蔡鐵權(quán), 謝佳瑩

(1.浙江師范大學(xué) 物理與電子信息工程學(xué)院,浙江 金華 321004;2.浙江師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，浙江 金華 321004)

0 引 言

鑒于科學(xué)觀念在科學(xué)教育中的重要價值，筆者在文獻(xiàn)[1]中探討了科學(xué)觀念的概念界定，梳理了不同歷史時期特定的科學(xué)觀念，闡述了科學(xué)觀念在科學(xué)教育中的價值表現(xiàn).對科學(xué)觀念的理解離不開對科學(xué)思想的研究，科學(xué)思想的發(fā)展與科學(xué)觀念的形成具有內(nèi)在的一致性，從本質(zhì)上看，科學(xué)思想史也是科學(xué)觀念史.今天，當(dāng)我們把科學(xué)觀念確立為中小學(xué)科學(xué)教育中的學(xué)科核心素養(yǎng)時，就必須對科學(xué)觀念形成的淵源作出追溯，這就自然地需要對科學(xué)思想發(fā)展歷史進(jìn)行回溯，也無可置疑地把科學(xué)思想作為當(dāng)前科學(xué)教育改革中不可或缺的核心要素.如果我們認(rèn)同“不熟悉科學(xué)思想的歷史，就無法洞悉科學(xué)的本質(zhì)”[2]這一說法，那么，科學(xué)思想自然就成為科學(xué)教育和科學(xué)教育改革的關(guān)鍵，成為公眾科學(xué)素養(yǎng)提高的突破口.從這樣的視角出發(fā)，我們對科學(xué)思想的內(nèi)涵和本質(zhì)、科學(xué)思想在西方的演進(jìn)及中國固有的科學(xué)思想傳統(tǒng)作出概覽，并在此基礎(chǔ)上，對科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)之間的關(guān)系，對科學(xué)思想的科學(xué)教育功能等作出論述，為我們面臨的科學(xué)教育改革提供借鑒.

1 科學(xué)思想的內(nèi)涵與本質(zhì)

對科學(xué)思想的內(nèi)涵界定，不同的學(xué)者有不同的認(rèn)識，我們基本認(rèn)同林德宏的觀點：科學(xué)思想是指自然科學(xué)的理論思想和自然科學(xué)中的哲學(xué)思想.自然科學(xué)中的理論思想，即自然科學(xué)的基本概念、基本觀點和基本理論；自然科學(xué)中的哲學(xué)思想，主要是關(guān)于科學(xué)和自然界的一般理論思想，包括科學(xué)觀、科學(xué)方法論、自然觀、科學(xué)研究及傳播與應(yīng)用的社會觀.科學(xué)思想是自然科學(xué)成果和哲學(xué)之間的聯(lián)系紐帶[3].筆者又融合了其他學(xué)者的見解和自己的認(rèn)識，可以這樣認(rèn)為:科學(xué)思想是自然科學(xué)、社會科學(xué)與人文學(xué)科的融合，內(nèi)涵豐富、深刻，功能復(fù)雜、多樣，只有理解了科學(xué)思想，才能真正地理解科學(xué)、理解科學(xué)教育.本文正是從這樣的認(rèn)識出發(fā)，縱向概括中西方科學(xué)思想的發(fā)展脈絡(luò)，揭示出其中與科學(xué)教育改革和發(fā)展具有內(nèi)在聯(lián)系的因素，闡釋其蘊(yùn)涵的科學(xué)教育功能.

科學(xué)成果是科學(xué)思想的載體，而科學(xué)思想是科學(xué)成果的靈魂，是科學(xué)成果核心深處的并主宰著科學(xué)成果的凝聚體.但科學(xué)思想不是空穴來風(fēng)或神來之筆，而是由科學(xué)知識轉(zhuǎn)化而成的，是依據(jù)科學(xué)活動而得到的，是在科學(xué)研究過程中形成、升華出來的.科學(xué)思想又是人類思想的核心，先進(jìn)思想的形成必須從科學(xué)思想開始，在公眾的科學(xué)素養(yǎng)提升和我國的科普及科學(xué)傳播中，科學(xué)思想都居于重要的地位.

從科學(xué)思想的定義來看，科學(xué)思想作為認(rèn)識自然科學(xué)的理論思想，就是人類認(rèn)識自然界的思想觀念和思維方法，包括在對事物進(jìn)行研究時必要的思維模式和方法，研究物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、運(yùn)動狀態(tài)和變化規(guī)律時所使用的語言、符號和概念，以及如何觀察外在世界，運(yùn)用有限的概念、公設(shè)和規(guī)律，推理演繹成嚴(yán)密的理論體系，運(yùn)用實證的方法檢驗理論的正確性與可信度，并上升為人類對自然界的統(tǒng)一的認(rèn)識、觀點和信念.總之，科學(xué)思想是科學(xué)的核心，是科學(xué)教育的關(guān)鍵，是科學(xué)教育改革的要素之一.

2 西方科學(xué)思想的演進(jìn)

科學(xué)思想有一個漫長的歷史發(fā)展過程，只有深刻地理解了這一過程，才有可能理解今天的科學(xué)思想.

遠(yuǎn)在公元前6世紀(jì)的古希臘，哲學(xué)家們就開始對自然進(jìn)行思考，提出了他們對自然的獨特看法，這種看法就是自然哲學(xué)思想.這些自然哲學(xué)思想中，就有著深刻的科學(xué)思想內(nèi)涵.米利都學(xué)派試圖用自然因素來解釋自然現(xiàn)象；畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為“萬物皆數(shù)”，將自然本質(zhì)數(shù)學(xué)化，提出了數(shù)學(xué)天文學(xué)；愛利亞學(xué)派從實體的角度考察事物的形成和變化，由基本的元素或物質(zhì)微粒解釋宏觀經(jīng)驗現(xiàn)象；柏拉圖(Plato)主張真正的知識只能通過對抽象理念的哲學(xué)深思才能獲得，試圖通過數(shù)學(xué)研究來探求事物的本質(zhì)，他認(rèn)為：“只有概念性思維才是真知，所有其他認(rèn)知方式——感性直觀和表象都不能提供科學(xué)層面上的確信”[4].在柏拉圖這里，概念性思維被提升為關(guān)于世界的客觀洞見，思想的力量已經(jīng)初見端倪；亞里士多德(Aristotle)強(qiáng)調(diào)從事物的本質(zhì)探求事物的終極原因和目的，廣泛的、直接的、對科學(xué)本能的興趣使他立即采用了觀察的方法，并把經(jīng)驗觀察和理念的辯證法最大限度地結(jié)合起來.對亞里士多德而言，一個理念最完美的定義一定展現(xiàn)了這個事物的原因以及這個事物自身的內(nèi)在確定性，他不僅是最具思辨色彩的思想家，亦是一位精確的和永不倦怠的觀察家，是世界上最博學(xué)的人之一[5].古希臘的哲學(xué)家們對自然的認(rèn)識蘊(yùn)涵了十分深刻的科學(xué)思想，到了文藝復(fù)興時期，通過這種對自然認(rèn)識的提倡和升華，孕育了近代科學(xué)革命.

中世紀(jì)基督教文化繼承了自然科學(xué)知識與古希臘哲學(xué)思想相結(jié)合的學(xué)術(shù)傳統(tǒng)，亞里士多德的學(xué)說被視為基督教文化的理論權(quán)威和知識基礎(chǔ).同時，中世紀(jì)基督教文化包含了各種異端思想材料，經(jīng)院哲學(xué)內(nèi)部的論爭促進(jìn)了觀察、實驗和歸納研究的深入，打破了人們對抽象觀念的信仰，使思想的自由在實證自然科學(xué)的基礎(chǔ)上得到發(fā)展，促進(jìn)了近代科學(xué)思想的產(chǎn)生.吳國盛[6]認(rèn)為，近代科學(xué)是希臘文明和基督教文明相融合的產(chǎn)物，這種融合為文藝復(fù)興及近代科學(xué)的最終誕生奠定了制度基礎(chǔ)(大學(xué))和觀念基礎(chǔ)(經(jīng)院哲學(xué))，在這個意義上，吳國盛斷言“沒有基督教就沒有近代科學(xué)”.科學(xué)思想的淵源是悠長的，而沒有源就沒有流，源遠(yuǎn)才會流長.

1543年，哥白尼(Nikolaus Copernicus)發(fā)表了《天球運(yùn)行論》，書中研究出一系列詳細(xì)的行星模型，構(gòu)建出一個真實的相互關(guān)聯(lián)的體系，哥白尼的創(chuàng)造性觀點既是舊傳統(tǒng)的頂峰，又是新傳統(tǒng)的開端.正是從他這里開始，開普勒(Johannes Kepler)、伽利略(Galileo Galilei)和牛頓(Isaac Newton)等人才能前赴后繼，不斷地想象他們的新世界.由此開始，哥白尼的工作改變了鄰近學(xué)科，并逐漸地改變了哲學(xué)家和知識分子的世界.在這場革命中，哥白尼占據(jù)著不可動搖的中心地位[7].

16—18世紀(jì)，科學(xué)思想是以牛頓力學(xué)機(jī)械論的形成和流行為代表的.1687年，牛頓的劃時代巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》出版，牛頓所取得的成就對于他的大部分同時代人甚至他的直接繼承者來說，是極其具有挑戰(zhàn)性的[8].由于牛頓力學(xué)的空前成功，力學(xué)成了帶頭學(xué)科、基礎(chǔ)學(xué)科、主導(dǎo)學(xué)科，力學(xué)的理論與思想普遍化了.隨著古代自然生存轉(zhuǎn)向近代技術(shù)生存、農(nóng)業(yè)文明轉(zhuǎn)向工業(yè)文明，古代的有機(jī)論轉(zhuǎn)向了近代力學(xué)機(jī)械論，人類由崇拜胚種轉(zhuǎn)向了崇拜機(jī)器.

19世紀(jì)科學(xué)成果層出不窮、影響深遠(yuǎn).物理學(xué)中的能量理論、熱力學(xué)三定律和電磁學(xué)理論，化學(xué)中的原子論、元素周期律和有機(jī)化學(xué)的發(fā)展理論，生物學(xué)中的進(jìn)化論、細(xì)胞學(xué)說和遺傳學(xué)理論，等等.這一時期的科學(xué)思想可以借用愛因斯坦(Albert Einstein)的話來概述：“上一世紀(jì)(指19世紀(jì))所有的物理學(xué)家，都把古典力學(xué)看作是全部物理學(xué)的甚至是全部自然科學(xué)的牢固的和最終的基礎(chǔ)”[9].當(dāng)時，整個物理學(xué)界都堅信物理學(xué)的基礎(chǔ)是建立在力學(xué)之上不可動搖的，包括麥克斯韋(James Clerk Maxwell)的電磁學(xué)理論也是建立在力學(xué)的基礎(chǔ)之上的，形成了盛行一時的力學(xué)世界觀.

20世紀(jì)是科學(xué)革命的世紀(jì)，是科學(xué)思想發(fā)生根本轉(zhuǎn)型的世紀(jì).20世紀(jì)之初，出現(xiàn)了物理學(xué)的兩大革命——相對論與量子論.20世紀(jì)40年代以后，科學(xué)新思想接踵而至：計算機(jī)問世，宇宙大爆炸理論出現(xiàn)，復(fù)雜系統(tǒng)論建立，信息科學(xué)突飛猛進(jìn)，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出，地質(zhì)板塊構(gòu)造學(xué)說問世，耗散結(jié)構(gòu)理論、超循環(huán)理論、混沌學(xué)、協(xié)同學(xué)理論、突變理論先后誕生，非線性科學(xué)理論形成，弦理論、宇宙膨脹、遺傳信息、系統(tǒng)自組織理論及黑洞輻射、高維空間、虛粒子、虛時間等猜想紛紛亮相[10].20世紀(jì)的科學(xué)思想以追求統(tǒng)一性和探索復(fù)雜性為主流，風(fēng)起云涌，激蕩澎湃.

時至21世紀(jì)，隨著希格斯子的發(fā)現(xiàn)、引力波被探測、中微子質(zhì)量的確證、黑洞照片的問世、暗物質(zhì)和暗能量研究的不斷發(fā)展，等等，21世紀(jì)的科學(xué)成果將更加激動人心，21世紀(jì)的科學(xué)思想將會出現(xiàn)更大的發(fā)展和突破.

3 中國科學(xué)思想的傳統(tǒng)

著名科學(xué)史家席澤宗[11]早就呼吁要重視對中國科學(xué)思想史的研究，并認(rèn)為這對實現(xiàn)我國科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化具有十分重要的意義，對科學(xué)家來說，學(xué)習(xí)科學(xué)思想史是提高理論思維能力的一個重要途徑.當(dāng)然，科學(xué)教育、提高公眾科學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)普及和傳播都缺少不了科學(xué)思想的內(nèi)容.

中國古代究竟有沒有近現(xiàn)代意義上的科學(xué)，有沒有科學(xué)思想，本文不擬具體論證，但從這樣的觀點來認(rèn)識，是不失公允的：即中國古代有些傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)思想當(dāng)時并未影響或?qū)е驴茖W(xué)發(fā)展，但在后來以至現(xiàn)代，對科學(xué)研究有啟發(fā)和引導(dǎo)作用、對整個科學(xué)發(fā)展體現(xiàn)出思想價值的，就應(yīng)作為是科學(xué)思想[12].

撰寫了皇皇巨著《中國科學(xué)技術(shù)史》的英國學(xué)者李約瑟(Joseph Terence Montgomery Needham)在其科學(xué)思想史卷第二卷中這樣寫道：“……也許，最現(xiàn)代化的‘歐洲的’自然科學(xué)理論基礎(chǔ)應(yīng)該歸功于莊周、周敦頤和朱熹等人的，要比前人至今所認(rèn)識到的更多”[13].由中國科學(xué)院院士席澤宗[14]主編的《中國科學(xué)技術(shù)史·科學(xué)思想卷》，用洋洋灑灑84萬字，系統(tǒng)地論述了從我國遠(yuǎn)古到東周初年、春秋戰(zhàn)國、秦漢、魏晉南北朝、隋唐、宋元、明清之際的科學(xué)思想，是當(dāng)代我國有關(guān)科學(xué)思想史的集大成之作，也是權(quán)威之作.

中國科學(xué)思想具體有哪些傳統(tǒng)？概括地說，大致有下列內(nèi)容：1)道.道的本意為道路，引申有規(guī)則、法則、規(guī)律、方法等含義，也表示言論.道家學(xué)說建立使“道”字成為表示宇宙萬物本原和規(guī)律的哲學(xué)范疇，而儒家則重在討論道的社會規(guī)范內(nèi)涵.2)氣.氣是構(gòu)成天地萬物的基本質(zhì)料，以精微無形、絕對連續(xù)的狀態(tài)存在，它運(yùn)動不息，不生不滅，是自然萬物相互作用的中介.古人以氣為基礎(chǔ)，形成了一副物質(zhì)的、運(yùn)動的、連續(xù)的、混沌一體的宇宙圖像.這是中國古人長期持有的基本自然觀.3)陰陽.古人認(rèn)為，陰陽代表了包括人類在內(nèi)的宇宙萬物所具有的兩種基本屬性或本質(zhì)，陰陽的相互作用與消長變化決定萬物的運(yùn)動變化.但陰陽論對事物的描述往往是籠統(tǒng)的、模糊的，有一定的思辨性.4)五行.通過對木、火、土、金、水這5種物質(zhì)之間相生相克的邏輯關(guān)系的描述，五行反映了有機(jī)聯(lián)系性、周期演化性、多元制約性、整體系統(tǒng)性的基本思想內(nèi)涵，并被廣泛運(yùn)用而滲透于古人認(rèn)識活動的各個方面.5)天人關(guān)系.天人合一與天人相分是互補(bǔ)的兩個方面.近代以來，發(fā)生了多次“天人關(guān)系”的學(xué)術(shù)爭論，發(fā)表了不少觀點相左的論文和專著.但在中國文明發(fā)展和科學(xué)進(jìn)步的歷史上，這兩種思想都發(fā)揮了重要的作用.6)宇宙演化思想.古代的宇宙演化理論有道演化說、太一演化說、太極演化說、元氣渦旋運(yùn)動演化說、宇宙膨脹及周期演化說，等等.這些理論中不乏比較有價值的，但大多具有思辨性，并帶有宗教神學(xué)色彩.7)循環(huán)演化觀念和物質(zhì)不滅思想.循環(huán)演化觀念是古代一種重要的自然觀或宇宙觀，近似地揭示了一部分事物運(yùn)動的規(guī)律性，在科學(xué)史上有較大意義，反映了古人對物質(zhì)不滅這一科學(xué)原理所達(dá)到的認(rèn)識水平.8)自然化生觀念和有機(jī)論宇宙觀.古人認(rèn)為，不同的生物之間，以及不同的金屬或礦物之間，都可以由一物轉(zhuǎn)化為另一物，且彼此具有關(guān)聯(lián)性，這是一種有機(jī)的自然觀.中國古人在認(rèn)識世界的過程中，要求把握事物的整體，側(cè)重研究事物的行為、功能和結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)人的思想和行為與自然相統(tǒng)一.中國古代的自然感應(yīng)觀念、自然規(guī)律觀念也可以納入這種思想中.9)動植物資源保護(hù)思想.在先秦時期，國家設(shè)有專門的組織及律令保護(hù)動植物資源，保證自然資源的可持續(xù)利用，而且形成了一種良好的社會文化氛圍.道家的生態(tài)倫理思想和超越意識也體現(xiàn)出類似的觀念.10)技術(shù)觀.道家主張?zhí)斓雷匀唬苑磳夹g(shù)的發(fā)明和應(yīng)用.儒家重視工匠的技術(shù)活動，提倡發(fā)展技術(shù)來滿足國家的需要.但是，儒家對工匠技術(shù)的價值認(rèn)定在于功利實用，因而反對“雕琢文采”和“奇技淫巧”之作.墨家主張各種技術(shù)發(fā)明，以利民實用為上，技術(shù)活動以節(jié)儉實用為目的，技術(shù)行為必須遵從規(guī)范.11)先秦時期的邏輯思想.名家、墨家和儒家都有初步的邏輯思想，但以名辯為中心，且未形成一門獨立的學(xué)科.12)宋明理學(xué)的格物致知.早期，格物致知是士人實現(xiàn)修、齊、治、平政治抱負(fù)的先決條件，到了宋代，被賦予了一定的認(rèn)識論意義，具備“探賾索隱,窮幾洞冥”的精神.在明清西學(xué)東漸中，格物致知的觀念在西方科學(xué)技術(shù)的傳入及其在中國興起的過程中發(fā)揮了積極的作用.13)明清經(jīng)世實學(xué).經(jīng)世實學(xué)思潮提倡批判精神、求實學(xué)風(fēng)、經(jīng)世思想和啟蒙意識，是對古代實用性傳統(tǒng)的延續(xù)，對于推動社會進(jìn)步和科技發(fā)展具有積極的作用[15-24].

對中國科學(xué)思想傳統(tǒng)如何評價？我們可以參考一些意見然后作出判斷.李約瑟[25]認(rèn)為“從公元前1世紀(jì)到公元15世紀(jì)，在把人類的自然知識應(yīng)用于人的實際需要方面，中國文明要比西方文明有效得多”.農(nóng)、醫(yī)、天、算代表了中國古代的科學(xué)技術(shù)成就的主要內(nèi)容，因此，吳文俊[26]說過，“中國傳統(tǒng)數(shù)學(xué)的特點，主要表現(xiàn)在它的獨創(chuàng)性、社會性以及特有的東方色彩，聯(lián)系實際、注重計算是我國古代數(shù)學(xué)的優(yōu)良傳統(tǒng)”.董光璧[27]的研究結(jié)論是：發(fā)生在20世紀(jì)下半葉的當(dāng)代科學(xué)思想的三大轉(zhuǎn)向，即從物質(zhì)論到信息論，從構(gòu)成論到生成論和從公理論到模型論，恰好與中國科學(xué)傳統(tǒng)的三特征契合，這或許昭示著中國科學(xué)思想傳統(tǒng)的未來意義.而愛因斯坦[28]認(rèn)為西方科學(xué)的發(fā)展是建立在希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系和文藝復(fù)興時期形成的實驗傳統(tǒng)之上的.馬來平[29]認(rèn)為，中國歷代知識界“經(jīng)世致用”觀念和強(qiáng)烈的“參與意識”，導(dǎo)致中國缺少純粹、強(qiáng)烈的以“求真”為目的的科學(xué)研究.科學(xué)并不排斥致用性，以致用為目的也可以激勵人參與科學(xué)活動的熱情，但是，只以致用作為科學(xué)目的，難以使人始終保持相對獨立的、冷靜的、理智的科學(xué)理性精神，反而會受到由致用性產(chǎn)生的多方面的束縛與局限，影響科學(xué)家研究的自主性，尤其在基礎(chǔ)科學(xué)的研究中放棄對重大理論研究的關(guān)注，而失去重大理論創(chuàng)新的機(jī)會.當(dāng)然，重要的是能夠汲取我國傳統(tǒng)科學(xué)思想中的優(yōu)點，同時又吸收西方科學(xué)思想的精華作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的借鑒，盡快提高我國科學(xué)技術(shù)的水平，實現(xiàn)偉大復(fù)興的中國夢.

4 科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)

從科學(xué)思想豐富的內(nèi)涵和中西方的傳統(tǒng)來看，多方面與科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)相關(guān)，或者說，科學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)可以從科學(xué)思想的寶庫中汲取各種養(yǎng)料和啟示.

4.1 促進(jìn)科學(xué)觀念的形成

著名的科學(xué)思想史家亞歷山大·柯瓦雷(Alexandre Koyré)在他的研究中揭示了伽利略(Galileo Galilei)與新柏拉圖主義的關(guān)系.通過對大量歷史文獻(xiàn)的解釋，他發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致伽利略新物理學(xué)與新天文學(xué)誕生的，不是新事實的發(fā)現(xiàn)，而是新觀念的發(fā)現(xiàn)，實驗甚至只是為了論證這種新理論.“是思想，純粹未有摻雜的思想而不是經(jīng)驗或感知覺為伽利略·伽利萊的‘新科學(xué)’提供基礎(chǔ)”.在討論從一直運(yùn)動著的船桅頂下落的球這個著名例子時，當(dāng)憑經(jīng)驗的亞里士多德學(xué)派對手問他：“你做過實驗嗎？”伽利略自豪地宣告：“不，我不需要做實驗，即使沒有任何經(jīng)驗我也能斷定它是如此，因為它不能不如此”[30].顯然，作為近代實驗科學(xué)的奠基人，伽利略的“新科學(xué)”并不是實驗的結(jié)果，也不是發(fā)現(xiàn)了新事實，而是思想，是科學(xué)思想的變革，是新觀念的發(fā)現(xiàn)，這對我們理解科學(xué)本質(zhì)是一個十分精彩的歷史事實，對于科學(xué)教育中核心素養(yǎng)的重要內(nèi)容——科學(xué)觀念的理解，也是非常有力的例證.

科學(xué)思想必然要研究自然科學(xué)發(fā)展的各個階段上人們對自然界的認(rèn)識和看法，即自然觀念；對自然科學(xué)本身的認(rèn)識和看法，即科學(xué)觀念.科學(xué)教育要實施科學(xué)觀念的培養(yǎng)，若舍棄科學(xué)思想這一途徑，就失去了洞察科學(xué)觀念的視角，無法了解科學(xué)觀念產(chǎn)生的背景、條件，無法理解科學(xué)觀念的發(fā)展，不知道科學(xué)觀念對科學(xué)與社會進(jìn)步的影響，不懂得知識的本質(zhì)問題以及如何認(rèn)識科學(xué)及認(rèn)識中的主客觀關(guān)系，不明白科學(xué)方法決定著科學(xué)理論的結(jié)構(gòu)特征、科學(xué)理論成就的大小，不能領(lǐng)會科學(xué)理論可靠性和合理性的依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn).從這樣眾多方面來看，科學(xué)思想是科學(xué)觀念養(yǎng)成的必經(jīng)之路.

科學(xué)思想的發(fā)展是隨著科學(xué)概念的形成和發(fā)展而展開的，新概念的形成和演進(jìn)是科學(xué)理論成長的核心，科學(xué)革命的產(chǎn)生本質(zhì)是一場概念革命.典型的如量子理論，起源于黑體輻射問題，但在光電效應(yīng)解釋中，把光看成光量子是公然反對已建立的波動理論，這需要革命性的概念變革，當(dāng)然也是一場科學(xué)思想和科學(xué)觀念的革命性變革.其后，海森堡(Werner Karl Heisenberg)的測不準(zhǔn)原理和玻爾(Niels Henrik David Bohr)的互補(bǔ)原理、德布羅意(Louis Victor·Duc de Broglie)的物質(zhì)波，等等,把這些量子概念簡單地追溯到經(jīng)典物理學(xué)，肯定是錯誤的做法，薩卡德(Paul Thagard)[31]在他的重要著作《概念革命》一書中詳盡地闡釋了這一主題.而這對我們在科學(xué)觀念的養(yǎng)成中理解概念轉(zhuǎn)變的重要性是十分必要的.

4.2 促成科學(xué)思維的培養(yǎng)

安德森(Philip Anderson)感慨地說：我也感知到一些科學(xué)發(fā)現(xiàn)，如分形、混沌、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之類的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，正為我們孕育著一場思維方式革命的種子.他指出“從常識得來的關(guān)于空間、時間和物質(zhì)的性質(zhì)不是其背后理論結(jié)構(gòu)的‘真正’性質(zhì).當(dāng)我們逐漸理解它們的時候，我們認(rèn)識到了這一點.這讓物理學(xué)同常識日益疏遠(yuǎn)，一種對科學(xué)家和公眾都可能產(chǎn)生災(zāi)難性后果的疏遠(yuǎn).近代物理學(xué)離世俗男女已經(jīng)非常遙遠(yuǎn)了”[32].這正是在告示我們，科學(xué)發(fā)展的結(jié)果不僅導(dǎo)致科學(xué)思想的革命，也預(yù)示著一場思維方式的革命，科學(xué)教育中的科學(xué)思維培養(yǎng)是迫在眉睫的課題.

偉大科學(xué)家的杰出貢獻(xiàn)，首先產(chǎn)生于他們獨特的科學(xué)思想.愛因斯坦是閃耀在20世紀(jì)科學(xué)天空的巨星，他驚世駭俗的科學(xué)成就和他的統(tǒng)一性思想不可分割，這種思想不僅廣泛運(yùn)用于他早期的科學(xué)探索，幫助他取得了非凡的成就，而且也引領(lǐng)和統(tǒng)攝了他的其他一系列科學(xué)思想，如邏輯簡單性、相對性、對稱性與幾何化等，都是統(tǒng)一性思想的具體原則在不同方向上的具體表述[33].

當(dāng)代物理學(xué)大師楊振寧1954年從局域?qū)ΨQ性出發(fā)創(chuàng)立了非阿貝爾規(guī)范場理論，1956年提出弱相互作用下宇稱不守恒及其他重大科學(xué)成果.他的科學(xué)思想主要是：首先找到一定的對稱性，以此為出發(fā)點，通過諾特定理推出物理規(guī)律，接著在已知對稱性和物理規(guī)律的認(rèn)識基礎(chǔ)上，進(jìn)一步達(dá)到更大、更深層次上的對稱性認(rèn)識.依次類推，循環(huán)往復(fù)，形成不斷深化的、對自然本質(zhì)的認(rèn)識過程[34].

4.3 提供科學(xué)探究的范例

具有杰出成就的科學(xué)家，其科學(xué)思想無不具有獨創(chuàng)性、批判性，敢于挑戰(zhàn)權(quán)威，敢于否定、質(zhì)疑前人的已有結(jié)論和成果，勇于提出自己別具一格的思想觀點.從伽利略到牛頓，從麥克斯韋到霍金(Stephen Hawking)，無不如此，這為我們培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維提供了大量精妙絕倫的案例.科學(xué)家取得他們特殊科學(xué)貢獻(xiàn)時的科學(xué)思想及探索歷程，為科學(xué)教育中的科學(xué)探究提供了光輝的典范，樹立了指路的明燈，是最理想的榜樣和值得仿效的楷模.

4.4 樹立科學(xué)態(tài)度的榜樣

1955年發(fā)表的3個著名科學(xué)家宣言，即《哥廷根宣言》《羅素-愛因斯坦宣言》與《邁瑙宣言》，特別是《羅素-愛因斯坦宣言》的發(fā)表，促成了一個國際性會議——帕格沃什科學(xué)與世界事務(wù)會議，并引發(fā)了一場著名的科學(xué)家國際和平運(yùn)動——帕格沃什運(yùn)動.《羅素-愛因斯坦宣言》向全人類發(fā)出的“記住你們的人性，忘掉其他”的呼吁，是人類永恒的格言，而且表明了“科學(xué)家們能夠為解決因科學(xué)發(fā)展引起的復(fù)雜問題作出重大貢獻(xiàn)”.帕格沃什運(yùn)動始終強(qiáng)調(diào)科學(xué)家的倫理和道德責(zé)任，保證科學(xué)技術(shù)用于人類的利益[35].這并不是說帕格沃什運(yùn)動就能解決重大的國際爭端和沖突，而是它充分凸顯了科學(xué)家的科學(xué)精神和理性思維，體現(xiàn)了強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和對國際義務(wù)的擔(dān)當(dāng)，反映了科學(xué)家對全人類命運(yùn)的關(guān)心、對科學(xué)技術(shù)作用的正確態(tài)度，全面地展現(xiàn)出科學(xué)家崇高的思想境界.這對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任素養(yǎng)是極好的教材，是極其生動有力的素材，其本身也是科學(xué)思想中極其輝煌的內(nèi)容.

5 科學(xué)思想的科學(xué)教育功能

“學(xué)科教育，只傳授知識、技能，不講思想，其結(jié)果是學(xué)生抓不住問題的本質(zhì)，這對培養(yǎng)創(chuàng)造性思維非常不利”[36].這是史寧中教授說的數(shù)學(xué)教育.實際上任何一門學(xué)科教育都是如此.科學(xué)思想具有多方面的科學(xué)教育功能，隨著科學(xué)教育改革的推進(jìn)和在科學(xué)教育過程中的不斷發(fā)掘，這種教育功能將逐漸豐富和全面.

5.1 科學(xué)思想有利于培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀

科學(xué)思想有利于學(xué)生從科學(xué)的角度認(rèn)識世界，了解自然，理解人生.在科學(xué)教育的長期培養(yǎng)下，學(xué)生注重事實觀察，反對純粹主觀臆造；主張理論與客觀事實一致，反對脫離事實的理論建構(gòu)和違背理論的純粹經(jīng)驗觀察；提倡追求真理，反對一切形式的謬誤和弄虛作假；追求科學(xué)的真善美，反對各種各樣的假惡丑；擁護(hù)先進(jìn)、進(jìn)步和發(fā)展，反對落后、倒退和衰??；贊成科學(xué)，抵制迷信.科學(xué)思想使人明智、理性、睿智，使人的思想得到升華，心靈得到凈化，素養(yǎng)得到提升.

科學(xué)思想有利于彌合科學(xué)文化與人文文化、東方文化與西方文化之間的分裂.早在20世紀(jì)50年代，斯諾(Charles Percy Snow)就提出了兩種文化的問題，到20世紀(jì)90年代，西方出現(xiàn)科學(xué)之戰(zhàn)(science war)，我國在20世紀(jì)之初也出現(xiàn)過科玄論戰(zhàn)，20世紀(jì)90年代，科學(xué)主義與人文主義之爭爆發(fā).科學(xué)思想是科學(xué)和哲學(xué)之間的橋梁，是連接科學(xué)文化與人文文化之間的紐帶.這是一個宏大的議題，將另行撰文詳細(xì)闡述.

自我國近代以來，東西之爭、古今之議從未間斷，科學(xué)無國界，不同的民族和各種文化都為科學(xué)的發(fā)展作出過貢獻(xiàn)，近現(xiàn)代我國不斷學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，同時也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷奉獻(xiàn)出我們的成果[37].

科學(xué)思想有利于提高我們的民族自尊與文化自信.在本文的第3部分,筆者梳理了中國科學(xué)思想的傳統(tǒng)，相對于西方的科學(xué)思想，我國的科學(xué)思想傳統(tǒng)具有自己的特色，從對當(dāng)代科學(xué)的貢獻(xiàn)與啟示來看，一點也不遜色于西方文化中的科學(xué)思想，而且還具有獨特和先見之處.正如諾貝爾獎獲得者、耗散結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)立者普里高津(Ilya Prigogine)[38]指出的：“中國文明對人類、社會與自然之間的關(guān)系有著深刻的理解.……中國的思想對于那些想擴(kuò)大西方科學(xué)的范圍和意義的哲學(xué)家和科學(xué)家來說，始終是個啟迪智慧的源泉”.這正可以激勵年青一代奮發(fā)圖強(qiáng)，盡快發(fā)展我國的科學(xué)技術(shù)，使我國真正成為社會主義強(qiáng)國.

5.2 科學(xué)思想有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)

科學(xué)思想中有成就的科學(xué)家、一流科學(xué)大師創(chuàng)造的杰出案例不勝枚舉.可以直接學(xué)習(xí)他們的經(jīng)驗或吸取教訓(xùn)，吸納他們走向成功的科學(xué)認(rèn)識論和方法論，掌握他們?nèi)〉脗ゴ罂茖W(xué)成就的有效方法，追蹤他們高超的思維模式、奇思妙想，效仿他們的高尚情操、獻(xiàn)身科學(xué)的崇高人格，從中理解科學(xué)本質(zhì)，把握科學(xué)發(fā)展的規(guī)律和趨向，開闊眼界，活躍思維，樹立雄心，不斷創(chuàng)新.

思想比知識更重要.楊振寧[39]曾說過，1982年在意大利埃利啟會議上，狄拉克(Paul Adrien Maurice Dirac)與楊振寧談到愛因斯坦對物理學(xué)最重要的貢獻(xiàn)時，狄拉克認(rèn)為是愛因斯坦引入的時空對稱思想.盡管廣義相對論的提出是異常深刻和富有獨創(chuàng)性的，但時間和空間的對稱對以后物理學(xué)的發(fā)展將會產(chǎn)生更大的影響.在狄拉克看來，愛因斯坦的物理思想對物理學(xué)的貢獻(xiàn)無疑比物理知識更重要.學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)會一些物理學(xué)的概念、規(guī)律、原理和理論是需要的、必要的，但要揭示和領(lǐng)會其中蘊(yùn)含的物理思想，才能獲得對物理世界的根本認(rèn)識，這是物理教育的本質(zhì)所在.教學(xué)元素周期律，不是讓學(xué)生去記憶背誦，而是要抓住原子量這個關(guān)鍵概念，通過探討原子量與元素性質(zhì)之間的相互關(guān)系，幫助學(xué)生達(dá)到對化學(xué)元素的本質(zhì)性的認(rèn)識，理解門捷列夫(Дмтрий Ивнович Менделéев)得出元素周期律的科學(xué)思想，才是真正把握元素周期律的真諦[40].

5.3 科學(xué)思想的演化規(guī)律與個體成長的發(fā)展過程具有邏輯一致性

目前義務(wù)教育階段科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容大體上相當(dāng)于古代科學(xué)的內(nèi)容.學(xué)生的認(rèn)知水平和思維特征也接近于古代人們對自然的看法和他們的科學(xué)觀念.這種類似，為我們確定基礎(chǔ)科學(xué)的教育目標(biāo)、課程內(nèi)容和教學(xué)方法提供了相當(dāng)好的坐標(biāo).這個階段的學(xué)生總是會以自己的經(jīng)驗和常識為依據(jù)去理解書本中的知識、認(rèn)識書本以外的世界，而科學(xué)的概念和原理卻與經(jīng)驗和常識相距甚遠(yuǎn).在科學(xué)教育中，過多或過分強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗情景的創(chuàng)設(shè)及列舉日常生活的例子來比附，甚至認(rèn)為這樣的教學(xué)可以幫助學(xué)生理解深奧的概念，將抽象理論形象化，這其實是極大的誤會，是對學(xué)生的誤導(dǎo).

高中階段科學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)容則相當(dāng)于近代科學(xué)的前期內(nèi)容，重視觀察和實驗，挑戰(zhàn)權(quán)威和宗教信仰，提倡懷疑和創(chuàng)新精神，注重理性思維的培養(yǎng)，逐漸向整體綜合轉(zhuǎn)化.高中階段，學(xué)生已初步具備獨立思考能力，而且思想活躍，富有朝氣和勇氣，亟需在科學(xué)教育中加以主動思想方法的引導(dǎo)與點撥.但是，這種引導(dǎo)和點撥必須遵從科學(xué)思想演化的規(guī)律，符合學(xué)生的認(rèn)知能力和已有的知識經(jīng)驗，任何一種超越規(guī)律的行為和急于求成的功利做法只會適得其反.

6 結(jié) 語

科學(xué)是一個歷史發(fā)展的過程，科學(xué)思想也是一個歷史發(fā)展的過程，并在發(fā)展的過程中不斷前進(jìn)，不斷地糾正不足，不斷地走向真理.科學(xué)思想研究成果如何運(yùn)用于科學(xué)教育，或者說科學(xué)教育如何更好地利用科學(xué)思想及其研究成果，需要科學(xué)教育工作者去努力.本文的寫作一方面是筆者對科學(xué)思想長期的關(guān)注和興趣所在；另一方面也是長期對科學(xué)教育進(jìn)行研究和在科學(xué)教育實踐中不斷思考所致.誠然，西方科學(xué)思想有悠久的傳統(tǒng)，有豐富的內(nèi)容，由此導(dǎo)致西方科學(xué)技術(shù)的近現(xiàn)代發(fā)展；中國悠久的科學(xué)思想傳統(tǒng)也有其獨特之處，這一傳統(tǒng)為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供了有益借鑒.科學(xué)思想與科學(xué)學(xué)科的核心素養(yǎng)具有內(nèi)在的關(guān)聯(lián)，二者在本質(zhì)上是一致的，所以，科學(xué)思想具有多方面的科學(xué)教育功能，為科學(xué)教育改革和發(fā)展提供啟示.同時，這也對科學(xué)教師的專業(yè)素養(yǎng)提出了要求，值得在科學(xué)教師的職前培養(yǎng)和職后培訓(xùn)中加以重視.

要破解中國基礎(chǔ)科學(xué)課程改革的核心難題，有多方面的因素，科學(xué)思想不是唯一的途徑，但確是不可缺省的要素之一.