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关于理性思辩的哲学思考与探究应用例析 关于理性思辩的哲学思考与探究应用例析 沈金林（浙江省平湖中学 浙江 平湖 314200）摘要：从科学哲学史观上审视，理性思辩是方法论的重要组成部分，是人类探究活动的重要形式之一。当代科学哲学史表明，理性思辩在现代科学探究中发挥着至关重要的作用。认识到理性思辩在方法论上的重要意义，无疑对正确解读新课标中关于科学探究要素的内涵有积极的指导意义。以此为指导，教学实践中，应使理性思辩成为产生科学猜想、形成实验方案的重要途径之一；也可以将理性思辩作为某一探究教学活动的主要形式，以丰富探究式教学的内涵；而且也应该将理性思辩作为探究教学的重要内容，以提高学生的科学探究能力。关键词：探究 思辩 实证 随着新一轮基础教育课程改革把科学探究被提到了核心的地位，“探究式教学”已成为中小学教育研究领域中的热点。然而，探究式教学在我国毕竟尚处于起步阶段，在理论和实践上都一系列问题有待探索。这必然会引发一线教师对新课标解读的一些困惑，甚至陷于误区。以普通高中物理课程标准为例，关于科学探究的阐述，物理新课标开宗明义，强调了物理学是一门以实验为基础的自然科学，以此为指导提出的科学探究要素是：提出科学问题、进行猜想和假设、制定计划和设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。但如果我们仅将此理解为是科学探究的操作性定义，并将探究活动程序化，或许可能会使科学探究局限于逻辑实证主义所倡导的科学观范畴。真实的科学探究是复杂的，远不是某个简化的程式所能涵盖的。同时，我们也并不否定科学探究应有某些共有的特征和基本的要素，如，实证是近代以来科学精神的集中体现，无论把他放到多高的地位都是不过分的。但如何理解科学探究要素的内涵？它是否排斥诸如思辩的、形而上学的，甚至是非理性的要素？理性思辩能否作为探究教学的形式之一？笔者认为这是值得探讨的问题。本文试就此作一阐述，以期能对新课标的正确解读有所帮助。1关于理性思辩的哲学思考 思辩作为一种思维特征和哲学方法，最早可上溯到古希腊时期，早期智者派在论证其观点、建构其体系时都带有很强的思辩性质。芝诺的“阿基里斯追乌龟”的问题即是典型的一个：阿基里斯是古代跑得最快的人，他让乌龟先跑上一段，然后再开始追赶。有点头脑的人都知道，阿基里斯用不了多久一定能追上乌龟。但芝诺认为：当阿基里斯追到乌龟的出发点时，乌龟已向前又爬行了一段距离。当阿基里斯每一次到达在他前面的乌龟的位置时，乌龟总是在原来位置的基础上又向前爬行了一段距离。所以，阿基里斯将永远追不上乌龟。芝诺的难题从逻辑推理上是没有任何漏洞的，绝不是一般的诡辩。按照罗素的说法，芝诺的推断“在某种形式中涉及到从他的时代一直到我们今天所提出的几乎是空间、时间和无限的全部理论。”由此，思辩的探究价值可见一斑。亚里多德哲学是古希腊理性主义发展的顶峰，这位百科全书式的学者在古希腊哲学史上建构了一个宏伟的思辩哲学体系。在科学尚未从哲学中分离的古代，亚里斯多德以他开阔的哲学视野注意到宇宙中的全部事物和现象，并予以思辨的把握，高度概括成一系列理性原理。它“思辨地考察一切，把一切转变为思想” 1. 黑格尔。哲学史讲演录（第二卷）。1956。北京：三联书店，1986。308。 。而将思辩作为一种理性的把握事物本质的重要途径，同样也充分体现在黑格尔的哲学范围内。黑格尔的哲学体系就是借助一系列的概念推演而建立起来的，是一种典型的思辩哲学。黑格尔对思辩的理解，既是逻辑思维的，亦有辩证思维之意，是一种高度的理性探究活动。但缺乏实证的、纯粹的理性思辩不可能成为真正意义上的科学。亚里斯多德哲学把希腊理性思辩发展到了顶峰，但终归停留于形而上学而没有成长为现代意义上的科学。相反的，由于古代认识发展水平还不足以解释心灵的构造、不足以解释灵魂（即精神）与物质的关系，许多人对哲学思辩的作用和功能产生了怀疑，发生了动摇。这些怀疑主义和神秘主义与在罗马帝国晚期崛起的宗教意识合流，造成了西方哲学发展史上希腊性的异变。宗教哲学家歪曲和利用亚里多斯德哲学论证神的存在、上帝的存在。人类的理性被上帝褫夺异变成了上帝的理性。直到文艺复兴时期，哥白尼的太阳中心说在自然科学中引起了革命，哥白尼革命的本质是人类理性呼唤科学精神的呐喊。继哥白尼之后，伽利略进一步把观察、实验、假设、归纳、演绎等综合为系统的实验科学方法，为弘扬人类理性构筑了强有力的科学阵地。实证是近代科学的产生和发展的必要条件，是科学探究的本质特征之一。当代最有代表性的实证主义科学观显然是逻辑实证主义的科学观。即以卡尔纳普为主要代表人物的维尔纳学派的哲学观。逻辑实证主义的科学观主要的可以概括为两条：一是，逻辑实证主义将实证作为判断科学的必要而且是充分的标准，即凡是不能证实的就不是科学。所以，在逻辑实证主义者看来，社会科学、人文科学或者说精神科学并不是真正意义上的科学。“拒斥形而上学”是可以标志维尔纳学派的流传最广的口号。二是，逻辑实证主义将归纳法看作是科学的惟一可靠的方法。它认为经验事实、观察和实验是科学探究的起点，而归纳是科学发现的逻辑通道，再经演绎推理升华为科学理论。我们可用如下图1来表示逻辑实证主义的科学观：应该说，逻辑实证主义的科学观对近代科学领域内科学探究过程有一定的概括性。经典物理学对实证、归纳的应用也是卓有成效的，牛顿力学体系的建立即是典范之一。但逻辑实证主义有其不可避免的缺陷。在逻辑上，归纳本身有其局限性。例如，天下的乌鸦都是黑的，这是个归纳性的判断，但我们不能从逻辑上证明其正确性。因为我今天抓到的乌鸦是黑的、明天抓到的乌鸦是黑的，那是不是证实呢？还不是。因为你没有把天下所有的乌鸦都抓起来，所以你还是不知道天下的乌鸦是不是都是黑的。在方法论上，归纳不可能是万能的，像相对论、量子力学这样的理论绝对不是归纳法能归纳出来的。在实践领域内，逻辑实证主义也存在一些问题。科学史表明，一些科学发现并非是按照某种归纳推理得出的，而是形而上学的产物。例如开普勒对行星运动规律的发现是通过与圣父、圣子、圣灵三位一体的类比而作出的。开普勒把太阳比如圣父，是中心，恒星和创世说里提到的水是圣子，天空中的气和充实万物的太空则是圣灵。尽管开普勒的发现途径是以虚假的宗教想象为基础的，但其得出的行星运动规律的结论却是正确的，而且最后得到了实证。与逻辑实证主义相对的，以波普尔为代表提出了批判理性主义的科学观。波普尔认为，经验归纳不产生科学知识，科学理论是在批判、证伪、否定之中发展的。一种科学理论，如果未被否证，永远是假说或猜想。科学发现没有逻辑通道，是非理性的，科学发现就是不断猜想与反驳，即要充分发挥理性思辩的作用，而且不能“排斥形而上学”。其著名口号是：“大胆的猜想，小心的求证”。我们可用如下图2来表示批判理性主义的科学观：波普尔的科学观被认为是对以爱因斯坦为代表的现代科学方法论的哲学总结。现代科学由于向宇观的拓展和向微观的深入，研究对象已经远离了我们的感知世界，理论体系高度抽象，许多对象只能用思辩来把握。现代科学的综合性、交叉性等特点，也对科学工作者的理论思维的能力提出了新的更高的要求。正如爱因斯坦所说，在实验事实是理论的最高判据的前提下，科学的发展需要探索性演绎法，需要思维的自由创造，需要“形而上学”。近来，改造整个理论物理学体系，已经导致承认科学的思辨性质，这已经成为公共的财富。在此，爱因斯坦深刻地揭示了实证主义的局限性和理性思辨的重要性。我们姑且不去评论波普尔证伪学说的正确与否。但他至少可以使我们对理性思辩有新的认识，至少提示我们，实证、归纳并不是科学探究的唯一的出发点，可以利用猜想、反驳等思辩的方式来思考问题。这对我们实施探究式教学不无指导意义。图3 2、理性思辩在探究式教学中的应用 21 理性思辩是产生科学猜想、形成实验方案的重要途径 由于实验是自然科学的基础，物理教师大凡比较重视实验教学，都围绕实验而精心设计教学方法。如，大多教师在教学弹性碰撞规律时，都会演示等质量球之间的弹性碰撞实验，如图3。实验前，教师会精心调节各球高度以使各球心正对，实验现象会给学生极大惊喜，难以忘怀，然后让学生以动量守恒和机械能守恒推证之。从表面上看，这一教学过程既有精彩实验，又有学生自主活动，不失为一个好的教学设计。但从探究性角度而论，学生除了有较强烈的情感体验外，更多的是在教师主导下的操作性活动，并没有把更多的探究空间留给学生。如，为什么要用质量相等的球做实验？为什么教师要精心调节各球的高度并使各球心正对？其实，即使因调整不好而令实验结果意外，这又何妨？教育学生以科学的态度对待实验中的“意外”也是探究教学的重要内容。事实上，许多重大的科学发现正是在意外之中产生的，如X射线的发现、粒子散射实验等。应该说，在诸多科学探究要素中，最富有创造性、最为活跃的并不是实验本身，而是猜想与假设的提出，以及为验证猜想假设的实验方案设计。科学的猜想与假设是在主体证据并不充分的情况下对事物规律性的判断，它往往是严密的逻辑思维与良好的直觉思维相互交替作用的产物。只有经过精湛的理性思辩而产生的猜想与假设才可能是科学合理的，才能减少科学探究的盲目性。同样的，为验证猜想、假设而设计实验方案仍是一种以复杂的思维为主体的活动。能否引导学生从对物理实验的感性兴趣上升到理性认识，是学生能否形成科学的实验思想方法的关键，而在这一形成过程中理性思辩则发挥着至关重要的作用。以前述研究弹性碰撞规律的教学为例，我们可以将其探究过程作如下设计。教师先提出问题：如图4所示，在光滑水平面上，质量为m1的小球以初速度v0向右运动，与原静止的质量为m2的小球发生弹性正碰。碰后小球m1的运动情况如何？然后师生间进行猜想与反驳。生甲：根据日常生活感受，小球m1的运动情况应有三种可能性：反弹、停下或向前。师：你认为分别在何种条件下，才出现你所述的三种情形？生甲：我想这应取决于小球m1的“力量”。师：你能否用一物理量来确切的描述？生甲：是动能或动量。在质量m1一定时，也即取决于小球m1的速度。猜想1生乙：小球的速度大小只有相对意义，而碰撞中是否反弹则是确定的，应与小球m1的速度大小无关。思辩与反驳1生丙：生活经验也告诉我们，不管速度如何，小的碰大的，总是小的“吃亏”；而大的碰小的，总是大的占“便宜”。所以，碰撞结果应与该系统中的绝对量质量有关。猜想2师：两球的质量关系大致有三种情形，即m1m2、m1m2或m1=m2，各情形的碰撞规律如何？生乙：小球m1的运动情况与两球的质量关系各有三种情形，我想，它们应是一一对应关系。思辩2生丙：那么，毫无疑问，m1m2应对应于两球一起向前。而当质量介于m1m2之间即m1=m2时，运动情况也应介于“反弹”与“向前”之间，即m1应停下。猜想3生甲：可是，记得小时候在玩玻璃弹子球时，质量几乎相等的两球相碰后，有时一个球停下，但也有两球一起向前的情形，这又如何解释？思辩3生乙、丙：愕然，困惑，师：可是，你们能否回忆起两玻璃弹子球一起向前的情形中，两球的运动方向是在一直线上，还是分叉的？学生们似有所顿悟：碰撞有正碰和斜碰之分。至此，科学猜想在思辩中产生了，合理的实验验证方案也同时初步形成了。教师再通过演示正碰和斜碰，等质量球之间的碰撞和不等质量球之间的碰撞等实验证实：两球正碰时，学生丙的思辩与猜想是正确的。而学生甲反驳所产生的困惑，则是因为两球发生的碰撞不是正碰的缘故。 22 理性思辩可以作为某一探究活动的主要方式 由于时间、空间、设备等限制，许多在实验室中能完成的实验并不适宜在课堂上进行，这也使得实验探究教学有无可避免的局限性。特别是随着物理教学内容向近现代物理深入，这种局限性尤为明显。这时，理性思辩就会在探究式教学中就显示出独特的魅力。如关于双缝干涉中条纹间距的有关因素，教材中仅作介绍：计算表明相邻两条亮条纹间的距离x为。但在课堂教学范围很难以实验证明之。尽管教材中指出“可以试着自己推导”，但这既超出教学大纲范围，也不是一般学生所能具备的能力要求。教材通过彩图形式给出了实验现象，但这毕竟是别人的，而且这些彩图也未能全面反映关系式中的内涵。学生只能被动而又心有不甘的接受这种结论？否。我们可以理性思辩为主要探究形式，将这一课题设计成如下的探究过程。在学生了解了杨氏实验装置和干涉现象后，教师首先提出问题：双缝干涉中条纹间距x与哪些因素有关？生甲：应该与实验本身的客观因素有关，与外界的人为因素无关。理性思辩师：那么你认为哪些因素是实验本身的客观因素？生甲：有两方面的因素。一是光本身的因素，即波长；二是实验装置的因素，有两条狭缝间的距离d，双缝与屏间的距离L，光源与单缝的距离l1，单缝与双缝的距离l2。（见图5）猜想1师：你认为条纹间距x与这些因素都有关？生乙：干涉是从双缝开始的，光源与单缝只是为干涉创造了条件，不能决定之后如何干涉。故x与l1、l2无关。反驳1师：那么x与d、L的关系又如何？生乙：增大L时，相当于将整个装置放大了，则x相应的也增大。猜想2生丙：波长与双缝间距d决定了之后的干涉现象，这种干涉现象是客观的，不会随L增大而放大。反驳2师：那么你认为x与d、L的关系如何？生丙：可以设想将d增大到足够时，将不再有明显干涉现象。不明显的干涉现象应该是各级条纹合在一起，即x0。故狭缝间的距离d与条纹宽度x是一种负相关的关系。猜想3师：那么L又与x是什么关系？生丙：从量纲角度分析，x、d、L的量纲相同，而d在表达式的分母上，则、L均应在表达式的分子上，即应有。猜想4生乙：但从量纲角度分析，还有许多可能性，如、等。反驳3至此，通过思辩已经接近于探究目标，同时也正是对学生进行科学精神教育的好契机，应强调：科学探究必须以实验事实为最高判据。然后再引导学生观看教材前页彩图2，以验证上述猜想。 23 理性思辩是探究教学的重要内容 在物理学中，许多理论往往始于抽象的思辩，以某些假设入手，然后经过逻辑的推理，引出可以被验证的物理意义。如伽利略的落体理论是基于对亚里士多德“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的思辩反驳，而后才有了在比萨斜塔上的那个著名实验。牛顿发现万有引力定律也在某种程度上得益于理性思辩：在地球的一座高山上，以水平方向抛射一块石头，由于重力作用，石块沿曲线落到地面。如果抛射石块的速度大到一定程度，石块将环绕地球作圆周运动；而月球不也与石块一样正在做环绕地球的圆周运动吗？所以，地球对石块和对月亮具有同样性质的引力。现代物理的两大支柱相对论和量子力学更是融汇了科学想象、精湛思辩、哲学沉思等人类高度的智慧，如爱因斯坦的追光实验、同时的相对性、“双生子”详谬等。物理教学中，充分挖掘这类素材，