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1、有待开发的教育资源摘 要:自然科学发展的进步性潜隐着遗忘自身过去的危机,在自然科学教育中科学史是一个被忽视的教育资源,要理解科学的本质和内含的人性以及科学的精神力量,需要开发科学史这一重要的教育资源。进行科学史教育不仅是必要的而且也是可能的。关键词:科学史;教育资源;科学教育自然科学不仅是改造世界的潜在力量,也是人类精神世界不断丰富和发展的宝贵资源。自然科学发展的历史是人类文明史的主线,是自然科学教育的基石,它蕴涵着巨大的教育价值,是有待开发的教育资源。但是在实际中自然科学教育却忘记了这个基石。一、自然科学教育对科学史的遗忘自然科学教育遗忘科学发展的历史与科学的进步性有关。“在科学里,由于有了
2、新的突破,昔日在科学图书馆里占据重要位置的一些书刊突然过时了,被扔到仓库的废纸堆里。人们在科学图书馆里可以看到很少几个古代科学家的肖像,那只是为了纪念或鼓励新人,而决不是为了发展业务技巧,也不是为了培养公众的科学鉴赏力。”在艺术的领地里不同,“尽管现代人以改变了的不同感觉去看过去的艺术作品,可是艺术活动的过去成果仍然是艺术舞台的一个重要部分。毕加索的成功,并没有把伦勃朗的绘画挤进博物馆的储藏室。”1库恩针对自然科学对自身历史的遗忘现象,明确地指出:“与艺术不同,科学毁灭自己的过去。”不难看出,科学在毁灭历史的过程中凸显其进步,在追求进步的同时,遗忘了自身发展的历史。由于科学毁灭自己的过去,所以
3、许多人都不理解科学史的价值,自然科学发展史的教育价值也因此而遭误解。萨顿指出,很遗憾许多科学家否认历史研究的用处,他们基于下面的原因轻视科学史:“古代科学所有最好的东西已经吸收、并入我们现在的科学之中。其余的都应该忘却,记忆那些多余的东西不合适。我们学习和讲授的科学是连续选择的结果,这种选择消灭了全部多余的部分以便只保存那些真正有价值的东西。”2,所谓有价值的东西主要指系统的科学知识。在自然科学教育中,科学知识好象是真正有价值的东西,而科学的历史则被认为是多余的。自然科学教育似乎并不需要关心科学的过去。自然科学教育受科学进步观念的影响,科学史的内容难以走进科学教育。“现代科学的巨大宏伟的大厦,
4、或许是人类心灵的最伟大的胜利。但是,它的起源,发展和成就的故事却是历史当中人们知道得最少的部分之一,而且我们也很难在一般文献中找到它的踪迹”,3学生对历史的了解不外是战争、政治和经济。关于自然科学发展的历史,最多也只有片段零碎的点滴知识。“他们(指学生引者注)看到了皇帝加冕、人民全副武装,听到了军事冲突或群众性骚乱的枪声,听到了政治家和起义领袖的热情演说。”4可是,学生并不知道科学家默默无闻地顽强探索自然界的历史,不知道科学的发展是人类自身生存的需要,不知道科学的发现改变了人类的精神世界。不知道“科学的历史在其广义的形式之下也就是人类的思想和文明史。”5拉卡托斯指出,科学和数学的教育存在权威主
5、义的教学方式,科学知识以“固定在概念框架中的绝对正确的体系形式表现出来,而不允许讨论,问题情景的背景永不予陈述,有时已经难以追踪了。科学教育按照分割技术而被原子化了已经退化成了科学的训练,难怪它使得那些批判的头脑感到沮丧。”拉卡托斯所说的“问题背景”主要是指科学原初产生的过程与历史背景。这里实质上已明确地指出了自然科学教育对科学发展历史的忽视。自然科学教育以让学生掌握真理为指向,而忽视了真理发现的过程。教育追随时代发展的性质、以为“知识”可以用现成的方式直接传递给学生,这种教学认识论强化了科学教育对科学史的遗忘,而仅仅为考试而教的应试教育则使这种遗忘更加变本加厉。教育对自然科学历史的忽视使学生
6、觉得知识仿佛是从天上掉下来的。脱离了历史发生过程的自然科学知识变为某种固定和刻板的东西。萨顿认为,年青人是首先欣赏自然科学深刻和优美的人。“但他们先要知道:所有这一切是怎样形成的?而他们的头脑本能地和在他们看来是独断专横的教条主义背道而驰。”6这启示我们科学史教育符合学生的认识心理,学生不仅希望学习结论性的知识,而且更渴望了解科学知识形成的过程。二、科学史教育的必要性科学史内容是人类精神的资源宝库,进行科学史的教育,可以更好地促进学生的人性发展。相反,对科学自身发展历史的忽视,导致学生不能动态地把握科学的本质,自然科学中的精神资源不能有效地变成学生的精神财富。萨顿把科学史定义为:“客观真理发现
7、的历史,人的心智逐步征服自然的历史;他描述漫长而无止境的为思想自由,为思想免于暴力、专横、错误和迷信而斗争的历史。”在萨顿看来,科学史不只是对发现的描述,“它的目标就是解释科学精神的发展,解释人类对真理反应的历史、真理被逐步发现的历史以及人们的思想从黑暗和偏见中逐渐获得解放的历史,而应在科学中发现那些永恒的内容。”7所谓的“永恒的内容”就是指科学中的精神资源。萨顿对科学史的这一概括反映了科学发展史所富含的精神资源。丹皮尔曾形象地说:“科学并不是在一片广阔而有益于健康的草原愚昧的草原上发芽成长的,而是在一片有害的丛林巫术和迷信的丛林中发芽成长的”。8丹皮尔透过人类思想发展历史的纷繁表象,认识到了
8、自然科学在解放人的思想方面的作用,在他看来,科学成长的历史是一部充满与愚昧、迷信、巫术、教条斗争的历史。自然科学的发展丰富了人类的精神生活。概言之,科学史在很大程度上是思想解放的历史,是与迷信斗争的历史,是与错误和非理性作斗争的历史,是人类追求真理并逐渐接近真理的历史。人类在发现客观真理的同时,人类自身的精神世界也获得了发展。科学在协调人与自然关系的同时,也促进了人的心灵境界的提升。让学生学习和理解自然科学发展的历史,是开发自然科学教育潜在价值的一个重要途径。让学生理解自然科学的起源与历程,有利于他们从历史维度去把握科学的本质。美国学者认为,科学史的教育是为了帮助学生理解科学的本质,更准确地理
9、解科学探究和科学与社会之间的相互影响。历史实例的介绍可以帮助学生看到,科学事业是充满人性的。令人寻味的是他们在科学内容的标准中,把科学的历史和科学的本质连在一起。“科学的历史和本质”这一标题的含义是,要深刻理解科学的本质,必须了解科学发展的历史,从科学发展的历史中学生可以领悟到科学的本质。通过科学史的学习,理解科学的过程与本质,主要包括四个方面:其一,理解所有的科学观念都不是最终真理,在原则上要接近变革和改进。但一些基本的概念已经经过了大量的实验和观察的证实,在未来不可能有大的变化。其二,科学家通过观察、实验、理论模型和数学模型来构造和检验对自然的解释,当遇到与已有的解释不一致的新的实验证据时
10、,就要改变关于自然界的概念。其三,在研究过程中,如果缺乏大量实验性和观察性证据,科学家们对同一现象作出不同的解释是正常的,不同的科学家可能会公布不同的实验结果或者从同样的数据中得出不同的结论,但科学家会认识到分歧并努力消除分歧。其四,对已公开的科学研究成果加以评价,包括审查过程、检验证据、找出错误推理,对同样的观察结果提出另外的解释。尽管在现象的解释、数据的分析或者对理论的价值等方面出现不同的意见,但提出问题、对批评作出回答和公开交流依然会受到欢迎。学习科学史,有利于认识自然科学的人性内涵。萨顿认为,一旦让学生理解科学的起源和发展,科学就会显示出它的人性,而且极富人性。学习自然科学发展的历史,
11、学生可以更好地理解、评价、欣赏科学事业,激发探索科学的热情、勇气与欲望。“英雄们一砖一瓦地建造了科学大厦,他们经受多少痛苦和斗争,表现出多大的坚韧不拔?这些事情,如果青年们知道得更多一些,不是将以更大的勇气和热忱工作么?不是将对科学怀有更深的尊敬么?不是会更加渴望进行某些不谋私利的研究工作么?或者,至少,如果他们看到科学事业在接踵而来的困难中完成、并曾分享欢乐与陶醉,不是会更好地评价全部科学事业的伟大与壮丽么?”9在伪科学与反科学发展史:有待开发的教育资源科学盛行的环境里,认识科学内含的人性很有现实意义。学习科学史有益于培养学生的批判精神。科学进步的历史是科学批判的历史,“向学生详细追溯一项发
12、现的全部历史,向学生指明在发明者道路上经常出现的各种各样困难,以及他怎样战胜它们、避开它们,最后,又怎样趋近于那从未达到的目标,再没有比这种做法更适于启发学生的批判精神、检验学生的才能了。”10学习科学的历史有助于学生深刻理解一些科学的基本概念。“对过去的研究能够保证我们很好地把握最根本的东西。当我们不怕麻烦,考察人类达到一个概念所克服的全部困难和牵涉到的全部错误,一句话,考虑到概念产生以前的全部历史,那么,这个概念的重要意义就更加清楚了。”11“如果学生们的记忆中保留某些生动事实的话,那些抽象真理(以不断增大的数量印在他们的头脑中的)不是更容易记住吗?”12不仅科学史上的成功与成就有积极的教
13、育意义,科学史上的挫折、失败、错误也不乏教育的价值。“仅仅赋予历史全部启发价值还不足追溯人类意识的进步。还必须回忆那些曾经阻碍历史进程的倒退、突然停顿以及各种各样的灾难。错误的历史特别有用:首先是能够帮助我们更好地评价真理的进步,还能帮助我们避免将来发生类似的错误,最后,因为科学上的错误具有一种相对的性质。今天的真理明天或许要被重新考虑,如果不完全错,至少也是很不完全的了;而谁又知道昨天的错误明天会不会变成近似的真理呢?类似的复归经常发生,历史研究的结果常常迫使我们景仰尊敬那些在他们自己的时代被误解、被轻视的人们。”13科学发展历史上取得巨大成功的科学家和他们的科学探索活动固然具有教育价值,但
14、那些曾经努力过的一些求索者,尽管没有获得大的成就,却为他人的成功提供了经验教训,他们同样值得景仰。三、科学史教育的可能性基于科学史教育多方面的价值,科学史内容已越过教育的边界走进科学教育的领地,重视自然科学史的教学,已成为国际上科学教育改革的一个发展趋势。美国的哈佛物理教程就“犹如一位知识渊博、思想深邃的教师,在讲述一个连续的故事情节那样,把物理学是如何通过理论、实验和科学家之间的相互作用而发展的历史生动地展现在学生面前,使他们理解科学研究的方法和思考的方法。”14在美国的2061计划中,科学教育的内容选取了科学史上十个意义重大的发现和变革,旨在说明科学知识发展的过程和影响。这十个范例的主题是
15、:行星地球、万有引力、相对论、地质时代、大地构造、物质守恒、放射性和核裂变、生物进化、疾病性质和工业革命。2061计划的制定者认为,科学史上意义重大的发现和变革这些实例,既反映了科学发展的历史过程,又有显着的文化特色。“伽利略提出的理论,改变了地球中心论;牛顿定律,即用来解释天体和地球上物体运动的定律;达尔文通过长期观察各种相关的生命形式,提出的生物进化论;赖尔认真地核实了地球的长得难以置信的历史;巴斯德证实了传染病是由显微镜下才能看得到的微生物引起的。在西方文明史中,这些历史篇章为西方文明中各种思潮的发展树立了里程碑”。15美国国家科学教育标准同样把科学史作为科学课程的内容,对于从幼儿园到高
16、中的不同年级的儿童在科学史教育方面有不同的要求,即使对幼儿园的孩子,也要求通过各种活动理解科学史的内容,如理解作为人类奋斗目标的科学,把科学作为人类有史以来的奋斗目标,而且没有终结性,鼓励儿童献身于科学事业,而且自信能够做出贡献并获得乐趣。“学生(指小学四年级以下的学生引者注)通过历史学习一些科学探究方面的重要事情和着名人物,这些知识可以为接受后来将介绍的科学的历史和本质方面的复杂概念奠定基础。小学教师可以借助短篇小说、电影、录像和其他例子介绍一些对科学作出贡献的历史名人(包括男人和女人,少数民族和残疾人)的有趣例子。要求学生通过这些故事理解科学家是如何工作的,注意他们提出的问题、他们采用的研
17、究程序和众多个人对科学技术的贡献。小学高年级的学生可以阅读体现这一标准的主题(科学是人类的奋斗目标)的故事并讲给别的同学听”。16美国学者认为,在学校的科学教学计划中应该包括科学史的内容,借以阐明科学探究的不同侧面、科学的人性侧面以及科学在各种文化的发展过程中的作用。学习科学发展的历史,可以认识到科学发展的历史动态画面,历史地把握科学事业的本质特性,深刻地理解科学与人的存在之关系以及科学的发展对人的精神世界的影响。在美国2061计划和美国国家科学教育标准中表达了科学史教育的主题思想,学生在学习科学的过程中需要理解,科学是它的历史的反映,科学是一个处在不断变化中的事业。让学生理解科学探究活动不仅
18、历史悠久,而且还将获得更大的发展。让学生懂得学习科学不分男女、种族和文化背景,每52科学发展史:有待开发的教育资源一个儿童都可以通过科学教育获得精神上的满足,促进精神世界的发展。不少人会认为现在的科学教育内容已够多了,若再增加科学史方面的内容就会进一步加重学生的学习负担。其实,这是一种源自机械思维而形成的误解,我们来设想一下,有两个地理教师,一个是教英国地理,另一个是教世界地理。前者对后者说:“我毕生研究英国地理,尽管如此,我每天还学习新的东西。你怎么竟敢教全世界的地理?”这位英国地理教师的错误在于,他认为世界地理是一个比英国地理更大的学科,内容太多,无法教授。其实,两个学科都是无边无涯、不可
19、穷尽的。上述比喻启示我们,在自然科学教育中进行科学史教育是可能的。增加适量的科学史方内容并不必然会加重学生的负担。美国的科学教育都包含有科学史方面的内容,然而美国中小学生的学习负担不比中国学生重。当然,自然科学课程的整体结构需要适当的调整。科学史教育的可能性引起我们思考如下的问题:其一,现有的科学课程中,结论性的知识是否太多,是否有必要删减和重组科学的基本概念体系,科学课程体系是否需要从历史维度上加以考虑,把科学探究的本质与科学发展的历史结合起来?其二,科学史内容在教学目标上有何具体要求?如果是一定要学生记住科学历史上的一些细节,而且考得很细,那无疑会增加学生的学习负担。应该说,科学史教育并不
20、是要把科学史这颗古老的知识之树上的枝枝叶叶都传授给学生。科学史不是对科学历史的简单回忆。简单的回忆“无非是无限数量的考古材料的堆积而已”。四、结 语在我国的自然科学教育中,科学史的教育价值已逐步引起注意,对科学史的教育价值有了一定的认识。如,有学者认为,“通过学习物理学史,不论是开展德育渗透,提高学生素质,还是活跃思想,进行科学方法训练,培养发散思维和创造能力,都有积极意义。”17他们认为,科学史教育的价值,大致说来主要有如下几个方面:提高人的政治思想觉悟,如爱国主义,集体主义和辩证唯物主义思想等;影响人的道德素养和个性,如无私奉献的精神,百折不挠的意志,顽强拼搏的作风,追求真理的勇气,敏锐的
21、洞察力,求知的好奇心等;培养创造性思维。笔者认为,自然科学教育应打破历史事实的硬壳,展现科学历史事实内在的精神价值,凸现自然科学对整个人类精神领域的巨大影响,通过科学史教育,展现自然科学所蕴涵的理性精神与求真意识、批判精神与创新意识以及公平精神与宽容意识,使学生认识到自然科学与人类精神生活的密切关系。概言之,科学史的教育需要与科学的本质、科学内含的人性、科学固有的精神力量联系起来,而应避免对大量历史信息的记诵。在一个重视考试的文化环境中,科学史的教育很容易滑向对科学历史事实细节的记忆。学生学习科学史内容应该知道一些事实,但科学史教育的根本目的并不是记住这些历史事实。萨顿认为,学生学到了科学发展
22、史中的事实,而丢掉了精神实质,这比单纯的无知更令人生气和沮丧。对此他批评说:“他们细心收集了全部外壳,而丢掉了种子”,18科学史教育的根本目的是理解科学的精神,说明科学发现的内在意义,说明科学的深刻人性,而不仅仅是科学发现的外在用途。自然科学的发展是人类历史的一个部分,不是可有可无而是根本的部分,科学的技术成果一目了然,但其所蕴涵的纯粹的人性就容易被遮蔽。科学史教育应把目的与重心置于科学对人性、人的心灵、人的思想解放的影响上面。“历史实例的介绍可以帮助学生看到,科学事业是富有哲理的,是社会性的活动,是充满人性的。”19总之,从科学发展的历史中学生可以领悟到科学的本质、科学的人性以及科学思想、科
23、学方法和科学精神。科学史教育不仅必要,而且也有极大可能。科学史是重要的教育资源,它的教育价值需要我们进一步去开发。参考文献1 美托马斯库恩.必要的张力科学的传统和变革论文选C .纪树立等译.福建人民出版社, 1981.340.2 4 5 6 7 9 10 11 12 13 英乔治萨顿.科学的生命文明史论集M .商务印书馆,1987.40, 54, 52, 44, 18, 45, 45, 43, 35, 39.3 8 英 W. C.丹皮尔.科学史及其与哲学和宗教的关系.李珩译.商务印书馆, 1975.1, 28.14曹磊,谭树杰.各国物理教学改革剖析M .上海:上海教育出版社, 1996.98.15 19国家教育发展研究中心编.发达国家教育改革的动向和趋势(美国2061计划) (美国2000年教育发展战略)(第四集)M.人民教育出版社,1992.143,163-164.16 美国家研究理事会.美国国家科学教育标准S .武夷山等译.科学技术文献出版社, 1999.163.17本书编写组.物理学史和初中物理数学M .高等教育出版社, 1990.268.18 美 G萨顿.科学的历史研究.刘兵等译.科学出版社, 1990.151.