电气信息类专业通识教育内容探讨
摘要：为了培养学生独立思考，且对不同的学科有所认识，除了专业教育以外，还要有通识教育。现有电气信息类专业教材内容大多“专精”，而非“博通”。电气信息类技术的发展是科学、技术、应用、产品相互冲击所形成的，融入了无数科学家、工程师、投资者的聪明才智以及他们的执着和努力。在通识教育中，学生有必要了解电磁理论和技术的发展历史，以史为鉴，树立正确的世界观、人生观、价值观和学术观。
关键词：通识教育；电气信息类学科；电磁理论与技术
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0143-02
19世纪，欧美学者认为现代大学学术分科过于专门，知识分割严重，于是创造出了通识教育，使学生对不同的学科都能有所认识。通识教育与专业教育尽管只是教育模式的不同，但其本质上却是教育理念的不同。通识教育重在“育”而非“教”，是一种人文教育，超越了功利性与实用性。通识教育没有专业的硬性划分，它提供的选择是多样化的，学生们可以获得顺其自然的成长，
我国2015年教育部《普通高等学校本科专业目录》中共分哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学、艺术学等12个学科门类。每个门类下设若干个二级类，其中工学门类包括电气类、电子信息类、自动化类、计算机类等31个二级类。在2012年以前的分类中，电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术、生物医学工程均属电气信息类。电气信息类专业绝大部分教材或是专门介绍强电知识，或是专门介绍弱电知识，或是专门介绍某种技术，大多为“专精”知识，而非“博通”知识。
我们生活在信息时代，电气、电子、计算机、网络技术对日常生活的影响无处不在。现代人享受着它们带来的各种便利，但绝大多数人对这些技术发展的历史缺乏系统的了解。本文以电磁学及相关技术的发展历史为例，探讨了电气信息类专业通识教育内容的选取依据。
一、科学方法的重要性
电气信息类技术的发展离不开电磁学理论作支撑，而现有教材甚少介绍它们的起源。人类对电的认识始于3000年前希腊人记载的一种神秘现象，即琥珀被布摩擦后便可使头发竖起，也可吸起轻的羽绒和麦屑，这就是静电现象。对磁的认识要追溯到约2600年前希腊人发现的一种能够吸引含有铁质石屑的石头，即“磁铁”。静电及磁力跟其他很多自然现象一样，但是当时人们无法解释其基本原理。以亚里士多德为首的希腊学者崇尚用哲学的理性推论来解释这些现象，轻视实践，故对自然科学的探讨始终徘徊在知识的门外。后来天主教兴起，教会对自然科学的探讨严格地限制在很小的范围内，以致在接下来的2000多年里，人类对电及磁的认识相比古希腊时代并没有多少进步。在古代中国同样如此。公元前220年，古人第一次发现了磁石的方向性，即“司南”。古人虽然在指南针的制造技术上有所贡献，但1000多年来对磁的原理的研究基本上无人问津。古代中国的儒家治学态度跟亚里士多德的理性推论很相似，社会上的有才之士把精力和时间都花在了科举求仕、吟诗作对上，甚少关注自然科学。是什么促使了电与磁理论的发展呢？15世纪中叶到17世纪初，西方社会出现了“文艺复兴”，这是一场解放思想的杜会革命，最重要的是发展了一种新的方法——科学方法。“科学”在当时是指研究方法。用科学方法研究自然现象时，首先要观察自然界中的现象，然后演变成一个假说，再用实验证明该假说能否成立，而且实验条件和实验结果应具有可重复性。这种方法和亚里士多德的理性推论大不相同。电和磁现象神秘又复杂，在研究过程中很容易渗入玄虚的伪科学，但是借助于科学方法，西方国家的电磁科学与技术发展突飞猛进。中国虽有“格物致知”理论，和西方的科学方法有异曲同工之处，但在实践中并没有贯彻执行，这也阻碍了科学与技术的发展。在通识教育中，学生若能全面地了解这些内容，有助于他们解决实际的科研问题，并坚持唯物论的观点。
二、科学家的楷模作用
从伏特1800年发明电池到1888年赫兹发现无线电波，无数科学家在电磁理论和实验上都做出了贡献，更有法拉第和麦克斯韦这种奇才，承先启后，奠定了整个电磁学的科学基础，使得各种电磁技术难题的解决有了理论依据。伟大的科学家如何取得令人叹服的研究结果值得我们深思。以法拉第为例，他生于伦敦的一个贫苦家庭，年少时便对当时比较尖端的电、磁及化学等科学感兴趣。1821年，法拉第在英国皇家研究院通过一个简单而充满创意的实验，第一次向人们直接展示了电的能量可以转化成动能。当法拉第把实验结果发表后，皇家研究院首席科学家戴维对他甚是不满，因为法拉第认为戴维没有介入实验，对论文没有贡献，所以没有把他列为论文的作者。这也导致了戴维与法拉第的隔阂，以后十年中他都没让法拉第再涉足电与动能的实验。法拉第趁机做了电化学研究，建立了电池和电镀等应用化学理论，还发现了“苯环”。戴维逝世后，法拉第成了皇家研究院的主持人，又开始研究电磁和动能。1831年，法拉第通过实验验证了动能也可以转化成电能。法拉第不懂数学，但直觉超凡，勤奋刻苦，实验能力无人能及，一生做了将近600个实验，大多数是失败的，但在实验中却发现了电磁感应、抗磁性、顺磁性、磁光效应等重要现象。法拉第一生从未申请过专利权，他所发现的一切知识都为人类共同拥有。他的名言是“工作，完成，发表”，完全体现了科学研究者的精神。他热衷于教育，尤其对青少年更是关怀。他每年为皇家研究院圣诞节演讲的讲词被《大英百科全书》列为历史上最可读的文章系列之一。与法拉第相比，麦克斯韦1831年出生在苏格兰一个显耀的家族，是个数学天才，善于用数学语言来简洁精确地描述和解释自然现象。麦克斯韦28岁就到顶尖的剑桥大学当了助教，在全心投入电磁研究之前，已在控制理论、统计力学、热力学和光学物理等方面具有独特见解，甚至印出了世界上第一张彩色照片。1862年，英国皇家学院委托31岁的麦克斯韦把电磁学里各种单位统一起来。当时，法拉第对麦克斯韦寄予厚望，希望他用超凡的数学能力和对自然现象深刻的认识，把电磁学发扬光大。麦克斯韦综合了法拉第、安培、高斯、汤姆生（克耳文爵士）等科学家的想法，苦研多年后，于1873年发表了《Treatise on Electricity and Magnetism》，用4个微分方程式（原有20个方程，后由黑维塞简化成4个）概括了所有的电和磁现象，这是19世纪科学发展的登峰之作。更为震撼的是，这些方程式的答案中预测了一种电磁波的存在，而且这种电磁波在真空中传播的速度计算出来竟是光速。法拉第的直觉——光是一种电磁波因此得到证明。1888年，赫兹验证了麦克斯韦电磁波的存在。电气信息类专业本科生应以这些伟大的电磁科学家为榜样，学习他们深厚的科学素养与人文素质，开发、挖掘自身的潜质与精神气质，这也是通识教育的终极追求。
三、新工业发展的启迪作用
早期电磁理论和技术的发展促成了一些新工业，如电报、电话、无线电报、电灯与电气化等的出现。了解这些新工业的发展历程不仅能开拓学生的视野，还能引导他们全面分析问题，树立恰当的人生目标。以电报技术为例，推动电报诞生的有两位主要人物，一位是美国的摩斯，另一位是英国的柯克。摩斯的方法全球通用，创造了第一个以电为基础的新工业。1832年，绘画专业的四十一岁的摩斯偶尔听说欧洲有人正在研究以电流来进行通讯，于是他便很快研制了一架简陋的电报机，并精心策划了专利申请，同时还组成了团队共同研发新技术。摩斯带着他的发明到各地示范，寻求投资者，结果虽获好评，但技术太新，难以为大众所接受。摩斯的执着最终换来了由华盛顿到巴尔的摩两个城市间电报通讯示范工程的成功，这也成为电报发展的转折点。随后摩斯与肯道注册成立了公司，集资建造从纽约通往美国东部各大城市的电报系统；摩斯又接受了肯道的建议，将他的专利同时授权给多家公司，让他们在全美各地发展电报，他坐收授权费。从1844年开始，很多公司投入了电报行业，但大多数并不理会摩斯的专利，而拿了专利权限的公司也以各种理由不缴费用。摩斯在1849年控告这些公司侵权，而这些公司也联合起来挑战摩斯专利权的合法性。他们指出摩斯的很多技术是抄袭他人的发明。1854年，法院裁定摩斯是电报的发明人，判决书中声明摩斯虽采用了一些他人的知识，但他是第一个把这些知识整合在一起、成功应用到通讯技术上的人。这个判决奠定了摩斯在历史上的地位，也带给了他财富。1865年，世界上20个国家一起开会成立了国际电信联盟，来统一规范全世界电报的应用和技术。这也是历史上第一个世界性的技术组织。
从1844年摩斯第一次示范华盛顿到巴尔的摩的通讯，到1865年第二条大西洋电缆开始服务，短短21年间，电报覆盖了全世界。电报不仅为人类通讯的需求带来翻天覆地的改变，同时也推动了一波又一波的技术革新，一直延伸到今天。在电报发展的过程中摩斯的坚持，专利权的纷争，技术的不断创新以及新行业的衍生等都能够给学生很多人生启迪。
四、结语
电磁现象从被发现到理论基础的建立，到发展成人们生活中不可缺少的各种技术，再到产生支撑国家经济的新兴企业，无数科学家、工程师、企业家、投资者做出了贡献。他们在科学研究中所使用的方法和敏锐的洞察力，在创业中坚持不懈的努力，在经营管理中的先进理念等引人思考。电气信息类专业的学生若能全面了解电磁学及相关技术的发展历程，不仅有助于他们加强专业知识底蕴，提升文化修养，更有助于他们树立正确的世界观、人生观、价值观和学术观，这也是通识教育的培养目标。
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