江西師范大學附屬中學 張鵬 萬維其

如何將科技史講出歷史感
——以人教版《近代物理學的重大發(fā)展》為例

江西師范大學附屬中學 張鵬 萬維其

如何尋覓科技史教學的靈魂？在回答這一問題上，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“近代物理學的奠基人和革命者”教學思考》，《歷史教學》（上半月）2015年第17期。李江、趙玉潔老師則認為近代科技史教學立意應(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立意建構(gòu)》，《歷史教學》（上半月）2015年第17期。上述幾位老師對于科技史教學提出了各自不同的視角，但有一點不謀而合，即科技史教學的靈魂不是科學知識普及，而是彰顯科技史背后的歷史感和人文性。人教版《近代物理學的重大發(fā)展》一課，課標要求“了解經(jīng)典力學的主要內(nèi)容，知道相對論、量子論的主要內(nèi)容，認識其在近代自然科學理論發(fā)展中的歷史地位”。如果教師機械解讀課標，課堂上只是在史實層面梳理近代物理學發(fā)展歷程，那么這堂課則變成了物理學知識普及課，而這亦非歷史老師所長。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，歷史課變成了無根之木，顯得失魂落魄。如何在課堂教學中體現(xiàn)科技史的人文底色，筆者以對李約瑟難題的回應(yīng)為切入，以西方數(shù)理科學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，教師直接出示問題。

師：“李約瑟難題：中國古代科學領(lǐng)先于世界，但為什么科學和工業(yè)革命沒有在近代中國發(fā)生？”

生：明清時期閉關(guān)鎖國政策，自給自足的封建經(jīng)濟。

生：封建君主專制，統(tǒng)治者的文化專制。

師（過渡）：有學者認為，對于歷史上沒有發(fā)生的事情，我們很難去探究原因。所以與其糾結(jié)此問題，不如去探討此問題的反面，即“近代科學何以出現(xiàn)在西方”。

以對李約瑟難題回應(yīng)作為導(dǎo)入，把科技史學習與解決世紀難題聯(lián)系起來，有利于激發(fā)學生的學習積極性。且李約瑟難題與本課主題密切相關(guān)，有助于學生理解科學發(fā)展與文明的互動。

二、李約瑟難題的探究———近代科學的發(fā)展歷程

近代科學的特征如果用一句話加以概括，即“自然世界研究的數(shù)學化”。而這一特征不是來自于近代科學革命，而是發(fā)端于古希臘科學，被柏拉圖稱之為“新普羅米修斯革命”?；诖耍P者拉長歷史的焦距，以《雅典學院》中兩位古希臘數(shù)學家的故事為切入點，通過中西文明對待數(shù)學的不同態(tài)度，引導(dǎo)學生認識西方悠久的數(shù)理科學傳統(tǒng)，理解古希臘文明與科學發(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《雅典學院》

師：一講到西方科學史，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家、思想家、科學家。觀察《雅典學院》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：緊挨著柏拉圖的學者應(yīng)是他的學生亞里士多德。

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

學生疑惑中……

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

生：數(shù)學，數(shù)學是一切自然學科的基礎(chǔ)。

師：在拉斐爾所繪的《雅典學院》中，兩位古希臘數(shù)學家值得我們注意。第一位就是畫面左下角紅衣書寫者畢達哥拉斯。畢氏學派認為“萬物皆數(shù)”。對于他們而言，數(shù)并不僅僅是計算符號，還是神秘、有生命的事物。畢氏學派發(fā)現(xiàn)正方形的對角線和邊長“不可測比”，亦即根號2不能表為自然數(shù)的分數(shù)。這對于“萬物皆數(shù)”的畢氏學派而言無疑是一個大危機，教派的基本信念隨時面臨崩潰的危險。于是該“比例”成為了畢氏學派的最高機密，向外界泄露者等同叛徒而要被處死。危機往往引發(fā)革命，古希臘數(shù)學界的一系列危機極大地激發(fā)了學者的好奇和決心，從而觸發(fā)古希臘的數(shù)學革命。其中集大成者就是《雅典學院》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》與中國的《九章算術(shù)》比較，會發(fā)現(xiàn)中西文明對于數(shù)學的認識有何差異？

生：中國把數(shù)學當作是一門計算技術(shù)，對于數(shù)學原理少有問津；而西方則全力推動數(shù)學理論研究以探究宇宙的奧秘。

出示板書：

1.畢達哥拉斯的苦悶

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，西歐社會進入“帝國時代”和漫長的中世紀，總體來講這一時期數(shù)學領(lǐng)域沒有出現(xiàn)跨越式發(fā)展，西方科學進入夕陽階段。而隨著文藝復(fù)興的到來，歐洲中世紀的結(jié)束，西方科學界再次迎來了群星璀璨的時代。

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“完全放棄太陽是宇宙中心的觀點”，而且必須不“主張、傳授或維護它”?，F(xiàn)在伽利略事實上已無選擇的余地。他必須跪下來閱讀對他罪行的寬宥詞，他要宣誓“放棄太陽位于宇宙中心、恒定不動，而地球不是宇宙中心的錯誤觀點……”。有人曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當伽利略出獄時喃喃自語“畢竟地球還在轉(zhuǎn)動”，并在最后的歲月中秘密出版了《關(guān)于兩門新學科與數(shù)學證明的談話》，以對話的形式總結(jié)了在落體、拋體和動力學基本規(guī)律方面的研究成果，系統(tǒng)描述了如何通過大量實驗為新科學（材料力學和動力學）奠定基礎(chǔ)。

——希瑟·庫珀《圖解天文學史》

師：請指出伽利略“言不由衷”的具體表現(xiàn)。

生：伽利略宣布放棄他的關(guān)于地球運動的“錯誤觀點”，但事實上伽利略沒有放棄自己的信仰，而是進一步深入地研究，并強調(diào)實驗的作用。

師：是什么導(dǎo)致了伽利略的“言不由衷”？

生：羅馬天主教會勢力干涉科學發(fā)展，妄圖通過宗教權(quán)力捍衛(wèi)宗教權(quán)威。

師（過渡）：1642年1月伽利略逝世，教會拒絕給他榮耀的葬禮，但這絲毫不影響這位偉大的科學家的歷史地位。在接下來的時光中，歐洲開始逐漸接受了他的科學觀與宇宙觀。一個來自于英國的性格孤僻青年接過了他的科學火炬。

出示板書：

4.孤僻青年的不世發(fā)現(xiàn)——牛頓經(jīng)典力學體系

牛頓花費大量精力于煉金術(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來捍衛(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，兒童時期生活艱苦，成年后性格孤僻。

1661年，進入劍橋大學的三一學院，該學院的教學基于亞里士多德學說。

1727年與世長辭，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。

生：形成了一個以實驗為基礎(chǔ)，以數(shù)學為表達形式的牛頓力學體系。

生：確立了近代科學的范式。

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，而牛頓卻在英國享有盛譽。

師：是何原因?qū)е铝藘扇说拿\如此迥異？

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

在近代科學人物中，本課之所以選擇伽利略與牛頓，首先是由于他們在近代物理學革命中的不朽地位，可以用兩位的生平故事引導(dǎo)學生認識近代科學的發(fā)展進程，尤其是理解實驗與數(shù)學表達對于科學發(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，引導(dǎo)學生分析兩人境遇迥然不同的原因，從而理解科學發(fā)展與社會環(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，通過回顧西方自然科學發(fā)展史，引導(dǎo)學生分析科學發(fā)展需要什么土壤，幫助學生進一步思考李約瑟難題，從而理解科學發(fā)展與不同文明范式之間的關(guān)系。

生：重視實驗；偉大的科學家的出現(xiàn)。

生：寬容的社會制度；自由的思想氛圍。

（總結(jié)板書）：

科學外史：社會-經(jīng)濟制度變革（經(jīng)濟的迅速發(fā)展，民主制度的建立，寬松的社會環(huán)境等）

科學內(nèi)史：數(shù)理科學傳統(tǒng)的積累

理性主義思想的傳統(tǒng)

李惠軍老師認為：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！①李惠軍：《靈魂的追問（7）——在歷史的底色下感悟科技發(fā)展的事理》，《歷史教學》（上半月）2015年第15期。基于此，筆者以科學家的科學成果與人生境遇為主線，從畢達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，把研討的范圍從科學史本身推廣到西方思想史與文化史，通過提供西方政治、經(jīng)濟、文化、宗教傳統(tǒng)等一系列材料，引導(dǎo)學生充分理解科學發(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史，心中關(guān)懷的卻是科學與中國文化之間的關(guān)系。中國古代科學領(lǐng)先于世界，但為什么科學革命沒有在近代中國發(fā)生？中國古代科學真的領(lǐng)先于世界嗎？科學發(fā)展需要怎樣的社會環(huán)境？到底有沒有一條中國特色的科學之路？李約瑟難題帶來的現(xiàn)代詮釋，依然發(fā)人深思。

（責任編輯：李月琴）

張鵬，江西師范大學附屬中學一級教師（郵編330046）。萬維其，江西師范大學附屬中學特級教師（郵編330046）。