融“人文”于“理工”的課程教學方法

蔣洪奎　宣仲義

[摘要]如何提高理工科大學生的人文素養是當前高校通識教育中的一個難題，文章介紹了一種融“人文”于“理工”的課程教學方法。該方法通過將哲學、文學、美學等人文知識有機地融入機械制造專業課程的教學，深化了教學內容，提高了學生的人文素養，取得了良好的教學效果。

[關鍵詞]人文素養;理工科;專業課程;教學方法

[中圖分類號]G642[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437（2019）11-0011-04

一、引言

隨著社會的發展，盡管科技越來越發達，社會分工越來越細，但現代社會對人才的要求卻越來越綜合和全面。普通高等學校的人才培養目標總是力求科學知識與人文素養綜合，理論知識與實踐能力并舉[1]。近年來，國家大力倡導應用型人才培養，對實踐的重視得到了社會各界的認可。但科學知識與人文素養的綜合卻未能如此，與科學知識相比，人文素養的培養和提高依然欠缺，這種現象在專業理工科院校尤為明顯。人文素養對人才專業成長和人才全面發展的作用是不言而喻的，眾多學者已提出了不少振聾發聵的意見和建議，其中不乏像楊叔子這樣的名師大家I2-4]。但盡管這是人所皆知的問題，要實施并解決卻非易事，因為人文素養需要在潛移默化中長期積累，而非短時速成。

當前理工科專業人才人文素養的培養途徑主要是開展通識教育，比如在課程體系中設置人文類的課程供學生選修，這是非常必要的，其成效有目共睹。當然還有另一種途徑，就是將人文素養提高與理工科專業知識學習融為一體，可是這種教學模式到目前為止仍然較少被提及。

機械制造基礎是機械制造專業一門傳統的專業基礎課程，主要講解金屬材料、材料的熱處理、鑄造成型、壓力加工、焊接、切削加工及特種加工等，這些內容似乎與人文風馬牛不相及，但這樣一門技術性非常強的專業課程中，依然蘊含著非常豐富的人文知識。筆者結合這門課程的內容，將哲學、文學、美學等人文知識融人課程的教學當中，開展了融“人文”于“理工”的課程教學方法探索，取得了良好的教學效果。

二、融哲學于機械制造專業課程教學中

以鑄件的質量控制為例。鑄件質量的控制在《鑄造》章節中僅占小部分內容，由于鑄件在生產過程中有可能產生多種缺陷，國家標準規定的鑄件缺陷就有50種以上，而且每種缺陷的產生總受多種因素的綜合作用，因此普通教材往往對此講得比較含糊籠統。通常的講解方法則是結合具體事例，然而這樣講解很容易掛一漏萬，不利于學生對其加以整體把握。特別對于專業知識不全面、專業素養還較為薄弱的低年級大學生而言，這樣的講解方式不僅不利于學生理解，而且會讓學生覺得課程學習很枯燥，因此我們引入自然辯證法中“事物是普遍聯系的”這個基本哲學原理來開展教學活動。基于“事物之間以及事物內部各要素之間是普遍聯系的”哲學觀點，我們引導學生挖掘可能影響鑄件質量的各種因素。結合學生提供的各種解答，我們把鑄件質量的影響因素分為兩條主線：一條主線是從橫向靜態看，鑄件要跟原材料、鑄造方法、鑄造工藝、鑄型條件、鑄件結構、工人操作技術、檢驗檢測條件等因素發生聯系;另一條主線是從縱向動態看，鑄件在成型過程中要經歷金屬材料冶煉、材料加熱、液態金屬澆注、金屬流動充型、凝固收縮、落砂清理等基本過程。鑄件正是由于有這些聯系和過程才得以形成，因此這些聯系與過程都是影響鑄件質量的因素。根據聯系的條件性，任何具體的聯系都無不依賴于一定的條件，隨著條件的改變，事物之間以及事物內部各要素之間聯系的性質、方式也要發生變化。只要搞清楚這些要素對鑄件質量的影響，學生就很容易理解如何控制鑄件質量了。站在哲學的高度來看待這一問題，學生不僅容易接受，而且還能舉一反三，比如針對某一具體鑄造缺陷，學生能從不同環節、不同過程中去發現問題，并找到解決辦法。

又如裂紋的產生和防治。材料受到應力的作用產生應變變形乃至裂紋，這是一個從量變到質變的過程。唯物辯證法認為，矛盾是推動事物發展的根本動力。裂紋這個事物的產生和發展依賴于應力應變和材料強度塑性這對基本矛盾，材料受到應力應變作用與材料具有一定的強度塑性這是對立統一的。強度是材料在外力作用下抵抗破壞的能力，塑性是材料能穩定地發生永久變形而不破壞其完整性的能力，沒有應力應變就無所謂強度塑性，而材料如果沒有強度塑性也不能承受應力應變。應力應變和強度塑性互相依存，不能分離，它們共存于材料這個統一體內，這是矛盾的統一性。應力應變與材料的強度塑性不斷對抗，此消彼長，這是矛盾的對立性。實際生產中材料普遍受到應力作用，而材料也必須要有一定的強度，這是矛盾的普遍性。應力和強度這一矛盾相互依賴和相互斗爭，決定裂紋這一事物的生命，推動裂紋這一事物的發展。應力由外因產生，材料本身具備的抵抗變形的能力是內因，這是矛盾的多樣性。應力的來源有多種，如受機械應力、組織應力、熱應力，而材料本身抵抗變形的能力也隨著材料的結構、成分和組織的變化而變化，這是矛盾的特殊性。我們要防止裂紋的產生，既要考慮產生應力的外因，又要考慮材料強度這個內因，這是對立統一的觀點。既要盡量減少各類應力的來源，采取措施消除殘余應力，又要盡可能提高材料的屈服強度，比如可以采取減少硫磷的含量、增加硅錳的含量等等措施來防止裂紋的產生，這是用全面的觀點看問題。由于矛盾在具有普遍性的同時還具有特殊性，在凝固冷卻不同的時期產生的裂紋形態不同，有冷裂紋與熱裂紋之區分，對于不同的材料冷裂熱裂的傾向也不同，這就需要我們堅持兩點論與重點論。對于鑄鐵，在冷凝過程中有石墨膨脹，且凝固收縮小，不易產生熱裂紋，所以重在防止冷裂紋;而中碳鋼合金鋼相變體積膨脹小、凝固收縮大，熱裂傾向較大，重在防止熱裂紋。在冷卻過程中，相變體積膨脹愈小的鋼種冷裂傾向愈小，如萊氏體鋼和馬氏體鋼的冷裂傾向就很大，珠光體鋼和鐵素體鋼要小一些，而奧氏體鋼冷卻時幾乎不產生冷裂，要防止冷裂，鋼錠需要緩慢冷卻，長時間保持較高溫度，保證奧氏體能充分分解成珠光體，以減小相變組織應力。因此，為了防止冷裂紋的產生，對于不同的鋼種、不同大小的鋼錠，就需要采用不同的緩冷措施，如含合金元素少、含碳較低的珠光體鋼可采用模冷;而含合金元素較多的含碳高的珠光體，小鋼錠可采用模冷，大鋼錠則需要采用坑冷;如含碳較少的馬氏體鋼，小鋼錠可采用坑冷，大鋼錠則采用退火，萊氏體鋼均應采用退火。這就是具體問題具體分析。

機械制造基礎中蘊含著豐富的自然辯證法素材，如特種加工中的電解加工、電火花加工、振動切削加工，都是通過人為轉化矛盾的方式，促進矛盾向有利的方向轉化，把壞事變好事，是否定之否定規律在機械制造中的具體實踐。

人們對事物的認識總是有一個由淺人深，由感性認識到理性認識的過程，辯證思維可以幫助我們全面總結，提升認識的價值。我們在講清專業知識的基礎上把專業知識提高到辯證法的高度來認識，這樣就可以豐富教學內容，深化專業知識。

三、融文學于機械制造專業課程教學中

文學似乎與機械制造不相關，但實際上文學與機械制造不僅聯系緊密，而且還源遠流長。一方面，文學來源于生活，來自實踐，機械制造作為一種人類征服自然、改變自然的具體實踐活動形式，必然會為文學創作提供很好的素材。我們現在常用的很多文字、詞匯、成語乃至詩歌不少都和機械制造相關聯。如“鑄”字，按甲骨文字形，上面是雙手拿“鬲”，下面是“皿”，鬲、皿表示熔化金屬的鍋爐，指澆制成器，引申為造就成物。如“錯”字，據我們考證，“錯”的本意應為一種鑄造缺陷，合型不正即為“錯”型，故“錯”字從金，有“鑄成大錯”一說。詞匯如“模范”，現代表示值得人學習或取法的榜樣，但模和范的本意都是鑄造器物的工具，范為陰，模為陽，陰陽相合，模有泥模、石模、陶模、蠟模、木模、金屬模等，模可以用來制范，范也有泥范、石范、陶范、鐵范等。類似的詞匯還有“鑄就、鍛煉、錘煉、陶冶、范圍、就范”等。這些詞匯本意的講解，很容易引起學生學習的興趣。又如成語“一模一樣、大模大樣、怪模怪樣”，則可以反映鑄造過程中鑄型條件對鑄件質量的影響，加深學生對造型造芯技術重要性的理解。“恨鐵不成鋼、千錘百煉、百煉成鋼”等成語不僅生動地說明了鋼和鐵在力學性能上的差異，而且深入理解還可以體會到古今鋼鐵生產方式的不同。中國古代獲得鋼材的方法主要是通過炒鋼、灌鋼等方法，百煉成鋼即是將炒鋼經反復折疊鍛打變形而制成鋼的一種工藝，通過反復加熱鍛打生鐵，減少碳含量，使材料成分趨于均勻，組織致密，細化晶粒，性能得到改善。古代工匠把精鐵加熱鍛打一百多次即成百煉鋼。這樣講解就可以加深學生對專業知識的理解。唐代詩人李白的《秋浦歌》“爐火照天地，紅星亂紫煙。赧郎明月夜，歌曲動寒川”，給我們生動地描繪了古代冶鑄時的火熱場面和工匠們戰天斗地的高漲熱情。而通過郭震的《寶劍篇》“君不見昆吾鐵冶飛炎煙，紅光紫氣俱赫然。良工鍛煉凡幾年，鑄得寶劍名龍泉。龍泉顏色如霜雪，良工咨嗟嘆奇絕。琉璃玉匣吐蓮花，錯鏤金環映明月。正逢天下無風塵，幸得周防君子身。精光黯黯青蛇色，文章片片綠龜鱗。非直結交游俠子，亦曾親近英雄人。何言中路遭棄捐，零落漂淪古獄邊。雖復塵埋無所用，猶能夜夜氣沖天”，我們不僅可以領略到古代高超的鑄造技術，更體會到古代工匠精益求精的工匠精神。西晉劉琨寫的“何意百煉鋼，化為繞指柔”這一膾炙人口的詩句，不僅包含了豐富的專業知識，更是進行思想教育的生動案例。通過這些與機械制造相關的文學知識的講解，可以增強課堂的趣味性和學生對專業的認同感。

另一方面，中國古代的一些典籍專門記載了機械制造的經驗和方法。比如《考工記》記載的“金有六齊：六分其金而錫居一，謂之種鼎之齊;五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊;四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊;三分其金而錫居一，謂之大刃之齊;五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊;金錫半，謂之鑒燧之齊”表明，早在戰國時期人們就已經認識到合金成分、性能和用途之間的關系了。而通過明代宋應星《天工開物·冶鑄》記述的鑄鐘工藝“凡造萬鈞鐘與鑄鼎同，掘坑深丈幾尺，燥筑其中如房舍，埏泥作模骨。其模骨用石灰、三合土筑，不使有絲毫隙折。干燥之后，以牛油、黃蠟附其上數寸。油蠟分量，油居十八，蠟居十二，其上高蔽抵晴雨（夏月不可為，油不凍結）。油蠟墁定，然后雕鏤書文物象，絲發成就。然后舂篩絕細粘土與炭末為泥，涂墁以漸而加厚至數寸。使其內外透體干堅，外施火力炙化其中油蠟，從口上孔隙熔流凈盡。則其中空處即鐘鼎托體之區也。”我們則可以推測中國古代失蠟鑄造已經達到了極高的水平。沈括在《夢溪筆談》卷三里記載的“世間鍛鐵所謂鋼鐵者，用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團鋼，亦謂之‘灌鋼”，則反映了古代灌鋼的工藝，柔鐵屈盤增加了生熟鐵的接觸面，提高灌鋼的效率，并促使碳成分分布更均勻，封泥則可以使生熟鐵受熱均勻，防止碳損耗，起到保護作用。而通過“但取精鐵，鍛之百余火，每鍛稱之，一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減，則純鋼也，雖百煉不耗矣”，我們可以窺度當時百煉鋼具體的冶煉工藝。通過這些典籍我們可以了解到中國古代璀璨的制造文明。

在中國古代的文學作品中，比興是一種常見的創作修辭方法，機械制造則是經常用作比擬的對象。比如中國南朝文學理論家劉勰的文心雕龍《镕裁》篇中提到“镕主化，化所以煉意;裁主刪，刪所以修文。表里相應，內外相成，而后章顯文達”。《辨騷》篇中提到“雖取镕經意，亦自鑄偉辭”，《宗經》篇中提到“性靈镕匠，文章奧府”，明代魯觀熰在《冰川詩式序》提到的“鑄有型，陶有鈞，梓匠之于繩墨，繪事之于粉本，機錦之于花樣，皆式也。良工神藝，舍之無以成其能，故日有物有則”，都是用器物制作的經驗來說明文學創作的經驗[5]。而《荀子·強國》認為“刑范正，金錫美，工冶巧，火齊得，剖刑而莫邪已。然而不剝脫，不砥厲，則不可以斷繩;剝脫之，砥厲之，則割盤盂、刎牛馬、忽然耳。彼國者，亦強國之剖刑已。然而不教誨，不調一，則入不可以守，出不可以戰;教誨之，調一之，則兵勁城固，敵國不敢嬰也”，在這里鑄造器物的經驗被用來比喻說明治國強國的思想和藝術。

一般而言，學機械的學生中有為數不少的學生人文知識缺乏，書面表達能力欠缺，而且對此并不加以重視。我們在課堂上也經常以材喻人，如同機械零件既需要有強度和硬度，也需要有一定的塑形和韌性，強度硬度很高而塑形韌性很差的材料實際上并無應用價值，我們往往需要對之進行調質退火等熱處理。學生在知識結構和能力培養方面也是如此。專業人才需要有一定的專業知識，這是前提條件，但是同樣也需要有人文知識。在機械制造專業課程的課堂中適當地插入一些文學知識、歷史典故，相當于材料的熱處理，不僅僅是為了豐富課堂內容，更是為了提高學生的文化修養，讓學生站在更為廣闊的視野來看待自己的專業。

四、融美學于機械制造專業課程教學中

在很多人眼里，機械是一種工具，是粗陋、笨拙、平庸的代名詞，而且機械制造作為一門實用技術也與美學無關。其實不然，美是人類永恒的追求，車爾尼雪夫斯基認為“一切美的事物都不能脫離人類社會生活，凡是有益于人們生活的東西，符合人類生活的東西或者能夠顯示出生活以及使人們想起生活的東西，都是美的”。美來源于實踐，是事物促進和諧發展的客觀屬性與功能激發出來的主觀感受，是客觀實際與主觀感受的統一[6]。機械作為人類器官的延展，使人擺脫了繁重的勞動，在機械中有著豐富的美，如精美的瑞士手表，奔馳的寶馬汽車，精巧的被中香爐，古樸的四羊方尊，無不給人以美的震撼。在機械制造中同樣蘊含著豐富的美學，美學是人類對實踐活動進行審美欣賞和創造的經驗總結。在古希臘技術和藝術是不分的，只有技術熟練到一定程度才能達到藝術的境界，故技術有著技能、技藝、技巧不同的層次。而在古代中國也有著天、地、材、人和諧的造物思想，比如《考工記》提到：“天有時地有氣，材有美，工有巧，合此四者，然后可以為良。”因此，我們在講解專業知識的同時，應當首先引導學生去感知和欣賞機械的美，比如欣賞古青銅鑄件造型的古樸，鋼板沖壓成汽車車身的神奇，激光切割機切割金屬的酣暢淋漓，萬噸壓機鍛造大型軸段的舉重若輕，焊接機器人的靈巧精準。引導學生感知機械美的目的在于提升學生的情感境界，讓學生從情感上親近機械產品，親近機械方法，這樣就能激發學生的學習興趣，提高學生學習的自覺性和主動性。

不僅如此，我們還把美學的基本原理與機械制造的基本原理結合起來，引導學生在課程學習中挖掘機械美的要素。比如在綠色制造中往往體現人、機、環境的和諧美;熱加工中晶粒細化均勻的材料力學性能好，設計時選用統一牌號的材料，零件結構各部分圓角倒角一致，非加工面精度相同，同一零件不同工序盡可能選用同一個定位基準，都體現了統一美;機床內部結構各部分的精確傳動體現了設計的邏輯美;工藝設計時工藝力求簡單，盡量簡化零件形狀使結構簡單，合并零件功能以減少零件的種類和數量，盡量采用標準件，采用標準化的量具刀具等等則體現了簡約美;而機械結構一般要求穩定可靠，對于機械結構受力要均勻，機械結構有動平衡靜平衡的要求，則體現了均衡美;機械鐘表齒輪機構的運動、發動機中氣缸活塞與曲軸連桿的運動則體現韻律美。引導學生挖掘機械美的要素，主要目的在于提升學生的專業審美境界。學生的專業審美素養提高了，專業審美能力和形象思維能力增強了，他們對機械世界的感受就會變得靈敏和強烈。當學生能夠用審美的眼光去看待專業問題時，學生的專業學習能力和專業素養也就大大提高了。

當前機械制造無論生產環境、生產條件還有生產工藝都有許多不完善的地方，需要專業技術人員去改進，而只有提高了學生的審美觀念和審美理想，才能激發學生的改善熱情。制造機械的目的是為社會提供盡善盡美的產品，在專業課程中融入美學的最終目的也是激發學生對美的創造力，從而實現科學技術規律與人類審美規律的統一，做到按美的規律去創造。

五、總結

通識教育的精髓在于“通”字，即知識要能融會貫通。盡管機械制造課程與人文學科有著天然的學科差異性，但要融合也并非不可能。我們將哲學、文學、美學等人文知識融人專業課的教學來，在教專業知識的同時也教了人文知識，在提高學生人文素養、提升學生審美情趣、拓展學生思維能力的同時也深化了教學內容和豐富了專業知識。當然這對教師也提出了更高的要求。教師是開展融“人文”于“理工”的課程教學的關鍵。教師在教學思想上要跳出專業看專業，在教學內容處理上要能充分挖掘課程中的人文知識，在具體教學過程中要將專業知識和人文知識有機地融合起來，在教學目標設計上要立足于專業并著眼于學生的未來。

[參考文獻]

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[5]閏月珍.器物之喻與中國文學批評：以《文心雕龍》為中心[J].中國社會科學，2013（6）：167-185+208.

[6]馬曉婧.車爾尼雪夫斯基美學理論中的人本生態美[J].哈爾濱工業大學（社會科學版），2009（4）：125-128.

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