江西師范大學(xué)附屬中學(xué) 張鵬 萬(wàn)維其

如何將科技史講出歷史感
——以人教版《近代物理學(xué)的重大發(fā)展》為例

江西師范大學(xué)附屬中學(xué) 張鵬 萬(wàn)維其

如何尋覓科技史教學(xué)的靈魂？在回答這一問(wèn)題上，不少教師提出了自己的真知灼見。王曉榮老師提出近代物理學(xué)的講授應(yīng)放在人文精神視閾下解讀。①王曉榮：《人文精神視閾下的“近代物理學(xué)的奠基人和革命者”教學(xué)思考》，《歷史教學(xué)》（上半月）2015年第17期。李江、趙玉潔老師則認(rèn)為近代科技史教學(xué)立意應(yīng)放在文化史視閾中建構(gòu)。②李江、趙玉潔：《文化史視閾中近代科技史教學(xué)立意建構(gòu)》，《歷史教學(xué)》（上半月）2015年第17期。上述幾位老師對(duì)于科技史教學(xué)提出了各自不同的視角，但有一點(diǎn)不謀而合，即科技史教學(xué)的靈魂不是科學(xué)知識(shí)普及，而是彰顯科技史背后的歷史感和人文性。人教版《近代物理學(xué)的重大發(fā)展》一課，課標(biāo)要求“了解經(jīng)典力學(xué)的主要內(nèi)容，知道相對(duì)論、量子論的主要內(nèi)容，認(rèn)識(shí)其在近代自然科學(xué)理論發(fā)展中的歷史地位”。如果教師機(jī)械解讀課標(biāo)，課堂上只是在史實(shí)層面梳理近代物理學(xué)發(fā)展歷程，那么這堂課則變成了物理學(xué)知識(shí)普及課，而這亦非歷史老師所長(zhǎng)。最終的結(jié)果必然是教師照本宣科，生搬硬套，課堂枯燥沉悶，歷史課變成了無(wú)根之木，顯得失魂落魄。如何在課堂教學(xué)中體現(xiàn)科技史的人文底色，筆者以對(duì)李約瑟難題的回應(yīng)為切入，以西方數(shù)理科學(xué)代表人物的不同人生際遇為線索，把本堂課的主旨落在了探究科學(xué)發(fā)展與文明大傳統(tǒng)之間的內(nèi)在聯(lián)系上。

整節(jié)課以李約瑟難題為中心，以難題的提出、難題的探究以及難題的現(xiàn)代詮釋為線索，力求在科技史中講出歷史感。

一、李約瑟難題的提出

上課后，教師直接出示問(wèn)題。

師：“李約瑟難題：中國(guó)古代科學(xué)領(lǐng)先于世界，但為什么科學(xué)和工業(yè)革命沒(méi)有在近代中國(guó)發(fā)生？”

生：明清時(shí)期閉關(guān)鎖國(guó)政策，自給自足的封建經(jīng)濟(jì)。

生：封建君主專制，統(tǒng)治者的文化專制。

師（過(guò)渡）：有學(xué)者認(rèn)為，對(duì)于歷史上沒(méi)有發(fā)生的事情，我們很難去探究原因。所以與其糾結(jié)此問(wèn)題，不如去探討此問(wèn)題的反面，即“近代科學(xué)何以出現(xiàn)在西方”。

以對(duì)李約瑟難題回應(yīng)作為導(dǎo)入，把科技史學(xué)習(xí)與解決世紀(jì)難題聯(lián)系起來(lái)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。且李約瑟難題與本課主題密切相關(guān)，有助于學(xué)生理解科學(xué)發(fā)展與文明的互動(dòng)。

二、李約瑟難題的探究———近代科學(xué)的發(fā)展歷程

近代科學(xué)的特征如果用一句話加以概括，即“自然世界研究的數(shù)學(xué)化”。而這一特征不是來(lái)自于近代科學(xué)革命，而是發(fā)端于古希臘科學(xué)，被柏拉圖稱之為“新普羅米修斯革命”?；诖?，筆者拉長(zhǎng)歷史的焦距，以《雅典學(xué)院》中兩位古希臘數(shù)學(xué)家的故事為切入點(diǎn)，通過(guò)中西文明對(duì)待數(shù)學(xué)的不同態(tài)度，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)西方悠久的數(shù)理科學(xué)傳統(tǒng)，理解古希臘文明與科學(xué)發(fā)展之間的內(nèi)在聯(lián)系。

拉斐爾在梵蒂岡使徒宮所作壁畫《雅典學(xué)院》

師：一講到西方科學(xué)史，就不禁讓我們想到歐洲人的精神家園古希臘，這里涌現(xiàn)出了一大批偉大的哲學(xué)家、思想家、科學(xué)家。觀察《雅典學(xué)院》一圖，大家知道哪些古希臘賢人？

生：中央拱門下手指著上天的應(yīng)是柏拉圖，象征著其關(guān)注的是理念世界。

生：緊挨著柏拉圖的學(xué)者應(yīng)是他的學(xué)生亞里士多德。

師：同學(xué)們觀察得很仔細(xì)。但今天這兩位賢者還不是我們的主人翁。應(yīng)該是誰(shuí)呢？

學(xué)生疑惑中……

師：我們既然講自然科學(xué)發(fā)展史，那么一切自然學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科是什么呢？

生：數(shù)學(xué)，數(shù)學(xué)是一切自然學(xué)科的基礎(chǔ)。

師：在拉斐爾所繪的《雅典學(xué)院》中，兩位古希臘數(shù)學(xué)家值得我們注意。第一位就是畫面左下角紅衣書寫者畢達(dá)哥拉斯。畢氏學(xué)派認(rèn)為“萬(wàn)物皆數(shù)”。對(duì)于他們而言，數(shù)并不僅僅是計(jì)算符號(hào)，還是神秘、有生命的事物。畢氏學(xué)派發(fā)現(xiàn)正方形的對(duì)角線和邊長(zhǎng)“不可測(cè)比”，亦即根號(hào)2不能表為自然數(shù)的分?jǐn)?shù)。這對(duì)于“萬(wàn)物皆數(shù)”的畢氏學(xué)派而言無(wú)疑是一個(gè)大危機(jī)，教派的基本信念隨時(shí)面臨崩潰的危險(xiǎn)。于是該“比例”成為了畢氏學(xué)派的最高機(jī)密，向外界泄露者等同叛徒而要被處死。危機(jī)往往引發(fā)革命，古希臘數(shù)學(xué)界的一系列危機(jī)極大地激發(fā)了學(xué)者的好奇和決心，從而觸發(fā)古希臘的數(shù)學(xué)革命。其中集大成者就是《雅典學(xué)院》右下角俯身指石板者歐幾里得。他的代表作《幾何原本》將此前許多數(shù)學(xué)家以不同方式、不同途徑所得到的推論、定理、結(jié)果，以相同結(jié)構(gòu)熔鑄于一爐。

師：如果我們拿西方的《幾何原本》與中國(guó)的《九章算術(shù)》比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)中西文明對(duì)于數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)有何差異？

生：中國(guó)把數(shù)學(xué)當(dāng)作是一門計(jì)算技術(shù)，對(duì)于數(shù)學(xué)原理少有問(wèn)津；而西方則全力推動(dòng)數(shù)學(xué)理論研究以探究宇宙的奧秘。

出示板書：

1.畢達(dá)哥拉斯的苦悶

2.歐幾里得的不朽之作——《幾何原本》

師：西方的科學(xué)啟蒙何以出現(xiàn)在古希臘？

生：古希臘的城邦體制；民主政體。

生：古希臘人文主義思想的發(fā)展。

師：古希臘城邦衰敗之后，西歐社會(huì)進(jìn)入“帝國(guó)時(shí)代”和漫長(zhǎng)的中世紀(jì)，總體來(lái)講這一時(shí)期數(shù)學(xué)領(lǐng)域沒(méi)有出現(xiàn)跨越式發(fā)展，西方科學(xué)進(jìn)入夕陽(yáng)階段。而隨著文藝復(fù)興的到來(lái)，歐洲中世紀(jì)的結(jié)束，西方科學(xué)界再次迎來(lái)了群星璀璨的時(shí)代。

出示板書：

3.伽利略的“言不由衷”

出示材料：

68歲高齡的伽利略被傳喚到羅馬，即使他已健康狀況欠佳。1633年4月，他出現(xiàn)在宗教法庭上。起訴人已告知他必須“完全放棄太陽(yáng)是宇宙中心的觀點(diǎn)”，而且必須不“主張、傳授或維護(hù)它”。現(xiàn)在伽利略事實(shí)上已無(wú)選擇的余地。他必須跪下來(lái)閱讀對(duì)他罪行的寬宥詞，他要宣誓“放棄太陽(yáng)位于宇宙中心、恒定不動(dòng)，而地球不是宇宙中心的錯(cuò)誤觀點(diǎn)……”。有人曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)伽利略出獄時(shí)喃喃自語(yǔ)“畢竟地球還在轉(zhuǎn)動(dòng)”，并在最后的歲月中秘密出版了《關(guān)于兩門新學(xué)科與數(shù)學(xué)證明的談話》，以對(duì)話的形式總結(jié)了在落體、拋體和動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律方面的研究成果，系統(tǒng)描述了如何通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)為新科學(xué)（材料力學(xué)和動(dòng)力學(xué)）奠定基礎(chǔ)。

——希瑟·庫(kù)珀《圖解天文學(xué)史》

師：請(qǐng)指出伽利略“言不由衷”的具體表現(xiàn)。

生：伽利略宣布放棄他的關(guān)于地球運(yùn)動(dòng)的“錯(cuò)誤觀點(diǎn)”，但事實(shí)上伽利略沒(méi)有放棄自己的信仰，而是進(jìn)一步深入地研究，并強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的作用。

師：是什么導(dǎo)致了伽利略的“言不由衷”？

生：羅馬天主教會(huì)勢(shì)力干涉科學(xué)發(fā)展，妄圖通過(guò)宗教權(quán)力捍衛(wèi)宗教權(quán)威。

師（過(guò)渡）：1642年1月伽利略逝世，教會(huì)拒絕給他榮耀的葬禮，但這絲毫不影響這位偉大的科學(xué)家的歷史地位。在接下來(lái)的時(shí)光中，歐洲開始逐漸接受了他的科學(xué)觀與宇宙觀。一個(gè)來(lái)自于英國(guó)的性格孤僻青年接過(guò)了他的科學(xué)火炬。

出示板書：

4.孤僻青年的不世發(fā)現(xiàn)——牛頓經(jīng)典力學(xué)體系

牛頓花費(fèi)大量精力于煉金術(shù)以求窺見上帝的生化創(chuàng)造之功，力圖從自然法則中尋找世界末日的根據(jù)，甚至甘冒天下之大不韙與革職危險(xiǎn)來(lái)捍衛(wèi)自己的信仰。

出示材料：牛頓一生的大事年表

1642年，艾斯克·牛頓出生，兒童時(shí)期生活艱苦，成年后性格孤僻。

1661年，進(jìn)入劍橋大學(xué)的三一學(xué)院，該學(xué)院的教學(xué)基于亞里士多德學(xué)說(shuō)。

1727年與世長(zhǎng)辭，葬在威斯敏斯特教堂。

師：試指出牛頓人生之中最主要的貢獻(xiàn)。

生：形成了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為表達(dá)形式的牛頓力學(xué)體系。

生：確立了近代科學(xué)的范式。

師：大自然暨其規(guī)律為夜幕所掩，上帝命牛頓出世，天地遂大放光明（蒲柏所作牛頓墓志銘）。

師：發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的孤僻青年與伽利略的命運(yùn)有何不同？

生：天壤之別，伽利略遭到宗教法庭審判，而牛頓卻在英國(guó)享有盛譽(yù)。

師：是何原因?qū)е铝藘扇说拿\(yùn)如此迥異？

生：社會(huì)環(huán)境不同，伽利略生活的時(shí)代存在強(qiáng)大的宗教權(quán)威；而牛頓生活在17世紀(jì)中后期的英國(guó)，資本主義經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，光榮革命后英國(guó)確立了資產(chǎn)階級(jí)民主政體，社會(huì)較為寬容；英國(guó)的航海殖民需要科學(xué)家的技術(shù)支持。

在近代科學(xué)人物中，本課之所以選擇伽利略與牛頓，首先是由于他們?cè)诮锢韺W(xué)革命中的不朽地位，可以用兩位的生平故事引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)近代科學(xué)的發(fā)展進(jìn)程，尤其是理解實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)表達(dá)對(duì)于科學(xué)發(fā)展的重要性。其次則是伽利略受到宗教審判，而牛頓則享有盛譽(yù)，引導(dǎo)學(xué)生分析兩人境遇迥然不同的原因，從而理解科學(xué)發(fā)展與社會(huì)環(huán)境之間的內(nèi)在關(guān)系。

三、李約瑟之謎的現(xiàn)代詮釋——科學(xué)發(fā)展需要什么土壤

他山之石，可以攻玉。以西方文明為參照，通過(guò)回顧西方自然科學(xué)發(fā)展史，引導(dǎo)學(xué)生分析科學(xué)發(fā)展需要什么土壤，幫助學(xué)生進(jìn)一步思考李約瑟難題，從而理解科學(xué)發(fā)展與不同文明范式之間的關(guān)系。

生：重視實(shí)驗(yàn)；偉大的科學(xué)家的出現(xiàn)。

生：寬容的社會(huì)制度；自由的思想氛圍。

（總結(jié)板書）：

科學(xué)外史：社會(huì)-經(jīng)濟(jì)制度變革（經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，民主制度的建立，寬松的社會(huì)環(huán)境等）

科學(xué)內(nèi)史：數(shù)理科學(xué)傳統(tǒng)的積累

理性主義思想的傳統(tǒng)

李惠軍老師認(rèn)為：只有糅合了“歲月的味道”，滲入了“人文的底色”，歷史課堂上的科技史才顯得妙不可言?、倮罨蒈姡骸鹅`魂的追問(wèn)（7）——在歷史的底色下感悟科技發(fā)展的事理》，《歷史教學(xué)》（上半月）2015年第15期?；诖?，筆者以科學(xué)家的科學(xué)成果與人生境遇為主線，從畢達(dá)哥拉斯的苦悶到歐幾里得的豁然開朗，從伽利略的“言不由衷”到牛頓的享有盛譽(yù)，把研討的范圍從科學(xué)史本身推廣到西方思想史與文化史，通過(guò)提供西方政治、經(jīng)濟(jì)、文化、宗教傳統(tǒng)等一系列材料，引導(dǎo)學(xué)生充分理解科學(xué)發(fā)展與西方文明變遷之間的內(nèi)在聯(lián)系。

但本堂課的立意尚不盡于此，課堂講授的是西方科學(xué)史，心中關(guān)懷的卻是科學(xué)與中國(guó)文化之間的關(guān)系。中國(guó)古代科學(xué)領(lǐng)先于世界，但為什么科學(xué)革命沒(méi)有在近代中國(guó)發(fā)生？中國(guó)古代科學(xué)真的領(lǐng)先于世界嗎？科學(xué)發(fā)展需要怎樣的社會(huì)環(huán)境？到底有沒(méi)有一條中國(guó)特色的科學(xué)之路？李約瑟難題帶來(lái)的現(xiàn)代詮釋，依然發(fā)人深思。

（責(zé)任編輯：李月琴）

張鵬，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)一級(jí)教師（郵編330046）。萬(wàn)維其，江西師范大學(xué)附屬中學(xué)特級(jí)教師（郵編330046）。