科学史对中学科学教育的启示-刘雄硕

了解科学史提升科学素质

刘雄硕

以下仅是个人看法，有的提法可能不妥甚至错误，敬请各位原谅

2016年4月18日一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养

人们读科学史书籍开始阶段，往往只限于了解科学发现的史实，但是“历史”不仅仅只是史实，还有历史事件发生的社会背景、经济背景、科学和技术的背景、科学家的个人际遇和个性；对社会发展的影响、由事件引发的哲学和社会学、经济学等等的思考——科学发现的规律即科学学。

除了解科学结论（规律）外，也了解科学的哲学，了解科学发现的背景以及它对科学的、经济的、社会的意义，能提升教师自身的科学素养。一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养亚里士多德对落体运动的认识源于目的论自然哲学观。在亚里士多德时代直至中世纪，目的论在自然哲学观中占统治地位，目的论是用目的或目的因解释世界的哲学的学说。在如何解释世界的事物和现象以及它们之间关系的问题上，目的论认为自然界中的一切物体都与人相似，其性质和表现的规律都源于一定的目的。一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养

亚里士多德基于观察得出重物比轻物下落快的结论，重物为什么会比轻物下落快？按目的论哲学思辨的解释是：重物有重性、轻物有轻性，每一个物体都有其自然的位置，即它的目的所指向的位置，如果偏离了这个位置，它就会努力回归，如果外力迫使其离开自然位置，它就会显得不那么情愿。大地是岩石的家园，将它举高离开地面释放后，它就要急切地返回自己的家园，所以下落快；羽毛原来长在空中的飞鸟身上，羽毛下掉，离它的家园越来越远，很不情愿，所以下落得慢。一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养伽里略的的结论源于机械论，机械论否定了目的论。人类的自然哲学观从神灵世界观发展科学世界观是人类认识论的飞跃，到从目的论到机械论是科学世界观的一次飞跃；相对论、量子力学→旧三论→新三论则否定机械论，这是科学世界观的又一次飞跃。一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养“诺奖哥”的热炒说明相当多人不了解科学发生学的规律，百多年以前，业余科学家对科学发展作出极大贡献，时至今日，科学研究已经变得极其专业，业余科学家不可能有重大发现，“业余科学家”已经消失了。但在技术应用、技术发明领域，“业余发明家”则大有用武之地。

一．读科学史的意义

2．增强讲课的趣味性，激发学生对科学的兴趣

事例:三位著名科学家的悲剧普朗克1918年荣获诺贝尔物理学奖

拉瓦锡创立氧化说以解释燃烧等实验现象，这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家之一。魏格纳德国气象学家，提出“大陆漂移说”，开创了地球科学史上的一次革命。

一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养几位科学家的趣闻逸事

卡文迪许

英国化学家、物理学家（1731.10.10~1810.3.10)，以他的家族命名的卡文迪许实验室培养出的诺贝尔奖金获得者已有26人。麦克斯韦、瑞利、汤姆逊、卢瑟福等先后主持过该实验室。卢瑟福（1881~1937)，获得1908年度的诺贝尔化学奖，他对自己不是获得物理学奖感到有些意外，他说：“科学研究，除了物理就是集邮”，“我竟摇身一变，成为一位化学家了。”“这是我一生中绝妙的一次玩笑！”一．读科学史的意义

1．了解科学发展的历程，提高教师自身的科学素养几位科学家的趣闻逸事

道尔顿(1766-1844)英国化学家、物理学家。提出原子论、道尔顿分压定律等，原子论是继拉瓦锡的氧化学说之后理论化学的又一次重大进步，他揭示出了一切化学现象的本质都是原子运动，明确了化学的研究对象，对化学真正成为一门学科具有重要意义，此后，化学得到了蓬勃发展；在哲学思想上，原子论揭示了化学反应现象与本质的关系，继天体演化学说诞生以后，又一次冲击了当时僵化的自然观，为科学方法论的发展、辩证自然观的形成及整个哲学认识论的发展具重要意义。一．读科学史的意义

3.澄清一些有违史实但又广泛传播的误会

教师教学过程中有时会出现这些错误，例如卡文迪许发明了卡文迪许扭秤，用它测出了万有引力常数G卡文迪的扭秤是别人送给他的。从科学史的角度看，卡文迪许可以说并没有得到过G。在卡文迪许活着的时候，对牛顿重力方程的表述中仍没有G的存在，那时的天文学家更关心各个星体的密度，只要知道了地球的密度，其他星体的密度也都好算了，卡文迪许的论文题目叫“测量地球密度的实验”。一．读科学史的意义

3.澄清一些有违史实但又广泛传播的误会

教师教学过程中有时会出现这些错误，例如从科学史的角度看，卡文迪许可以说并没有得到过G。G的第一次出现在论文中是在在卡文迪许发表论文75年后的1873年，被一位科学家在一篇论文首次提到。而G正式进入人们的视野要到卡文迪许逝世84年后，一个叫伟农.波义思的人在英国皇家学会提出了重力场数G的表述后才为人熟知。卡文迪许的实验是离G只有那么一点点距离了，后人可以直接从他的结果中整理出G来，自然也算得到G了。一．读科学史的意义

3.澄清一些有违史实但又广泛传播的误会

教师教学过程中有时会出现这些错误，例如“伽里略通过斜塔实验证明物体下落快慢与质量无关”“爱恩斯坦根据迈克尔逊—莫雷实验提出光速不变的假设”爱恩斯坦自己说他探究狭义相对论过程中并不知道迈克尔—莫雷实验，他的光速不变假设是基于麦克斯韦电磁理论作出的“单个光子传播时主要表现出粒子性，大量光子传播时主要表现出波动性”“达尔文的进化论可以概括为用进废退”一．读科学史的意义4.增加对其他学科的知识及发展过程的知识了解5.加深对科学方法的理解6.提高发现教材、习题中的一些不是很合适的提法或者错误的能力，减少自己讲课过程中的科学性错误7.提升自己在学生中心目中的形象二．读科学史后的我对某些问题思考

1.努力保持、激发而不是湮灭学生对自然、对科学的好奇心

2.启发、鼓励、指导帮助学生创新而不是越俎代庖3.中国近代科学发展为什么会落后于西方对这个问题有很多人研究，有多种观点，其中元、清外族入侵、统治阻碍了中国资本主义的发展等是最流行的观点。这些看法有一定的道理，我学习科学史和科学哲学后产生了自己的一些观点

二．读科学史后的我对某些问题思考

3.中国近代科学发展为什么会落后于西方（1）哲学根源中国传统哲学与伦理学联系密切，关注人与人、人与社会的关系，关注涉及到社会政事治理和个体生存发展的行为活动，侧重为儒家的纲常伦理作出论证，较少涉及到有关生产劳动实践的问题、人和自然以及自然与自然的关系。

3.中国近代科学发展为什么会落后于西方（2）方法论根源－十分强调整体，但往往忽略局部，缺乏分析化的思考达芬奇的绘画手稿——既重视整体，又重视局部具有一定分析化倾向

3.中国近代科学发展为什么会落后于西方（2）方法论根源－十分强调整体，但往往忽略局部，缺乏分析化的思考明朱瞻基《武侯高卧图》唐寅《王蜀官妓图》

3.中国近代科学发展为什么会落后于西方（3）人材选拔与价值观的引导——科举制度科举是选拔人材的制度，它对价值观、社会、教育的导向作用不容忽视。科举制度对维系中华文化、维系国家统一起了非常积极的作用，但对科学的发展则起了一定的阻碍作用。（4）重实用而轻本源的追问，缺乏思辨和分析化的思想

例如中国人很早就知道电和磁现象，发明了指南针，但没有人深入研究电和磁现象。

3.中国近代科学发展为什么会落后于西方（4）重实用而轻本源的追问，缺乏分析化思维利玛窦(1552-1610)与徐光启(1562.4.24-1633.11.8)——传播和翻译欧几里德的《几何原本》李时珍——《本草纲目》卡尔·林奈瑞典博物学家。搜集大量植物标本。建立了动植物命名的双名法，对动植物分类研究的进展有很大的影响。

三．今天中国的科技与世界最先进水平的距离迅速缩小，令人鼓舞，对未来应充满信心

两弹一星大飞机制造高铁屠呦呦专利增长量科技论文引用量科研经费增长速度发现中微子振荡的新模式发现外尔费米子基因编辑量子通信取得进步原因：开放，吸收新思想、新方法，加大科研投入四．向理科教师推荐的有以三本与科学和科学史有关的普及读物

《万物简史》——（美）威尔伯作者是一位旅行文学作家，该书内容横跨自然各个学科，观点既融合了东西方在该领域该学科中研究的精华，又贯穿了作者独特的个性和不凡见解。充满故事性，笔触轻松诙谐、趣味，可读性强，但不能不指出，本书出有些地方存在科学性错误。本书目前网上有出售。

四．推荐三本与科学和科学史有关的普及读物

《科学的历程》吴国盛

——北京大学教授本书基本上以编年史为主线，结合学科分类展开，科学史实方面写得比较准确可靠，除一般的史实描述之外，也结合一些哲学思考。笔触相对较严肃。本书目前网上有出售。

四．推荐三本与科学和科学史有关的普及读物

《科学什么》颜青山——华东师范大学哲学系教授

本书从科学哲学的角度分析科学史，对中学理科教师很有启发。“人类的追求不只有物质生活，好奇心与求知欲也是基本价值。超越功利的理性思维是一种高尚的乐趣。你完全可以低头看路，但不要冷嘲热讽那些仰望星空的人。”

四．推荐三本与科学和科学史有关的普及读物

这三本书如果都能找到，建议阅读的顺序由第一本开始。这本书很通俗，很有吸引力，容易引起读者对科学史的关注和兴趣，看过它后会使读者会觉得还有再看其它科学史书籍的必要，所以它是学习科学史的最佳入门篇。建议每本都不要只看一次，我的经验是看过一遍后隔段时间再重看，每次看都会有新感受。

特别是