科學和工程需要提醒學生從歷史中吸取教訓

最近，有很多討論強調了將社會科學納入STEM(科學、技術、工程和數學)學科的必要性，以便在科學家中培養創造力、增加同理心并更好地理解人類狀況。
然而不幸的是，所有這些談話并沒有改變現實。

作為一名生物醫學工程方面的研究人員和教師，我觀察了人體的基本功能，我覺得我們在工程(以及其他科學)方面對我們的學生造成了傷害。我們未能通過科學家的故事將他們與科學史聯系起來。
如今，我們的學生對我們都站在巨人肩膀上的巨人知之甚少。
然而，有強有力的證據表明，當學生通過講述故事的方式參與進來時，他們更有可能對科學產生興趣，并追求科學教育。

研究還表明，這樣的故事能讓STEM學科的學生更好地理解和應用他們的課堂知識在現實世界中。
科學學習中缺失的一塊
在我的一門工程學課上，我討論了液體，比如空氣和血液，如何在人體中流動。這些過程對我們的健康和幸福至關重要。

在我這樣做的同時，我也討論了許多著名科學家的相關發現。約瑟夫·傅里葉、丹尼爾·伯努利和艾薩克·牛頓等科學家的開創性工作改變了我們的世界，極大地改善了我們的生活質量。
然而，除了最著名的蘋果掉落導致重力發現的軼事之外，我發現我班上的學生對牛頓的貢獻知之甚少。雖然我們班的學生可能對傅里葉變換(構成現代電氣工程基礎的一種基本數學關系)有豐富的了解，但他們對傅里葉變換一無所知。

研究表明，環境和歷史在科學和工程理論與實踐的聯系中起著重要作用。
盡管研究強調了講故事和歷史案例研究方法的重要性，但非個人的PowerPoint演示文稿主導了課堂。在這樣的演講中，沒有歷史觀點和豐富的故事。

為什么它很重要？
作為教育工作者，我們面臨著巨大的壓力，需要在課程中加入技術材料。那么，我們為什么要把歷史列入我們的教案中呢?

首先，歷史為科學發現的過程提供了引人注目的視角。我們通過研究了解到，歷史文獻可以幫助學生澄清對科學話題的普遍誤解，從行星運動到進化論。
縱觀幾個世紀以來的科學故事，學生們能夠理解研究和發現是一個持續的過程。然后他們可以看到，他們用來解

決問題的定律和方程式是通過漫長而有時痛苦的過程被發現的。
換句話說，他們今天得出的結論，是那些生活在真實社會中，有著復雜生活的人們的辛勤勞動的成果，就像我們其他人一樣。

第二，歷史感教會學生科學中失敗的最重要價值。這也突顯了科學家們的堅持不懈，他們一直在努力克服困難。
最近的研究表明，通過討論科學家的奮斗和失敗，教師能夠激勵學生。的確，對奮斗、障礙、失敗和堅持不懈的討論可以使學生在學業上有顯著的提高，特別是對于那些可能面臨個人或經濟困難或對以前的導師感到沮喪的學生。

從歷史中學習
過去科學家的故事提醒他們，歷史是一個機會。并不是所有偉大的發現都是由社會經濟金字塔頂端的人完成的。
與發現和創新過程相聯系的是多學科方法的基本概念。

學生們需要明白，這種方法不是21世紀的產物。數百年來，人們一直在使用他們那個時代的多學科工具。例如，約翰內斯·古登堡(Johannes Gutenberg)將硬幣沖孔機的靈活性與酒壓力機的機械強度結合起來，發明了印刷機，在傳播知識方面產生了深遠的全球影響。

最后，現代工程教育的一個基本目標是培養具有強烈倫理意識的具有社會意識的工程實踐者。
在接受工程教育后，個人可以繼續為資源有限的環境開發醫療技術，或從事干細胞或基因工程方面的工作。倫理在這些領域的重要性不容低估。
案例研究和歷史對倫理學的教學具有極大的價值。歷史提供了強有力的證據，證明了科學家周圍的環境在塑造他們的生活和發現方面同樣重要。從歷史中吸取的教訓可以讓我們深入了解如何做出與技術或工程原理相關的倫理選擇。

談話
歷史、遺產和整體學習觀
最終，我們的目標不是在嚴格性上妥協，也不是只關注歷史和個性，而是通過講故事和與我們共同的傳統聯系，讓材料更容易獲得。
通過讓學生意識到他們是學習、成功和失敗的偉大傳統的一部分，我們可能會發現，保留、啟發、獲取和豐富的材料參與的目標比我們意識到的更接近。