從而更好地理解二者在本質上的關聯性.

(3)非智力因素.該階段學生在專業學習上處于起步階段，對新鮮事物，尤其是超脫本專業的知識有著較高的興趣，這也有利于本課程內容的接受.

2.3 學習內容分析

本課程學習立足于物理和人文，在介紹基本知識和基本思想的同時強調二者之間的平行性聯系.具體在學習時會涉及兩個方面內容.

(1)陳述性內容.如物理學的基礎知識，以及文化的基本思想和基本觀點.因此類內容的固定性，會利用學習資源集中講授的方式，但是區別于專業課程，此處以概念性介紹為主，避免僵化的專業學習.過于專業的環節容易使學生更多關注知識的深度，從而陷入其中的某一兩個部分，而忽略了整體，分散了理解基本思想的精力.而單純知識的概念性、應用型介紹則更容易使學生接受，更好地進行全面的思考.

(2)策略性內容.本課程著重建立物理和文化之間的聯系，因此，會將多數內容集中于此.此類內容會借助較多的任務式學習內容形式，如發散性的問題、歷史名人的具體案例、現實生活中某個問題的不同觀點等.此部分內容以學生自主學習為主，如討論、發言、心得體會等，充分發揮學生學習主動性.

3 教學設計

3.1 情境創設

本課程以物理與文化的平行性為主要內容，在內容上必然要緊密聯系實際，還原真實的場景，本課程在情境創設時會從以下3方面展開：

(1)模擬真實的情境.物理與文化與實際聯系均較為緊密，在課堂上可以創設基于真實案例的發散性問題，或與二者均有直接關系的爭議性話題，讓學生從親身經歷出發來進行思考.

(2)還原歷史重要事件.科技與人文在文藝復興時期經歷了重要的分裂時期，歷史上很多著名的學者都是文理兼通的，在他們身上也發生了很多重要的歷史事件.因此，可以借助紀錄片、電影等形式盡可能真實地還原歷史，從而引發學生的思考.

(3)東西方跨時空聯想.東西方無論在科技和人文等方面，都有著其獨特的地理和歷史特色，可以將東西方完全跨時空的內容通過多媒體等認知工具呈現給學生，讓學生站在不同時代的角度進行思考.

3.2 信息資源設計

本課程內容涵蓋范圍廣，在信息資源方面必然要涉及多方面的知識，主要從以下3個方面來考慮：

(1)書本資源.本課程在授課時會以《物理學之“道”——近代物理與東方神秘主義》一書為主，在介紹近代物理成就及東方文化的同時，重點落在兩者的聯系上，在完全不同的領域建立內在相互關聯的概念，與此同時也會從其他相關書籍中選取一些內容作為補充，以擴展知識面和進行思維聯系.

(2)網絡資源.隨著科技和人文的不斷發展，會不斷地有新的知識以報道、講座等形式出現，例如中國科學院院士朱清時教授就曾在“量子意識——現代科學與佛學的匯合處”講座中對科學和佛學均是認識真理的方法這一命題進行了詮釋，這對于建立學科間的跨越性思維有非常好的啟發作用，在授課時應將這些網絡資源吸納進入課堂；

(3)學生自備資源.本課程面對的學生中，相信有個別學生在初次接觸本課程，甚至在之前就已經對科技與人文融合的相關問題進行了思考，這些學生在授課初期會表現出強烈的求知欲和創造性(事實上科技與人文涉及的問題之廣，遠非教師一人所能覆蓋到)，因此，教師可以鼓勵這些學生參與到教學活動中，讓學生將自己的思考整理并展示出來，并輔以佐證支撐資料.這對本課程的學習亦是很好的完善.

3.3 自主學習設計

自主學習是建構主義理論的重要環節，其中的協作學習環節更是對意義建構起著關鍵作用，本課程自主學習將從以下幾方面展開：

(1)針對物理與文化平行性中的典型問題，如量子物理與周易陰陽學說的關系等，采取如下步驟：①教師首先拋出問題，這類問題一定要具有典型性、普遍性、話題性，可自由發散展開.這類問題就作為學生自主學習環節的可引起爭論的初始問題，從而引發學生的自由討論.②讓學生在自由討論基礎上分成若干小組，每個討論小組通過交互的協作將討論內容進行整合，從而形成有條理的初步結論.③教師收集各個討論小組的初步結論，初步總結，予以點評.在此基礎上進一步提出逐步深入的后續問題.④學生針對后續問題展開新一輪的自由討論和協作學習，并將已形成的初步結論應用于新問題，在加以深入思考的同時也能夠對之前的思路加以驗證和應用.

在此環節教師應注意，對學生的討論要適時地加以引導，因為物理與文化的內容跨度大，范圍廣，以學生的知識基礎尚不足以直接建立二者的聯系，在必要的時候教師要加以輔助.

(2)針對其他相關問題，如學生自備資源中提出的問題等，采取如下步驟：①教師首先收集學生在課下思考和調研中形成的問題，總結歸納，根據學生的知識基礎，整理出具有代表性的、涵蓋多個方面的問題，在課堂上加以展示.②學生以小組形式針對問題展開自由討論和協作學習，并將結論反饋給教師，教師加以點評.

3.4 強化訓練設計

根據前一環節的學習，學生可以初步理解物理與文化的聯系，但對于完成最終的意義建構，建立科技與人文相融合的概念還需要進一步強化訓練.本課程在進行強化訓練設計時，會根據學生在自主學習環節的情況，列出一系列具有難度梯度的物理與文化相關主題，讓學生根據自身情況，在課下完成自主思考、查閱資料、撰寫心得.

在此環節特別要注意所給出的主題一定要在根本上能夠反映物理與文化的基本原理與知識本質，如物質守恒定律與萬物相生相克互相轉化的聯系，諸如此類主題；同時還必須考慮到主題要與學生的專業知識背景相符合，這樣才能夠進一步促進意義建構的完成.

3.5 學習評價設計

本課程學習評價采取整體化、多元化、彈性化的方式，最終學生評價會從以下3方面來考量：

(1)自主學習評價.在自主學習環節，對學生表現出的學習積極性、自主學習能力、協作學習中的貢獻等進行評價.

(2)強化訓練評價.在強化訓練環節，對學生的主動性、訓練過程、訓練效果等進行評價.

(3)課程心得評價.在課程最后，讓學生根據自身的學習體會，撰寫一篇最終的課程學習心得，對心得的完成程度與思維深度等進行評價.

通過多方面評價的加權，能夠對學生的學習過程進行公正的評價，同時，評價不依據過于細化的標準，切實保證學習評價的整體化和彈性化.

4 結束語

本文基于建構主義理論，從教學目標分析、學生分析、學習內容分析、情境創設、信息資源設計、自主學習設計、強化訓練設計及學習評價設計等8個方面入手，對物理與文化為代表的科技與人文性公共課進行了教學設計，旨在使學生達到建立科技與人文融合的概念，培養多學科交叉融合的思維.通過本課程的教學設計，對高校科技與人文相融合的教育發展進行探索，并通過具體的公共課進行實踐.

教育并不是一朝一夕就能取得顯著效果的，本課程是對高校人才培養中的文理結合進行的一個嘗試，在今后必將借助更多平臺，輔以多元化的教育途徑，力求打造一個科技和人文融合的人才培養模式.

致謝

感謝北京師范大學王晶瑩教授對本工作的指導與幫助.