張銘

這兩年，我們分期在本雜志中介紹歷史上的科學(xué)家和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，講述一些科學(xué)史上的小故事。為什么要在科學(xué)課程中講科學(xué)史呢？

1科學(xué)史有助于科學(xué)素養(yǎng)和人文精神的培育

科學(xué)課程通常指自然科學(xué)領(lǐng)域里的物理、化學(xué)、生物和地理等學(xué)科的相關(guān)課程。在我國(guó)基礎(chǔ)教育的小學(xué)階段即設(shè)置有科學(xué)課，中學(xué)階段設(shè)置有物理、化學(xué)、生物和地理等課程，大學(xué)階段有諸多的學(xué)科和專業(yè)課程。在我國(guó)的科學(xué)課教育中非常注重知識(shí)的傳授和技能的培養(yǎng)，而在人文精神和科學(xué)精神的培養(yǎng)上比較欠缺。導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因之一是我們關(guān)注了科學(xué)知識(shí)和科學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果和它們的應(yīng)用價(jià)值，而忽略了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程中所體現(xiàn)的人文價(jià)值。這是我們要在科學(xué)課中講歷史的重要原因之一。

從教學(xué)實(shí)踐來看，各層次的科學(xué)課教學(xué)中，學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)史都是非常感興趣的。如果把科學(xué)史上科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程和科學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用融入教學(xué)中，科學(xué)就是活的過程而不是單純的知識(shí)。而且人類學(xué)習(xí)自然科學(xué)知識(shí)的認(rèn)知過程與人類探索自然的認(rèn)識(shí)過程在秩序上是基本一致的，所以根據(jù)科學(xué)史開展科學(xué)課的教學(xué)符合人類學(xué)習(xí)認(rèn)知的特點(diǎn)，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握所學(xué)知識(shí)。同樣，人文精神的形成也與人類認(rèn)識(shí)自然的過程密不可分。因此科學(xué)發(fā)現(xiàn)的歷程既是人類認(rèn)識(shí)自然的過程也是人文精神的形成過程。

科學(xué)課中講歷史還可以從對(duì)科學(xué)原理的歷史認(rèn)識(shí)過程中，更深入和準(zhǔn)確地理解科學(xué)知識(shí)?？茖W(xué)課程和科學(xué)教育不僅是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)，更要理解科學(xué)的本質(zhì)。通過了解科學(xué)概念的形成和演變過程，可以使我們認(rèn)識(shí)科學(xué)的不確定性、真理的相對(duì)性。從科學(xué)發(fā)現(xiàn)的背后了解各種認(rèn)識(shí)論的形成和沖突，從而建立科學(xué)的價(jià)值觀，培育科學(xué)精神，而科學(xué)精神本身就是人文精神的組成部分?？茖W(xué)教育的重要目標(biāo)就是培養(yǎng)科學(xué)精神和人文精神。

哈維的心血運(yùn)動(dòng)論、牛頓的數(shù)學(xué)原理、哥白尼的日心地動(dòng)說和愛因斯坦的相對(duì)論，這些自然科學(xué)中的偉大發(fā)現(xiàn)和重要理論的建立過程，無(wú)一不曲折且充滿爭(zhēng)議，無(wú)一不體現(xiàn)了科學(xué)價(jià)值和人文價(jià)值對(duì)人類文明的雙重影響。

科學(xué)爭(zhēng)論、科學(xué)知識(shí)的不確定性和可變性、甚至科學(xué)丑聞不能否定科學(xué)本身，反而有助于對(duì)科學(xué)的理解，認(rèn)識(shí)到人類對(duì)科學(xué)本身的認(rèn)知和理解也是具有轉(zhuǎn)換特性的。

科學(xué)教育的主要目標(biāo)不是培養(yǎng)少數(shù)的科學(xué)精英，而是培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)和人文精神的公民。在這一目標(biāo)中，科學(xué)史在科學(xué)教育中具有重要的作用。把科學(xué)史融入在各級(jí)各類科學(xué)課程的教學(xué)中，用科學(xué)史的溫床培育學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和人文精神，傳播人類文明，推動(dòng)人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步。

2STS和HPS教育理念在科學(xué)教育中的應(yīng)用

STS是指科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）和社會(huì)（Society）。STS以科學(xué)史、科學(xué)哲學(xué)和科學(xué)社會(huì)學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)，在學(xué)科融合的基礎(chǔ)上進(jìn)行理論綜合，形成對(duì)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)之間相互關(guān)系的新的認(rèn)識(shí)和理解的交叉學(xué)科。而HPS教育最初是指科學(xué)史（History）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy）和科學(xué)教學(xué)（Science teaching），后來HPS教育逐步演化為科學(xué)史（History）、科學(xué)哲學(xué)（Philosophy）和科學(xué)社會(huì)學(xué)（Sociology of science）。HPS教育的核心思想是：改變科學(xué)教育中用解釋科學(xué)概念來傳播科學(xué)知識(shí)為主的傳統(tǒng)教育模式，主張從科學(xué)史的角度還原科學(xué)知識(shí)形成的本來面目，在了解科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程中，學(xué)習(xí)科學(xué)方法、培養(yǎng)與自然科學(xué)有關(guān)的人文精神、價(jià)值觀以及科學(xué)技術(shù)與社會(huì)的關(guān)系等。

STS和HPS的基礎(chǔ)都是科學(xué)史，它們都提倡科學(xué)史與科學(xué)教育特別是科學(xué)基礎(chǔ)教育的結(jié)合。所以我們不難看出在科學(xué)課中講歷史的重要性。最早將科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)引入到科學(xué)教育中的是德國(guó)物理學(xué)家、生物學(xué)家和哲學(xué)家馬赫（Ernst Mach，1838～1916）。馬赫在19世紀(jì)末就提出將科學(xué)史和科學(xué)哲學(xué)融入科學(xué)教育，他認(rèn)為：“每一個(gè)年輕學(xué)生都要切身感受一些科學(xué)和科學(xué)的發(fā)現(xiàn)，并達(dá)到其最終的邏輯結(jié)果。這種學(xué)習(xí)材料自然主要與科學(xué)名著選讀聯(lián)系起來。這樣，教師就可以使少數(shù)有影響的、簡(jiǎn)明易懂的‘科學(xué)思想在學(xué)生頭腦里生根，使其深思熟慮。”遺憾的是馬赫的思想在當(dāng)時(shí)并未得到廣泛的重視。直到二戰(zhàn)后，以美國(guó)哈佛大學(xué)校長(zhǎng)科南特（James Bryant Conant，1893～1978）為首的一批學(xué)者，認(rèn)為：“學(xué)生需要對(duì)科學(xué)建立起一定的理解，這樣才能使他們把自然科學(xué)的發(fā)展和人類活動(dòng)聯(lián)系起來。不僅要讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)科學(xué)的基本方法，還要讓學(xué)生理解科學(xué)作為一種有組織的社會(huì)活動(dòng)的發(fā)展過程。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，最好的方法就是讓學(xué)生‘再體驗(yàn)科學(xué)史事件?！庇纱?，HPS教育開始在大學(xué)和中學(xué)中推廣。

澳大利亞的馬修斯（Michael R. Matthews）在1994年出版的Science Teaching： The Role of History and Philosophy of Science一書對(duì)科學(xué)史在科學(xué)教育中的應(yīng)用的方法、價(jià)值進(jìn)行了較為全面的概況和總結(jié)，是一本較為權(quán)威的參考書。

3重要的科學(xué)史案例是科學(xué)教育的重要資源

了解科學(xué)史上的重要案例可使我們的教學(xué)更精彩。在生命科學(xué)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外有很多的優(yōu)秀的生命科學(xué)史著作，從不同的層面、不同的視野回顧和分析生命科學(xué)史上的重要事件和人物、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)過程及一些核心概念形成的歷程。

哈佛大學(xué)的恩斯特·邁爾（Ernst Mayr，1904～2005）在1982出版的《生物學(xué)思想發(fā)展的歷史》（涂長(zhǎng)晟譯的中文版第二版由四川教育出版社2010年出版）是科學(xué)史上的名著之一。邁爾原籍德國(guó)，畢業(yè)于柏林大學(xué)，后入美國(guó)國(guó)籍，在哈佛大學(xué)工作多年，從事動(dòng)物學(xué)的研究工作，被譽(yù)為“20世紀(jì)的達(dá)爾文”?！渡飳W(xué)思想發(fā)展的歷史》著重介紹和分析了現(xiàn)代生物學(xué)主導(dǎo)思想形成的背景和發(fā)展，特別是不同學(xué)派的爭(zhēng)論而形成的生物學(xué)思想發(fā)展的歷史。有些章節(jié)可能需要讀者有較好的生物學(xué)背景。

馬格納是美國(guó)普渡大學(xué)的科學(xué)史領(lǐng)域的教授，其2002年出版的《生命科學(xué)史（第三版）》（劉學(xué)禮譯的中文版由上海人民出版社于2009年出版）從生命科學(xué)的起源到現(xiàn)代科學(xué)的創(chuàng)立；生理學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等學(xué)科的建立和發(fā)展等內(nèi)容，非常生動(dòng)地介紹了生命科學(xué)中的重要事件、重要人物、生物學(xué)各學(xué)科之間的聯(lián)系、方法論的形成與發(fā)展、生物科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系，是一本很容易上手的生命科學(xué)史教材。

大名鼎鼎的沃森（James D Watson）（獲1962年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)）1968年寫的《雙螺旋——發(fā)現(xiàn)DNA結(jié)構(gòu)的故事》（劉望夷重譯的中文版由化學(xué)工業(yè)出版社于2009年出版）被譽(yù)為科學(xué)史上的名著。它是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者沃森對(duì)那段歷史的個(gè)人回顧，而DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一。這本書還沒有出版就飽受爭(zhēng)議，出版后更是爭(zhēng)議不斷。從這本書本身及其爭(zhēng)論中，我們可以看到不同的人物從不同的角度和不同的立場(chǎng)在科學(xué)貢獻(xiàn)中的態(tài)度不同。